MG的開發(fā)離不開MGC的配合與支持，然而開發(fā)MGC的低效率、長周期往往成為MG開發(fā)的瓶頸。著眼于此，在介紹了基于MGCP的VoIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入一種VoIP仿真工具Artiza VoIP Simulator，接著詳細(xì)描述了怎樣通過此工具仿真MGC實(shí)現(xiàn)跨MG通話。
引言
在傳統(tǒng)的VoIP系統(tǒng)中，媒體網(wǎng)關(guān)不但要執(zhí)行媒體格式轉(zhuǎn)換，還要進(jìn)行信令轉(zhuǎn)換等功能，其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，導(dǎo)致了可擴(kuò)展性差，對IP電話的大規(guī)模部署具有相當(dāng)大的制約力。鑒于此，業(yè)界提出了分離網(wǎng)關(guān)的思想，而這一思想也正是NGN(下一代網(wǎng)絡(luò)，Next Generation Network)的關(guān)鍵特征之一。
按照分離網(wǎng)關(guān)的思想，傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)分解為三部分：媒體網(wǎng)關(guān)(MG)負(fù)責(zé)媒體變換以及SCN和IP兩側(cè)通路的連接；信令網(wǎng)關(guān)(SG)負(fù)責(zé)信令轉(zhuǎn)換；媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)負(fù)責(zé)根據(jù)收到的信令控制媒體網(wǎng)關(guān)的連接建立和釋放。網(wǎng)關(guān)分離導(dǎo)致出現(xiàn)了新的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP；Media Gateway Control Protocol見RFC2705)就是根據(jù)分離網(wǎng)關(guān)的思想提出的一種運(yùn)行在MGC與MG之間接口上的協(xié)議。分離網(wǎng)關(guān)對于VoIP的大規(guī)模應(yīng)用，特別是進(jìn)入家庭具有十分重要的意義，因此MGCP受到了廣泛的重視，成為VoIP市場的熱點(diǎn)之一。
圖1 基于MGCP的VOIP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
基于MGCP的VoIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示，在基于MGCP的VoIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一個媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)可用來控制多個媒體網(wǎng)關(guān)(MG)，兩者之間通過MGCP進(jìn)行通信相互配合完成MGCP通話。這種分離網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)有著不可比擬的優(yōu)勢：
(1)由于功能的簡化，媒體網(wǎng)關(guān)數(shù)量可以顯著增加，解決了擴(kuò)展性問題，同時也提高了系統(tǒng)的可用性。
(2)有利于快速引入新業(yè)務(wù)，它只需要更新MGC軟件，而MG無需更改或改動很少。
(3)網(wǎng)絡(luò)中大量的接入網(wǎng)關(guān)可以做得簡單、便宜而且可靠，對VoIP的大規(guī)模應(yīng)用有著十分重要的意義。
媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)
MGC作為實(shí)現(xiàn)呼叫控制的核心，它根據(jù)接收到的信令控制媒體網(wǎng)關(guān)連接的建立和釋放等。其主要功能是呼叫控制功能，為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢測和資源控制等。
此外，MGC還應(yīng)當(dāng)具有業(yè)務(wù)提供功能，協(xié)議功能、互通功能、資源管理功能、計(jì)費(fèi)功能以及7信令功能等。
媒體網(wǎng)關(guān)(MG)
MG主要負(fù)責(zé)媒體轉(zhuǎn)換以及PSTN和IP兩側(cè)通路的連接。根據(jù)網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的位置不同可以分為下面三種類型：
(1)中繼網(wǎng)關(guān)。負(fù)責(zé)連接PSTN和IP網(wǎng)絡(luò)，完成話音TDM格式和RTP數(shù)據(jù)包的相互轉(zhuǎn)換，并受MGC的控制，完成連接建立。
(2)接入網(wǎng)關(guān)。位于網(wǎng)絡(luò)的接入?yún)R聚點(diǎn)，提供數(shù)字PBX接口或普通的RJ11模擬電話接口，一般用在住宅小區(qū)或辦公樓宇。
(3)住宅網(wǎng)關(guān)。負(fù)責(zé)采集IP電話用戶的事件信息(如摘機(jī)、掛機(jī)等)，并將這些事件經(jīng)IP網(wǎng)傳給MGC。它還支持RTP，以完成端到端IP語音數(shù)據(jù)傳送。住宅網(wǎng)關(guān)一般用于用戶家中。
仿真MGC實(shí)現(xiàn)跨MG通話
應(yīng)當(dāng)看到，在上述的VoIP系統(tǒng)中，MG主要負(fù)責(zé)執(zhí)行來自MGC的命令和媒體轉(zhuǎn)換，而作為系統(tǒng)核心的MGC，功能則更強(qiáng)大，因而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)起來就困難、復(fù)雜了許多，開發(fā)周期更長；而MG的設(shè)計(jì)開發(fā)尤其是測試是離不開MGC的。幸運(yùn)的是，MGC是可以通過軟件進(jìn)行仿真模擬的，在這里，要介紹這樣一種VoIP協(xié)議仿真工具——Artiza VoIP Simulator，通過該工具仿真MGC進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)關(guān)通話。
VoIP協(xié)議仿真利器———Artiza VoIP Simulator
Artiza VoIP Simulator是的VoIP軟件廠商Artiza Networks公司的主要產(chǎn)品之一，其試用版可到該公司網(wǎng)站(www.artiza networks.com)下載。
該軟件可以仿真大多數(shù)VoIP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如MGC，MG，GateKeeper，Endpoint，SIP Server等。它除了支持H323協(xié)議簇外，還支持NGN的關(guān)鍵協(xié)議MGCP，H248/MEGACO，SIP等。它主要由以下三個部分組成：
(1)消息編輯器(Message Editor)：編輯定制用戶所需的VoIP協(xié)議消息。
(2)序列場景編輯器(Sequence Scenario Editor)：編輯定制用戶所需的通信事件、流程。
(3)模擬器(VoIP Simulator)：運(yùn)行用戶創(chuàng)建的序列場景腳本。
用Artiza VoIP Simulator仿真基于MGCP的MGC
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
如圖2所示，所要建立的場景是分屬于兩個MG的兩個電話機(jī)在一臺基于MGCP協(xié)議的MGC的控制下，進(jìn)行正常通話。
圖2 跨網(wǎng)關(guān)通話網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
MGCP呼叫基本流程
接著詳細(xì)描述一下對應(yīng)圖2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮艚衅浠玖鞒獭Ｔ谶@里將呼叫過程分為三個階段：開始呼叫過程，呼叫建立過程和呼叫斷開過程。
開始呼叫過程：
(1)主叫拿起電話機(jī)，主叫網(wǎng)關(guān)檢測到摘機(jī)信號，發(fā)送NTFY到MGC，通知主叫摘機(jī)事件。MGC接著回送響應(yīng)。
(2)MGC向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送RQNT命令，請求其向主叫放撥號音并根據(jù)數(shù)字映像采集主叫的撥號號碼，同時監(jiān)視主叫的掛機(jī)事件。接著MG返回響應(yīng)。
(3)主叫開始撥號到撥號完畢。主叫網(wǎng)關(guān)檢測到收到的號碼和數(shù)字映像相匹配，向MGC發(fā)送相應(yīng)RQNT。接著MGC返回響應(yīng)。呼叫建立過程：
(4)MGC向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送CRCX命令，創(chuàng)建連接。命令參數(shù)包括呼叫ID，本地連接選項(xiàng)，recvonly模式等。
(5)主叫網(wǎng)關(guān)返回響應(yīng)，響應(yīng)中包括連接的ID，以及用于接收音頻數(shù)據(jù)的本地會話描述等。
(6)MGC查詢確定呼叫路由，向被叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送CRCX命令，命令參數(shù)除包含呼叫ID、sendrecv模式之外，還攜帶主叫網(wǎng)關(guān)的會話描述等。
(7)被叫網(wǎng)關(guān)返回響應(yīng)，響應(yīng)中包含新創(chuàng)建連接的ID，以及由于接收音頻數(shù)據(jù)的本地會話描述等。
(8)MGC向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送MDCX命令以接通雙向通路。命令參數(shù)包括呼叫ID，連接ID，sendrecv模式，被叫的會話描述。接著主叫回送響應(yīng)。
(9)MGC向被叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送RQNT命令，請求其向被叫放振鈴音，同時監(jiān)視摘機(jī)事件。接著，被叫網(wǎng)關(guān)回送響應(yīng)。
(10)MGC向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送RQNT命令，請求其向主叫放回鈴音，同時監(jiān)視掛機(jī)事件。接著主叫網(wǎng)關(guān)回送響應(yīng)。
(11)被叫摘機(jī)，被叫網(wǎng)關(guān)向MGC發(fā)送NTFY，通知被叫摘機(jī)事件。接著，MGC回送響應(yīng)。
(12)MGC向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送RQNT命令，請求其停止向主叫放回鈴音。接著主叫網(wǎng)關(guān)回送響應(yīng)至此，雙方進(jìn)入通話狀態(tài)。呼叫斷開過程：
(13)通話結(jié)束。假定主叫先掛機(jī)。主叫網(wǎng)關(guān)檢測到主叫掛機(jī)事件后，向MGC發(fā)送NTFY，通知主叫掛機(jī)事件。接著MGC回送響應(yīng)。
(14)MGC向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送DLCX命令，刪除連接。接著主叫網(wǎng)關(guān)回送響應(yīng)。
(15)MGC向被叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送DLCX命令，刪除連接。接著被叫網(wǎng)關(guān)回送響應(yīng)。
至此，整個呼叫過程結(jié)束。下面我們詳細(xì)描述一下怎樣使用ArtizaVoIPSimulator來模擬MGC，現(xiàn)跨網(wǎng)關(guān)通話。
通過Sequence ScenarioE ditor編寫相應(yīng)的Sequence Scenario
圖3 創(chuàng)建系統(tǒng)相關(guān)Nodes
圖4 創(chuàng)建系統(tǒng)相關(guān)事件
首先編輯Node，即整個系統(tǒng)所要涉及的功能實(shí)體。我們所要用到的Node包括一臺MGC，兩臺MG(主叫和被叫)，創(chuàng)建后如圖3所示，需要注意的是MGC Node其this列要選擇ON，即表明我們所要仿真的是一個MGC。然后，我們根據(jù)3.2.2小節(jié)的呼叫基本流程，來創(chuàng)建每一步所對應(yīng)的事件。
我們以第1步為例，在圖3中Scenario列被激活狀態(tài)下，點(diǎn)擊add添加一個事件，根據(jù)我們要添加的事件的屬性，Event選擇Recv表明MGC接收消息事件，Protocol為MGCP，Message為NTFY，Tcp/Udp選擇為默認(rèn)的UDP，相應(yīng)的Src和Dst填寫Node的序號1和2。由于是次接收事件PORT填寫為MG的默認(rèn)值2427；其他缺省。需要說明一點(diǎn)的是，響應(yīng)也是一個事件，必須填寫。
根據(jù)上述規(guī)則依次創(chuàng)建所有事件，如圖4所示，圖的上半部分是系統(tǒng)呼叫事件序列，下半部分是軟件自動生成的系統(tǒng)Node間的通信序列圖，非常直觀的描述MGCP呼叫基本流程。
緊接著，要做的是編輯每個事件所對應(yīng)的MGCP消息，也就是Node間通信的具體內(nèi)容，每一個消息表現(xiàn)為一個具有一定格式的文件。這也是該軟件吸引人的地方，根據(jù)所要仿真的協(xié)議其命令消息的格式，可選擇不同的編輯器進(jìn)行編寫。對于H323系列協(xié)議消息，本軟件提供的asn.1消息編輯器可幫助用戶定制相關(guān)消息。而對于基于文本的MGCP、H248/MEGACO、SIP等協(xié)議消息，可使用任意一種文本編輯器按照格式進(jìn)行編寫，只是對應(yīng)的文件擴(kuò)展名為atf即可。具體格式可參見該軟件幫助文檔。
下面我們根據(jù)RFC2705中對MGCP命令消息格式的規(guī)定，以呼叫流程中幾個典型事件對應(yīng)的令消息的編寫為例，描述文本格式的MGCP協(xié)議消息的創(chuàng)建。對應(yīng)第1步的NTFY命令消息：
[TEXT]
NTFY1001 endpoint1@CallingMG MGCP 1.0
X：10
O：L/hd
其中，X：10表示命令消息對應(yīng)的請求ID，O：L/hd表示檢測到的是摘機(jī)事件。對應(yīng)第4步的CRCX命令消息：
[TEXT]
CRCX1006 endpoint1@CallingMG MGCP110
C：10001
M：recvonly
L：a：G729
v=0
c=IN IP4 192.168.0.15
m=audio43000RTP/AVP11
此命令表示MGC希望雙方使用g1729編碼類型，需要說明一點(diǎn)的是，以v=0開始的是本地會話描述，采用SDP協(xié)議的規(guī)定，SDP協(xié)議是一種專門用來對會話進(jìn)行描述的協(xié)議，詳情請參見RFC2327。
依此類推，編輯完成整個呼叫過程所涉及的所有消息對應(yīng)的atf文件。，將這些文件與他們所對應(yīng)的事件進(jìn)行綁定，保存該seq文件。至此，整個sequence腳本編寫完成。
運(yùn)行Simulator實(shí)現(xiàn)通話
打開VoIP Simulator，載入我們所編寫的seq文件，正確填寫系統(tǒng)中各個Node的IP地址，然后點(diǎn)擊start就可以運(yùn)行了。這樣主被叫就可以按照規(guī)定的呼叫流程操作實(shí)現(xiàn)正常通話了。
運(yùn)用Simulator驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)其他功能
從上述例子可以看出，由于VoIP Simulator具有可編程性，所以在使用它來模擬MGC對MG的中后期開發(fā)調(diào)試幫助很大，除了可以實(shí)現(xiàn)基本通話，還可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)驗(yàn)證MG的心跳機(jī)制、傳真等等展功能。
總結(jié)
MGCP作為NGN的關(guān)鍵協(xié)議之一，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行MG與MGC的設(shè)計(jì)開發(fā)是必不可少的，而作為VoIP協(xié)議仿真利器——Artiza VoIP Simulator可以有效的提高設(shè)計(jì)開發(fā)MG的效率。值得一提的是，該仿真工具不僅支持MGCP，還支持H248/MEGACO，SIP等未來NGN的主流協(xié)議。在掌握這些協(xié)議的基礎(chǔ)上，有效的運(yùn)用這一仿真工具對于學(xué)習(xí)研究NGN、推動NGN的發(fā)展有著重要的意義。