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在IP网上实现TDM业务的传输
 
慧聪网   2005年11月7日10时17分   信息来源:泰尔网 作者:俞道法 李喜民 李世东等    

    导读:随着数据业务的快速增长,以IP技术构建新的传输网正在被电信运营商们所采用。如何实现传统的 TDM业务在IP网络上的传输是摆在电信运营商和设备制造商面前的一个迫切的问题。 本文论述了TDMoverIP技术出现的背景及其在实现过程中所需注意的几个问题以及解决方案。

1、引言

  传统电信城域网采用SDH系统以TDM方式提供传输服务,主要向用户提供语音服务,这种方式虽然可以提供高可靠的服务,但其成本高、价格昂贵、带宽有限、敷设周期长。目前,数据业务已远远超过语音业务成为网络上传送的主要业务,数据和语音业务的传送几乎都是通过TDM电路交换网实现的,这种以SDH为主的网络架构已远远不能满足当前城域网建设的需求。随着全球范围内数据流量的激增以及未来网络中IP技术的无处不在,IP技术在新的网络建设中的主导地位已越来越清晰。而以太网技术由于其具有高带宽、低成本的特点,能够融合语音、视频及数据通信,特别是采用吉位以太网和万兆以太网直接在裸光纤或波分复用(CWDM)光纤网上架构成宽带IP城域网已成为当前电信城域网的主流建设思路。

  IP业务的飞速发展给当前城域网的建设提出了诸多新课题,一方面电信运营商目前的主要收入还是来源于语音和租用线路等基础电信业务,另一方面必须应对数据业务的高速增长。数据业务的高速发展迫使电信运营商们开始在原有的网络基础结构之上构筑IP网络,但这只能是权宜之计。最终,运营商不可能同时维护语音和数据通信这两种完全不同的网络,因为每个网络都需要完全不同的硬件设备、各自的运行支撑人员和不同的网管系统,无论从建网成本还是从运营成本而言均是运营商无法承受的。很显然,前进之路就是融合成一个单一的PSN网络。

  由于TDM业务已有很长的应用历史,众多的基于E1的语音交换设备、DDN传输设备的存在要求设备开发商在开发高速数据传输设备的同时要兼顾原来的TDM设备,城域以太网不可能覆盖到TDM技术所能延伸到的所有区域。分组网是为了传输数据业务而设计的,如果城域网采用分组网络的建设方案,就必须考虑TDM业务在分组网上的传输问题,以太城域网提供商要想成为一个全业务的服务提供商就必须在考虑新业务需求的同时也要考虑那些觉得还没有理由要放弃高质量、可靠的TDM业务的用户。所以,如何通过分组网络传送TDM业务成为城域网设备开发商和接入网设备开发商关注的焦点。

  TDMoverIP正是在这种背景下出现的一种新技术,解决了TDM业务在PSN网络上的传输问题。为原有的TDM网络向全业务IP网络的演进提供了一种可行的技术支持。

2、TDMoverIP的概念

  TDMoverIP的基本原理就是在分组交换网络上建立一个“隧道”,通过这种通道将成帧或非成帧的TDM数据不做任何解释和翻译,封装成IP数据包,通过PSN网络透传到对端,实现TDM业务(如E1或T11在包交换网络中的透明传送,在目的端将收到的数据包打开并恢复出原始的TDM数据流,从而使网络另一端的TDM设备不必关心其所连接的网络是否是一个TDM网络。分组交换网络被用来仿真TDM电路的行为,故而称为“电路仿真(CES)”。CES指的主要也是TDM业务如E1/T1,E3/DS3或是STM-1等在非TDM网络上的传送,所以为了更清楚表达其含义,我们用TDMoverIP来代替CESOP。

  电路仿真要求在分组交换网络的两端都要有交互连接功能(IWF)设备。在分组交换网络入口处,交互连接设备将TDM数据转换成一系列分组,而在分组交换网络出口处则利用这一系列分组再重新生成TDM电路。有两种基本方法来实现这种交互功能模块,包括结构化仿真和非结构化仿真。

  结构化方法使用了TDM电路中所固有的时隙结构。首先将帧结构(如DS1中的F位或E1中的TS0时隙)从数据流中提取出来,然后按顺序将每个时隙加入到分组的有效载荷内,后面跟着下一帧的同一时隙,如此反复。有效载荷全部填满后,再加上一个分组头,该分组就被发送到分组交换网络中。有效载荷一般包含大约八帧TDM数据(对于E1电路而言即有256个八位位元)。在分组网络的出口处,TDM数据流被重新产生,并使用新的帧结构。

  非结构化的传输方式忽略TDM电路中可能存在的任何结构,将数据看作给定数据速率的纯位流。从TDM位流中按顺序截取一系列八位位元来构成分组的有效载荷,而不考虑帧定位比特的位置和数据流中的通道。因此。构成每个分组有效载荷的八位位组的数量是随机的。一般选取有效载荷的长度使分组构成时间在1ms左右,对于E1电路,该长度为256个八位位元。这样,TDM业务中的信令被透明传输,无须任何的信令协议转换设备就可以实现与任何类型的TDM业务的互联。

3、分组网络需要考虑的特性

  TDM电路采用时分复用技术,有严格的系统同步和时钟要求,传送恒定比特率同步业务,而包交换网络是基于统计复用的分组交换技术,接收与发送端没有严格的同步要求,链路中不具备有效的定时传送机制,无法直接通过简单的码速时钟恢复方式在接收端重建TDM码流定时信息,二者之间具有完全不同的特性。所以,当我们采用分组网络来传输TDM业务时,分组网络必须考虑的基本特性有分组化、分组丢失、重新排序、时延及包与包之间的时延差异以及时钟恢复和同步。

  分组丢失会在TDM数据流中造成一个短时间的中断,因此必须采取一定弥补措施,否则仿真系统的端到端延迟将会改变。正常情况下,TDMoverIP交互连接功能会在输出的TDM流中插入与丢失数据长度相等的数据。这种插入数据的内容是随机的,且为适应不同应用而有所不同。例如,如果仿真电路传送的是语音业务,就会使用插值方法来预测该时隙的内容。但是,如果电路传送的是数据,那么插值方法无效,此时使用一个固定数值即可。

  对包交换网络,有时分组需要在网络接收端进行重新排序。例如,如果一些分组在网络中通过一条较快的路径,它们就会比那些先传送的分组先到达目标设备。TDMoverIP交互功能必须能够在重新生成TDM数据流之前,将分组按正确顺序进行排序。对于一些性能较好的网络,网络传输质量好,负载轻,这样的网络可以根据包到达的顺序进行重组,这样可以减小包处理的时延,发送端就无须为所发送的数据包加上一个序列号。而对于负载较重或是有多条传送路径的网络,为防止接收端收到的数据包因网络传输时延的不同而打乱原发送次序,就需要在必送端为每一个相关数据包加上一个序列号,同时在接收端要有较大的数据包缓冲能力,允许一定量的数据包的暂存和排序。

 
 
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