4.1
高密度PSTN接口
4.2 高密度VoIP资源
4.3 功能丰富的媒体和数据包处理
4.4 运营级的SS7信令
4.5 例子：建立一个有1344端口的VoIP网关
一．开首语
IP电话最初是以IP网络旁路公共电话网的长途电话的形式开发的。到今天，IP电话已经不仅仅是降低长途电话成本的一种策略了，这种基于包的技术将会取代目前基于电路的话音网络，来向人们提供更低成本的话音和数据业务。随着通信工业向着新一代网络的过渡，通信基础结构也在发生着深刻的变化。
二．新一代网络的出现
IP电话技术把话音、传真数据和IP网络无缝地集合到了一起。因特网工程任务组（IETF）已经建议了一个功能模型，来桥接包交换的IP网和电路交换的PSTN，这些桥接设备就是：信令网关（SG）、媒体网关（MG）、和媒体网关控制器（MGC）。（请参看图1）。MGC通常又被叫做软交换，正如它的名字表达的意思一样，MGC控制着媒体从电路交换领域经过媒体网关的网络传送到基于包的领域。呼叫控制消息首先送达SS7信令网关，转换成网关网络中的MGCP（媒体网关控制协议）来控制媒体流，完成呼叫的控制、接续。话音、传真和图象介质都是从PSTN交换网通过这些新一代的媒体网关连接到IP网的。
图1 新一代网络结构
由于网关在这种新一代网络中起着信息转换的功能，所以会有一系列新的需求。一个新一代媒体网关的需求和一个用于利率交易的H.323 VoIP网关需求比较结果列出在表1之中。新的媒体网关符合可分解的、分布式网关模型。新的媒体网关不再由关守来控制，而是由远端软交换来控制。另外，新的媒体网关有更大规模的端口数目（＞480个端口），和PSTN的接口容量也要高得多，种类包括T3，也用T1或E1。另一个更大的不同是和PSTN的接口信令，新一代网关使用的是SS7信令，这是当前中心局（CO）交换机之间使用的信令。最后，这种网关必须更可靠，它们要求有极高的可用性。
为了争取到在未来应用中被采用，IP电话网络必须满足已经习惯于基本电话线很可靠的用户们的期望。这就意味着IP电话网必须支持运营级的高可用性。为了达到这点要求，IP网络一年的累计宕机时间不能超过6分钟（99.999%的运行时间，或"5个9"的可用性）。象热插拨、N+1板卡级和机架级冗余备份那样的高可用功能，就提供这种超级的安全能力。运营级的SS7信令通过一个有冗余链路的网络提供呼叫控制和相关消息信令。
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需求
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H.263 VoIP网关
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新一代媒体网关
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端口数
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24~480
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>480
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PSTN连接
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T1，E1
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T1，E1，T3或更高级复用
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可靠性
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工业级
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电信级（99.999％运行时间），高可用
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构建平台
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ISA，PCI
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Compat PCI，自定义
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PSTN信令
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CAS或PRI
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SS7
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控制
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关守
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软交换
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IP信令
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H.323
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H.323 ，MGCP ，SIP ，H.248
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NMS通信是目前唯一一个具有建立新一代网络媒体网关所需的所有重要组件的技术厂商，这些组件包括：高密度PSTN接口、高密度VoIP资源、功能丰富的媒体处理以及运营级的SS7信令。
4.1 高密度PSTN接口
在建立媒体网关的时候，购买PSTN接口通常会比直接设计开发这些接口更合算。举个例来说，T1和E1接口，他们都有很多不同的信令协议，并且在销售前要得到所在国的进网许可，那是要花很多钱和时间才能得到的。而且有些CO交换机提供的是T1或E1接口，但有些提供的却是T3接口。NMS提供以下PSTN接口用于开发新一代媒体网关：
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| ● Power Access(PA) HYPER-T3，这是用于Compact PCI平台的一条TDM 总线到PSTN网络的接口。 | ● PA16T1／E1，这是用于Compact PCI平台的，提供一条TDM总线到TI或E1 PSTN网络接口。 | |
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| ● PA200，这是一个宽带ATM接入平台，提供一条TDM总线到单个或两个OC－3c、STM－1或者DS3 ATM网络接口。 | ● CG6000C，这是一块Compact PCI高密度数字中继接口卡，卡上有数字信号处理（DSP）资源用于信令（ISDN或随路信令）处理和回声抑制，背板上提供8个或16个T1／E1接线座。 |
4.2 高密度VoIP资源
集中一代（CG）6000系列Compact PCI平台是专门为媒体网关应用而设计的，由Fusion 4.2 VoIP网关开发软件支持，可以配置120端口到数千个端口的媒体网关。Fusion软件包含有功能强大的一系列API、媒体流包处理软件、以及对MGCP的支持。包网络各节点间通过双工100Mbps以太网接口相连，为开发人员提供冗余的IP连接链路。CG6000系列包括以下配置的板卡：
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| ● CG6000 （Compact PCI）和CG6000 （PCI），支持高达120个端口，或4T1/4E1接口。CG6000C／32S32是为高容量媒体网关配置的选项，支持高达到224个端口，可以用于T3或16T1／E1高密度PSTN接口。 | |
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| ● CG6000eC，包含有一个嵌入式主处理器，用于远端单机运行。 | |
4.3 功能丰富的媒体和数据包处理
CG6000系列为媒体网关提供通用的VoIP端口，每个VoIP端口支持三种语音编码──G.723.1 ，G.729a，和 G.711 ，同时还支持
T.38实时传真，为用户提供在基于标准的网关间交换各种数据的能力。还提供另外一些语音编码功能，包括Q.728（包有线标准的一部分）和Q.726。
每个通用端口为一个语音或传真媒体流提供一个通道，这些媒体流由CG6000系列平台上的DSP或板内高性能RISC处理器和软件处理。每个端口都是独立地完成处理，并由MSPP（媒体流包处理器media
stream packet processor）硬件和软件指定端点号和通道号。图2显示了VoIP网关典型的MSPP连接。
一个MSPP连接可以有以下类型的端点：
● DS0：一个64kbps的话音或传真通道
● RTP：一个RTP包通道（话音通道）
● UDP：一个UDP包通道
● RTP Mux：一个复用了多路话音的RTP包通道
（参考www.nmscommunications.com网站上的复制文章<<the Technical
Overview Clarent ThroughPacket? IP Trunking for Fusion>>。）
● 会议端点：是一个用于多方会议的话音通道
● RTP分路：是一个用于重选路由或监听的话音通道。
MSPP通道可以是全双工语音编码器、传真转发编码器、或者是各种单工通道。在一个普通VoIP网关应用中，一个端点就是一个和PSTN连接的DS0，PSTN连接最常见的是CG6000系列平台上的T1或E1接口，也可能是T3接口。其它连接是一个通过以太网接口连接到广域包网络（WAN）的RTP话音包端口。通过指定端点和通道类型，很容易开发出各种包电话应用。
图2 为VoIP网关建立的MSPP连接
随着新一代网络的发展，网关配置的灵活性是很重要的，要求的一些变化包括：
● RTP多路复用
把多个RTP话音通道复用到单个报头下可以节省带宽和成本，这在带宽仍比
较贵的地方很重要。
● T.38实时传真
大多数PSTN流量中包含有大量各种传真数据，在处理这些数据时，不能有任
何的丢失，也不能降低服务的等级。
● RTP分路
为了增强业务功能，把RTP话音流重定向到媒体服务器是一个很重要的需求。
另外，RTP也用于实现合法的监听，比如实现CALEA标准的要求。
● DTMF运送
DTMF信号既可以作带内处理（RFC－2833），也可以作带外处理（H.245）。
● G.168回声抑制
回声延迟大于64ms时，就要作回声抑制处理。
NMS 的TX系列平台提供运营级的SS7信令──信令协议是用来连接遍及全球的电话网络的。呼叫控制和消息协议栈都支持两个Compact
PCI或PCI平台共用一个信令点编码，这就提供了主要网关供应商所期待的高可用性。平台之间有一条专用以太网连接用于支持冗余备份，同步检查点（checkpointing）因而得以维持。主用和备用平台并行运行，如果主用平台出故障，那么备用平台就可以完全接过控制权，不会造成任何呼叫丢失。
SS7协议栈已针对ETSI、ITU 和ANSI的相应标准进行过广泛的测试，并运行在全球主要的运营网络之中，包括：AT&T，Deutsche
Telekom，法国电信，Orange，KDD、还有NTT以及其它网络。全局通讯工具包（Global Messaging Toolkit）允许供应商在国际网络上，为更快的一致性测试和网络部署，开发呼叫控制变种。TX系列平台是领先通信测试设备制造商的最佳选择。在实现高吐量（130个ISUP呼叫／秒和270个TCAP事务／秒）和巨大处理能力（能够管理大约15000个同时发生的呼叫）的时候，嵌入式的SS7协议能释放主机大量的资源。TX3220系列包括以下产品：
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| ● Power Access(PA) HYPER-T3，这是用于Compact PCI平台的一条TDM 总线到PSTN网络的接口。 |
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| ● 用于PCI总线系统的TX3220，也可以用2 个T1、2个E1或4 个V.35接口作链路连接。 |
图3显示了一个高密度的媒体网关。在每个机箱内有一对TX3220C板，每块TX3220C板接有16条SS7链路，源于PSTN的所有呼叫都由这两块板处理。有两块PA
HYPER－T3接入适配板，它用于通过T3线上的1344个端口从PSTN接入语音和传真媒体。这些媒体会从DS3转换到DS0，然后通过H.110总线发送给6块CG6000C中的一块。CG6000C会压缩这些语音和传真媒体，然后用UDP／IP上实时协议（RTP）对它们进行打包。再通过板上的两个以太网接口发送到一个语音级的IP包网络上。请注意，每种板都使用了N+1板卡级的冗余备份。
这个网关具有高度的可靠性。两个TX3220C SS7信令平台共亨一个信令点编码，并且都保存有实时的呼叫状态信息。在其中一块出现故障的时候或在预防性维护过程中，（在其中一块TX3220C被从机箱内拨下的时候），剩下的TX3220C板会接手维护管理那些在TX3220C板拨下或故障那一刻有效的呼叫。
每个组件都使用一个共同的高级Natural Access API集。NMS的API集易于学习和管理，有利于减少开发成本。另外，只使用一个供应商提供的易于使用的组件，可以加快网关开发方案的实现，并缩短产品面市所需的时间。由于NMS奉行开放的标准，缩短面市时间不会造成专有技术的垄断价格。
图3 一个有N＋1备份和1344个端口的VoIP网关
利用已经明确开发出VoIP应用的开放系统cPCI平台和软件，可以快速地开发出大型的、可遂步升级的、运营级媒体网关。这些网关可用作高密度VoIP长途旁路网关，或者新一代基础设施网关。不管在哪一种应用，这种平台在新一代语音和数据网络中，都能提供低成本的未来媒体网关能力。
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