發布日期：2022-07-15 點擊率：50
運營商正在過渡到一種新的運營模式。隨著傳統語音收入的下降和競爭的加劇,運營商們正在通過新的數據業務以及捆綁在一起的語音、視頻和數據“三合一”業務來支撐收入。這種業務捆綁將推動接入市場更多的帶寬需求,并將推動新業務的提供。
作為一種捆綁選擇,基于光纖的接入處于領先地位。FTTx(光纖到路邊、駐地、樓宇、房間)服務提供比其他數據業務快幾百倍的速度,并允許用戶使用多條電話線路,進行視頻點播,接收高清晰度電視節目及更多業務。
大多數運營商都選擇無源光網絡(PON)作為傳輸媒介。近年來,美國運營商一直在增建連接到家庭的BPON(寬帶無源光網絡)網絡。這一工作將加快,而這些網絡則將被千兆位PON(GPON)網絡所取代。在亞洲,韓國電信正在部署以太網PON(EPON)網絡,在日本,NTT則已宣布要將3,000萬條線路轉換成千兆位以太網PON(GEPON)。
在朝著這些“新”技術邁進的過程中,始終存在著一個重要的問題。運營商如何在新的基于分組的網絡上通過具有成本效益的方式地傳送現有可盈利的TDM通信業務？本文介紹的分組網絡電路仿真業務(CESoP),將作為一種可行的解決方案,可讓運營商在遷移到PON架構時輕松支持原有業務。
對于TDM通信和PON網絡,運營商有兩種選擇。第一種選擇是維持現狀,即用現有基礎設施來處理TDM業務。第二種選擇是將原有業務遷移到新的PON環境中。
“維持現狀”的選擇意味著將維持現有網絡及關聯成本,直到最后一名客戶退出TDM業務,轉而投向新的分組交換業務。這種情況下,對網絡維護的投資支出是有限的,而運營費用將繼續保持在當前水平。但是,由TDM業務產生的收入則在急速下降。
相比之下,將TDM業務加入到新的PON基礎設施中將允許運營商更快地淘汰舊網絡。現有的TDM業務將通過一個專用的、成本更低的網絡來提供。由于相應的運營成本下降,最終將從原有業務中獲得更大的收益。
這需要采用一種能夠在新舊網絡之間無縫地傳送通信業務的橋接技術。那么,這種技術存在嗎？
基于分組技術的TDM
基于分組的TDM傳輸技術已經出現一段時間了。它有多種名稱,如CESoIP、CESoP、CESoMPLS、TDMoIP、基于分組交換網絡的電路仿真業務(CESoPSN),以及基于分組交換網絡的結構化未知業務(SATOP)等。該技術現階段的發展水平已經可以輕松地在PON網絡上傳送原有通信業務。
圖1:GPON網絡中的差分參考時鐘。
其最基本的技術,CESoP技術是在有管理的分組交換網絡(PSN)上搭建通道來傳送TDM業務。在PON網絡特定情況下,TDM業務隧道是從光網絡終端(ONT)搭建至光線路終端(OLT)。TDM業務被打包,放入分組有效載荷并在PON網絡上傳輸。該有效載荷將在OLT處被接收并轉換成TDM,被匯集后送到公共交換電話網絡(PSTN)。
要在PON設備上成功部署CESoP技術,必須具備以下四個關鍵特性。
1. 基于標準
運營商和設備制造商需要符合標準的產品以確保一致性和互操作性。對于CESoP業務,已經發布了針對各種網絡(如MPLS和以太網等)的標準。GPON標準包含了用于處理TDM的一種方法(下面將詳細論述)。然而,對于是要使用上述這些標準還是此處要討論的偽線路(pseudowire)標準,業界一直存在著很大的爭議。
CESoP業務在PSN上傳輸的標準有五個,其中三個與PON標準有關,它們是兩個偽線路標準和一個城域以太網論壇(MEF)標準。偽線路標準包括來自IETF的兩個標準草稿—無結構業務SATOP與結構化業務CESoPSN。MEF發布了一個關于在以太網連接上傳送TDM通信的標準:《MEF 8城域以太網PDH電路仿真實現協議》。該標準是那些IETF標準草案的補充。
2. 時鐘與同步
與電路交換網絡不同,PSN沒有時鐘結構。時鐘對確保TDM系統正常工作和符合標準至關重要。任何PON系統都必須處理TDM中繼線的時鐘。在TDM系統中,有兩種方法在網絡上傳送時鐘。使用哪種方法取決于網絡上的業務。
可以利用差分方法來傳送時鐘。在這種情況下,中繼線的兩端都要有一個參考頻率或信號。這是使用GPON網絡的情況。每個GPON ONT可以鎖定到OLT中的主頻率,而反過來該主頻率又可鎖定到電路交換網絡中的主參考源(PRS)。
通過在網絡兩端提供參考頻率,T1/E1電路的接收或發送頻率(假設與網絡時鐘異步)將與主頻率進行比較并得到差值。該差值將以數字的形式在GPON網絡上發送,并在接收端用于恢復原始頻率。
第二種方法是自適應方法。在自適應模式中,在網絡的一端(一般為中心局)有一個參考頻率。時間信息通過PON網絡傳輸,然后在接收器中恢復。由于不同的恢復方法具有不同的特性,因此用于恢復時鐘的方法非常重要。
最簡單的自適應時鐘恢復方式是緩沖區填充法。該方法對ATM網絡來說已經足夠,但不能在PSN上工作,因為PSN上的分組延遲變化(PDV)較大。另一種時鐘恢復方式是平均法,將各分組數據包的到達時間在一段時間內進行平均。該方法雖然優于緩沖區填充方法,但不能用于所有網絡載荷。而確保時鐘精確恢復的一種較好的方法是對恢復后的時鐘進行統計運算。
3.支持各種業務
所選擇的TDM業務必須能夠處理結構化、非結構化和部分(fractional)TDM模式。這些是必須支持的標準T1/E1業務。
非結構化業務,也稱為非信道化(unchannelized)業務,它接收TDM業務流并將整個幀打包,無需知道成幀信息。幀位也通過PON傳送。因此,可以把非信道化業務理解為逐位傳送。
結構化業務,也稱為信道化業務,能夠處理信道信息或DS0級信息。該業務可以交換和調整通信流量。該業務將支持N×64Kbps業務,還支持部分業務,允許運營商出售低至DS0級的業務。
圖2:CESoP在 FTTx中的應用:GPON。
4.點對多點以及多點對多點
要充分發揮網絡的功能,任何TDM業務都應當能夠支持點對點(租用線業務)、點對多點(星形配置)和多點對多點(網狀配置)業務。理想情況下,一個PON網絡應支持所有這三種業務,這意味著無論是現有業務還是新興業務都可以輕松實現。
新業務的一個例子是偽專用直達線路。以前,公司用戶使用專線將TDM交換機連接到網狀網絡。該業務之所以失寵是因為必須為每個連接租用一條T1/E1電路。隨著PSN的出現,支持多點對多點的CESoP功能只需要一個連到網絡的連接,就可以產生多個分組包,每個分組包帶有一個不同的目標地址。因此,專線業務就再次變得可行了。
GPON系統
GPON業務是BPON的一種擴展,它允許在上行鏈路和下行鏈路中提供更大的帶寬。GPON標準是由ITU建議集.x定義的。全業務接入網(FSAN)小組也曾與ITU內的相應研究組一道制定這些標準。ITU與FASN目前正在為GPON定義新業務,如TDM偽線路等。
首批部署的BPON系統已將三合一業務從服務提供商傳送到家庭或公寓大樓內。由于GPON具有更寬的帶寬,BPON系統最終將被GPON網絡所取代。隨著網絡部署的擴展,對處理原有通信業務以及時鐘分布的需求也將會增長。采用分組TDM技術將允許服務提供商處理原有通信業務。
時鐘對于PSN中的應用來說至關重要,包括GPON。光連接的特性和用于OLT與ONT的MAC都是這樣:系統PDV和分組包的分發或標準偏差都很低。這對時鐘恢復來說是一個極好的指標。
設計者可以選擇自適應或差分時鐘恢復模式。差分模式是優選的時鐘恢復方法,允許用戶利用GPON中的時鐘機制。圖1概要描繪了GPON網絡中的差分模式。采用差分模式可以確保最佳的時鐘恢復。它不受分組包延遲和PDV影響,可工作在不同網絡條件下。
自適應模式也可以使用。自適應時鐘被定義為從發送的CESoP流中恢復原始時鐘信息的能力。可通過對恢復后的時鐘采用統計技術,將網絡引入的誤差減到最小,來實現最佳性能。網絡引入的這些誤差可能由分組包丟失、PDV、延遲、或較多的中繼段所引起。
圖2顯示了TDM在GPON網絡上的傳送以及采用偽線路的好處。采用GPON封裝模式(GEM)標準的TDM將只能在GPON上從ONT傳輸到OLT。而使用偽線路技術,該傳輸范圍將擴展到GPON網絡以外的點(如圖2所示)。網絡終端可以是CES網關,如圖中右側所示。
圖2也體現了GPON網絡的典型配置和功能。如圖所示,該網絡是一種只有兩個ONT的PON網絡。CESoP流從OLT發送到ONT。TDM業務可以但不必一定終止于OLT和ONT。IAD通過一條以太網鏈路連接到OLT。該鏈路傳送來自臨近樓宇的TDM流。如圖右側所示,可通過連接到PSTN的OLT來端接TDM通信,也可以通過位于網絡中其它地方的CES網關來端接。
本文小結
隨著運營商網絡的演進,GPON系統必須處理原有通信業務,如T1和E1業務。這要求一個解決方案必須是基于標準的解決方案,具有標準兼容的時鐘恢復機制,可為不同TDM模式提供業務,且能夠支持點對多點以及多點對多點功能。GPON具有在網絡上傳送一個固有時鐘的優點,從而允許在網絡中采用差分時鐘恢復法。
作者:Bruce Ernhofer
產品經理
Zarlink Semiconductor
