運營商正在過渡到一種新的運營模式。隨著傳統(tǒng)語音收入的下降和競爭的加劇,運營商們正在通過新的數(shù)據(jù)業(yè)務以及捆綁在一起的語音、視頻和數(shù)據(jù)“三合一”業(yè)務來支撐收入。這種業(yè)務捆綁將推動接入市場更多的帶寬需求,并將推動新業(yè)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(shù)據(jù)業(yè)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(jié)目及更多業(yè)務。

大多數(shù)運營商都選擇無源光網(wǎng)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(wǎng)絡)網(wǎng)絡。這一工作將加快,而這些網(wǎng)絡則將被千兆位PON(GPON)網(wǎng)絡所取代。在亞洲,韓國電信正在部署以太網(wǎng)PON(EPON)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡上通過具有成本效益的方式地傳送現(xiàn)有可盈利的TDM通信業(yè)務？本文介紹的分組網(wǎng)絡電路仿真業(yè)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(yè)務。

對于TDM通信和PON網(wǎng)絡,運營商有兩種選擇。第一種選擇是維持現(xiàn)狀,即用現(xiàn)有基礎設施來處理TDM業(yè)務。第二種選擇是將原有業(yè)務遷移到新的PON環(huán)境中。

“維持現(xiàn)狀”的選擇意味著將維持現(xiàn)有網(wǎng)絡及關聯(lián)成本,直到最后一名客戶退出TDM業(yè)務,轉而投向新的分組交換業(yè)務。這種情況下,對網(wǎng)絡維護的投資支出是有限的,而運營費用將繼續(xù)保持在當前水平。但是,由TDM業(yè)務產(chǎn)生的收入則在急速下降。

相比之下,將TDM業(yè)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(wǎng)絡。現(xiàn)有的TDM業(yè)務將通過一個專用的、成本更低的網(wǎng)絡來提供。由于相應的運營成本下降,最終將從原有業(yè)務中獲得更大的收益。

這需要采用一種能夠在新舊網(wǎng)絡之間無縫地傳送通信業(yè)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(jīng)出現(xiàn)一段時間了。它有多種名稱,如CESoIP、CESoP、CESoMPLS、TDMoIP、基于分組交換網(wǎng)絡的電路仿真業(yè)務(CESoPSN),以及基于分組交換網(wǎng)絡的結構化未知業(yè)務(SATOP)等。該技術現(xiàn)階段的發(fā)展水平已經(jīng)可以輕松地在PON網(wǎng)絡上傳送原有通信業(yè)務。

圖1:GPON網(wǎng)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(wǎng)絡(PSN)上搭建通道來傳送TDM業(yè)務。在PON網(wǎng)絡特定情況下,TDM業(yè)務隧道是從光網(wǎng)絡終端(ONT)搭建至光線路終端(OLT)。TDM業(yè)務被打包,放入分組有效載荷并在PON網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)品以確保一致性和互操作性。對于CESoP業(yè)務,已經(jīng)發(fā)布了針對各種網(wǎng)絡(如MPLS和以太網(wǎng)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(yè)界一直存在著很大的爭議。

CESoP業(yè)務在PSN上傳輸?shù)臉藴视形鍌€,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(wǎng)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(yè)務SATOP與結構化業(yè)務CESoPSN。MEF發(fā)布了一個關于在以太網(wǎng)連接上傳送TDM通信的標準:《MEF 8城域以太網(wǎng)PDH電路仿真實現(xiàn)協(xié)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(wǎng)絡不同,PSN沒有時鐘結構。時鐘對確保TDM系統(tǒng)正常工作和符合標準至關重要。任何PON系統(tǒng)都必須處理TDM中繼線的時鐘。在TDM系統(tǒng)中,有兩種方法在網(wǎng)絡上傳送時鐘。使用哪種方法取決于網(wǎng)絡上的業(yè)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(wǎng)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(wǎng)絡中的主參考源(PRS)。

通過在網(wǎng)絡兩端提供參考頻率,T1/E1電路的接收或發(fā)送頻率(假設與網(wǎng)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(shù)字的形式在GPON網(wǎng)絡上發(fā)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(wǎng)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(wǎng)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(qū)填充法。該方法對ATM網(wǎng)絡來說已經(jīng)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(shù)據(jù)包的到達時間在一段時間內進行平均。該方法雖然優(yōu)于緩沖區(qū)填充方法,但不能用于所有網(wǎng)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(tǒng)計運算。

3.支持各種業(yè)務

所選擇的TDM業(yè)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(yè)務。

非結構化業(yè)務,也稱為非信道化(unchannelized)業(yè)務,它接收TDM業(yè)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(yè)務理解為逐位傳送。

結構化業(yè)務,也稱為信道化業(yè)務,能夠處理信道信息或DS0級信息。該業(yè)務可以交換和調整通信流量。該業(yè)務將支持N×64Kbps業(yè)務,還支持部分業(yè)務,允許運營商出售低至DS0級的業(yè)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(fā)揮網(wǎng)絡的功能,任何TDM業(yè)務都應當能夠支持點對點(租用線業(yè)務)、點對多點(星形配置)和多點對多點(網(wǎng)狀配置)業(yè)務。理想情況下,一個PON網(wǎng)絡應支持所有這三種業(yè)務,這意味著無論是現(xiàn)有業(yè)務還是新興業(yè)務都可以輕松實現(xiàn)。

新業(yè)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(wǎng)狀網(wǎng)絡。該業(yè)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(xiàn),支持多點對多點的CESoP功能只需要一個連到網(wǎng)絡的連接,就可以產(chǎn)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(yè)務就再次變得可行了。

GPON系統(tǒng)

GPON業(yè)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(yè)務接入網(wǎng)(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(yè)務,如TDM偽線路等。

首批部署的BPON系統(tǒng)已將三合一業(yè)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(tǒng)最終將被GPON網(wǎng)絡所取代。隨著網(wǎng)絡部署的擴展,對處理原有通信業(yè)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(yè)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(tǒng)PDV和分組包的分發(fā)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(yōu)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(wǎng)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(wǎng)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(fā)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(tǒng)計技術,將網(wǎng)絡引入的誤差減到最小,來實現(xiàn)最佳性能。網(wǎng)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(wǎng)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?shù)絆LT。而使用偽線路技術,該傳輸范圍將擴展到GPON網(wǎng)絡以外的點(如圖2所示)。網(wǎng)絡終端可以是CES網(wǎng)關,如圖中右側所示。

圖2也體現(xiàn)了GPON網(wǎng)絡的典型配置和功能。如圖所示,該網(wǎng)絡是一種只有兩個ONT的PON網(wǎng)絡。CESoP流從OLT發(fā)送到ONT。TDM業(yè)務可以但不必一定終止于OLT和ONT。IAD通過一條以太網(wǎng)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(wǎng)絡中其它地方的CES網(wǎng)關來端接。

本文小結

隨著運營商網(wǎng)絡的演進,GPON系統(tǒng)必須處理原有通信業(yè)務,如T1和E1業(yè)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(yè)務,且能夠支持點對多點以及多點對多點功能。GPON具有在網(wǎng)絡上傳送一個固有時鐘的優(yōu)點,從而允許在網(wǎng)絡中采用差分時鐘恢復法。

作者:Bruce Ernhofer

產(chǎn)品經(jīng)理

Zarlink Semiconductor