Giao thức BICC đưa ra sự tách biệt chức năng của các giao thức báo hiệu phương tiện mang và báo hiệu cuộc gọi với sự liên kết thông tin của cả hai giao thức, cho phép sự thiết lập độc lập cuộc gọi và phương tiện mang trong mạng băng rộng.
Sự liên kết thông tin cho phép phối hợp các giao thức độc lập này tương quan với nhau tại các điểm đầu cuối.
Các chức năng liên quan đến phương tiện mang như chặn và điều khiển tiếng vọng sẽ được điều khiển bởi điều khiển phương tiện mang. Báo hiệu của điều khiển tiếng vọng sẽ được thực hiện từ giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 4. Các giao thức ngang hàng
BICC đưa ra cơ chế hỗ trợ các dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng trục băng rộng mà không ảnh hưởng tới các giao diện của mạng N – ISDN hiện có và các dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi BICC dựa trên báo hiệu N – ISUP. Giao thức báo hiệu điều khiển phương tiện mang dựa trên các giao thức báo hiệu điều khiển công nghệ phương tiện mang khác nhau như IP, DSS2…
Các phiên bản của BICC:
BICC CS1: chuyển tải cuộc gọi sử dụng MTP SS7 hoặc ATM, hỗ trợ các loại truyền tải AAL1 và AAL2.
BICC CS2: mở rộng BICC tới các tổng đài nội hạt, hỗ trợ phương tiện mang IP, hỗ trợ truyền tải báo hiệu IP, hỗ trợ AAL1.
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 trênGateway Xoá kết nối
(DeleteConnection) Xóa một kết nối, giải phóng tài nguyên. Khởi động 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:
Cấu hình kết cuối (EndpointConfiguration)
MGC cho Gateway biết tên luật mã hoá tín hiệu. Trong trường hợp tiếng nói là luật – µ 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.
Context: Là khái niệm mang tính đột phá của MEGACO/H.248 so với các giao thức cùng loại trước nó. Khái niệm này cho phép tạo ra các phiên liên lạc đa điểm. Mỗi đầu cuối có thể tham gia vào nhiều context khác nhau với các loại lưu lượng khác nhau (ví dụ khi đầu cuối tham gia một phiên truyền thông đa phương tiện). Đây là một phiên kết nối bao gồm nhiều Termination. Mỗi context được GW tạo ra ban đầu chỉ có một Termination, các Termination kết nối với Termination đầu tiên sẽ lần lượt được thêm vào context này. Context sẽ bị xóa bỏ khi Termination cuối cùng được giải phóng. Số lượng Termination tối đa trong một context sẽ phụ thuộc vào khả năng của GW (những GW chỉ hỗ trợ liên lạc điểm – điểm sẽ chỉ có tối đa 2 Termination trong một context). Context được MG gán một phần nhận dạng ID bao gồm 32 bit (ID là duy nhất đối với một MG). Tất cả các Termination không tham gia vào một kết nối nào sẽ nằm trong
Null context. Hiện nay Context có 3 thuộc tính: topology descriptor (mô tả topo phi kết nối), Priority flag (cờ ưu tiên, hướng dẫn GW phân bổ tài nguyên trong trường hợp khan hiếm) và emergency flag (cờ khẩn, chỉ ra context nào sẽ được lưu lại và khôi phục trong trường hợp có sự cố). Các thuộc tính khác của context có thể được bổ sung trong tương lai.
Transaction: là một chuyển giao, mỗi transaction gồm phần yêu cầu (request) và phần trả lời (reply). Transaction Pending được sử dụng để thông báo rằng transaction vẫn đang được xử lý (được sử dụng khi transaction nào đó bị timeout). Mỗi transaction có một số nhận dạng ID. Số nhận dạng ID có giá trị từ 1 đến 99999. Thông tin trao đổi giữa MGC và các GW dưới dạng các chuyển giao (chứa các lệnh và các bản tin thông báo sự kiện, trả lời,…), các lệnh trong mỗi chuyển giao sẽ được xử lý theo thứ tự đã chỉ ra.
Event: là các sự kiện của đầu cuối (như onhook, offhook,…). Các sự kiện này được MG phát hiện và báo cáo tới MGC. MGC sẽ xem xét chỉ các sự kiện mà nó quan tâm ở bất kỳ thời điểm nào (được chỉ ra bởi event descriptor).
Signal: là báo hiệu tạo ra các âm báo hay hiển thị hình ảnh ở đầu cuối. Thời gian tồn tại của báo hiệu có thể do MGC quy định hoặc có thể tồn tại cho tới khi bị loại bỏ. Nó sẽ bị loại bỏ bất cứ khi nào một sự kiện được phát hiện ở đầu cuối trừ khi có sự can thiệp của MGC.
Termination descriptor: các thuộc tính của Termination được nhóm lại thành các descriptor bao gồm:
Termination state descriptor: các thuộc tính của Termination (test, có quyền hay bị cấm sử dụng một dịch vụ,…).
Media descriptor: bảng mô tả các luồng lưu lượng (voice, data,…).
Event descriptor: mô tả các sự kiện được phát hiện bởi GW và hành động lại đáp lại sự kiện đó.
Signal descriptor: mô tả các báo hiệu có thể xảy ra ở Termination.
Stream descriptor: bảng các descriptor của remote, local, local control đối với một luồng lưu lượng xác định.
Local control descriptor: chứa các thuộc tính cần quan tâm giữa GW và MGC (chế độ của Termination, các xử lý của GW khi nhận được local hay remote descriptor).
Local descriptor: chứa các thuộc tính chỉ ra luồng lưu lượng mà GW nhận từ