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NE40E V800R010C00 特性描述 - 广域网接入 01

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TDM基本概念

TDM基本概念

TDM

TDM(Time Division Multiplex)时分复用是将某一信道按照时间进行分割,各语音信号的抽样量化后的数值按照一定的顺序占用某一固定时间间隔,即所说的时隙。这样,多路信号采用时分复用的方式按照一定的结构形式复接成一路高速率的复合数字信号,即群路信号。各路信号的传输相对独立。

图7-1  时分复用解复用示意图

‎传统传输形态中,语音信号通过PCM(Pulse Code Modulation)数字化处理后,和其他数字信号一起通过TDM时分复用技术来完成在PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy)连接上的传送。一般而言,PDH/SDH业务被统称为TDM业务。

TDM业务按照传输形态分类:

  • PDH体系:常用有E1、T1等。
  • SDH体系:常用有STM-1、STM-4、STM-16等。

TDM业务是一种时钟同步业务,通信的双方中一方需要跟随另一方时钟(相连接口一端为DCE(Data Circuit-terminal Equipment)提供时钟,一端为DTE(Data Terminal Equipments)接受时钟)。时钟方式不对,或者时钟错误,会造成误码或对接不上。

TDM业务的同步时钟是由物理层提取出来。E1的2.048 MHz同步时钟从线路码型直接提取。在线路传输时,采用HDB3编码或AMI编码,这种码型本身包含有定时信息,可由硬件完成时钟提取。

TDMoPSN

TDMoPSN(TDM Circuits over Packet Switching Networks)基于包交换网络的TDM电路,是PWE3中的一种业务仿真,通过MPLS、Ethernet等包交换网络完成TDM业务仿真,实现TDM业务在PSN网络的透传。主要有CESoPSN(Structure-Aware TDM Circuit Emulation Service over Packet Switched Network )和SAToP(Structure-Agnostic TDM over Packet)两种主流实现协议。

  • CESoPSN

    CESoPSN (Structure-aware TDM Circuit Emulation Service over Packet Switched Network)提供针对E1/T1等较低速率的PDH电路业务的仿真功能。与SAToP最大的区别,CESoPSN提供结构化的TDM业务仿真传送功能,也就是具有成帧结构和TDM帧内信令的识别和传送功能。

    结构化传输方式的特点:

    • 当在PSN上传送时要求或希望显式地保护TDM结构;
    • 结构敏感的传送可以用在网络性能稍差的PSN网络上,以这种方式传输可以提高传输的可靠性。

    CESoPSN的报文封装格式如图7-2所示。

    图7-2  CESoPSN模式报文封装
    • MPLS Lable

      特定PSN头部包含为了把报文从PSN边界网关转发给TDM边界网关所需的信息。

      不同的PW通过PW标签进行区分,这些标签在PSN特定层上运载。因为TDM本质上是双向的,所以要求在相反方向上的两个PW之间要有关联。

    • PW Control Word

      PW控制字格式如图7-3所示。

      图7-3  PW控制字格式

      PW控制字填充格式:

      • 第0-3bit:固定填充为0。
      • L bit(1bit),R bit(1bit),M bit(2bits):作为告警透传使用,标识上行PE设备CE端或AC侧检测到严重告警。
      • FRG(2bits):固定填充为0。
      • Length (6 bits):为了满足PSN的最小传送单元的要求(64字节)而使用填充位时,用于表示TDMoPSN报文(控制字和净荷)的长度;报文长度大于64字节时填充全0。
      • Sequence number (16 bits):TDMoPSN序列号提供PW排序功能,并且使能对丢包和乱序报文的检测。序列号空间是16位,无符号环形空间,序列号的初始值是随机的。
    • 可选的RTP

      带RTP头的主要目的,是为了携带时间戳信息到远端,以支持包时钟恢复(比如差分时钟)。

      默认不带上该字段;用户可以通过配置,要求带上该字段。两端PE必须配置相同,否则,无法互通。

      图7-4  RTP头格式

      RTP头填充方式:Sequence number (16 bits)填充和PW控制字一致,其它bit全部填充为0。

    • TDM Payload

      TDM报文净荷,长度为“封装帧数×PW绑定时隙数”(字节)。当整个PW报文长度小于64字节时,需要填充固定bit,来满足以太网传输要求。

  • SAToP

    SAToP (Structure-Agnostic TDM over Packet)提供针对较低速率的PDH电路业务的仿真功能。SAToP是用来解决非结构化,也就是非成帧模式的E1/T1业务传送,它将TDM业务都作为串行的数据码流进行切分和封装后在PW隧道上进行传输。

    非结构化传输方式的特点:

    • 不需要保护结构完整性也不需要解释或操控各个通道的情况;
    • 适用于传输性能比较好的PSN网络;
    • 不要求区分通道和不需要对TDM信令进行干预的应用。

    SAToP报文封装格式如图7-5所示。

    图7-5  SAToP模式报文封装
    • MPLS Lable

      SAToP定义与CESoPSN相同。

    • PW Control Word

      PW控制字格式如图7-6所示。

      图7-6  PW控制字格式

      PW控制字填充格式:

      • 第0-3bit:固定填充为0。
      • L bit(1bit),R bit(1bit):作为告警透传使用,标识上行PE设备CE端或AC侧检测到严重告警。
      • RSV(2bits),FRG(2bits):固定填充为0。
      • Length (6 bits):为了满足PSN的最小传送单元的要求(64字节)而使用填充位时,用于表示TDMoPSN报文(控制字和净荷)的长度;报文长度大于64字节时填充全0。
      • Sequence number(16 bits):TDMoPSN序列号提供PW排序功能,并且使能对丢包和乱序报文的检测。序列号空间是16位,无符号环形空间,序列号的初始值是随机的。
      • Sequence number(16 bits):TDMoPSN序列号提供PW排序功能,并且使能对丢包和乱序报文的检测。序列号空间是16位,无符号环形空间,序列号默认从0开始,配置tdm-sequence-number后从1开始。
    • 可选的RTP

      SAToP定义与CESoPSN相同。

    • TDM Payload

      TDM报文净荷,长度为“封装帧数×32”(字节)。当整个PW报文长度小于64字节时,需要填充固定bit,来满足以太网传输要求。

IP RAN

IP RAN(Radio Access Network)是指IP网络承载无线业务,即移动承载。IP RAN场景比较庞杂,主要体现在不同的基站及接口技术、不同的接入汇聚场景。

  • 2G/2.5G/3G/LTE,传统基站/IP基站,GSM/CDMA,接口技术包括TDM、ATM、IP。
  • 由于基站类型、分布模型、网络环境、演进过程等因素,基站的接入汇聚十分丰富,有微波、MSTP、DSL、PON、Fiber等;可通过汇聚网关(基站汇聚、压缩优化、分组网关、offload等功能)设备上联,也可直接上联到城域网UPE。
  • 时钟传送方案是IP RAN的焦点技术之一,有物理时钟、ACR、1588v2等不同选择。
  • 可靠、安全、QoS、运营维护也是IP RAN场景中需要重点考虑的,在部分情况下还需要考虑传输效率。

其他关键技术

  • Jitter Buffer

    数据抖动缓存,PW报文穿越包交换网络到达出口PE设备之后,报文可能存在到达时间间隔不等和报文乱序的情况,为了保证在出口PE上能重建TDM业务数据流,需要依靠抖动缓存技术平滑PW数据包的时间间隔,对乱序报文进行重排。

    抖动缓存容量大小是一个性能折衷的考虑,大容量的抖动缓存可以吸收网络中变化较大的报文传输间隔抖动,但是在TDM业务数据流重建的时候引入较大延时。提供可供用户配置调整容量的抖动缓存是个好的策略,用户可以根据不同网络延时和抖动情况作灵活配置。

  • 数据延时分析

    由于TDM业务大部份为语音业务,对延时要求较高。ITU-T G.111(A.4.4.1 Note3)指出:时延达到24ms,人耳就会感知道话音中存在回声。

    一般的应用场景,TDMoPSN业务引入延时构成如下:

    TDMoPSN业务处理延时= 硬件处理延时+ Jitter Buffer Depth + 封包时间 + 网络延时

    其中:

    • 硬件处理延时:固有存在,不可调整;
    • Jitter Buffer Depth:可以通过命令行配置;
    • 封包时间:0.125ms ×封装帧数;
    • 网络延时:两台PE设备之间的网络传输延时。
  • 时钟同步

    由于TDM业务为恒定速率数据业务,所以要求上、下行设备输入/输出业务必须保证时钟的同步。传统的TDM业务可以通过物理链路进行时钟的传递,但是由于TDMoPSN业务经过PSN网络传输,所以到下行PE设备时,TDM业务同步时钟信息已经丢失。

    下行PE设备有两种方式保证时钟同步:

    • 外部BITS时钟口引入同步时钟
    • 包恢复时钟

      下行PE设备可以依据一定的算法,从接收到的PWE3报文中,恢复出同步时钟,称之为包恢复时钟。按照实现方式不同,一般分为自适应时钟包恢复算法(ACR)和差分时钟包恢复算法(DCR)。

  • QoS处理

    TDM业务要求低延时、低抖动和带宽固定,因此对其QoS处理上要保证足够高的优先级和优先转发处理。

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更新时间:2018-07-12

文档编号:EDOC1100028576

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