BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn: Báo hiệu và điều khiển kết nối Đề tài: Giao thức điều khiển cổng đa phương tiện MGCP Học viện Công Nghệ Bưu chính Viễn thông BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn: Báo hiệu và điều khiển kết nối Đề tài: Giao thức điều khiển cổng đa phương tiện MGCP
Học viện Cơng Nghệ Bưu Viễn thơng BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn: Báo hiệu điều khiển kết nối Đề tài: Giao thức điều khiển cổng đa phương tiện MGCP Giảng viên: Hồng Trọng Minh Thành viên nhóm 12: Bùi Văn Hiếu- B18DCVT146 Hồ Khánh Linh- B18DCVT242 Đào Mạnh Quang- B18DCVT330 Hà Nội, tháng 12 năm 2021 Mục lục Bảng từ viết tắt Phụ lục Hình bảng LỜI NÓI ĐẦU 1 Giới thiệu: Tại có MGCP? 1.1 Các giao thức kích thích (Stimulus protocols) 1.2 Cổng phân chia (Decomposed gateways) 1.3 Hoàn cảnh lịch sử đời (Some history) MGCP 1.0 2.1 Mơ hình kết nối MGCP 2.2 Giao thức 11 2.2.1 Tổng quan 11 2.2.2: Sự kiện gói tín hiệu 13 2.2.3 Lớp truyền tải MGCP qua UDP 20 2.2.4 MGCP commands from the call agent to the gateway (Các lệnh MGCP từ đại lý gọi đến cổng) 23 2.2.5 MGCP commands from the gateway to the call agent(Lệnh MGCP từ cổng đến đại lý gọi) 40 2.3 Xử lý fax 42 2.4 Tiện ích mở rộng để kiểm soát giao diện người dùng điện thoại 47 LƯU LƯỢNG CUỘC GỌI MGCP MẪU (SAMPLE MGCP CALL FLOWS) 54 3.1 Thiết lập gọi (Call set-up) 54 3.2 Âm DTMF (DTMF tones) 59 3.3 Giải phóng gọi (Call release) 60 TƯƠNG LAI CỦA MGCP (THE FUTURE OF MGCP) 62 KẾT LUẬN 64 Bảng từ viết tắt Tên Tên đầy đủ Ý nghĩa AAL2 ATM Adaptation Layer ATM thích ứng lớp ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng CTI Computer Telephony Integration Tích hợp điện thoại máy tính DLCX delete connection Xóa kết nối DNS Hệ thống tên miền Domain Name System DTMF Dual-Tone Multi-Frequency Tần số Đa Tần kép FIFO First in First Out Vào trước trước IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc nhiệm kỹ thuật Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức kiểm soát cổng phương tiện NASS Network Attachment Subsystem Hệ thống phần đính kèm mạng SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên RFC Request for Comments Đề nghị duyệt thảo bình luận RSIP Restart in progress Khởi động lại RTP Real-time Protocol Giao thức thời gian thực TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian PBX Private Branch Exchange Tổng đài Nhánh Riêng XML Xtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu NAS Network Access Server Máy chủ truy cập mạng CR Carriage Return quay lại đầu dòng LF Line Feed Nguồn cấp dòng ASCII American Standard Code for Information Interchange mã trao đổi thông tin chuẩn Hoa kỳ Phụ lục Hình bảng Hình Nội Dung Tran g Hình 1.1 Cây họ Media Gateway Control Protocol Hình 2.1 The MGCP ecosystem Hình 2.2 MGCP giao thức biên, SIP H.323 phải sử dụng mạng Hình 2.3 Hình abcabc: MGCP điểm cuối kết nối 10 Hình 2.2.1.1 Các lệnh phản hồi MGCP (mỗi giao dịch tham chiếu đến nhiều điểm cuối cổng) 12 Hình 2.2.1.2 Một lệnh MGCP mẫu 14 Hình 2.2.1.3 Bảng: Động từ lệnh MGCP 15 Hình 2.2.3.1 Những gói MGCP 17 Hình 2.2.3.1 Xử lý lệnh MGCP 21 Hình 2.2.3.2 Xử lý lệnh trùng lặp MGCP thực thi 22 Hình 2.2.3.3 Xử lý lệnh trùng lặp thực thi 22 Hình 2.2.3.4 Truyền lại lệnh MGCP 23 Hình 2.2.4.1.1 Ví dụ lệnh EPCF 24 Hình 2.2.4.2.1 Ví dụ lệnh RQNT / NOTIFY 25 Hình 2.2.4.2.2 Ví dụ yêu cầu tín hiệu nhúng đồ số 26 Hình 2.2.4.2.3 Xử lý tình trạng chói với MGCP 28 Hình 2.2.4.2.4 Tích lũy kiện MGCP (trạng thái bình thường) 29 Hình 2.2.4.2.5 Tích lũy kiện danh sách cách ly 30 Hình 2.2.4.2.6 Xử lý danh sách cách ly 31 Hình 2.2.4.3.1 Ví dụ lệnh CRCX 34 Hình 2.2.4.3.2 Các kiểu kết nối MGCP 35 Hình 2.2.4.3.3 Chế độ kết nối lặp lại kiểm tra tính liên tục 36 Hình 2.2.4.4.1 Ví dụ lệnh MDCX 37 Hình 2.2.4.5.1 Ví dụ lệnh DLCX 38 Hình 2.2.4.6.1 Ví dụ lệnh AUEP 39 Hình 2.2.4.7.1 Ví dụ lệnh AUCX 40 Hình 2.2.5.2.1 RSIP thay đổi tác nhân gọi 42 Hình 2.3.1 Xác nhận đầu điều khiển từ xa hỗ trợ fax T.38 44 Hình 2.3.2 Xác nhận đầu điều khiển từ xa hỗ trợ fax T.38 45 Hình 2.3.3 Chuẩn bị cổng để nhận liệu phương tiện T.38 46 Hình 2.3.4 Cổng cục hướng dẫn để gửi liệu T.38 47 Hình 2.4.1 Màn hình điện thoại với phím chức 48 Hình 2.4.2 Màn hình điện thoại IP hiển thị thẻ "home" 52 Hình 2.4.3 Cấu trúc hình điện thoại hỗ trợ Cisco BTXML2 (7960 hiển thị) 54 Hình 3.1 Cuộc gọi nhận từ mạng SS7 truyền đến lõi VoIP IAM = tin nhắn địa ban đầu 55 Hình 3.2 Gatekeeper lớp định tuyến gọi đến R_CA thích hợp 56 Hình 3.3 Thơng báo ALERTING chuyển đổi thành ISUP ACM ACM địa hồn thành Tin nhắn 57 Hình 3.4 Người dùng gọi nhấc điện thoại 58 Hình 3.5 Bản tin CONNECT chuyển đổi thành tin ISUP ANM ANM = tin nhắn trả lời59 59 Hình 3.6 Xử lý DTMF băng tần UII = chỉ60 báo đầu vào người dùng 59 Hình 3.7 DTMF tạo lại cổng trung kế UII = báo đầu vào người dùng 60 Hình 3.8 Một người dùng cuối residential gateway MGCP ngắt gọi 60 Hình 3.9 Bản tin RELEASE COMPLETE (RLC) chuyển đổi thành tin ISUP RELEASE (REL) 61 Hình 4.1 Bản tin RELEASE COMPLETE (RLC) chuyển đổi thành tin ISUP RELEASE (REL) 62 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, nhà mạng nước ta VNPT, Viettel, Mobifone, Vinaphone nỗ lực xây dựng triển khai mạng hệ nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng khách hàng dịch vụ thoại, số liệu, video, multimedia,… Trong giai đoạn thiết bị NGN giai đoạn cài đặt, chạy thử bước chuyển tải lưu lượng từ mạng truyền thống Cấu trúc mạng NGN VNPT bước định hình, số giao thức báo hiệu cho mạng NGN lựa chọn BICC, SIP, H323… MGCP – phát triển Bằng kiến thức học kiến thức tích lũy được, nhóm em nghiên cứu đề tài “MGCP – Giao thức điều khiển cổng phương tiện’’ Do khả thời gian chuẩn bị hạn chế nên tiểu luận chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, nhóm em mong nhận lời góp ý nhận xét thầy cô giáo môn 1 Giới thiệu: Tại có MGCP? 1.1 Các giao thức kích thích (Stimulus protocols) SIP H.323 giao thức trạng thái, dựa phiên giống Sự giống ẩn đằng sau tất khác biệt cách khác để hóa thông tin giống nhau, hai giao thức có chung đặc điểm: Chúng bao gồm giao thức điều khiển gọi (H.225.0, SIP) giao thức điều khiển phương tiện (H.245, mơ hình trả lời đề nghị SDP), với giao thức điều khiển phương tiện gói gọn giao thức điều khiển gọi Giao thức điều khiển gọi phiên đơn giản chút ISDN Q.931 (H.225.0), với cách đóng kết nối (ba thơng báo Q.931, thông báo H.225.0 SIP điều xảy thay đổi trình tự đóng tin nhắn gây số vấn đề) Cả giao thức điều khiển gọi giao thức điều khiển phương tiện giả định trạng thái trạng thái cuối 'thông minh' Nếu SIP H.323 ngơn ngữ lập trình, chúng giống với ngơn ngữ BASIC Bạn làm nhiều việc với BASIC miễn bạn làm việc mà BASIC có hướng dẫn thích hợp, bạn làm nhiều việc khác với ngơn ngữ C với hợp ngữ Nếu giao thức kích thích ngơn ngữ lập trình, hợp ngữ cấp thấp Ví dụ: Khi bạn cầm điện thoại H.323 điện thoại SIP, bạn nhận nhạc chuông Khi bạn cầm điện thoại PBX, đơi bạn nhận thơng báo "bạn có thư thoại" Trên điện thoại H.323 SIP, bạn có nút đèn tính năng, mã hóa cứng nhà sản xuất điện thoại, để giữ, chuyển, gọi ba chiều, báo chờ tin nhắn, v.v Trên điện thoại PBX, bạn muốn để gán tính cho nút nào, để điều khiển đèn nào, xác bạn muốn Trên điện thoại H.323 SIP (khơng có phần mở rộng độc quyền), bạn cần nhấc điện thoại nhấn nút loa để nhận gọi Trên điện thoại kích thích, loa kích hoạt từ xa PBX Giao thức kích thích mang lệnh cấp thấp ISDN, H.323 SIP: + Đối với gọi đến, tất giao thức cần gửi tin nhắn "bạn có gọi mới" điện thoại tự đổ chng Nó dự kiến gửi lại nhạc chuông sau bạn nhận điện thoại Một giao thức kích thích gửi lệnh 'đổ chng với kiểu chng X', sau lệnh "thơng báo cho tơi nhấc thiết bị cầm tay" (hoặc gửi trực tiếp lệnh "kích hoạt loa") + Đối với gọi đi, sau thông báo thiết bị cầm tay bị ngắt kết nối, PBX gửi lệnh "play dial-tone", theo sau lệnh "thông báo cho chữ số quay số" (nhưng gửi lệnh 'phát lệnh tin nhắn âm này') Ưu điểm: Đơn giản hóa ảnh hưởng đến ứng dụng PBX Tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý số lượng lớn điểm cuối, cách giảm thiểu vấn đề gây đa dạng loại phần mềm triển khai điểm cuối Tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai tập trung tính ứng dụng mới, tính ứng dụng tương tác với điểm cuối Giúp dễ dàng việc lập trình ứng dụng dịch vụ nâng cao yêu cầu phối hợp nhiều điểm cuối, cách tập trung trạng thái tất điểm cuối PBX Nhược điểm: Yêu cầu tài nguyên tập trung: hai điện thoại giao thức kích thích khơng thể liên lạc khơng có PBX Ngồi ra, mức độ chi tiết giao tiếp với điều khiển gọi mức thấp, dịch vụ yêu cầu nhiều thông báo điều khiển đáng kể so với điểm cuối thông minh Kết luận: Chỉ với H.323 SIP, VoIP thiếu giao thức dựa kích thích — MGCP lấp đầy khoảng trống 1.2 Cổng phân chia (Decomposed gateways) Đặt vấn đề: Trong ngày đầu VoIP, hầu hết cổng VoIP dựa PC, với số bo mạch phần cứng xử lý việc xử lý phương tiện Các cổng ‘decomposed’ theo nghĩa tài nguyên xử lý điều khiển gọi điều khiển phương tiện chạy mô-đun khác nhau, với số API độc quyền bảng điện thoại phần mềm cổng dựa PC Ban đầu tất cổng nhúng thường giữ lại kiến trúc này, với xử lý trung tâm xử lý điều khiển gọi, bo mạch Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) chuyên dụng xử lý phương tiện Nhưng kích thước cổng lớn lên để xử lý hàng trăm, hàng nghìn kênh, kiến trúc bắt đầu có vấn đề: Khi đạt đến số lượng tối đa ‘bo mạch con’ DSP khung, khung khác cần lắp đặt không với bo mạch DSP mà phiên phần mềm điều khiển gọi cổng vào Điều làm cho khơng thể kiểm sốt tập trung tất kênh buộc phải trùng lặp tài nguyên kiểm soát gọi Trong PSTN, kết nối nhà cung cấp dịch vụ với hàng nghìn kênh thường sử dụng hàng chục trung kế đa phương tiện kênh báo hiệu (chủ yếu SS7 ISUP) mang thông tin điều khiển gọi cho tất trung kế đa phương tiện Nếu phía VoIP, dung lượng yêu cầu đủ lớn để yêu cầu nhiều khung cổng, với cổng có phần mềm điều khiển gọi cục riêng, cần liên kết báo hiệu điều khiển gọi SS7 ngăn xếp ISUP khung => đắt Giải pháp: Giải pháp 1: Một giao thức độc quyền ban đầu sử dụng để giải vấn đề gọi Q.931 Một thiết bị điều khiển gọi nhận tín hiệu ISUP SS7 điều khiển gọi phân tán tới cổng đa phương tiện, dạng giống Q.931, qua đường hầm IP => giải pháp yêu cầu phiên kiểm soát gọi cổng đa phương tiện Giải pháp 2: Một số nhà cung cấp nhanh chóng tìm giải pháp tốt nhất, có mơ-đun điều khiển gọi mơ-đun xử lý phương tiện riêng biệt mặt vật lý với tài nguyên DSP, giao diện dành cho phương tiện TDM giao diện IP (Điều giống với kiến trúc dựa PC với bo mạch DSP riêng biệt điều khiển gọi PC, ngoại trừ việc mô-đun tách biệt mặt vật lý, chúng không giao tiếp thông qua API ngày đầu PC mà thông qua giao thức) => Để thực giải pháp vậy, cần có giao thức tiêu chuẩn chức điều khiển gọi cổng đa phương tiện khơng có điều khiển gọi Tiêu chuẩn thực tế ngày MGCP, đặt tên hợp lý ‘Giao thức điều khiển cổng phương tiện’(MGCP) Nhận xét: Điều đáng ngạc nhiên là: giao thức sử dụng để kiểm sốt điện thoại kích thích cổng phương tiện truyền thơng dày đặc động (ví dụ: thời gian / ngày tháng gọi đếm thời gian) Định dạng XML mô tả chuỗi kiện để gửi lại cho đại lý gọi cho lựa chọn Nếu bàn phím điện thoại sử dụng để chọn lựa chọn hình trình đơn, kiện báo cáo cho tác nhân gọi thơng qua gói XML hình endpoint: hình có quyền ưu tiên chuyển kiện nhấn phím khơng sử dụng đến hệ thống phụ điểm cuối điện thoại (ngoại lệ tiện ích echo, hiển thị kiện không tiêu thụ chúng sử dụng để lặp lại hình số quay số) Định dạng tín hiệu hình XML / xml sau: S: XML/xml (? ? $ =