网关的构件和特性

更新时间:2023-04-22
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       无论网关的类别如何,不同类的网关之间在软件和硬件上必定存在一些相同的特性,因为无论网络规模如何,网关在所服务网络中的功能是相仿的。以下列出了一部分IP电话网关的构件,并介绍了一些可以用于区分网关的特性。
数字信号处理

    一、  数字信号处理构件

       从很多方面来说,数字信号处理器(DSP)可视为网关的核心。这一硬件负责对语音信号进行编码和解码以及其他一些重要的功能。数字信号处理,作为一个用硬件来实现的处理过程,早至60年代就已存在,但直至最近10年,微电子设计制造技术取得了突破性进展,才使得这项技术在IP电话上得到成功的应用。早期的DSP算法造成芯片板较多,使得计算机的体积庞大且造价高品。到70年代后期,大规模集成电路制造工艺的发展使得DSP的功能,包括编址,控制、计算、输入输出以及存储,仅在,张芯片上就全部得以实现。AMI、Intel、NEC和贝尔实验室在80年代早期就开始尝试制作使用单一芯片的DSP构件。
        DSP是现代通信设备和客户电子构件(如中心局交换机,蜂窝电话,CD唱片机等)的操作核心。因此,DSP芯片已成为一种较为常见的商品。制造商所提供的产品系列中既有通用类型也有专用类型。尽管许多网关中内置了DSP芯片以完成编码功能,但是专用于IP网关的DSP芯片也开始在市场上出现,这些芯片能按标准的方式(如遵照G.7231和G.729a协议)或厂家专有的方式对语音进行编码。依据各网关的具体结构,有时可以单纯通过增加DSP的芯片数来提高其容量(网关所能处理的并发呼叫数)。 DSP设计的发展使得网关所能处理的并发呼叫数不止等于DSP的芯片数,因为一些较新的DSP芯片能够处理多重呼叫。
IP电话网关

二、物理端口

       IP电话网关一般通过T-1线路或者E-1线路与电话网(通常是PBX)相连.T-1线路和E-1线路分别提供24路和30路的64kbit/sPCM数宇语音通路。支持ISDN的网关将通过基本速率接口(BRI)或基群速率接口(PRI)建立电话连接。一些网关还可通过模拟信号接口来连接小型的PBX。T-1线路和E1线路的连接在物理上是通过使用75欧姆的BNC同轴连接器或者120欧姆RJ-48C连接器来实现的,每块板上有一到两个。ISDN接口的连接一般通过RI-48C连接器实现。
       IP电话网关一般通过10Mbit/s或100Mbit/s的以太网与IP传输主干网相连,这种连接方式使得各种网络的连接硬件(如顿中继接入设备或路由器)可以轻易地进行互操作。一些网关平台,尤其是基于路由器模型的网关平台,能够通过V.35接口或RS-232接口将IP分组直接导出同步序列端口。
接入服务器网关

三、接11和硬件槽

       网关构件的可扩展性大部分取决于其所属机箱的物理结构。基于PC机的网关的构件数量受到其主机上可用的ISA、EISA或PCI扩展槽的数量的限制。
       接入服务器网关在硬件配置上具有最大的灵活性,它的主板的容卡量比PC机主板大得多,因此它能提供较高的连接密度。例如,基于PC机的网关通常每个槽只提供一个T-1或者E-1连接器,而接入服务器网关每个插槽可提供8个T-1或者E-1连接器。

配置方式

       所有的网关,从最简单的基于PC机的网关到最复杂的可以替代第五代中心局交换机的网关,都需要配置一些具体参数。某些参数,如Internet接U的IP地址和每个独立端山的开关状态,是所有网关在投入运作前都必须进行配置的。山于网关平台要不断地增加一些功能,所以网关的参数必须具有很多可选项。例如,一个中等规模的网关具有以下参数选项集:
  • IP连接参数:IP地址、子网掩码、默认路由器;
  • 编码方式:专用的方式或标准的方式;
  • 呼叫细节记录(CDR):CDR所包含的数据和所使用的格式;
  • 诊断设备:错误日志及其他用干排除故障的工具;
  • 拨号支持:单阶段拨号或双阶段拨号:
  • 地址方案:地址和路由表、PSTN/网关地址表;
  • 拨号计划:可允许拨叫的地区号和不可允许拨叫的地区号;
  • 错误处理:备用机制,例如把呼叫转接到PSTN;基于网络设备操作系统的网关,如路由器网关和接入服务器网关,通常把配置参数所需的命令加进操作系统的配置语言中,以保持其生产线上操作的连续性。对这类网关来说,可以远程控制网关平台的操作是一个基本的要求,这种远程控制操作与启动Telnet程序或www程序一样简单,而且整个过程仿佛都是在本地完成的。
VOIP电话网关
       独立的网关,尤其是那些基于PC机平台的网关,必须使用专用的管理维护软件。这种软件使用上的难易对于平台的价值来说尤其重要。无论其参数选项集如何,难以配置的网关一般来说是很难被有效使用的。基于PC机的网关由于是作为基于PC机操作系统的一种应用来运行,所以一股通过网关白带的图形管理程序进行配置。为了对其实现远程控制,它必须符合远程控制标准(WwW或Telnet)的或已内置远端接入特性。一厂商试图避免以上方案的复杂性,要求网关运行一个独立的远端控制程序如Symantec公司的PCAnywhere来实现网关的远端控制

报告系统

       大多数网关都集成了某种呼叫报告系统,但不同的呼叫报告系统所收集的呼叫信息在数量和内容方面都有很大差别。服务提供型的大规模网关拥有最大数量的呼叫信息选项,包括每次呼叫的开始以及结束时问、输入端口和输出端口的确认、每次呼叫所使用的IP地址,呼叫所传输的分组数和字节数、呼叫中的错误信息、以及Qos参数(如平均延时、时延抖动等),小型“企业”网关收集的信息比较少,只报告呼叫时间和端口信ITSP把网关这种报告功能视作与网关的基本功能一样重要,因为网关必需依靠这一功能来为呼叫提供计费服务。另外,网络止常运转所需的流量管理系统和呼叫控制系统能够从网关的报告文件里获取更大量的信息。
呼叫报告系统

操作系统

       基于PC机或基于其他通用型计算机的网关,无论是纯软件型的网关还是借助于特定硬件完成数字化和压缩功能的网关,通常是作为一个应用程序运行在标准的操作系统之上。操作系统负责管理计算机资源、控制接入微处理器的软件和硬件以及平台中的其他构件。因此,操作系统实际上已成为网关的一部分。
       大多数基于PC机的网关运行在微软的操作系统之上,微软的操作系统被视为基丁Intel芯片的PC机上的“标准配置”。许多规模较小(价格也相对便宜)的应用程序能够运行在Windows95或Windows98操作系统之上。这两种操作系统的优势在于其价格便宜和易于运行(在信息部门里,几乎人人都会在装有Windows95或Windows98操作系统的微机上安装应用程序)。但这两种操作系统的稳定性差,且灵活性也不够,它们通常被视为“泉面”操作系统。信息业的专家们认为它们最好还是继续扮演原来的角色,更严格和集中式的任务最好还是交给其他的操作系统去完成。
        基于PC机的网关通常选用微软的WindowsNT作为其操作系统。微软正是通过它来进军企业服务器和工作站的市场的。Windows95和Windows98为取得后向兼容性使设计十分复杂。WindowsNT则避免了这种复杂性,且更好地利用了硬件,具有更高速更稳定的系统性能,迎合了信息系统部门对提供集中式数据和服务的平台的需求。虽然较之Windows95和Windows98,WindowsNT的购买和维护费用相对较高,但当用户量较大时,平台能够提供非常好的管理机制,从而无形中获得收益。虽然WindowsNT占有比较大的市场份额,但许多更大的基于通用硬件的网关运行于UNIX操作系统及其变体之上,其中最著名的是SunMicrosystem的Soloris(在Intel平台和SPARC平台上都可运行)。
UNIX系统

  UNIX相对于其他操作系统有以下优势

      (1)它可作为研究和开发的操作环境。
      (2)由于它的性能较好且灵活性较高,传统的信息部门将之视为应用于“应用型服务器”(即使用专用硬件支持单个重要的应用程序的服务器)的操作系统。
      (3)它在稳定性方面位于各操作系统的前列,具有最小的崩溃可能性。
      (4)在电话业务领域内它已有很长的历史,是PSTNF.5ESS交换机所使用的操作系统。
        因此许多信息业人士认为UNIX才是适合于电话业的操作系统。正如某位反对使用IP电话的电话业管理者所说:“即使我准备让计算机来处理,电话业务的话,那么我也一定要选用一台运行UNIX操作系统的计算机。

支持标准协议

       许多网关生产商已经开发了他们专用的信令协议、编码协议和为其所处理的呼叫提供增值服务的协议。大多数厂商都能指出他们的专用协议相对于现有的ITU-T制定的H.323协议的优越之处,但大多数生产商仍然使它们的网关具有转换专用协议和标准协议的功能,以使得它们的顾客能够控制网关的工作,并使得它们的网关平台能与其他厂商的网关平台进行交互。
协议标准

支持QoS

       令人吃惊的是,直到最近还有网关生产商根本不去考虑IP网络的质量问题,而且许多人仍然认为没有这个必要,他们觉得VoIP业务可通过对IP网络体系的设计来保证其传输的低延迟和低损耗。按照这种思路,部署IP电话业务的工作人员必须了解其网络的特征,并且在管理网络的过程中必须时时考虑话务流量的因素。这项工作在专为IP电话建造的网络中相对简单,但如果网络是语音数据合成网,难度将变得非常高。网络必须负责赋了话务流量较高的优先级,可以利用输入点(路由器中具备优先排序功能的物理端口)或其他辨别标志(如路由器的端口号等)将话务流与其他数据流区分开。
网关的Qos体系
       为了使话务流的传输质量较高,许多厂商已经采纳了某种还处于发展阶段的QoS体制,虽然哪种Qos机制是最佳的还未达成共识,但市场大体上可分为两类:RSVP和diffserv,很少有厂商对这两者同时提供支持。
       IP电话是需要QuS的IP应用的典型例了,IP网络的管理者在设计其网络的QoS机制时,应考虑为IP电话选择何种网关来保证其Qos。
IP电话网关安全性

安全性

       任何一个电话系统都会出现未经授权的使用者。传统的电话系统能够对每一个端口(每一部电话)的流入和流出作出限制,系统可限定某些话机只能用于本地呼叫或一定号码范围内的呼叫。许多公司的PBX还需要在完成呼叫前输入个人鉴别号码(PIN)以用于授权管理,并需要记录呼叫者的信息(不管使用哪一部话机)。这些功能也将逐步在IP网关中得以实现。
       某些IP电话网关能够通过限制IP地址和呼叫号码的方式来保证系统的安全性。通过这种方式,网关能够拒绝掉某些未经授权的网关或PC机电话接入系统,

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