Протокол управления шлюзами MGCP

Понятие медиашлюза

Для того, чтобы иметь возможность использовать телефонные сети различных типов в единой инфраструктуре были созданы устройства, называемые медиашлюзами (MGW). Эти устройства служат для преобразования различного рода аналоговых и цифровых сигналов в формат, пригодный для использования в сетях с пакетной передачей данных (например, IP). Помимо транскодирования информации, медиашлюзы обеспечивают обработку тональных сигналов, эхоподавление и некоторые сопутствующие задачи.

Функционал медиашлюза может быть расширен в том случае, когда помимо преобразования сигналов, шлюз осуществляет их трансляцию во внешний мир. Такие устройства называются медиасерверами. Медиасерверы могут использоваться для изменения уже перекодированных медиапотоков, например изменения формата видеоданных.

Структура медиашлюза состоит из трех функциональных компонентов, находящихся во взаимодействии:

1. Транспортный шлюз (MG) — физическое устройство, осуществляющие кодирование/декодирование мультимедиа (например, голосовой информации), в формат, пригодный для передачи в сетях с пакетной моделью передачи данных.
2. Шлюз сигнализации (SG) — физический, либо логический блок, обеспечивающий доставку сигнальной информации между сетями различных типов..
3. Контроллер шлюза (Call Agent) -физический, либо логический блок, управляющий шлюзом и передающий ему команды. Взаимодействие контроллеров с сигнальными шлюзами осуществляется по протоколу MGCP.

Архитектура устройства медиашлюза позволяет управлять несколькими шлюзами за счет одного контроллера, но необходимо, чтобы управляющий контроллер был четко определен. В случае потери связи между шлюзом и контроллером возможно резервирование и передача управления на другой, заранее определенный резервный контроллер. Информация об управляющем контроллере хранится на самом шлюзе.

Описание протокола MGCP

Аббревиатура MGCP расшифровывается как Media Gateway Control Protocol — дословно, протокол управления медиашлюзами. Он используется для обеспечения связи между шлюзами и их контроллерами. MGCP определяет среду, в которой происходит взаимодействие между этими составляющими медиашлюза. Подробное описание протокола MGCP описано в документе RFC 2705, а его структура в RFC 2805.

Понимание функций протокола управления медиашлюзами (MGCP), его компонентов и взаимосвязей, которые компоненты устанавливают друг с другом, важно при реализации масштабируемой, отказоустойчивой и безопасной среды MGCP. Среда MGCP является примером модели централизованного управления вызовами. В этом разделе описывается, как настроить MGCP на шлюзе, а также функции и возможности среды MGCP.

Протокол MGCP использует модель главный-подчиненный. Главным в данной структуре является контроллер шлюза, а подчиненным сам шлюз. Это позволяет централизованно управлять шлюзами и при необходимости, производить масштабирование сети. MGCP предоставляет контроллеру средства по управлению определенными портами на подчиненных ему шлюзах. Реализация данного протокола основана на пересылке текстовых сообщений с помощью транспортного протокола UDP по порту 2427.

Протокол MGCP обеспечивает связь между двумя типами агентов, которые именуются конечными точками и агентами вызовов.

Конечные точки. Конечными точками являются любые голосовые порты на назначенном шлюзе. Это могут быть как аналоговые (FXO/FXS), так и цифровые (T1/E1) порты. В зависимости от числа портов, один шлю может содержать несколько конечных точек. Каждая конечная точка имеет свой собственный идентификатор в формате ‘локальное имя конечной точки’@’имя шлюза’ (localID@domian), по которому к ней обращается агент вызовов. Для управления конечной точкой агент вызова должен распознать характеристики конечной точки. Чтобы упростить этот процесс, конечные точки подразделяются на несколько типов. Цель состоит в том, чтобы сконфигурировать агент вызова для управления типом конечной точки, а не для управления каждой конечной точкой индивидуально.

RFC 2705 определяет восемь типов конечных точек следующим образом:

• Шлюз DS0. Используется для транскодирования сигналов в сетях c цифровой мультиплексной передачей данных. Поддерживает несколько одновременных вызовов.
• Аналоговый шлюз. Представляет интерфейс на стороне клиента (например, FXS) или интерфейс на стороне коммутатора (например, FXO) к традиционной телефонной сети. Поддерживает несколько одновременных вызовов.
• Файловый шлюз. Предоставляет доступ к файловому серверу (например, для воспроизведения голосовых сообщений). Файловый шлюз не поддерживает более одного вызова.
• IVR-Шлюз. Предоставляет доступ к услуге интерактивного голосового меню (IVR). Шлюз IVR поддерживает только одно соединение. Несколько пользователей системы IVR используют различные шлюзы IVR.
• Конференц-шлюз (мост). Предоставляет доступ к услуге конференций. Объединяет несколько вызовов в единый мультимедийный поток. Каждая конференция моделируется как отдельная конечная точка. Конференц-шлюз поддерживает несколько одновременных вызовов.
• Шлюз ретрансляции. Используется для связи несовместимых шлюзов и/или для объединения шлюзов через файрволл. Также может быть использован для создания защищенной сети.  Конечная точка ретрансляции пакетов поддерживает два одновременных соединения.
• Точка доступа к записям телефонных разговоров. Предоставляет доступ для записи или воспроизведения телефонных разговоров. Конечная точка точки доступа к записям телефонных разговоров  поддерживает только одно соединение.
• Шлюз ATM. Используется для транскодирования сигналов в сети с асинхронной схемой передачи сигналов. Представляет отдельный экземпляр аудиоканала в контексте сети ATM. Шлюз ATM поддерживает более одного соединения.

Агенты вызовов. Агент вызова осуществляет контроль над работой шлюза и связанных с ним конечных точек, запрашивая, чтобы шлюз наблюдал и сообщал о событиях. В ответ на события агент вызова указывает конечной точке, какой сигнал, если таковой имеется, должна отправлять конечная точка подключенному телефонному оборудованию. Для этого необходимо, чтобы агент вызова распознал каждый тип конечной точки, который он поддерживает, и характеристики сигнализации каждого физического и логического интерфейса, подключенного к шлюзу.

Команды MGCP

Общение по протоколу MGCP происходит в виде обмена текстовыми сообщениями. Существует восемь основных команд MGCP, которые указаны в таблице:

Параметры отправляются вместе с командами, чтобы точно указать что требуется или какая информация предоставляется.

Инициализация вызова в протоколе MGCP

Вызовы устанавливаются путем соединения двух или более конечных точек, как показано на рисунке 5. Чтобы установить вызов, агент вызова инструктирует шлюз, связанный с каждой конечной точкой, установить соединение с определенной конечной точкой или конечной точкой определенного типа. Шлюз возвращает параметры сеанса своего соединения агенту вызова, который, в свою очередь, отправляет эти параметры сеанса другому шлюзу. С помощью этого метода каждый шлюз получает необходимые параметры сеанса для установления RTP-сессий между конечными точками. Все соединения, связанные с одним и тем же вызовом, имеют общий идентификатор вызова и используют один и тот же медиапоток. По завершении вызова агент вызова отправляет запрос на удаление соединения каждому

шлюзу.

В среде MGCP агент вызова контролирует всю обработку установки вызова на стороне сети IP и телефонии шлюза. Поскольку шлюз связан только с одним агентом вызова одновременно, то если этот агент вызова выходит из строя или недоступен по какой-либо причине, шлюз и его конечные точки остаются неконтролируемыми и, по-сути, бесполезными. Для решения данной проблемы используются резервные агенты вызовов, на которые происходит переключение при потери связи с действующими контроллерами шлюзов.

Реализация MGCP в Asterisk

Asterisk поддерживает протокол MGCP лишь частично, это связано с тем, что MGCP имеет централизованную структуру, при которой телефоны не могут совершать вызовы между собой напрямую, использование контроллеров является обязательным. Однако, Asterisk позволяет использовать MGCP-телефоны. Для этого необходимо установить модуль chan_mgcp.so и произвести настройку с помощью файла конфигурации mgcp.conf. Данный файл содержит параметры конечных точек, прерываний и джиттербуфера MGCP. Но, к сожалению, Asterisk не позволяет назначить его конечной точкой для того, чтобы произвести его регистрацию на контроллере.