ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM “TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN” Chương 5. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CHỦ TỚ 5.1. GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG PHƯƠNG TIỆN – MGCP “MGCP- Media Gateway Controll Protocol là giao thức điều khiển các cổng VoIP từ các thiết bị điều khiển cuộc gọi như MGC hay Call Agent”. Đây là định nghĩa về MGCP trích từ IETF RFC 2705 - Media Gateway Control Protocol. Sự phát triển của MGCP được mở rộng do ảnh hưởng của sự xung đột giữa các phần kiến nghị cho việc tách rời hóa kiến trúc GW. MGCP là sự bổ sung của cả hai giao thức SIP và H.323, được thiết kế đặc biệt như một giao thức bên trong giữa các MG và các MGC cho việc tách hoá kiến trúc GW. Trong đó, MGC xử lý cuộc gọi bằng việc giao tiếp với mạng IP qua truyền thông với một thiết bị báo hiệu địa chỉ giống như H.323 GK hoặc SIP Server và với mạng chuyển mạch kênh qua một GW báo hiệu tuỳ chọn. MGC thực hiện đầy đủ chức năng của lớp báo hiệu trong H.323 và như một H.323 GK. MG có nhiệm vụ chuyển đổi giữa dạng tín hiệu analog từ các mạch điện thoại, với các gói tin trong mạng chuyển mạch gói. MGCP hoàn toàn tương thích với VoIP GW. Nó cung cấp một giải pháp mở cho truyền thông qua mạng và sẽ cùng tồn tại với H.323 và SIP. 5.1.1. Kiến trúc và các thành phần MGCP dựa trên mô hình Client/Server. Giống như các giao thức khác, MGCP sử dụng giao thức SDP để mô tả phương thức truyền thông và sử dụng RTP/RCTP cho việc vận chuyển và giám sát truyền tin. MGCP định nghĩa các thực thể điểm cuối (Endpoint-E) và các kết nối (Connection-C). E là các nguồn dữ liệu có thể là vật lý hoặc logic. Việc tạo nguồn vật lý đòi hỏi phải thiết lập phần cứng, chẳng hạn như giao tiếp qua một GW và kết thúc một kết nối tới mạng chuyển mạch kênh PSTN, còn nguồn logic tạo ra từ phần mềm như nguồn tiếng nói. Kết nối có thể là kết nối điểm – điểm hoặc đa điểm, có thể được thiết lập qua rất nhiều thành phần mang trên mạng, như gói tin thoại dùng RTP trên mạng TCP/UDP, dùng AAL2 cho mạng ATM. Các hoạt động của MGCP là các báo hiệu (Signal-S) gửi từ MGC tới MG và các kết quả (Event-E) do MG gửi tới MGC. Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được thể hiện trên hình 5.1: Hình 5.1. Quan hệ giữa MG và MGC Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC diễn ra như sau: Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC diễn ra như sau:  MGC gửi CreatConnection tới GW đầu tiên. GW sẽ định vị các tài nguyên cần thiết và gửi trả các thông tin cần thiết cho kết nối như địa chỉ IP, cổng UDP, các tham số cho quá trình đóng gói. Các thông tin này được chuyển tiếp qua MGC.  MGC gửi CreatConnection tới GW thứ hai chứa các thông tin chuyển tiếp ở trên. GW này trả về các thông tin mô tả phiên của nó.  MGC gửi lệnh ModifyConnection tới đầu cuối thứ nhất. Quá trình kết nối thành công sau khi hoàn tất các bước trên. MGCP định nghĩa 3 báo hiệu: Bảng 5.1. Các báo hiệu trong MGCP Khai báo (Notify) Các sự kiện được quan sát trên Gateway Xoá kết nối (DeleteConnection) Xóa một kết nối, giải phóng tài nguyên. Khởi đ ộng lại trong quá trình ( RestartInProcess ) Xóa mọi dịch vụ tại đầu cuối, khởi tạo lại tiến trình kết nối. MGCP cũng định nghĩa 8 lệnh trao đổi thông tin giữa các MGC với các đầu cuối: Bảng 5.2. Các lệnh trao đổi thông tin trong MGCP Cấu hình kết cuối MGC cho Gateway biết tên luật mã (EndpointConfiguration) hoá tín hiệu. Trong trường hợp tiếng nói là luật –  hoặc luật – A. Yêu cầu khai báo (NotificationRequest) Yêu cầu Gateway gửi các thông báo về các sự kiện diễn ra ở một đầu cuối nào đó. Tạo kết nối (CreatConnection) Mở một kết nối giữa hai đầu cuối. Sửa đổi kết nối (ModifyConnection) Thay đổi các tham số trong một kết nối đã được mở trước đó. Xoá kết nối (DeleteConnection) Đóng một kết nối. Lệnh này có thể được gửi bởi MGC, Gateway. Đáp ứng của lệnh này trả vể các thông tin tổng hợp trong suốt quá trình kết nối. Kiểm toán đầu cuối (AuditEndpoint) MGC tìm kiếm các thông tin về trạng thái tại một đầu cuối nào đó. Kiểm toán kết nối (AuditConnection) MGC gửi yêu cầu trả về các thông số trong một kết nối đã được mở. Thông báo thăm dò(PollNotify) Đưa sự kiện thông báo. 5.1.2. Thiết lập cuộc gọi thông qua MGCP Hình 5.2. Thiết lập cuộc gọi giữa A và B Trình tự thiết lập cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A điện thoại B như sau: Khi máy điện thoại A được nhấc lên Gateway A gửi bản tin cho MGC.  Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi.  Số bị gọi được gửi cho MGC. MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào:  MGC gửi lệnh cho Gateway B.  Gateway B đổ chuông ở máy B.  MGC gửi lệnh cho Gateway A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP. 5.1.3. So sánh giữa MGCP, SIP và H.323 MGCP khác với SIP và H.323 ở một số điểm như sau:  MGCP là giao thức kiểu chủ/tớ, trong khi SIP và H.323 là giao thức ngang cấp.  MGCP được sử dụng giữa MG và MGC. Bảng 5.3. So sánh H.323 và MGCP H.323 MGCP 1. Thuê bao nhấc máy và quay số 2. Gateway phân tích định tuyến cuộc gọi 3. Hai Gateway trao đổi thông tin 4. Gateway bị gọi đổ chuông ở số máy bị gọi 5. Hai Gateway thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP 1. Thuê bao nhấc máy và quay số 2. Gateway thông báo cho MGC 3. MGC phân tích số, định tuyến và gửi lệnh cho Gateway bị gọi để đổ chuông ở số máy bị gọi 4. MGC gửi lệnh cho 2 Gateway để thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP MGCP ra đời nhằm tách biệt các chức năng báo hiệu và thiết lập đường truyền. MGC (hay CA, Softswitch ) sau khi nhận được yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323 sẽ dùng giao thức MGCP để điều khiển Gateway thiết lập phiên kết nối giữa 2 đầu cuối. Trong hình 5.2 ta thấy chức năng báo hiệu đã được tách biệt và do MGC đảm nhiệm. Chúng ta xem xét việc thiết lập cuộc gọi trong hai trường hợp: cuộc gọi trong mạng H.323 và trong mạng MGCP. 5.1.4. Đánh giá giao thức MGCP Các ưu điểm của MGCP là:  MGCP đặc biệt hữu ích đối với các ứng dụng triển khai lớn, các hệ thống phức tạp. Nó cho phép tích hợp tốt với mạng SS7, tạo sự thuận tiện cho quá trình điều khiển và xử lý các cuộc gọi.  MGCP phân tách riêng biệt hai chức năng chính là chức năng điều khiển luồng phương thức và chức năng báo hiệu nên việc thi hành dễ dàng hơn. Tuy nhiên nó vẫn có nhược điểm là trở nên quá phức tạp đối với các ứng dụng nhỏ. Ngoài ra nó chỉ tập trung vào việc chuyển đổi giữa các luồng phương thức. Giao thức này được hoàn thiện trong chuẩn H.248/ Megaco tháng 11/2000 với sự hợp tác giữa hai tổ chức ITU và IETF. 5.2. MEGACO/H.248 5.2.1. Tổng quan về giao thức MEGACO/H.248 Hình 5.3. Kiến trúc điều khiển của MEGACO/H.248 MEGACO/H.248 là giao thức điều khiển cổng phương tiện nói chung, bao gồm cổng nội hạt, trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao điện thoại và đường dây analog, điện thoại IP, các loại server,…Với tính năng hỗ trợ rộng rãi các ứng dụng một cách mềm dẻo, đơn giản và hiệu quả ở mức chi phí hợp lý, giao thức MEGACO/H.248 sẽ là chuẩn được sử dụng trong mạng thế hệ sau NGN. MEGACO/H.248 không bị ràng buộc với bất kỳ một giao thức điều khiển cuộc gọi ngang hàng nào (ví dụ: SIP hay H.323) và hoàn toàn tùy thuộc vào thiết kế của người quản trị mạng. Kiến trúc của MEGACO/H.248 dựa trên 3 lớp: lớp MGC, lớp MG và lớp MEGACO (hình 5.3).  Lớp MGC chứa tất cả các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi. Lớp này thực hiện các đặc điểm ở mức cuộc gọi như phát hiện cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội thoại hay giữ cuộc gọi (hold). Lớp MGC cũng thực hiện giao tiếp với các MGC cũng như các thực thể ngang cấp hay cấp dưới khác, MGC quản lý mọi thuộc tính trong quá trình giao tiếp.  Lớp MG thực hiện các kết nối lưu lượng đi và tới các mạng khác, tương tác với các luồng lưu lượng này qua ứng dụng báo hiệu và sự kiện. Lớp MG cũng điều khiển các thuộc tính thiết bị của cổng phương tiện (ví dụ như giao diện người dùng). Lớp này không hề biết gì về việc điều khiển các thuộc tính cuộc gọi và hoạt động theo sự điều khiển của lớp MGC.  Lớp MEGACO/H.248 quy định cách thức mà lớp MGC điều khiển lớp MG. 5.2.2. Vị trí của giao thức MEGACO/H.248 trong mô hình OSI Hình 5.4. Vị trí của MEGACO/H.248 trong OSI Như chỉ ra trong hình 5.4, giao thức MEGACO/H.248 thực hiện các chức năng của mình ở 3 lớp trên cùng trong mô hình OSI. 5.2.3. Các chức năng của MEGACO/H.248 Giao thức MEGACO/H.248 định nghĩa giao diện điều khiển của MGC đối với MG. MEGACO/H.248 cung cấp các chức năng sau:  Điều khiển các loại MG khác nhau (TGW, RGW, AGW, MS,…).  Hỗ trợ đàm phán quyết định các thuộc tính cuộc gọi.  Có khả năng xử lý cuộc gọi đa người dùng.  Hỗ trợ QoS và đo lường lưu lượng (các thông tin thống kê sau mỗi kết nối).  Thông báo lỗi giao thức, lỗi mạng hay các thuộc tính cuộc gọi. Hình 5.5. Vị trí và chức năng của giao thức MEGACO/H.248 5.2.4. Các khái niệm trong giao thức MEGACO/H.248 Các loại gateway: GW có địa chỉ IP và chỉ số cổng UDP mặc định của MGC quản lý nó.  TGW (Trunking Gateway): là gateway giữa các tổng đài trung kế giữa mạng PSTN và mạng IP.  AGW (Access Gateway): là gateway giữa mạng ISDN, tổng đài PBX và mạng IP.  RGW (Residential Gateway): là gateway giữa một nhóm các máy điện thoại (nối trực tiếp vào Gateway này) và mạng IP.  NAS: Gateway cung cấp khả năng truy cập Internet.  IVR (Interactive Voice Response): gateway này được MGC điều khiển để thu các digit và gửi fax,… Mỗi loại GW có khả năng hỗ trợ các gói tin khác nhau. Termination: MGC coi GW là đại diện cho một nhóm các Termination, trong đó mỗi Termination chịu trách nhiệm xử lý cho một loại lưu lượng. Mỗi Termination được GW gán cho một ID tại thời điểm nó được tạo ra. Có 2 loại Termination là:  Termination cố định (các giao diện vật lý, kênh TDM). Đối với loại Termination này, việc sử dụng các lệnh Add hay Subtract chỉ đơn giản là việc lấy chúng ra hay thêm vào Null context.  Termination tạm thời hay Termination logic (cổng RTP nối GW với mạng, chỉ tồn tại khi sử dụng). Loại Termination này được tạo ra bởi lệnh Add và bị xóa đi bởi lệnh Subtract. GW được MGC coi như Termination gốc, điều này có ý nghĩa khi MGC muốn làm việc với chính GW (ví dụ khi tuyên bố GW là “in” hay “out” một dịch vụ nào đó). Giao thức MEGACO/H.248 có khả năng làm việc với một số lượng lớn các Termination là do Termination có các thuộc tính lựa chọn (event, signal, statistic). Các thuộc tính này được đưa vào các gói và MGC có thể chỉ định Termination là nó chỉ tiếp nhận những gói nào. Tại mỗi thời điểm, Termination cũng được điều khiển ở một chế độ xác định (chế độ chỉ nhận, chỉ gửi hoặc vừa nhận vừa gửi). Termination là nơi đi và đến của các luồng lưu lượng hay điều khiển. [...]... hành xây dựng và phát triển các mạng viễn thông nói chung cũng như các mạng NGN nói riêng Đồng thời đây cũng là một vấn đề rất khó và phức tạp Có rất nhiều các giao thức khác nhau tham gia vào quá trình báo hiệu và điều khiển khi thiết lập các cuộc gọi, trong đó mỗi một giao thức lại có một vai trò và vị trí riêng Trên đây là các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản được sử dụng trong mạng NGN mà... bị và giải pháp được đưa ra của mỗi hãng mà sự lựa chọn các giao thức báo hiệu và điều khiển cũng như sự phối hợp của các giao thức đó có sự khác nhau Tuy nhiên, do hạn chế về trình độ cũng như thời gian nên đồ án này mới chỉ giới hạn tìm hiểu các giao thức báo hiệu và điều khiển ở mặt lý thuyết Trong thời gian tới, đồ án này cần được hoàn thiện hơn nữa cả về mặt lý thuyết và mặt xây dựng phần mềm. .. dụng trong mạng NGN mà em đã tiến hành tìm hiểu được trong thời gian thực hiện đồ án này Trong đó, SIGTRAN là giao thức truyền tải các bản tin báo hiệu số 7 qua mạng gói theo giao thức IP; các giao thức ngang hàng (SIP, H.323) tham gia vào quá trình thiết lập cuộc gọi; các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248) giữ vai trò điều khiển các MG Hiện nay, mạng NGN đã được triển khai trên thực tế với sự tham... Cú kh nng la chn giao thc TCP hay UDP Chp nhn c vic mó húa vn bn hay nh phõn Cỏc gúi tin ca MEGACO/H.248 chi tit hn MGCP, hn th na cỏc gúi tin mi cú th c nh ngha da trờn cỏc gúi tin c s ny  a ra khỏi nim context, khỏi nim ny h tr cỏc kt ni a dch v, a im Kt lun ỏn tt nghip i hc KT LUN Báo hiệu và điều khiển có một vai trò rất quan trọng trong các mạng viễn thông, đây là vấn đề quan tâm hàng đầu... RFC 352 5 cng a ra mt s quy tc trong vic x lý cỏc bn tin MEGACO/H.248 ti MGC (6 quy tc) 5. 2.6 Cỏc lnh c nh ngha bi giao thc MEGACO/H.248 Giao thc MEGACO/H.248 s dng 8 lnh trong giao din iu khin gia MGC v GW bao gm: Add: c s dng thờm mt Termination vo context, cng cú th to mt context (nu ú l Termination u tiờn trong context ny) Modify: S dng thay i thuc tớnh, s kin hay cỏc bỏo hiu mt Termination... descriptor: mụ t cỏc s kin quan sỏt c (cú trong lnh Notify hay AuditValue) Package descriptor: trong lnh AuditValue, dựng tr li bng cỏc gúi tin gi i t Termination Service change descriptor: lý do a ra lnh Service change Statistic descriptor: trong lnh Audit hay Subtract, bỏo cỏo cỏc thng kờ Termination Topology descriptor: ch ra topo ca context Audit descriptor: trong lnh Audit, xỏc nhn thụng... trao i cỏc thụng tin bỏo hiu thụng qua mt giao thc bỏo hiu t MGC ti MGC (cú th l SIP hoc H.323) m bo vic ng b trong vic thit lp kt ni ti hai im kt cui Khi lờn kt ó c thit lp, cỏc tham s ca nú c giỏm sỏt bi MGC v cú th c thay i di cỏc lnh ca MGC (vớ d nh thờm mt kt cui vo liờn kt) 5. 2.9 Cỏc u im ca MEGACO/H.248 so vi cỏc giao thc iu khin cng phng tin khỏc So vi giao thc MGCP, phiờn bn MEGACO/H.248 version... mó húa vn bn v 29 45 khi s dng mó húa nh phõn (i vi c UDP v TCP), cỏc cng ny cng c s dng khi khụng cú cng no c ch ra Cỏc Transaction reply s c gi ti cựng vi cng m TransactionRequest c gi i Trong quỏ trỡnh truyn dn cỏc bn tin MEGACO/H.248 cng t ra mt vn v tr ca cỏc bn tin, dn ti tr ca cỏc lnh v tớnh hp thi ca cỏc x lý ti GW hay MGC gii quyt vn ny, RFC 352 5 cng a ra mt s quy tc trong vic x lý cỏc... cần được hoàn thiện hơn nữa cả về mặt lý thuyết và mặt xây dựng phần mềm mô phỏng Rất mong được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn !jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj Kt lun ỏn tt nghip i hc PH LC LU X Lí CUC GI TRONG NGN (1) Khi cú mt thuờ bao nhc mỏy (thuc PSTN) v chun b thc hin cuc gi thỡ tng i ni ht qun lý thuờ bao... cỏc thụng tin trong bn tin ỏp ng ca MG th nht Ti lt, MG th hai cng ỏp ng li bng bn tin cha cỏc thụng tin cn thit nhm m bo MG th nht cú th gi cỏc bn tin mt cỏch tin cy ti liờn kt va thit lp bi MG th hai Cỏc thụng tin trong bn tin ỏp ng ca MG th hai s c gi ti MG th nht Khi ny liờn kt ó c thit lp, quỏ trỡnh truyn thụng cú th din ra theo hai chiu Lu lng c chuyn ti nh cỏc giao thc RTP hay RTCP Trong trng . ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM “TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN” Chương 5. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CHỦ TỚ 5. 1. GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG. giữa hai tổ chức ITU và IETF. 5. 2. MEGACO/H.248 5. 2.1. Tổng quan về giao thức MEGACO/H.248 Hình 5. 3. Kiến trúc điều khiển của MEGACO/H.248 MEGACO/H.248 là giao thức điều khiển cổng phương. định cách thức mà lớp MGC điều khiển lớp MG. 5. 2.2. Vị trí của giao thức MEGACO/H.248 trong mô hình OSI Hình 5. 4. Vị trí của MEGACO/H.248 trong OSI Như chỉ ra trong hình 5. 4, giao thức