Chương 3: Các tiêu chuẩn kết nối chính trong mạng NGN
3.2 Các tiêu chuẩn kết nối chính trong mạng NGN
3.2.1 Kết nối giữa media gateway controller và media gateway
Giao diện kết nối giữa MGC và MG sử dụng giao thức Megaco/H.248, MGCP.
Nhưng giao thức Megaco/H.248 với khả năng linh hoạt trong việc điều khiển gateway trong mạng phân tán và là một chuẩn mở nên chiếm ưu thế hơn so với MGCP.
Để thống nhất các thuật ngữ trong phần này, ta cần làm rõ một số khái niệm sau:
Access Gateway: Là một kiểu gateway cung cấp giao diện UNI như ISDN.
Descriptor: Ký hiệu nhận dạng là một thực thể cú pháp của giao thức mà tập hợp thành các nhóm liên quan. Ví dụ, các nhóm của luồng media trong MG có thể được tập hợp bởi MGC bằng cách gộp các nhận dạng thích hợp trong một lệnh.
Media Gateway (MG): MG chuyển đổi media được cung cấp trong một kiểu mạng thành định dạng được yêu cầu trong một kiểu mạng khác. Ví dụ, MG có thể kết thúc các kênh mang từ một mạng chuyển mạch kênh ( như DS0) và các dòng media từ mạng gói ( như các dòng RTP trong mạng IP). Gateway này có thể có khả năng xử lý audio, video và T.120 một mình hay kết hợp với một thực thể khác và sẽ có khả năng chuyển đổi media đầy đủ. MG có thể cũng xử lý các bản tin audio/video và thực thi các chức năng IVR khác hay có thể thực hiện hội nghị media.
Media Gateway Controller (MGC): điều khiển các phần của trạng thái cuộc gọi đi đôi với điều khiển kết nối cho các kênh media trong MG
Multipoint Control Unit (MCU): điều khiển việc thiết lập và phối hợp hội nghị nhiều người dùng như bao gồm xử lý audio, video, và dữ liệu.
Đào Ngọc Nam Trang 37/95 Residential Gateway: là gateway liên kết đường dây t ng tự với một mạng gói. ươ một gateway gia đình điển hình chứa một hay hai đường dây t ng tự và đưươ ợc định vị tuỳ theo khách hàng.
SCN FAS Signalling Gateway: Chức năng này chứa các giao diện báo hiệu SCN như kết cuối SS7, ISDN hay các link báo hiệu khác nơi các kênh điều khiển cuộc gọi và các kênh báo hiệu được sắp đặt trong cùng nhịp(span) vật lý.
SCN NFAS Signalling Gateway: Chức năng này chứa giao diện báo hiệu SCN được kết cuối tới SS7 hay các link báo hiệu khác nơi các kênh điều khiển cuộc gọi được tách rời khỏi kênh mang.
Stream: dòng điều khiển hay media hai hướng được media gateway nhận hay gửi nh ư về phía cuộc gọi hay hội nghị.
Trung kế : kênh thông tin giữa 2 hệ thống chuyển mạch như DS0 trên T1 hay E1.
Gateway trung kế là gateway giữa mạng SCN và mạng gói tiêu biểu như kết cuối một số lượng lớn các mạch số.
3.2.1.1 Giao thức MGCP
MGCP là giao thức do IETF đưa ra ể đ điều khiển cổng truyền thông (MG- Media gateway) từ các phần tử điều khiển cuộc gọi bên ngoài gọi là MGC hoặc đại lý cuộc gọi (Call agent).
MGCP là giao thức chủ/tớ trong đó MGC giữ mọi trạng thái cuộc gọi và định hướng cho MG từng bước trong quá trình thiết lập cuộc gọi. MG sẽ không thực hiện bất cứ một hoạt động nào trên cuộc gọi như cung cấp dial tone, chuông, ..
nếu không có lệnh từ MGC.
MGCP chỉ có 9 lệnh và 3 tín hiệu ( nhấc máy, chuông ..). Nhưng nó có u ư điểm là có khả năng định nghĩa các gói mà trong đó tập hợp các lệnh và các tham số tín hiệu dùng để hỗ trợ cho các thiết bị đầu cuối xác định. Ví dụ như các gói DTMF dùng để quay số theo kiểu tone, hoặc gói thông báo cho phép phát thông báo bằng tiếng nói tới thuê bao..
Mô hình kết nối của MGCP dựa trên hai phần tử cơ bản và kết nối. Đầu cuối có thể là đầu cuối vật lý hoặc đầu cuối ảo. Kết nối có thể là kết nối điểm -điểm hoặc điểm a đ điểm. Chúng có thể thiết lập trên nhiều loại mạng khác nhau.
- Truyền dẫn gói audio sử dụng RTP và UDP trên một mạng TCP/IP.
- Truyền dẫn gói audio sử dụng AAL2 hoặc các lớp thích ứng khác qua mạng ATM.
Đào Ngọc Nam Trang 38/95 - Truyền dẫn gói trên một đường kết nối trong, ví dụ đường trục TDM hoặc hệ
thống liên kết bus của một GW. Nó thường được sử dụng trong các kết nối
“hairpin” thường là các kết nối kết cuối trong một GW nhưng ngay lập tức định tuyến trở lại mạng thoại.
Sử dụng giao thức SDP
Call agent sử dụng MGCP để cung cấp cho GW các tham số của kết nối như địa chỉ IP, UDP port và các đặc tính RTP, kiểu truyền thông audio. Các miêu tả trên tuân theo quy tắc vạch ra trong giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description Protocol) do IETF đưa ra.
SDP cho phép miêu tả hội nghị Multimedia, MGCP chỉ giới hạn việc sử dụng SDP để thiết lập các kênh audio, kênh truy nhập dữ liệu. Các miêu tả phiên ban đầu chỉ miêu tả chính xác một kiểu truyền thông hoặc kiểu “audio” cho các kết nối audio hoặc kiểu “NAS” cho truy nhập dữ liệu.
- Đại lý cuộc gọi có thể sử dụng lệnh ModifyConnection để thay đổi thông số kết nối đã được thiết lập trước đó hoặc để cung cấp thông tin cần thiết hoàn thành các kết nối hai chiều.
- Đại lý cuộc gọi sử dụng lệnh DeleteConnection để xoá một kết nối đang tồn tại . DeleteConnection cũng có thể được GW dùng để cảnh báo đại lý cuộc gọi rằng một kết nối không thể giữ lâu hơ đưn ợc nữa.
- Đại lý cuộc gọi có thể sử dụng AuditEnpoint và AuditConnection để lấy thông tin về trạng thái đầu cuối và bất kỳ các kết nối kết hợp với nó.
- GW có thể sử dụng lệnh RestartInProgress để thông báo cho đại lý cuộc gọi biết rằng GW hoặc một nhóm đầu cuối được quản lý bởi gateway thoát khỏi dịch vụ hoặc đang trở lại dịch vụ.
Mọi lệnh của MGCP đều được trả lời. Các trả lời mang một mã phản hồi, nó cảnh báo về trạng thái lệnh. Mã phản hồi là một số nguyên nằm trong ba dải giá trị thông thường ợc đư định nghĩa như sau:
+ Giá trị 200 đến 299 chỉ thị thành công + Giá trị 400 đến 499 chỉ thị thành công + Giá trị 500 đến 599 chỉ thị thành công
Một số các mã trả lời ợc giải thích trong bảng sau:đư Bảng 3.1 Các mã trả lời trong giao thức MGCP
Đào Ngọc Nam Trang 39/95 Mã trả về Giải thích
200 Thực hiện giao dịch bình thường 250 Kết nối đã bị huỷ
401 Máy thoại vừa nhấc 402 Máy thoại vừa đặt
404 Không đủ băng thông ở thời điểm này
500 Giao dịch không thực hiện được bởi đầu cuối không xác định được 501 Giao dịch không thực hiện được bởi đầu cuối chưa sẵn sàng
512 Giao dịch không thực hiện được bởi GW không được trang bị để phát hiện một trong các sự kiện yêu cầu
513 Giao dịch không thực hiện được bởi GW không được trang bị để tạo ra một trong các tín hiệu được yêu cầu
514 Giao dịch không thực hiện được bởi GW không thể gửi đi một thông báo xác định
517 Không hỗ trợ hoặc chế độ không hợp lệ 519 Đầu cuối không có số
521 Đầu cuối đã chuyển hướng sang đại lý cuộc gọi khác 522 Không có sự kiện hoặc không có tín hiệu như vậy
523 Hoạt động không xác định hoặc sự kết hợp không đúng các hoạt động
3.2.1.2 Giao thức Megaco/H.248
H.248 là giao thức dùng ể đ điều khiển các MG từ MGC và cũng hoạt động theo phương thức chủ tớ.-
H.248 hoạt động dưới dạng các mô hình kết nối. Mô hình kết nối này được mô tả trong các thực thể logic hay các đối tượng trong phạm vi MG được MGC điều khiển. Các khái niệm trừu tượng được sử dụng trong mô hình kết nối là Terminations và Contexts.
Termination (kết cuối) nguồn hay đích của một hay nhiều luồng thông tin. là Trong hội nghị multimedia, một kết cuối có thể là các nguồn hay đích của nhiều
Đào Ngọc Nam Trang 40/95 luồng thông tin media. Các thông số về luồng media và bearer được ng gói ngay đó trong kết cuối.
Termination KÕt cuèi
Dòng RTP Media Gateway
Null Context Kênh mangSCN
Ngữ cảnh Kết cuối
KÕt cuèi KÕt cuèi
Dòng RTP
Ngữ cảnh
Kênh mangSCN
Kênh mangSCN
Ngữ cảnh KÕt cuèi Dòng RTP
KÕt cuèi Kênh mangSCN
Hình 3.1: Ví dụ về mô hình kết nối H.248
Ngữ cảnh (Context) là thuật ngữ chỉ sự liên kết giữa một nhóm các kết cuối.
Có một kiểu ngữ cảnh đặc biệt là Null Context, trong đó tất cả các kết cuối không liên kết đến bất kỳ kết cuối nào khác. Lấy ví dụ, trong gateway truy nhập tách rời thì tất cả các đường dây rỗi đều được biểu diễn bằng các kết cuối trong Null Context. Kết cuối trong Null context có thể được xem xét và sửa đổi các tham số của nó cũng như đưa ra các sự kiện dò tìm.
Hình 3.1 đưa ra một ví dụ về ngữ cảnh và kết cuối. Hộp có dấu hoa thị (*) trong mỗi ngữ cảnh thể hiện mối liên kết logic của các kết cuối có trong ngữ cảnh đó.
Đào Ngọc Nam Trang 41/95
KÕt cuèi T2 Dòng RTP Media Gateway
Kênh mangSCN Ngữ cảnh C1
Ngữ cảnh C1
KÕt cuèi T1
KÕt cuèi T3 Kênh mangSCN
Hình 3.2: Ví dụ mô hình hoạt động đợi cuộc gọi áp dụng cho T1
Hình 3.2 miêu tả ví dụ về một ph ng thức thực hiện callươ -waiting trong gateway truy nhập tách rời và về việc định vị lại kết cuối giữa các ngữ cảnh. Đầu tiên, các kết cuối T1 và T2 thuộc về ngữ cảnh C1 trong cuộc gọi thoại 2 chiều. Có một cuộc gọi thứ hai từ kết cuối T3 đang đợi T1. Lúc này T3 đứng một mình trong ngữ cảnh C2. Sau đó T1 chấp nhận cuộc gọi từ T3 và đặt T2 ở chế độ giữ máy.
Hành động này đã chuyển T1 sang ngữ cảnh C2.
Đào Ngọc Nam Trang 42/95
KÕt cuèi T2 dòngRTP Media Gateway
Kênh mangSCN Ngữ cảnh C1
Ngữ cảnh C2
KÕt cuèi T1
KÕt cuèi T3 Kênh mangSCN
Hình 3.3. Ví dụ mô hình hoạt động đợi cuộc gọi / trả lời bởi T1 3.2.1.3 So sánh giữa Megaco/H.248 và MGCP
Giao thức Megaco/H.248 là một chuẩn mở được chấp nhận rộng rãi. Nó là cách tiếp cận nhiều đặc tính và được phát triển đầy đủ cung cấp nhiều lựa chọn cho việc xây dựng các sản phẩm giá trị gia tăng với các đặc tính phân biệt. Còn MGCP là cách tiếp cận đóng, không phản ánh đúng sự nhất trí trong công nghiệp viễn thông và do đó giới hạn tiềm năng trong khả năng liên kết giữa nhiều nhà phân phối. MGCP có một số thiếu sót về mặt kỹ thuật mà đã được bổ sung trong Megaco/H.248.
So với MGCP thì MEGACO/H248 được cải thiện ở một số các điểm nhất định như sau :
- Hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện và điện thoại thấy hình hội nghị - Có khả năng sử dụng UDP hoặc TCP
- Sử dụng mã hoá theo chế độ text hoặc nhị phân
- MGC và MEGACO/H248 có cùng chung kiến trúc nhưng lại khác biệt rất lớn về mặt giao thức. Điểm khác biệt cơ bản giữa hai giao thức này chính là về việc điều khiển được gắn với việc kết thúc và ngữ cảnh trong khi MGCP lại chỉ là các kết nối riêng biệt.
Trong bảng sau sẽ trình bày sự so sánh giữa hai giao thức điều khiển cuộc gọi này.
Đào Ngọc Nam Trang 43/95 Bảng 3.3 So sánh giữa Megaco/H.248 và MGCP
So sánh giữa hai giao thức điều khiển cuộc gọi
Megaco/H.248 MGCP
Tiêu chuẩn ITU ( SG 16 ) và IETF ( WG MEGACO ), 2000 H248 v1 ITU, RFC 3015 IETF
IETF, 1998 ( RFC 2705 ) Sự tiêu chuẩn hoá • Là một chuẩn mở
• Đưa ra để xem xét và thoả hiệp Subject to review and compromise
• Được chuẩn hoá quốc tế bởi cả IETF và ITU
• Đóng (được sử dụng bởi các hãng riêng)
• Không đưa ra để xem xét rộng rãi và thoả hiệp
Mô hình gốc MGCP ( Media gateway control protocol ) và MDCP ( Media device control protocol )
SGCP ( simple gateway control protocol ) và IPDC
(Internet Protocol Device Control )
Mục tiêu áp dụng Điều khiển MG thông qua MGC
Điều khiển MG thông qua MGC
Khả năng thực thi giữa nhiều nhà cung cấp
• Đã được xem xét triệt để và chặt trẽ
• Còn ít mâu thuẫn và thừa nhận
• Khả năng thực thi giữa nhiều nhà cung cấp cao, giá thành và rủi ro trong liên kết hoạt động thấp
• Xác định chưa đầy đủ và không chính thức
• Còn nhiều mâu thuẫn và thừa nhận
• Khả năng thực thi giữa các nhà cung cấp thấp và giá thành/độ rủi ro tăng dần Mô hình kết nối • Hoàn toàn mềm dẻo với mô
hình termination-context, hỗ trợ tất cả các kiểu mạng.
• Kịch bản kết nối phức tạp được vận dụng có hiệu quả ( hội nghị, hội thảo, ...),kết hợp
• Mô hình kết nối ít mềm dẻo hơn.
• Thiếu khả năng hỗ trợ được cho hội nghị và các
Đào Ngọc Nam Trang 44/95 nhiều loại media,..
• Có thể áp dụng tới tất cả các kiểu mạng gói, thiết kế phục vụ tốt cho cả IP và ATM.
• Cho phép hỗ trợ ngăn chặn hợp pháp(CALEA) một cách đơn giản
- Một thông tin = hai đầu cuối và một ngữ cảnh được nhóm lại trong một cuộc gọi
1 transaction = N action 1 action = N commande
kịch bản kết nối phức tạp.
• Thực hiện đầy đủ các dịch vụ khác cho IP và ATM, độ phức tạp tăng và khó h n ơ cho việc phân phối và triển khai.
• Ngăn chặn hợp pháp (CALEA) hỗ trợ không rõ ràng
- Một thông tin = một đầu cuối ( giao diện IP hoặc TDM của một MGC ) và một kết nối
1 transction = 1commande Cú pháp
(định dạng của bản tin báo hiệu)
Mã hoá text (ABNF) Binary (ASN1)
Mã hoá text ( BNF )
Môi trường chuyển tải
TCP,UDP,SCTP/IP hoặc ATM hay MTP
UDP/IP hoặc ATM Mô hình tài nguyên • Tài nguyên vật lý được tách
ra khỏi kết nối gói.
• Cho phép điều khiển có hiệu quả các dịch vụ phức tạp như announcements, call hold, và bridging
• Kết hợp giữa tài nguyên vật lý và kết nối gói
• Thao tác không thực hiện trực tiếp
• Thực hiện thời gian thực suy giảm
C ơ chế mở rộng gói • Dễ dàng xác định các giao diện ứng dụng mới
qua cơ chế xác định gói mở hoàn toàn, được xác định rõ ràng và tiến trình đăng ký IANA .
• Các gói mới có thể được xác định dựa trên các gói đang tồn
• Khó để mở rộng các thiết kế nguyên khối
• Không rõ ràng, mở cơ chế xác định gói
• Phương pháp luận không rõ ràng cho mở rộng gói dựa trên các gói đang tồn tại.
Đào Ngọc Nam Trang 45/95 tại
• Cho phép mở rộng gói mag không làm ảnh hưởng đến chuẩn giao thức.
• Thời gian đưa ra thị trường các ứng dụng mới ngắn, tăng c ơ hội cho sự đổi mới.
C ơ chế Profile • Cho phép xác định và implicit MGC-MG thoả thuận trên ứng dụng thừa nhận liên kết hoạt - động cụ thể.
• Giảm bớt tính phức tạp và tăng hiệu quả trong cả MG và MGC.
• Cải tiến khả năng thực thi cho các ứng dụng cụ thể
• Không sẵn sàng
Thực hiện Sự thực hiện thống nhất cho tất cả các kiểu mạng chuyển tải
dưới dạng gói
Sự thực hiện xảy ra khác nhau đối với mạng IP và
ATM Khả năng Có khả năng tích hợp với các
chức năng mới
Dựa trên một số nhất định các chức năng a ra đã đư Độ chín
(Khả năng sử dụng trên thị trường)
Kém hơn (về mặt dịch vụ và sản phẩm ) nhưng ngày càng được thực hiện nhiều hơn trong các giải pháp của các nhà cung cấp
Tốt ( về mặt sản phẩm ) Giao thức này được sử dụng hiện nay đối với các
hệ thống MG/MGC
Ngoài ra việc điều khiển MG từ MGC còn có thể được thực hiện qua giao thức SIP, H.323. Tuy nhiên hai giao thức này phải là giao thức chuyên dụng cho việc điều khiển MG do đó không thể đáp ứng với MG có dung lượng lớn đồng thời gặp một số hạn chế trong việc triển khai các tính năng phụ của MG. SIP và H.323 chỉ có thể áp dụng với các MG cỡ nhỏ hay các Residential Gateway đặt tại các hộ gia nh nh đì ư một thiết bị đầu cuối.