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RPR护航TDM业务传输
时间:2006年02月22日14:41 我来说两句(0)  

 
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来源:通信产业报】 【作者:聂君

  优势互补

  有效地分配带宽和处理数据以及对运营商成本的有效降低使RPR成为令人瞩目的焦点之一。与SDH和MPLS相结合,进行优势互补则成为规避RPR商用瓶颈的一条捷径。

  RPR是面向数据(特别是以太网)的一种光环新技术。
与同为双环配置的SONET/SDH不同,它们将其中一个环作为备用环,而RPR在任何时间双环都同时使用,并作反方向传输。为了防止可能出现的拥塞,RPR引入QoS参数,使优先权最高的业务先获得它所需的带宽,并且不受断开的影响。

  优先权低的业务可能会有时延,但由于城域网业务现在主要是数据而不是话音,网络时延小的要求已经不是非常关键。处理业务的速度上,RPR八倍于SONET/SDH,一是因为时隙可以重复使用,同一时隙在不同网段上可以用来传送不同的数据;二是因为无论在哪个方向传送的分组都能以最快速度到达目的地。由于RPR与媒体无关,可扩展,采用分布式的管理、拥塞控制与保护机制,具备分服务等级的能力,因此比SONET/SDH能更有效地分配带宽和处理数据,能降低运营商及其企业客户的成本,它已成为新技术中最令人瞩目的焦点之一。

  RPR是为基于在两个反方向的环上传输分组数据而优化的一种二层技术,它定义了一个新的MAC层。RPR与媒介无关,它没有定义新的物理层,可以使用以太网物理层和SDH/SONET物理层。

  传统SDH技术支持TDM业务的传输,保证窄带业务的传输质量;而用RPR技术则保证数据业务的传输。SDH(TDM时分复用)天生是用来传输语音类信息的,而对于数据类信息的传输、处理能力并不强。这种架构适合TDM业务占80%,数据业务占20%的情况,能实现有效的传输和高带宽利用率。

  基于WDM的RPR技术使SDH和RPR同时基于WDM的构造,SDH用来传输TDM业务,而RPR技术用来传输数据业务,设计者是为了充分发挥SDH和RPR两者的优势而不互相干扰,两者各自使用一个波长。这种模型的弊端是占用了两个波长,不利于未来的网络扩容改造。

  目前纯RPR主要的厂家分为两类,一种支持TDM话音业务,另一种则只支持数据业务。单用RPR组网有以下缺陷:没有跨环标准,单个环的RPR信息无法跨环传递,独立组大网的能力较弱,无法实现相切环、相交环、环带链等复杂的网路拓扑。因此RPR必须与MPLS等技术相结合,才能充分利用RPR的优点而克服其缺陷。

  嵌入路由交换平台的RPR解决方案是在已有的路由器/交换机平台上增加RPR接口板,不需对系统架构、背板做任何改动。这种设备形式的优点是:继承性好,能实现平滑升级,可保护用户的原有投资。这种应用RPR环上承载的均为数据业务,不存在专为语音设置的时分复用(TDM)通道。

  发力TDMoP

  为数据业务而生的RPR通过分组电路仿真,在实现TDM业务有效传输的同时,满足了未来高速率数据业务传输的需求。

  为了解决在RPR上有效地传输TDM业务,可以先用TDM分组电路仿真(TDMoP)来封装TDM业务,然后再用RPR来承载封装后的TDM业务。从RPR的产生来看,是为了满足数据业务指数增长的需要(城域网成为瓶颈),而未来的趋势是数据业务80%,语音业务占据20%,为了适应这种需要而提出此模型。这种模型既能有效地发挥RPR高效传输数据业务的优点,也能同时在RPR上有效地承载TDM业务,它尤其适合以数据业务为主,语音业务为辅的场合。

  使用分组电路仿真来实现TDM业务的传输有几大优点,简单意味着成本低。由于TDMoP是一种隧道技术,故不需要专门的指令功能,而只使用分组网络已有的那些功能就可以了,TDM的控制信令和数据一起通过隧道传输。

  本质上,TDMoP不是在单个通道级上进行交换,而是在电路级进行交换,这些交换的电路可以是T1/E1、T3/E3,甚至是OC3/STM-1或更高,这使网络管理和控制效率得以提高。三是较短延迟和较窄带宽。仿真电路的延迟时间通常较短,这是因为仿真电路可以在很短的时间内组建一个大的分组。例如,一个T1连接包括24个通道,于是构造包含192个字节的有效载荷需要占用八帧(1毫秒)。较窄带宽的占用以为着可以给数据业务分配更多的带宽,以适应未来高速率数据业务传输的需要。

  分组电路仿真的基本思想就是在分组交换网络上搭建一个“通道”,在其中实现TDM电路(如T1或E1),从而使网络任一端的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”。分组电路仿真的最简单的实现方法如下:通过附加适当的报头,用IP包封装每个T1或E1帧。一个T1帧由24个单字节的时隙和1个单独比特的同步位共193比特组成。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或结构不可知。

  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组来构成分组的有效载荷。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T1电路,该长度为193个八位位组。

  时钟恢复与抖动平滑

  在RPR中用TDMoP技术支持语音业务,较好地解决了RPR对语音业务支持不足的问题,也顺应了未来数据业务为主,语音业务为辅的趋势。

  时钟恢复与抖动平滑是TDM分组电路仿真实现中的两个关键技术。网路中传输的时钟是动态变化的,也就是说会在一定的范围内浮动,不会是固定的一个值(2.048MHZ)。那么还应该有一个动态跟踪这个时钟变化的机制,以达到动态调整本地时钟的目的,这就是时钟恢复。现在一些人提出的统计反馈法用来使设备时钟与主时钟同步,它的原理是发送包的计数值与接收包的计数值进行比较,比较的数值来控制时钟,使发送出去的速率与接受的速率一致,即保持了从设备的时钟与主设备时钟的同步。

  这种方法存在一系列问题,一是用统计的方法控制的精确度有限,难以形成高精度同步的时钟。二是如果数据在传输过程中发生数据包丢失的现象,则接收端计数器计数值有所偏差,这样通过比较出来的控制值也会发生偏差,它所控制的时钟就自然无法与主时钟高度同步了。

  针对时钟的同步问题我们提出远端测量、近端恢复法。它的原理是先用本地产生的不够精确的时钟clkL来跟踪网路上传输的时钟,来产生一个计数值b,再用这个本地时钟clkL同时跟踪一个非常精确的压控振荡器(VCO)产生的2.048MHZ的时钟,产生一个计数值c,使用差分的思想将两者相减就得到了一个排除了本地时钟不精确因素的校正值,这个校正值通过网络传到接收端,在接收端(远端)来对压控振荡器(VCO)产生的精确2.048MHZ的值进行校正,来跟随网络上传输的动态时钟,这样产生的时钟,既不会受到发送端不精确时钟的影响,也不会收到接受端不精确时钟的影响,因为不精确的因素已经在相减中排除出去了,这种方法一是要求设备中有非常精确的压控振荡器,而这个是比较容易实现的,再者压控振荡器产生的精确2.048MHZ时钟收到电压波动的影响,而我们通过一个简单廉价的电路就可以将电压钳位在需要的电压上。

  在IP网络中的数据包以一个随机的延迟到达目的地,该延迟称作抖动。在TDM分组电路仿真中,可通过使用缓冲区来克服抖动,缓冲区中对接收到的包排序,由于语音通信的实时性要求比较高,对丢失的包直接按空包处理。如果缓冲区过小,就会出现溢出现象,导致丢包严重,从而不能很好实现抖动的平滑,而如果缓冲区过大,闸门打开的门限值就会加大,就会使延时加大,而语音等TDM业务对延时又有较高的要求,所以缓冲区大小的设计成为抖动平滑的关键。

(责任编辑:刘静)



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