Протокол управления транспортным шлюзом MEGACO/H.248. Архитектура, модель обслуживания вызова.

Согласно принципу декомпозиции, сетевой шлюз разбивается на 3 функциональных блока:

· Транспортный шлюз (Media Gateway), который преобразует медиа информацию поступающую со стороны ТфОП в вид пригодный для IP сети и наоборот

· Шлюз сигнализации (Signaling Gateway), который обеспечивает доставку сигналов управления, поступающих со стороны ТфОП и перенос сигнальной информации в обратном направлении.

· Устройство управления шлюзами (Media Gateway Controller ~ SoftSwitch).

На рис 1 изображена архитектура сети на базе протокола MEGACO (RFC 3015). Протокол MEGACO/H.248 был создан как протокол управления транспортными шлюзами. Протоколы управления шлюзами являются внутренними протоколами, поддерживающими обмен информацией между функциональными блоками распределенного шлюза. Протоколы MEGACO/H.248 используют принцип master/slave (ведущий/ведомый), причем устройство управления шлюзами является ведущим, а шлюз – ведомым устройством, выполняющим команды, которые поступают от устройства управления. Такое решение обеспечивает полную детерминированность обмена сообщениями протокола, масштабируемость сети и простоту эксплуатационного управления ею через устройство управления шлюзами. К тому же, шлюзы не должны иметь интеллекта, требуют меньшей производительности процессоров и, как следствие, оказываются менее дорогими. Кроме того, обеспечивается возможность быстро добавлять новые протоколы сигнализации и новые дополнительные услуги, так как нужные для этого изменения затрагивают только устройство управления шлюзами, а не сами шлюзы.

Рис 1 Архитектура сети на базе протокола MEGACO

Для описания алгоритма установления соединения протокол H.248 использует специальную модель процесса обслуживания вызова, согласно которой протокол оперирует двумя логическими объектами внутри медиашлюза – окончанием (termination) и контекстом (context), – управляемыми контроллером шлюза MGC.

Окончания являются логическими объектами медиашлюза, выполняющими функции источников и приемников медиаинформации. Можно выделить два вида оконча-ний в зависимости от того, какой интерфейс они представляют, – физический или виртуальный.

Физические окончания, существующие постоянно с момента конфигурации шлюза, это аналоговые телефонные интерфейсы оборудования, поддерживаю-щие каждый одно телефонное соединение, или интерфейсы цифровых трактов.

Виртуальные окончания, иногда называемые эфемерными, существующие только в течение одной разговорной сессии, являются интерфейсами со стороны IPсети (например, RTPокончания), через которые ведутся передача и прием IPпакетов. Виртуальные окончания создаются шлюзом при получении от контролллера команды Add и ликвидируются при получении команды Subtract, тогда как физические окончания при получении команды Add или Subtract, соответственно, выводятся из так называемого нулевого контекста или возвращаются обратно в нулевой контекст.

Окончание имеет уникальный идентификатор TerminationID, который назначается шлюзом при конфигурации порта. Идентификатором физического окончания может служить номер тракта E1 и номер временного канала внутри тракта для Trunking Gateway или номер платы аналоговых интерфейсов и номер абонентского комплекта на этой плате для Access Gateway. Например, идентификатор физического окончания для Trunking Gateway может иметь вид e1/2/20, где e1 – фиксированный префикс, 2 – номер тракта E1, а 20 – номер временного интервала в нем. Другой пример идентификатора TerminationID для Access Gateway aln/3/12, где aln – фиксированный префикс, 3 – номер платы аналоговых интерфейсов, 12 – номер абонентского комплекта на этой плате. Идентификатор виртуального окончания может быть любым, но обычно он представляет собой фиксированный префикс и какоелибо число, например eph2345, где eph – фиксированный префикс, а 2345 – сгенерированный номер виртуального окончания. Иногда команды могут относиться ко всему шлюзу, и тогда используется общий идентификатор окончания ROOT.

Окончания обладают рядом Свойств (Properties), каждое из которых имеет уникальный идентификатор РropertyID. Например, окончания могут обладать способностью генерировать акустические и вызывные сигналы, речевые подсказки, а также выявлять сигналы DTMF. Свойства окончаний группируются в дескрипторы, которые, в свою очередь, переносятся в командах протокола. При создании окончаний или при пребывании окончания в нулевом контексте свойства всех дескрипторов, за исключением TerminationState и LocalControl, должны быть пустыми, то есть не иметь значений. Конфигурация какойлибо характеристики в медиашлюзе аннулирует любое значение Свойства окончания, заданное по умолчанию в протоколе.

Свойства окончаний делятся на общие Свойства, называемые также Свойствами состояния окончания (Termination State), и на Свойства, относящиеся к медиапотокам, которые включают в себя локальные Свойства (передающей стороны) и Свойства принимаемых и передаваемых потоков.

Окончания могут генерировать и передавать Сигналы (Signals), при этом говорят, что Сигнал применен наокончании. Следует различать реальные физические сигналы, передаваемые оборудованием медиашлюза, и Сигналы, являющиеся информационными элементами протокола H.248. То есть модуль H.248 применяет Сигнал на окончании, и с этого окончания должен быть передан физический сигнал с характеристиками, описанными в Сигнале. Следует также сказать о тональных сигналах, представляющие собой совокупность одночастотных и многочастотных сигналов, передачу которых можно инициировать, указав соответствующий идентификатор тонального сигналаОкончания могут быть запрограммированы на обнаружение Событий (Events), при возникновении которых MG должен отправить извещение контроллеру или выполнить определенные действия. Понятие событие также дуалистично, с одной стороны – это некоторая ситуация, возникновение которой, по указанным характеристикам и условиям может обнаружить медиашлюз, а с другой – это информационный элемент протокола H.248, который как раз и описывает необходимые характеристики и условия, а также предоставляет событию идентификатор и наименование. Если возникновение некоторого События отслеживается на окончании, то говорится что Событие установлено на окончании. Учитывая, что управляющая информация может быть передана медиашлюзу предварительно, то чтобы подчеркнуть отслеживание События в медиашлюзе, иногда уточняют: установлено и активизировано. Когда на окончании были обнаружены указанные характеристики и условия, то медиашлюз создает Событие (как параметр H.248, который будет передан к MGC) и отправляет в MGC соответствующее извещение. На Окончании могут собираться Статистики(Statistics) и потом передаваться контроллеру по его запросу или при удалении окончания из контекста.Статистики – это также информационный элемент протокола H.248, и он содержит спецификацию статистических данных, которые должен собирать медиашлюз и передавать на MGC.Все перечисленные элементы: Свойства, Сигналы, События и Статистики имеют соответствующие идентификаторы, которые определяются для них в Пакетах, описанных в 5 главе справочника. Протокол имеет средства для создания новых окончаний и для модификации значений параметров существующих окончаний. Модификация, помимо изменения таких параметров, как применяемые кодеки, транспортные адреса, используемые планы нумерации, предполагает также возможность редактировать список обнаруживаемых Событий и указание Сигналов, применяемых на окончании. Значения параметров могут быть изменены путем включения в команду соответствующих дескрипторов. Если дескриптор в команде опущен, то окончание сохраняет Свойства, присвоенные ему либо по умолчанию, либо предыдущим дескриптором. Если же в дескрипторе, принятом MG, некоторое Свойство опущено, то оно принимает значение, присвоенное ему по умолчанию. Поскольку в данном разделе пришлось разъяснять много терминов, связанных с настройкой окончаний медиашлюза, то здесь же приведем пояснения, касающиеся одного из важнейших параметров окончания, а именно – плана нумерации.

Контекст – это отображение связи между несколькими окончаниями, то есть абстрактное представление соединения двух или более портов одного шлюза. Контекст описывает топологию и параметры смешивания или коммутации потоков этих окончаний. В любой момент времени окончание может относиться только к одному контексту, который имеет свой уникальный идентификатор. Существует особый вид контекста – нулевой. Все окончания, входящие в нулевой контекст, не связаны ни между собой, ни с другими портами. Например, абстрактным представлением свободного (не занятого) канала в модели соединений является окончание в нулевом контексте. В общем случае для присоединения окончания к контексту служит команда Add. При этом, если контроллер не специфицирует существующий контекст, к которому должен быть подсоединен порт, то шлюз создает новый контекст. Удаление окончания из контекста производится командой Subtract. Перемещение окончания из одного контекста в другой производится командой Move.

Максимальное количество окончаний, включенных в контекст, ограничивается возможностями шлюза. Если он поддерживает только соединения «точкаточка», то их будет всего два.Атрибутами контекста являются:

· идентификатор контекста ContextID;

· топология контекста (от какого окончания к какому передается информация и откуда она принимается). Топология контекста описывает потоки информации внутри контекста, т.е. внутри шлюза, в то время как подобный параметр окончания – режим его работы – описывает внешние потоки шлюза, входящие и исходящие;

· приоритет используется для того, чтобы указать шлюзу на первоочередное обслуживания контекста. Приоритетная система предусматривает 16 уровней приоритета, низший – нулевой, высший – 15й;

· индикатор «экстренного вызова» позволяет получить высший приоритет в обслуживании.

Протокол имеет средства для управления параметрами контекста. Удаление контекста происходит автоматически после исключения из него последнего окончания. Примеры контекстов приведены на рис. 2.

На рис. 2.1 изображены (сверху вниз) следующие варианты соединений:

· многоточечное соединение двух физических окончаний, мультиплексируемых в одно виртуальное;

· физическое окончание, находящееся в нулевом контексте, и виртуальное окончание, включенное в контекст, но еще не соединенное ни с одним другим окончанием;

· соединение «точкаточка» одного физического окончания с одним виртуальным, что наиболее характерно для VoIPшлюзов.

·

Рис 2. Модель процесса обслуживания вызова в H.248

Литература

1. https://www.vef-kvant.ru/MEGACO.htm

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Softswitch

3. https://en.wikipedia.org/wiki/H.248

4. https://www.osp.ru/lan/2000/12/131474/

5. https://static.ozone.ru/multimedia/book_file/1009553380.pdf