H.248 / Megaco

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H.248/Megaco
Han Qin
Student im Master Elektrotechnik und Informationstechnik
Zusammenfassung—In vorliegenden Bericht geht es um
ein Media Gateway Protokoll Megaco, die eine Verbindung
zwischen Media Gateway Controller und Media Gateways
stellen kann. Hier wird die Eigenheiten von Megaco kurz
vorgestellt.
Index Terms—Internet, Media Gateway Protokoll, Anwendungsschicht, Megaco, H.248, MG, MGC.
I. Ü BERSICHT
It der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie hat sich Voice over IP (VoIP) als eine
neue Sprachkommunikationstechnologie entwickelt. Es
gibt eine große Bedeutung für die klassische Telefonie.
Zur Ermöglichung der Kommunikation mit VoIP werden
bestimmte Protokolle und Architekturen benötigt. Es
gibt bereits einige Protokolle, die die Verbindung Zwischen Zwei Teilnehmer mittels VoIP über verschiedene
Kommunikationsnetze führen zu können. Dazu ist das
aus MGCP entwickelte Nachfolgeprotokoll Megaco am
wichtigsten, das in der Anwendungsschicht einzuordnen
ist. (siehe Abbildung1).
M
Anwendungsprotokoll
TCP
UDP
A. Architektur
Die Zentrale Komponente der Client-Server Architektur bildet der Media Gateway Controller. Sein Aufgabenbereich umfasst die Kontrolle und Steuerung der ClientElemente, der so genannten Media Gateways, und die
Rufsignalisierung. Als Signalisierung sind beliebige Protokolle aus der leitungs-oder paketvermittelnden Domäne
zu verwenden, wie zum Beispiel das Session Initiation Protocol (SIP) als bekannter Vertreter der InternetTelefonie-Signalisierungsprotokolle.
Die eigentliche Sprachübertragung wird von den Media Gateways übernommen. Untereinander kommunizieren sie über das IP-basierte Sprachübertragungsprotokoll
Real Time Protocol (RTP). Wenn ein MG an ein nicht
auf IP-basierendes Netz angeschlossen ist, so muss der
Sprachdatenstrom in das entsprechende Format des anderen Netzwerks konvertiert werden.
Die Kommunikation zwischen einem MGC und seinen
kontrollierenden MGs wird über die Nachrichten abgehandelt, die in dem Protokoll Megaco difiniert werden.
Das Ziel der Kommunikation ist, eine Sprachverbindung von mehreren Endpunkten in dem logischen Verbindungsmodell von MEGACO aufzubauen. [3] (siehe
Abbildung 2).
IP
Netzzugangsprotokoll
Abbildung 1: Das Internet-Schichtenmodell.
Abbildung 2: Architektur von MEGACO.[3]
II. P ROTOKOLLMECHANISMEN VON M EGACO
Megaco ist ein Gateway Protokoll um Media Gateways zu steuern. Es wurde von der IEFT und der
ITU-T entwickelt und wird für den Aufbau und Abbau
von VoIp-Verbindungen benutzt. Es arbeitet unabhängig
von Signalisierungsprotokollen wie dem Netzwerkprotokoll H.323 und dem Session Initiation Protocol. Es
unterstützt vor allem Signalisierungen der SIGTRAN
Gruppe und stellt für die Sprachkanalsteuerung bereit.
Um zu arbeiten, basiert MEGACO auf einer ClientServer Architektur.
B. Verbindungsmodell
Im Megaco-Verbindungsmodell werden zwei logische
Kornelemente wie Endpunkte (Terminations) und Beziehungen (Contexts) beschrieben, die innerhalb eines
MG vorkommen und die vom den MGC gesteuert werden. Entsprechend wird die Abstraktion einer Verbindung zwischen Terminations und Contexts vom MegacoProtokoll benutzt. Unter Termination kann man eine
Quelle bzw. eine Senke eines Bitstroms verstehen. Eine
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Termination ist als Port in einem Media Gateway anzusehen. Diese Ports können in Punkt-zu-Punkt-,Punkt-zuMehrpunkt-, Mehrpunkt-zu-Punkt- oder Mehrpunkt-zuMehrpunkt-Verbindungen eingesetzt werden. Ein Context ist eine Zusammenhang zwischen verschiedenen
Terminations. Es gibt einen Kontext sogenannt NullContext, mit dem die nicht mit einer anderen Termination Verbindung gehaltene Termination beschrieben wird.
Außerdem werden einige neuen Begriffe wie Package
und Deskriptor eingeführt.
1) Termination: Terminations für den Anschluss von
Kanälen eines herkömmlichen ISDN/PSTN werden physical Terminations genannt. Die Terminations seitens
eines IP-Netzes als Beginn und Ende einer RTP-Session
werden ephemeral Terminations genannt. Ephemeral Terminations sind dynamisch, also nur vorhanden, solange
ein RTP-Datenstrom transportiert wird, d.h. solange ein
RTP-Kanal existiert. Daraus folgt, dass ein Command
sich im Megaco-Protokoll implementieren lässt, mit dem
eine Termination erzeugt und gelöst werden kann, der
sogenannte ServiceChange-Command.
2) Package: Zur Beschreibung einer Termination
bzw. eines MG-Ports werden in der Regel allgemeine
Eigenschaft (Property), mögliche Ereignisse (Events),
mögliche Signale (Signals) und Statistiken (Statistics)
gemacht. Diese Angaben können in einer Termination
gemacht werden, wird die Spezifikation beim Protokoll
Megaco als Package bezeichnet. Mit Package wird der
Verlauf einer Signalisierung auf einem Kanal gezeigt. Einige Terminations können konfiguriert werden, dass sie
mehrere Packages unterstützen. Bei Megaco entspricht
ein Package vollständig dem Package bei MGCP.
3) Context: Mit Hilfe des Megaco-Protokolls ist ein
Media Gateway anzusteuern, dass zwei oder mehrere Terminations miteinander verbunden werden. Beim
Megaco wird dieser Zusammenhang als Context genannt. Ein Context beschreibt eine Beziehung zwischen
verschiedenen Terminations. Im Context werden nicht
nur die Verbindung der Terminations sondern auchdie
übertragende Mediaformate sowie die Vermittlungsprinzipien detailliert. Wenn eine Termination nicht mit einer
anderen Termination Verbindung hält, wird diese Termination mit NULL-Context beschrieben. Im traditionellen
Netz bedeutet es den Ruhezustand und wird mit einem
Zeichen - dargestellt.
Die Abbildung 2 stellt Context-Beispiele dar, sie zeigt
uns die prinzipielle Relationen. Der Stern symbolisiert
den Zusammenhang zwischen den Terminations. Darüber werden die Nutzdaten zwischen den Terminations
transportiert. Der erste Context informiert uns über eine Konferenzverbindung zwischen zwei Benutzern im
traditionellen Fernsprechnetz und einem Benutzer im
Internet. Im zweiten Context wird eine Beziehung zum
Internet beschrieben, die dann anderen Terminations
zugewiesen werden kann. Auf der anderen Seite ist eine
ISDN-Termination im Ruhezustand. Im dritten Context
wird eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen einem
Anwender im Internet und einem Anwender im traditionellen Fernsprechnetz dargestellt. (siehe Abbildung3).
Abbildung 3: Context-Beispiele.[1]
Die Abbildung 3 zeigt uns einen Weg, um ein CallWaiting Szenario in einem zerlegten Access Gateway
zu erreichen. Die Terminations T1 und T2 gehören
zum Context C1 in einem Zwei-Wege-Audioanruf. Ein
zweiter Audioanruf wartet auf T1 aus der Termination
T3. Die Termination T3 ist allein im Context C2. Die
Termination T1 akzeptiert den Anruf von T3, wobei
die Termination T2 in die Warteschleife gestellt wird.
Diese Aktion führt dazu, dass die Termination T1 in den
Context C2 versendet wird. [1]
Abbildung 4: Call Waiting Szenario.[1]
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4) Kommandos: Der Hauptteil der Kommandos ist
für den Media-Gateway-Controller zur Steuerung von
dem Media Gateway konzipiert. In der Folge wird eine
Liste der Kommandos vorgeführt und kann eine kurze
Funktionsbeschreibung gefunden werden.
Add: dient zum Hinzufügen einer Termination in einen
Kontext. Existiert der angesprochene Kontext nicht, wird
dieser kreiert. Modify: konfiguriert die Eigenschaften,
Ereignisse und Signale einer Termination. Subtract: entfernt eine Termination aus einem Kontext und liefert
Statistiken über die Teilnahme der Termination in dem
Kontext zurück. Move: ist eine atomare Operation, die
eine Termination in einen anderen Kontext versetzt.
AuditValue: dient zur Abfrage von Eigenschaften, Ereignissen, Signalen und Statistiken einer Termination.
AuditCapabilities: erlaubt das Abfragen von möglichen
Werten der Eigenschaften, Ereignisse und Signale einer
Termination. Notify: benachrichtigt den Media-GatewayController vom Eintreten eines Ereignisses im MediaGateway. ServiceChange: dient zur Bekanntgabe von
Änderungen im Betriebszustand einer oder mehrerer
Terminationen.
Ausnahmen bezogen auf die Kommunikationsrichtung
bilden die beiden Kommandos ServiceChange und Notify. Während das Kommando Notify nur vom MediaGateway zum Media-Gateway-Controller gesendet wird,
kann ServiceChange von beiden Systemen verwendet
werden. Das Media-Gateway verwendet das Kommando,
um dem Media-Gateway- Controller mitzuteilen, dass
eine Termination oder eine Gruppe von Terminationen
betriebsbereit ist oder den Betrieb eingestellt hat. Auch
wenn ein Media-Gateway den Betrieb aufnimmt, wird
das Kommando zur Vornahme einer Registrierung beim
Media-Gateway-Controller ServiceChange gesendet. In
der anderen Richtung wird das Kommando vom MediaGateway-Controller verwendet, um eine Termination
oder eine Terminationsgruppe zu beenden.
5) Deskriptoren: Die Parameter der Kommandos werden Protokoll Deskriptoren genannt. Die Deskriptoren
bestehen aus einem Deskriptor-Namen und einer Liste
zugeordneter Beschreibungen. Die Deskriptoren stellen
die Eigenschaften und Einstellungen der Terminations
dar. Hier gibt es eine Übersicht über die in Megaco
verfügbaren Deskriptoren und deren Beschreibungen.
Modem: Modem-Typ und eventuell seine Parameter. Mux: Multiplex-Beschreibung bei MultimediaDatenströmen (z.B. H.221, H.223). Media: Spezifikationen der Media-Datenstrome. Termination State: Beschreibung des Zustands einer Termination. Stream: Parameter eines unindirektionalen Media-Datenstroms. Local: Eigenschaften der Media-Datenströme, die das MG
von Remote-Komponenten empfangen kann. Remote:
Eigenschaften der Media-Datenstrome, die das MG an
die Remote-Komponenten senden kann. Local Control:
Enthält Medieneigenschaften, die zwischen MG und
MGC von Interesse sind. Events: Mögliche zu erkennende Ereignisse beim MG und dadurch auszuführende Aktionen. Event Buffer: Beschreibt die Handhabung von Ereignissen, die zwischengespeichert werden. Signals: Signalzustände und erforderliche auszuführende Aktionen.
Audit: Gewünschte Information in Audit-Commands.
Packages: Liste der Packages, die eine Termination unterstützt (in AuditValue-Command). Digit Map: Art und
Weise der Bearbeitung von Wahlsignalen (z.B. DTMFTone) einer Termination. Service Change: Beschreibt
den Zustand In Betrieb oder Außer Betrieb, und warum
dieser Zustand eingetreten ist. Observed Events: Report
von erfassten Ereignissen. Statistics: Statistiken, die eine
Termination gesammelt hat (in Commands Substract
und Audit). Topology: Beschreibung von Richtungen
des Datenverkehrs zwischen den terminations in einem
Context. Error: Beinhaltet einen Error-Code und einen
optionalen Error-Text.
6) Transactions: Befehle zwischen dem Media Gateway Controller und dem Media Gateway werden
in Transaktionen gruppiert, die durch eine Transaction ID identifiziert werden. Transaktionen bestehen aus einer oder mehreren Aktionen. Eine Aktion besteht aus einer nicht leeren Reihe von Befehlen, Context-Eigenschaftsmodifikationen oder ContextEigenschaftsprüfungen, die auf den Betrieb innerhalb
eines einzelnen Kontexts beschränkt sind. Folglich spezifiziert jede Aktion normalerweise eine Context ID, in
denen eine spezifische Context ID nicht mit einer Aktion
gegeben ist. Eines ist der Fall der Modifikation einer
Termination außerhalb eines Kontexts. Das andere ist,
dass ein neuer Context erstellt wird, wenn der Controller
das Gateway anfordert. [1]
III. B EWERTUNG
Als das Media Gateway Control Protocol ist Megaco weniger komplex als zum Beispiel H.323 und
flexibler bei der Definition von Mediensteuerung. Es
wird besonders auf das Ressourcenmanagement geachtet, welches die begrenzen Ressourceneiner embedded
Plattform berücksichtigt. Megaco vereinfacht nicht nur
den Verbindungsaufbau innerhalb des Media Gateway,
sondern auch Einrichtungen außerhalb des Media Gateway. Der Mechanismus wird auch vereinfacht, durch
den die Media Gateway Controller zugehörige MedienStreams festlegen können. Für die Steuerung der Media
Gateways stehen MGCP und Megaco als Media Gateway
Protokolle zur Verfügung. Megaco kann in der größeren
Anwendungsebene die Unterstützung anbieten. Als das
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Nachfolgeprotokoll von MGCP ist die Struktur von Megaco komplexer als die von MGCP und Seine Funktion
mächtiger. Während sich MGCP für den Einsatz in privaten TK und DV-Infrastrukturen verbessert, wird Megaco
für die Integration des Internets mit dem PSTN/ISDN
in Marsch gesetzt. Wegen der Flexibilität und immer
ständigen Ergänzungen spielt Megaco eine große Rolle
als das Media Gateway Protokoll und wird eine wichtige
Protokoll bei NGN(Next Generation Network). [2] Es
wird auch in vielen Ländern benutzt.
IV. Z USAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Wegen einiger Nachteile und Beschränkungen von
MGCP wurde das Nachfolge Media Gateway Protokoll
von der ITU und IETF entwickelt, das als Megaco
bezeichnet wird. Es ist ein Protokoll für die Kommunikation zwischen Media Gateways und Media Gateway
Controller und entspricht der Funktion nach dem Protokoll MGCP. Im Protokoll Megaco gibt es einige neuen
Begriffe, z.B. Termination, Context, Package und Deskriptor, darunter sind Termination und Context logische
wichtige Elemente. Megaco spielt eine große Rolle in
NGN und sein Einfluss wächst immer mehr.
L ITERATUR
[1] Fernando Cuervo, Nancy Greene, A Rayhan,
C Huitema, Brian Rosen, and John Segers. Megaco
protocol version 1.0. Technical report, 2000.
[2] J Henrique de Souza Pereira, J Guilherme, and
PF Rosa. Development of mgs in a next generation
network with megaco/h. 248 support. In Networks,
2004.(ICON 2004). Proceedings. 12th IEEE
International Conference on, volume 1, pages
239–243. IEEE, 2004.
[3] B Rosen. Voip gateways and the megaco
architecture. BT technology journal, 19(2):66–76,
2001.