Протоколы сетей следующего поколения NGN Кулебякина В С

Протоколы сетей следующего поколения NGN Кулебякина В. С.

Стек протоколов IP-телефонии:

Протоколы NGN: • H. 323 • RTP/RTCP • MGCP • H. 248/MEGACO • SIP / SIP-I / SIP-T • SIGTRAN • BICC

Использование протоколов в сети NGN Сеть подвижной связи ОКС № 7 INAP, MAP Сеть ОКС № 7 АТС SG SIGTRAN (M 2 UA, M 3 UA) MGC SIP-T BICC SIP H. 323 MEGACO DSS 1 MG MGCP V 5. 2 H. 248 Сеть с коммутацией пакетов (IP, ATM, POS, MPLS, SDH, DWDM) Тф. ОП DSS 1 RTP V 5. 2 MG Vo. ATM АТС IAD RTP Vo. ATM Коммутатор ATM Маршрутизатор IP Parlay Voice. XML AS Шлюз Parlay Jain AS SIP H. 323 RTP Vo. ATM IAD Сеть доступа HFC, x. DSL, WLL, Ethernet и др. SIP, H. 323, MGCP, H. 248/MEGACO Медиасервер MS SIP H. 323 MGCP _______ Медиапотоки _ _ _ Сигнальные потоки

Семейство рекомендаций Н. 323 (1) Стандарт Н. 323 является производным от стандарта видеоконференций Н. 320 (для сети ISDN), определяющим основные требования к оборудованию и программному обеспечению компьютерных систем, предоставляющих возможность обмена аудио- и видеоконференций и данными в IP-сетях, включая Интернет. Стандарт Н. 323 определяет семейство рекомендаций ITU и устанавливающие основные требования к мультимедийным коммуникационным системам в сетях, не обладающих требуемого уровня качества обслуживания Qo. S.

Семейство рекомендаций Н. 32 х (2) Стандарт Н. 323 входит в семейство рекомендаций Н. 32 х, описывающих порядок организации мультимедийных сетей различных типов : Н. 320 - узкополосные цифровые коммутируемые сети, включая ISDN; Н. 321 - широкополосные сети ISDN и АТМ; Н. 322 - пакетные сети с гарантированной полосой пропускания; Н. 324 - телефонные сети общего пользования ( Тф. ОП )

Основные компоненты стека протоколов Н. 323 (1) Данные Аудио Управление RTCP H. 26 x T. 120 Н. 245 Н. 225. 0 (Q. 931) G. 7 xx Видео RTP TCP/SCTP UDP IP RAS Сигнализация

Основные протоколы стека протоколов Н. 323 (2) * Н. 225. 0 - протокол, ориентированный на сообщения, передачу служебных сигналов и используемый в качестве абонентской сигнализации * Н. 245 - протокол, поддерживающий функции управления логическим каналом, определяющий соответствия между оборудованием различных производителей * Т. 120 - поддержка видео обмена, документ-конференций и функций многовходового моста для организации групповых конференций * G. 7 xx - различные аудиокодеки * H. 26 x - различные видеокодеки * RAS - протокол, обеспечивающий функции контроля доступа, регистрации участников и определения их текущего состояния * RTP - протокол транспортировки информации в реальном времени * RTCP - протокол управления передачей информации в реальном времени

Компоненты сети Н. 323 (1) Рекомендация Н. 323 определяет 4 основных компонента сети: l Н. 323 -терминал Шлюз (Gateway) GW l Привратник (Gatekeeper) GK l Устройство управления многоточечной конференцией MCU l

Компоненты сети Н. 323 (2) Н. 323 -терминал Это конечная точка локальной сети, обеспечивающая двусторонний обмен данными в реальном времени (например аудио, видео) с другим терминалом, шлюзом, MCU-модулем Все Н. 323 -терминалы, для оценки качества канала связи должны : - поддерживать функции управления логическим каналом (Н. 245, Н. 245. 1) - поддерживать функции сигнализации и вызова (Н. 225. 0), протокол RAS - иметь возможность реализации протокола RTP/RTCP для передачи аудио- и видеоконференций по сетям с КП - Н. 323 -терминал может поддерживать видео обмен и документконференции по протоколам серии Т. 12*

Компоненты сети Н. 323 (3) Шлюз (Gateway) Это конечная точка локальной сети, которая обеспечивает двусторонний обмен данными в реальном времени между терминалами Н. 323 локальной сети и другими ITU-T терминалами глобальной сети (терминалы серии Н. 320, Н. 321, Н. 324 М), либо иным шлюзом стандарта Н. 323 Основные функции шлюза : - установление соединения с аналоговыми терминалами в Тф. ОП - установление соединения с удаленными Н. 320 -терминалами в сети ISDN - установление соединения с удаленными Н. 324 -терминалами сети Тф. ОП

Компоненты сети Н. 323 (4) Привратник (Gatekeeper) Элемент системы Н. 323, выполняющий функции по управлению доступом в IP-сеть, по управлению шириной полосы пропускания и адресацией. Причем, функции управления распространяются на шлюзы и терминалы своей зоны (оборудование, непосредственно подключенное к диспетчеру) Может поддерживать ряд моделей сигнализации для определения, какие сообщения будут передаваться через шлюз, а какие будут взаимодействовать непосредственно между оконечными устройствами

Компоненты сети Н. 323 (5) Многопортовый управляющий модуль MCU (Multipoint Controller Unit ) Это конечная точка локальной сети, позволяющая трем и более терминалам и шлюзам участвовать в многосторонней конференции, а также соединять два терминала для проведения конференции в режиме "точка" с последующим развертыванием в многостороннюю конференцию

Протокол RTP. Описание и терминология. RTP - Real-Time Protocol - транспортный протокол реального времени Предназначен для обеспечения сквозной доставки данных, чувствительных к временным задержкам, для приложений в реальном времени. RTP работает поверх UDP на транспортном уровне. Протокол RTP используется только для передачи пользовательских данных всем участникам сеанса и работает совместно с протоколом RTCP Сеанс - это логическая связь между двумя и более пользователями RTP, поддерживаемых в течении этого времени передачу данных

Протокол RTCP - Real-Time Control Protocol - протокол управления в реальном времени. Является механизмом управления передачей пакетов с помощью протокола RTP RTCP дает информацию о состоянии сети и качестве приема в виде обратной связи. Использование RTCP позволяет приложениям RTP приспособиться к различиям в среде. Кроме того, RTCP производит сбор статистики на основе пользовательской информации о том, кто участвует в сеансе связи В RTCP определены пять основных типов сообщений, большая часть из которых называются отчетами. Отчеты протокола RTCP позволяют отправителям и получателям взаимодействовать друг с другом и настраиваться на обмен.

Транспортный протокол SCTP - Stream Control Transmission Protocol - Протокол контроля потоковой передачи. Разработан IETF в качестве протокола транспортного уровня общего назначения, объединяющего функции TCP и UDP над уровнем IP. SCTP предлагает приложениям, взаимодействующим по IP-сети, ориентированную на соединение типа "точка-точка" транспортную службу с надежной доставкой. SCTP очень хорош для быстрой обработки множества несвязанных между собой потоков данных.

Протокол управления шлюзами MGCP - Media Gateway Control Protocol - протокол управления шлюзами с помощью внешнего устройства MGC (Media Gateway Controller - контроллер шлюзов), разработан рабочей группой MEGACO комитета IETF. Протокол MGCP обеспечивает следующие функции : - создание соединения «точка-точка» ; - создание соединения «точка-несколько точек» ; - изменение параметров существующих соединений; - завершение соединения; - контроль соединения; - добавление соединений в существующие сеансы связи.

Архитектура сети NGN, базирующаяся на протоколе MGCP (1) В архитектуре сети выделяются два основных элемента : - MGC - контроллер медиашлюзов - MG - медиашлюзы

Архитектура сети NGN, базирующаяся на протоколе MGCP (2) Устройств управления в сети может быть несколько, которые синхронизированы и согласовано управляют шлюзами

Управление терминалами в сети, базирующейся на протоколе MGCP является протоколом для управления шлюзами, не предназначен для управления соединениями с участием терминального оборудования. Поэтому в сети необходимо присутствие гейткипера Н. 323 или сервера SIP

Протокол MGCP : классификация шлюзов В зависимости от типа подключаемых устройств и функционального назначения шлюзы классифицируются следующим образом : * Trunking Gateway - шлюз между Тф. ОП и сетью IP обеспечивающий подключение станций коммутации по каналам Е 1; * Voice over ATM Gateway - шлюз между Тф. ОП и сетью АТМ обеспечивающий подключение станций коммутации по каналам Е 1; * Residential Gateway - оборудование пользователя предназначенное для подключения аналоговых телефонов к сетям IP; * Access Gateway - шлюз доступа для непосредственного подключения абонентов по двухпроводным абонентским линиям; * Business Gateway - шлюз с небольшим числом портов в корп. сети, предназначенный для подключения УПАТС по цифровым абонентским интерфейсам; * Network Access Server - аналог шлюза AG, но дополнительно реализует функции модемного пула; * Circuit switch или packet switch - иные устройства, управляемые MGC

Взаимодействие протоколов MGCP и ОКС № 7 Е 1 MG MG Е 1 SG ОКС № 7 Сеть IP ОКС № 7 SG Схема установления соединения с использованием протокола ОКС № 7

Взаимодействие протоколов MGCP и ОКС № 7 (2) а SGa IAM MGa MGC MGb b SGb IAM (SIGTRAN) CRCX 200 OK CRCX - Create. Connection CRCX 200 OK IAM (SIGTRAN) ACM (SIGTRAN) ANM (SIGTRAN) MDCX ANM (SIGTRAN) ACM ANM ACM 200 OK IAM MDCX - Modify. Connection Голосовая информация

Взаимодействие протоколов MGCP и ОКС № 7 (3) а SGa MGC MGb b SGb Голосовая информация REL (SIGTRAN) DLCX 250 OK статистика RLC DLCX- Delete. Connection RLC (SIGTRAN) DLCX 250 OK статистика REL (SIGTRAN) REL RLC (SIGTRAN) RLC

Протокол MEGACO/H. 248 Рабочая группа MEGACO комитета IETF разрабатывает более усовершенствованную версию протокола управления шлюзами, чем протокол MGCP. Параллельно с IETF, разработкой протокола занималась группа SG 16 ITU-T. В итоге, протокол был назван как MEGACO/H. 248.

Протокол MEGACO/H. 248 (2) Важной особенностью нововведения ITU-T являлось то, что управление транспортными шлюзами (MG) осуществляется контроллером транспортных шлюзов (MGC) при помощи протокола MEGACO, адаптированного под сетевое окружение Н. 323 Для переноса сигнальных сообщений MEGACO/H. 248 могут использоваться транспортные протоколы UDP, TCP, SCTP или транспортная среда АТМ. Поддержка протокола UDP - обязательное требование для MGC. Протокол TCP должен поддерживаться и MGC, и MG. Поддержка протокола SCTP и транспортной среды АТМ - необязательно.

Сравнительный анализ протоколов MGCP и H. 248/MEGACO (1) Сходство протоколов : - используются в сетях с одинаковой архитектурой; - порты шлюзов поддерживают детектирование одних и тех же событий и генерацию одних и тех же сигналов; - одинаковые транспортные механизмы по доставке сообщений систем сигнализаций ОКС № 7, DSS 1, ВСК; - процедуры установления/разрушения соединений, реализуемые обоими протоколами; - одинаковые механизмы поддержания защиты сети. Отличие протокола MEGACO/H. 248 от MGCP : - организация связи : протокол MEGACO/H. 248 работает не только с телефонными портами, но и с UDP-портами.

Сравнительный анализ протоколов MGCP и H. 248/MEGACO (2) Отличие протокола MEGACO/H. 248 от MGCP : - в модели MEGACO/H. 248 всегда отображается связь между портами одного шлюза с помощью "contexta". В модели MGCP соединение идет между портами различных устройств. Изменяя топологию связей портов, относящихся к одному контексту, при помощи протокола MEGACO диспетчер может гибко управлять конференциями, чего нет в MGCP.

Сравнительный анализ протоколов MGCP и H. 248/MEGACO (3) Отличие протокола MEGACO/H. 248 от MGCP : Контекст - отображение связи между несколькими портами, абстрактное отображение соединения двух или более портов одного шлюза. В любой момент времени порт может относиться только к одному контексту, имеющий уникальный идентификатор. - для протокола MEGACO/H. 248 предусмотрены два варианта кодирования: бинарный (ASN. 1) и текстовой. Протокол MGCP поддерживает только текстовой тип кодирования. - различен способ организации транзакции : в протоколе MGCP транзакция образуется из команды и ответа на нее; в протоколе MEGACO/H. 248 транзакция состоит из запросов - акция и отклик на запрос.

Сравнительный анализ протоколов MGCP и H. 248/MEGACO (4) Каждая акция состоит из одной или нескольких команд, относящихся к одному контексту, и ответов на них. При таком подходе значительно уменьшается объем передаваемой сигнальной информации и увеличивается скорость устанавливаемого соединения, т. к. диспетчер может вести обработку сигнальной информации, относящейся к разным соединениям.

Команды протокола MEGACO/H. 248 (1) Команда Направление передачи Назначение Add (Добавить) MGC->MG Контроллер дает указание шлюзу добавить порт к контексту Modify (Изменить) MGC->MG Контроллер дает указание шлюзу изменить свойства порта Subtract (Отключить) MGC->MG Контроллер изымает порт из контекста Move (Перевести) MGC->MG Контроллер переводит порт из одного контекста в другой в одно действие

Команды протокола MEGACO/H. 248 (2) Команда Направление передачи Назначение Audit. Value (Проверить порт) MGC->MG Контроллер запрашивает свойство порта, произошедшие события или сигналы, статистику, собранную на текущий момент времени Audit. Capabilities (Проверить возможности) MGC->MG Контроллер запрашивает возможные свойства порта, список событий, которые могут быть выявлены портом, список сигналов, статические данные Notify (Уведомить) MG->MGC Шлюз информирует контроллер о произошедших событиях Service. Change (Рестарт) MGC->MG MG->MGC Шлюз информирует контроллера о выходе из рабочего состояния одного или нескольких портов или возвращении обратно. Контроллер может предписать порту или группе портов выйти из обслуживания или вернуться обратно.

Пример установления и разрушения соединения с использованием протокола MEGACO

Протокол SIP - Session Initiation Protocol - Протокол Инициализации Сеанса. Это протокол прикладного уровня, предназначенный для организации, модификации и завершения сеансов связи: мультимедийных конференций, телефонных соединений и распределение мультимедийной информации, в основу которых заложены следующие принципы : * персональная мобильность абонентов; * масштабируемость сети; * расширяемость протокола; * интеграция в стек существующих протоколов Интернет; * взаимодействие с другими протоколами сигнализации. SIP разработан группой MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) комитета IETF, спецификации протокола представлены в RFC 2543

Протокол SIP (2) Важной особенностью протокола SIP является его независимость от транспортных технологий. Структура сообщений SIP не зависит от транспортной технологии. В качестве транспортной среды могут использоваться протоколы X. 25, Frame Relay, AAL 5/ATM и др. В то же время предпочтение отдается технологии маршрутизации пакетов IP и протоколу UDP. Может использоваться и протокол ТСР. Протокол инициирования сеансов связи (SIP) Прикладной уровень Протоколы UDP и TCP Транспортный уровень Протокол IPv 4 (IPv 6) Сетевой уровень PPP, AAL 5, ATM, Ethernet, V. 34 Уровень звена данных UTP 5, ВОЛС и т. д. Физический уровень

Протокол SIP (3) В протоколе SIP не реализованы механизмы управления потоками информации и предоставления гарантированного качества обслуживания. Протокол SIP предусматривает организацию конференций трех видов: * режим многоадресной рассылки (multicasting); * с помощью устройства управления конференциями (MCU); * путем соединения пользователей в режиме "точка-точка". Протокол SIP дает возможность присоединения новых участников к уже существующему сеансу связи (переход из двухстороннего сеанса в конференцию)

Взаимодействие протоколов MGCP, SIP, ОКС № 7 MGC SIP SG SG Сеть IP OКС № 7 Е 1 MG MG

Взаимодействие протоколов MGCP, SIP, ОКС № 7 (2) A MGC INVITE MGb B SGb CRCX 200 OK IAM (SIGTRAN) IAM ACM (SIGTRAN) 180 ringing ANM (SIGTRAN) 200 OK ACK Голосовая информация ACM ANM

Взаимодействие протоколов MGCP, SIP, ОКС № 7 (2) A MGC MGb B SGb Голосовая информация BYE DLCX 250 OK со статистикой REL (SIGTRAN) REL RLC (SIGTRAN) 200 OK

Сравнение протоколов H. 323, SIP, H. 248 (MEGACO)/MGCP (1) H. 323 SIP H. 248 (MEGACO)/MGCP унифицирована модульная унифицирована сложный умеренный Возможности полные ограниченные частичные Масштабируемость хорошая плохая Взаимодействие с сетью Тф. ОП да плохое да умеренная умный тупой Привратник (гейткипер) прокси-сервер Контроллер вызовов/шлюзов Архитектура Сложность Стоимость Клиент Компонент, определяющий функц. сети и сервисов сети

Сравнение протоколов H. 323, SIP, H. 248 (MEGACO)/ MGCP (2) Продолжение H. 323 SIP H. 248 (MEGACO)/MGCP телефонная (Q. 931) интернет (WWW) централизованная Протокол передачи сигнализации TCP * TCP или UDP Протокол передачи медиатрафика RTP RTP Формат сообщения двоичный (ASN. 1) текст (ASCII) ** Размер сообщения малый большой умеренный Фрагментация маршрута маловероятна Изменчивость стандарта низкая высокая низкая Используемая модель

Сравнение протоколов H. 323, SIP, H. 248 (MEGACO)/MGCP (3) Продолжение H. 323 SIP H. 248 (MEGACO)/MGCP Мультимедиа хорошая бедная Возможность тарифицирования хорошая низкая нет данных ITU IETF ITU/IETF Стандартизирующая организация * - Возможна передача по протоколу UDP ** - Возможен двоичный формат сообщений, как и в Н. 248

Набор протоколов SIGTRAN представляет собой набор протоколов передачи сигнальной информации по сетям IP. Используется главным образом в таких устройствах как Шлюз Сигнализации (SG) и Контроллере транспортного шлюза (MGC). SIGTRAN использует функции протокола управления передачей потоков SCTP (Stream Control Transmission Protocol) и уровней адаптации (Adaptation Layers). Уровни адаптации необходимы для передачи сигнальной информации от соответствующих сигнальных уровней, использующих службы SCTP. SIGTRAN, главным образом, был разработан для адаптации сети с сигнализацией ОКС № 7 к новым IP-сетям.

Уровни адаптации протокола SIGTRAN Для взаимодействия традиционных сетей с ОКС № 7 и IP-сетей, были созданы протоколы-адаптеры для уровней МТР 2, МТР 3, SCCP и уровней приложений ISUP, TCAP, MAP, а также стыка V. 5. 2 и сигнализации DSS 1 (Q. 931) доступа ISDN. MTP 2 => M 2 UA MTP 3 => M 3 UA SCCP => M 3 UA DSS 1 (Q. 931) => IUA V 5. 2 TCAP => V 5 UA => SUA MTP 2

Протокол BICC (Bearer Independent Call Control) – протокол управления вызовами, не зависящий от среды передачи. Разработан МСЭ-Т для взаимодействия между собой Softswitch с целью передачи информации ISUP ОКС№ 7 На практике более популярным становится протокол – SIP-T, разработанный IETF или SIP-I (МСЭ-Т)

Список некоторых основных RFC l l l l RTP - > RFC 1889 RTCP - > RFC 1889 MGCP - > RFC 2705, 2327 MEGACO - > RFC 3015 SIP - > RFC 2279, 2543, 3261 SCTP - > RFC 2960, 3286 SIGTRAN - > RFC 2719

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ ВОПРОСЫ?