近年来随着宽带网络和IP技术的日益发展，VoIP>(Volee over Internet Protoc01)技术的应用越来越广泛。网关是VoIP网络中的重要设备，按照应用领域可分为电信级网关和用户端网关。用户端网关设备主要应用于小区和企业，是连接终端电话和IP网络的桥梁，主要功能是进行语音编解码、信令处理、VoIP协议处理和路由协议处理等。用户端网关设备在VoIP网络中的位置如图1所示。可以看出，网关处于用户电话线路部分的末端、IP网络部分的起始端。
“双模”是指VoIP和PSTN两种模式。双模网关是一种同时连接PSTN网络和VoIP网络并能在两者之间自动切换的用户端网关设备。双模网关可以使用 VoIP网络节省大量通话成本，还可以在VoIP网络不可用(断电或路由不可达)时使用PSTN网络保障电话线路永远畅通，而且使用双模网关不需要对 PBX交换机做任何改动，用户还可以自由选择或由网关自动选择使用VoIP网络还是PSTN网络，具有很好的实用性和灵活性。
1 VoIP双模网关的工作原理
网关在VoIP网络中主要起协议转换、控制及关守作用，如呼叫控制和呼叫管理等。双模网关在普通VoIP网关的基础上增加了VoIP与PSTN之间的切换。双模网关系统从功能上可分为双模切换模块、FXS接口电路模块、语音处理模块和软件控制模块，其系统框图如图2所示。
外部交换站FXS(Fbreign eXchange Subscdber)接口和外部交换局FXO(Foreign eXchange Office)接口是VoIP网关中非常重要的两个接口。在传统的PSTN电话连接中，电话中心局端交换机提供馈电和铃流，电话本身完成Tip／Ring 电路来请求服务或者应答PSTN上的呼叫。在VoIP电话连接中，FXS电路仿真了电话中心局端交换机的功能，提供馈电和铃流并检测环路电流。而FXO电路相当于仿真了电话机的功能，提供环路闭合和检测铃流。
FXS接口电路直接与模拟话机连接，提供拨号音、馈电、铃流电压，并能够检测话机的摘挂机和环路闭合，完成模拟信号与数字信号之间的相互转换。FXS接口电路包括编解码器CODEC和用户线接口电路SLIC(Subscriber Line Interface Circuit)。CODEC包括一个模数转换器(ADC)和一个数模转换器(DAC)。SLIC电路仿真了PSTN电压，它必须能够检测电话的摘挂机并能产生最高达120V的铃流电压。
双模切换模块主要包括FXO接口电路，它由CODEC和数据处理阵列DAA(Data Access Arrangement)组成。其中CODEC与FXS电路中的相同；DAA仿真了一部话机，通过提供PSTN的环路闭合来去除高压直流分量，只让 PSTN线上的模拟交流信号通过。网关中使用FXO接口电路可实现以下功能：
(1)断电时线路保持畅通：当网关断电不能连接VoIP网络时，将线路切换到PSTN线路上。
(2)呼叫重定向：当VoIP网络由于拥塞或者其他原因而不可用时，能够将线路切换到PSTN上，而且能记住已拨号码并进行自动重拨。
(3)远端VoIP呼叫：VoIP用户可以在其他地方通过PSTN拨入的方式进行VoIP呼叫，FXO接口先把PSTN上的电话拨号音(模拟信号)接收下来，然后转换成数字信号送出，相当于将拨号音从一个FXO扩展到多个本地FXS。
网关的语音处理模块负责对PCM数字语音信号进行压缩与解压缩。压缩算法的标准包括G．711、G．723．1和G．729等，不同的算法压缩比不一样，占用的带宽也不同。压缩算法可以用硬件DSP实现，也可以用纯软件实现。
软件控制模块实现网关的协议栈处理和路由处理等功能。协议栈负责将压缩后的数据流进行封装，加上IP协议包头，形成可在VoIP网络中传输的IP数据包。目前VoIP的协议栈主要基于H．323和SIP两种标准。协议栈将数据流打成IP数据包后，选择适当路由经过以太网接口发送到VoIF网络中。接收端网关接收到IP数据包后，将数据包解压缩并将解压缩后的PCM数字信号解码，恢复原始语音信号。
2 VoIP双模网关系统设计
本节提出了一种基于H．323的双模网关的系统设计方案，该方案支持4路话音，使用一种经济实用的“假FXO接口”方式实现双模切换，能够在VoIP通话时检测到PSTN线上进来的呼叫并可通过按话机的拍簧或者Flash闪断键切换接听。
为了有效利用资源，系统使用三相转接头将电话线路与PSTN线路组合到一个RJ11接口上，每路话路使用一个三相转接头。三相转接头的连接方式如图3所示。
三相转接头的使用可简化双模切换的实现，也减少了设备的物理端口数量。
系统设计采用“硬件+ 嵌入式操作系统+应用层软件”的总体架构。
2．1 硬件设计方案
系统的硬件部分主要包括双模切换模块、FXS接口电路、语音处理模块电路、CPU模块和以太网模块，硬件设计原理图如图4所示。
来源：全球IP通信联盟
