媒體網關

媒體網關在應用網絡的七層協議：

OSI是一個開放性的通行系統互連參考模型，他是一個定義的非常好的協議規範。OSI模型有7層結構，每層都可以有幾個子層。

下面我簡單的介紹一下這7層及其功能。

OSI的7層從上到下分別是

7 應用層

6 表示層

5 會話層

4 傳輸層

3 網絡層

2 數據鏈路層

1 物理層

其中高層，即7、6、5、4層定義了應用程序的功能，下面3層，即3、2、1層主要面向通過網絡的端到端的數據流。

目前的媒體網關在應用層和網絡層上面都有防火牆的身影，在第三層上面還能看到VPN作用。防毒牆這種安全網關作用在第二層。根據七層的級別限制，高等級協議能夠掌管低等級協議的原則，安全網關的發展正在走向高等級協議的路線。

媒體網關是訪問路由器的IP，其他的電腦必須和網關一個IP段才能訪問路由器，比如説路由器的IP是192.168.0.1（這個就是網關）也是進路由器必須的地址，其他的主機也必須是192.168.0.X（2—254之間任意一個數字）這樣才能訪問路由器也就是説這樣才能上網，電腦上的網關地址就要填寫192.168.0.1

產品支持ADSL、光纖等多種方式寬帶接入方案，實現了靈活擴展帶寬和廉價接入。通過路由、NAT、多鏈路複用及檢測等功能為企業解決靈活擴展帶寬和廉價接入的接入方案。

產品通過自身具有的防火牆、防病毒、入侵檢測、用户接入主動認證等功能，為企業提供全方位的局域網接入安全管理方案。通過自身具有的DHCP服務器、ARP防火牆、DDNS等功能為企業提供全方位的局域網管理方案。

產品中帶有的SSLVPN、IPSEC、PPTP、L2TP等VPN功能，能夠讓用户通過一鍵式操作，方便快捷的建立價格低廉的廣域網上專用網絡，為企業提供廣域網安全業務傳輸通道，便利的實現了企業總部與移動工作人員、分公司、合作伙伴、產品供應商、客户間的連接，提高與分公司、客户、供應商和合作夥伴開展業務的能力。

動態智能帶寬管理功能，只需一次性設置，自動壓抑佔用帶寬用户，輕鬆解決BT、P2P及視頻影片下載等佔用帶寬問題。

圖1所示是網絡結構中的功能實體圖，從圖中可以看到媒體網關所處的位置。

圖1　網絡結構圖

在相關標準（如H.248、MGCP等）中，媒體網關被定義為將一種網絡中的媒體轉換成另一種網絡所要求的媒體格式的設備。媒體網關將各種媒體（話音、數據、傳真、視頻等）在電路交換網絡（如PSTN）與分組網絡（如IP網絡）之間轉送，它在不同媒體網絡的相關實體之間提供相互通信的雙向接口，媒體網關終結承載控制協議，含有承載終節點以及媒體操作設備（比如譯碼器、回聲抵消器或話音發送器）。比如，媒體網關能夠在電路交換網的承載通道和分組網的媒體流之間進行轉換，可以處理音頻、視頻或T.120，也具備處理這三者任意組合的能力，並且能夠進行全雙工的媒體翻譯，可以演示視頻/音頻消息，實現其他IVR功能，同時還可以進行媒體會議等。

媒體網關是在話音和數據網絡集成中使用的軟交換體系結構的一部分。服務提供商或電信公司可以將比較昂貴且體積龐大的五類話音電話交換機更換為不太昂貴的軟交換機，這種交換機支持因特網和PSTN網絡之間的交互操作。

媒體網關通過標準化的MGCP/Megaco協議和媒體網關控制器進行通信。MGCP/Megaco是主從模式的通信協議，媒體網關控制器（或Softswitch）通過MGCP/Megaco協議對媒體網關進行控制和管理。

媒體網關位於軟交換網絡的媒體接入層，它可將一種網絡中的媒體轉換成另一種網絡所要求的媒體格式。根據媒體網關在網絡中的位置和所處理媒體流的不同，可以將媒體網關分為中繼網關（TrunkingGateway）、接入網關（AccessGateway）、多媒體服務接入網關（MultimediaServiceAccessGateway）、無線接入網關（WirelessAccessGateway）等。

中繼網關位於IP網絡和PSTN網絡之間，它在IP網絡和傳統PSTN網絡之間提供媒體映射和代碼轉換功能，將電路交換的媒體流分組化並在IP網絡上傳輸，也可以把IP網絡傳輸的媒體流轉換成電路交換的信息，該網關同信令網關一起完成電路交換網與IP網絡的互通，業務流通過電路交換機的中繼電路進入或離開媒體網關後，便可將PSTN話路話音通過IP網絡進行傳送，因此中繼網關的主要功能是實現媒體數據流在IP網絡中的傳輸。對於主要針對傳統PSTN/ISDN的中繼網關而言，它們負責PSTN/ISDN的C4/C5的匯接接入，將其接入ATM/IP網絡，實現VOATM/VOIP，從而支持PSTN匯接中繼功能。通過採用中繼網關取代傳統的電話匯接局，下一代網絡能為PSTN提供具有本地和長途匯接功能的虛擬中繼網關。

綜合接入網關是軟交換系統中的綜合接入設備，它提供媒體映射和代碼轉換功能，終止TDM電路，將媒體流分組化並在分組網上傳送。即綜合接入網關終結電路交換機的話音中繼，為用户提供訪問Internet所需要的ISDN的用户網絡接口（如PRI）。綜合接入網關負責將各種類型用户線接入分組網絡（如IP網絡），因集成接入設備類型不同，可以接入各種類型的用户線，它負責各種用户或者接入網的綜合接入，如直接將PSTN/ISDN用户、Ethernet用户、xDSL用户或V5用户接入，並在網絡側提供IP/ATM接口。這類IAD一般放在靠近用户的端局，同時它還具有Modem數據業務分流的功能。綜合接入網關的用途主要是和網絡接入服務器（NAS）或遠程接入服務器（RAS）一起為普通電話用户提供訪問Internet的途徑。綜合接入網關和Softswitch之間採用MGCP/Magaco控制協議進行通信。

駐地網關（ResidentialGateway）提供傳統的模擬用户線（RJ11）到VoIP分組網絡的接口。駐地網關的例子有普通電話CableModem、機頂盒、xDSL設備以及寬帶和無線接入設備等。

駐地網關和Softswitch之間採用MGCP/Magaco控制協議進行通信。

支持移動網匯接中繼功能、通過無線接入網關，下一代網絡能為2G和3G移動通信網提供具有匯接功能的虛擬中繼。

媒體網關終結了電路交換網的媒體流，同時負責各種用户或接入網的綜合接入，其主要功能如下。

（1）媒體流的映射功能，下一代網絡的體系結構使得NGN可以向用户提供話音、高速數據、視頻信息業務，還可以向用户方便地提供視頻會議、電話會議業務，而且能像廣播網一樣，向有此項要求的用户提供統一的消息、時事新聞等業務，而這些功能的提供，離不開媒體網關對各種媒體格式的支持，在下一代網絡中，任何業務數據都被抽象成媒體流，媒體流可以是話音、視頻信息，也可以是綜合的數據信息。由於用户接入和核心媒體之間的網絡傳送機制的不一致性，因而需要將一種媒體流映射成另一種網絡要求的媒體流格式，媒體網關可以完成媒體流的映射功能。但是由於業務和網絡的複雜性，媒體流映射並不是簡單的映射，它涉及媒體編碼格式、數據壓縮算法、資源預約和分配、特殊資源的檢測處理、媒體流的保密等多項與媒體流屬性相關的內容，此外，針對不同的業務特性又有其特殊的要求，如話音業務對回聲抑制、靜音壓縮、舒適噪音插入等有其特別要求。

（2）接入核心媒體網絡的功能，媒體網關負責各種用户或各種接入網絡的綜合接入，如普通電話用户、ISDN用户、ADSL接入、以太網用户接入或PSTN/ISDN網絡接入、V5接入和3G網絡接入等，媒體網關以寬帶接入手段接入核心媒體網絡，目前接入核心媒體網絡主要通過ATM或IP接入。ATM是面向連接的第二層技術，具有可靠的業務質量保證能力，IP則是目前應用廣泛的第三層技術。總之，媒體網關設備是用户或用户網絡接入核心媒體層的“接口網關”。

（3）管理和統計功能，作為網絡中的一員，媒體網關同樣受到網管系統的統一管理，媒體網關也要向軟交換或網管系統報告相關的統計信息。

（4）接受控制的功能，軟交換對媒體網關的動作進行控制，媒體網關絕大部分的操作，特別是與業務相關的操作都是在軟交換的控制下完成的，如編碼、壓縮算法的選擇，呼叫的建立、釋放、中斷，資源的分配和釋放，特殊信號的檢測和處理等。媒體網關和軟交換之間的交互採用標準的控制協議來完成，MGCP和H.248就是軟交換和媒體網關之間的控制協議。MGCP由IETF定義，實現相對簡單，早期應用比較多，但目前的趨勢則是轉向了由ITU-T定義的H.248標準或IETF定義的Megaco。

媒體網關要滿足的一個主要要求就是提供優質的話音質量，因為這對用户對服務的感受有着直接的影響，但有時候帶寬比質量更重要，這時壓縮成為一個重要因素。因此媒體網關應該提供一系列編解碼器（G723.1、G.711、G.729、G.726、GSM）以適應不同要求，既滿足話音質量要求，又滿足帶寬要求。

而且，媒體網關應該提供低丟包率和低延遲，因為這兩個因素都對話音質量有影響。

此外，像迴音抵消、抖動緩衝器可調這樣的特點也有助於提高話音質量，所以媒體網關也應該支持。

開放性是對媒體網關的另一重要要求，媒體網關要能使用規範的協議，比如MGCP、MEGACO/H.248，與其他網絡實體（如軟交換）互聯。使用規範的協議使經營者可以更少依賴於廠商，促進網絡實體的更新。

由於媒體網關位於兩個網絡（電路交換網絡和包交換網絡）的交界處，所以應該提供對於這些網絡的良好的聯通性。媒體網關應該支持E1、STM-1或ISDNPRI這樣的PSTN連接和ATM或IP（以太網連接）這樣的包交換網絡的連接。

媒體網關的另一個重要問題是安全性。只有經過授權的用户才能使用媒體網關，而非授權用户不能使用媒體網關，所以媒體網關應該實現RADIUS、PAP、CHAP或IPSec這樣的鑑權協議。

提供承載級的穩定性是對媒體網關在穩定性上的要求，任何一個網絡實體，其穩定性對於網絡經營者都是很重要的，媒體網關可以通過支持冗餘設備和支持分佈式部署，來提高媒體網關的穩定性。

不同經營者對網絡使用規模有着不同的要求，應該使經營者可以按需要擴大和縮小網絡，因此媒體網關必須支持可伸縮性，考慮媒體網關時，可伸縮性體現在支持分佈體系結構（就穩定性而言）和不影響已有網關條件下佈置新網關的可能性。

媒體網關的管理和監控應該儘量容易，一般要有圖形化的用户界面。這些操作也應該可以遠程完成，這樣可以使多個分佈媒體網關的管理更容易。媒體網關應該支持標準管理協議（SNMP、CORBA），以兼容廣泛使用的管理工具及與舊OSS集成，所以它應該支持SNMP兼容的MIB，應該可以在管理平台查看主要性能參數和生成的警告（有不同的告警級別），應該可以看到網絡拓撲（比如MG是如何連到軟交換的）進行配置網絡等。

媒體網關的體系結構應具有高度可配置和可編程的特點，具有良好的可擴展性和高度的靈活性，所有這一切依賴於一個良好的體系結構——硬件和軟件結構，軟件結構主要涉及設備驅動程序、網絡協議以及媒體網關控制協議（MGCP、Megaco/H.248等）的實現，硬件結構要具有可擴展性，需要綜合話音分組化、多種QoS傳輸機制、應用層自適應QoS保障機制、傳輸層QoS保障機制等多種關鍵技術機制，話音分組化是計算密集性任務，需要使用高性能計算引擎，同時傳輸層QoS保障的實現也主要依靠硬件，在設計媒體網關時，媒體網關應支持下列內容。

（1）支持多種話音編碼算法

為了保證現有網絡能夠平滑接入NGN，並且能夠互聯互通，由於不同網絡採用不同的話音編碼算法，因此媒體網關需要支持多種話音編碼算法，要支持現有通信系統採用的多種話音編碼算法，如G.711（PSTN）、G.723.1（IP電話）、G.729A（IP電話）、EFR（GSM）、AMR（3GPP）等，媒體網關通過採用多種話音編碼算法，可以實現自適應QoS保障機制，比如，根據網絡拓撲結構、動態負荷和鏈路狀態的不同或變化，系統動態地調整所採用的話音編碼算法，從而確保整個網絡的QoS最優化。

（2）支持多種傳輸層QoS保障機制

下一代網絡是一個以IP為中心的同時支持話音、數據和多媒體業務的全業務網絡，但是現有的IP協議並不能完全解決下一代網絡所面臨的QoS問題，這就要求媒體網關能夠支持多種傳輸層QoS保障機制，不但能夠支持現有傳輸層QoS機制，也能夠通過有限的修改快速支持新出現的QoS機制，這就要求媒體網關在體系結構上具有足夠的靈活性。

（3）話音分組化

話音分組化（話音編碼算法）是下一代網絡中實現多媒體話音通信的前提和基礎，話音分組化具有嚴格的實時性要求，一幀話音必須在規定的時間內獲取參數，前後話音幀存在一定相關性，出現短暫的傳輸中斷或者錯誤，話音可以利用前幾幀的特徵參數進行預測，不至於讓用户感到服務質量的突然下降，但是長時間的中斷必然會使通話中斷，而且僅僅依賴話音編碼算法無法保證QoS，必須結合其他機制。

（4）自適應QoS保障機制

媒體網關僅僅依賴傳輸層QoS機制來實現面向用户的QoS，是遠遠不夠的，因為媒體網關不但要支持PSTN，還要支持GSM、CDMA以及未來的3G移動網絡。當移動通信信道惡化或者用户容量增大時，只有自適應地調整用户使用的編碼算法，才能確保不同網絡環境下的QoS，只有充分利用無線頻譜資源，才能做到全網絡QoS最優，應該根據當前網絡條件，從3G所採用的多種自適應多速率話音編解碼算法中選取合適的編碼算法。

（5）高度可靠、易於控制和維護

由於在下一代網絡中，會存在許多具有強大計算能力的節點，因此下一代網絡將是一個巨大的分佈式系統，在這樣一種計算環境下，媒體網關必須具有高度可靠性，同時媒體網關要接受軟交換設備的控制，媒體網關需要支持多種不同的控制協議，應易於實現媒體網關的維護、監控、管理等功能。