1ЛР_Megaco

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственного бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский Технический Университет Связи и Информатики (МТУСИ)

Кафедра «Сети связи и системы коммутации»

Лабораторная работа №1

«Протокол MEGAGO»

Выполнила:

Студент группы БСС2201

Брыксин П.А.

Проверил:

Новодережкин К. Ю.

Москва 2025

Цель работы:

Исследование процесса установления соединения в мультисервисной сети на базе архитектуры IP-ATM путем анализа типов, форматов и взаимодействия сообщений протокола управления медиашлюзами H.248/MEGACO между элементами сети доступа (AGW-A) и транспорта (TGW-B) при взаимодействии с сетями ISDN и ОКС-7.

Задачи:

1. Изучить классификацию протоколов сигнализации и их роль в телекоммуникационных системах.

2. Рассмотреть архитектуру и принципы построения сети общеканальной системы сигнализации ОКС №7.

3. Изучить основные протоколы сигнализации, используемые в мультимедийной подсистеме IMS: SIP, MEGACO/H.248 и Diameter.

4. Исследовать модель взаимодействия, ключевые сущности (терминации, контексты) и команды протокола MEGACO/H.248.

5. Проанализировать возможности протокола Diameter для аутентификации, авторизации и учёта (AAA) в сравнении с его предшественником RADIUS.

6. Ознакомиться с основами протокола OpenFlow как элемента программно-конфигурируемых сетей (SDN).

7. Получить практический опыт моделирования архитектуры протокола H.248/Megaco в лабораторном комплексе.

Теоретическая часть

Лабораторная работа посвящена изучению эволюции и современных принципов сигнализации в телекоммуникациях. Сигнализация является технологической подсистемой, обеспечивающей управление сеансами связи.

1. Классификация и эволюция: Сигнализация подразделяется на абонентскую, внутристанционную и межстанционную. Исторически развилась от систем с сопряженной сигнализацией (по тем же каналам, что и голос) к общеканальной системе ОКС №7, которая стала основой для цифровых сетей с коммутацией каналов. Её ключевые преимущества — высокая скорость, производительность, надежность и гибкость за счет разделения трактов передачи голоса и сигнальных сообщений.

2. ОКС №7: Архитектура протокола ОКС №7 включает подсистему передачи сообщений (MTP), подсистему управления соединениями (SCCP) и множество пользовательских частей (ISUP, MAP, INAP и др.), что делает её универсальной платформой для телефонии, мобильной связи и интеллектуальных сетей.

3. Протоколы IMS: С переходом к IP-сетям и сервисам следующего поколения (NGN) ключевыми протоколами стали:

· SIP (Session Initiation Protocol): Протокол прикладного уровня для установления, модификации и завершения мультимедийных сеансов. Отличается простотой, расширяемостью и сходством с web-протоколами.

· MEGACO/H.248: Протокол управления медиашлюзами, разделяющий функции управления (Контроллер медиашлюзов, MGC) и преобразования медиа (Медиашлюз, MG). Его основными концепциями являются Терминации (источники/приемники потоков) и Контексты (ассоциации терминаций). Протокол обеспечивает гибкое управление соединениями, что иллюстрируется сценариями реализации услуг типа "Уведомление о входящем вызове".

· Diameter: Является развитием протокола RADIUS и предназначен для AAA (Authentication, Authorization, Accounting). Он отличается большей надежностью (использует TCP/SCTP), безопасностью (TLS, IPsec) и расширяемостью. Архитектура Diameter включает клиентов, серверы и различные агенты (Relay, Proxy, Redirect), обеспечивающие масштабируемость и гибкость.

4. Программно-конфигурируемые сети (SDN): Протокол OpenFlow представляет собой современный подход к управлению сетями, где контрольный плоскость (контроллер) отделена от плоскость передачи данных (коммутатор). OpenFlow управляет потоками трафика, а не отдельными пакетами, используя три типа сообщений: "контроллер-коммутатор", асинхронные и синхронные.

Результаты моделирования

Формат сообщения MEGAGO

Рисунок 1. Результат теста

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Рисунок 7.

Рисунок 8.

Рисунок 9.

Рисунок 9.

Рисунок 10. Результат 1 моделирования

Типы сообщений MEGAGO

Рисунок 11.

Рисунок 12.

Рисунок 13.

Рисунок 14.

Рисунок 15.

Рисунок 16.

Рисунок 17.

Рисунок 18.

Рисунок 19.

Рисунок 20.

Рисунок 21. Результат 2 моделирования

Дескрипторы сообщений MEGAGO

Рисунок 22.

Рисунок 23.

Рисунок 24.

Рисунок 25.

Рисунок 26.

Рисунок 27.

Рисунок 28.

Рисунок 29.

Рисунок 30.

Рисунок 31.

Рисунок 32.

Рисунок 33.

Рисунок 34. Результат 3 моделирования

Взаимодействие MEGAGO с другими протоколами

Рисунок 35.

Рисунок 36.

Рисунок 37.

Рисунок 38.

Рисунок 39.

Рисунок 40.

Рисунок 41.

Рисунок 42.

Рисунок 46.

Рисунок 47.

Рисунок 48.

Рисунок 49.

Рисунок 50.

Рисунок 51.

ЗРисунок 52.

Рисунок 53.

Рисунок 54. Результат 4 моделирования

Зачёт

Вывод:

1. В ходе работы была достигнута основная цель — проведено комплексное исследование протоколов сигнализации MEGACO/H.248 и Diameter, а также рассмотрена их роль в экосистеме современных телекоммуникационных сетей наряду с ОКС №7, SIP и OpenFlow.

2. Было установлено, что протокол MEGACO/H.248 является критически важным элементом архитектур NGN и IMS, обеспечивая гибкое и мощное управление медиашлюзами. Его модель на основе контекстов и терминаций эффективна для реализации сложных сценариев связи и дополнительных услуг.

3. Diameter подтвердил свою роль как надежного и расширяемого протокола AAA, превосходящего RADIUS по функциональности и безопасности, что делает его стандартом для управления доступом и учетом в крупных и сложных сетях, включая IMS.

4. Изучение эволюции от ОКС №7 к SIP, H.248 и Diameter демонстрирует общую тенденцию перехода к IP-ориентированным, более гибким, модульным и расширяемым протоколам, которые соответствуют требованиям конвергентных сетей и сервисов.

5. Знакомство с OpenFlow показало перспективность подхода SDN для создания программируемых, гибких и легко управляемых сетей будущего.

6. Таким образом, полученные теоретические знания и (в рамках практической части) навыки моделирования закладывают основу для понимания принципов построения и функционирования современных и перспективных телекоммуникационных систем.

Анализ архитектуры сети IP‑ATM и протокола H.248

В рамках сетей следующего поколения (NGN) на базе архитектуры IP‑ATM реализуется принцип декомпозиции шлюза: функции управления и коммутации разделяются между двумя ключевыми элементами. Контроллер медиашлюзов (MGC) берёт на себя интеллектуальную часть — логику управления вызовами, обработку сигнализации и маршрутизацию. Медиашлюз (MG) выполняет низкоуровневые задачи — коммутацию и транспортировку медиапотоков. Связующим звеном между ними выступает протокол H.248 (Megaco), стандартизованный ITU‑T (рекомендации H.248.1–H.248.88) и закреплённый как базовый для IMS наряду с SIP и Diameter.

Роль и место H.248 в стеке протоколов

H.248 обеспечивает централизованное управление медиашлюзами, транслируя сигнальные команды MGC в низкоуровневые настройки портов и потоков MG. Протокол поддерживает:

• гибкую конфигурацию терминаций (физических и виртуальных портов);

• управление контекстами (логическими соединениями между портами);

• интеграцию с разнородными сетями (ISDN, ОКС‑7, IP).

Для транспортировки сигнальных сообщений H.248 могут использоваться UDP (обязательный), TCP, SCTP или ATM.

Классификация сетевых элементов

1. Шлюз доступа (AGW‑A) — подключает абонентов (например, ISDN), преобразуя местную сигнализацию (Q.931) в команды H.248 для MGC.

2. Контроллер медиашлюзов (MGC) — координирует работу шлюзов, обрабатывает вызовы, взаимодействует с подсистемами сигнализации (SCCP, SIGTRAN).

3. Транспортный шлюз (TGW‑B) — обеспечивает стыковку с ТфОП/ОКС‑7, выполняет конвертацию сигнализации (например, M3UA ↔ ОКС‑7) и медиапотоков (кодеки G.711, G.248).

Процедуры подключения и регистрации

При подключении нового медиашлюза (MG) к MGC выполняются:

• установление транспортного соединения (TCP/IP или SIP);

• аутентификация (на основе ключей/сертификатов);

• обмен возможностями через команды AuditCapabilities (определение поддерживаемых дескрипторов и терминаций).

Терминации (Terminations) — логические порты/ресурсы шлюза (например, FF0014, FF0001), идентифицируемые уникальными TID (TID1, TID2). Они могут быть физическими (аналоговые/цифровые интерфейсы) или виртуальными (RTP‑порты). Контексты (Contexts) — логические соединения между терминациями, описывающие медиасессию. Каждый контекст имеет уникальный ContextID; нулевой контекст содержит несвязанные терминации.

Типы и структура сообщений H.248

Основные команды протокола:

• Add — создание терминации в контексте;

• Modify — изменение параметров терминации;

• Subtract — удаление терминации из контекста;

• Move — перенос терминации между контекстами;

• Notify — уведомление MGC о событии (например, снятие трубки);

• AuditValue/AuditCapabilities — запрос текущих параметров или возможностей шлюза;

• ServiceChange — сообщение о изменении состояния сервиса.

Дескрипторы H.248

Дескрипторы группируют свойства терминаций и контекстов:

• Modem/Mux — определяют тип терминации (аналоговый, цифровой, мультиплексированный);

• Media — задаёт параметры медиапотока (кодек, IP‑адреса, порты RTP);

• Signals/Events — управляют генерацией сигналов (тон набора) и отслеживанием событий;

• ObservedEvents — передают MGC информацию о произошедших событиях;

• Stream — описывают направление и параметры медиапотоков (вход/выход, QoS).

Взаимодействие с другими подсистемами

• MGC ↔ SCCP (ОКС‑7) — MGC использует SCCP для маршрутизации сигнальных сообщений в ТфОП.

• AGW‑A ↔ ISDN — преобразует сигнализацию ISDN в команды H.248.

• TGW‑B ↔ SIGTRAN/ОКС‑7 — конвертирует M3UA‑сообщения от MGC в ОКС‑7‑сигналы и обратно, а также кодирует/декодирует медиапотоки.

Сценарий установления и завершения вызова

1. Инициация вызова (абонент ISDN → AGW‑A):

   • AGW‑A отправляет Notify (событие «снятие трубки») на MGC.

2. Установка соединения:

   • MGC посылает Add в AGW‑A (создание терминации TID1 для абонента ISDN);

   • MGC направляет Add в TGW‑B (создание терминации TID2 для абонента ОКС‑7);

   • MGC формирует контекст, связывая TID1 и TID2.

3. Передача сигналов:

   • MGC использует Signals для генерации тона «ответ станции» в AGW‑A.

4. Завершение вызова:

   • При разрыве MGC отправляет Subtract для TID1 и TID2, удаляет контекст.