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WiMAX(或IEEE802.16)是一種針對(duì)寬帶無(wú)線接入(BWA)應(yīng)用部署的協(xié)議。采用OFDM調(diào)制和以IP為中心的路由架構(gòu)，WiMAX可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)70Mbps，傳輸距離遠(yuǎn)達(dá)數(shù)英里，突破了視距限制。盡管今天的“最后一英里”寬帶業(yè)務(wù)主要是由DSL、有線電視或光纖(例如無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))鏈路提供的，但WiMAX正在成為一種可行方式。由于繼承了無(wú)線連接性的所有優(yōu)點(diǎn)，WiMAX承諾可降低成本并加快寬帶業(yè)務(wù)的部署。
本文論述如何將TDM業(yè)務(wù)添加到WiMAX平臺(tái)上。TDM業(yè)務(wù)不僅是指語(yǔ)音業(yè)務(wù)，還包括來(lái)自商業(yè)用戶的傳統(tǒng)T1/E1或分解(fractional)T1/E1業(yè)務(wù)。目前，這些TDM電路通過(guò)完全獨(dú)立的接入線連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)。對(duì)于開(kāi)展BWA業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，將TDM支持融合到WiMAX中是創(chuàng)造額外營(yíng)收的一條簡(jiǎn)捷之路。
WiMAX傳輸本原TDM(Native TDM over WiMAX)
在WiMAX系統(tǒng)中，基站(BS)向所有用戶站(CS)廣播通信，而每個(gè)CS只在分配的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。這種基于TDMA的媒體接入方式要求所有BS和CS同步且?guī)瑢?duì)齊，這是由WiMAX PHY層實(shí)現(xiàn)的。時(shí)隙請(qǐng)求和批準(zhǔn)均通過(guò)BS和CS之間的MAC層完成。通過(guò)為TDM通信保留一定時(shí)隙或帶寬，WiMAX系統(tǒng)可以在MAC層上提供本原TDM支持。
圖1顯示了WiMAX協(xié)議層，其中位于MAC之上的匯聚子層(CS)負(fù)責(zé)將特定業(yè)務(wù)映射到802.16連接上。正式規(guī)定的兩個(gè)CS為分組CS和ATM CS。分組CS提供IP幀、以太網(wǎng)幀和802.1Q VLAN幀在 802.16連接上傳輸。ATM CS用于在WiMAX上傳送ATM信元。目前，只有專有TDM CS在802.16連接上傳輸T1/E1業(yè)務(wù)。
WiMAX傳輸CESoP(CESoP over WiMAX)
分組網(wǎng)絡(luò)電路仿真業(yè)務(wù)(CESoP)是WiMAX傳輸本原TDM的一種替代選擇。
CESoP，也稱為TDM-over-IP或TDM偽線，是一種在包括IP、MPLS或以太網(wǎng)在內(nèi)的任意分組交換網(wǎng)絡(luò)上透明地搭建傳統(tǒng)TDM電路如T1/E1或Nx64K“隧道”的技術(shù)。通過(guò)利用中繼和隧道等技術(shù)，CESoP提供了較低的延遲，是一種比VoIP更為成本有效的方法。此外，CESoP還適用于租用線和幀中繼等VoIP無(wú)法滿足的業(yè)務(wù)。
CESoP的原理源于ATM電路仿真，簡(jiǎn)單明了。TDM數(shù)據(jù)被裝在一些IP/以太網(wǎng)分組的有效載荷內(nèi)，以恒定的速率發(fā)出。當(dāng)這些分組到達(dá)目的地時(shí)，TDM數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)消除到達(dá)時(shí)間波動(dòng)影響，按順序放出。
目前存在多個(gè)CESoP標(biāo)準(zhǔn)，包括ITU的Y.1413和城域以太網(wǎng)論壇的MEF-8。最后批準(zhǔn)還有待不久后IETF PWE3草案的發(fā)布。該技術(shù)已在各種應(yīng)用中得到部署，包括蜂窩回程和接入網(wǎng)絡(luò)融合等。
圖2顯示了適用于CESoP情況的協(xié)議層。T1/E1通信在通過(guò)CS進(jìn)入WiMAX MAC之前，被封裝進(jìn)IP或以太網(wǎng)幀內(nèi)。
本原TDM與CESoP比較
雖然兩種方法都可以把TDM業(yè)務(wù)融合到WiMAX中，但與本原TDM相比，CESoP具有一些重要優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)在以下幾方面：
1. 布線
對(duì)于本原TDM，T1/E1電路終止于WiMAX MAC層。假設(shè)WiMAX用戶站位于屋頂或街柱上，則需要鋪設(shè)一條或多條T1/E1電纜以及以太網(wǎng)電纜，才能把業(yè)務(wù)引入室內(nèi)。但這在費(fèi)用和技術(shù)上都是一項(xiàng)巨大負(fù)擔(dān)。
而對(duì)于CESoP，則只需要一條以太網(wǎng)即可。使用一個(gè)獨(dú)立的CESoP設(shè)備，只要以太網(wǎng)鋪設(shè)到，T1/E1電路就可以隨時(shí)恢復(fù)。
2. PSTN連接
對(duì)于本原TDM，T1/E1電路終止于WiMAX MAC層，要求具有連接到WiMAX基站的PSTN。實(shí)際上，大多數(shù)WiMAX基站會(huì)位于遠(yuǎn)程中心局內(nèi)，那里只有可用上行鏈路的以太網(wǎng)。當(dāng)WiMAX基站上沒(méi)有PSTN上行鏈路時(shí)，本原TDM是不能實(shí)現(xiàn)的。
而CESoP在這些情況下非常適合。無(wú)論是以太網(wǎng)形式還是IP幀形式，TDM業(yè)務(wù)都可以流經(jīng)分組上行鏈路，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，然后在具有PSTN接口的任何適當(dāng)?shù)胤睫D(zhuǎn)換回T1/E1電路。實(shí)際上，來(lái)自多個(gè)基站的TDM業(yè)務(wù)，在被發(fā)送回PSTN之前，一般會(huì)在一個(gè)中心點(diǎn)上集中。
3. 底板
目前已實(shí)現(xiàn)的WiMAX基站中，大多數(shù)只具有分組底板，用以交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。增加本原TDM支持將需要一個(gè)新的TDM底板，以便在系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)TDM業(yè)務(wù)。例如，可能不得不在底板上增加一條H.110總線，以便在兩個(gè)刀片(blade)或線路卡之間交換TDM業(yè)務(wù)，從而徹底重新設(shè)計(jì)。
而對(duì)于CESoP，在傳統(tǒng)的完全分組系統(tǒng)上增加TDM支持則既簡(jiǎn)單又快捷。既可以使用現(xiàn)成的CESoP盒構(gòu)成可分離的解決方案，也可以添加一個(gè)帶有TDM接口和分組底板的CESoP刀片，構(gòu)成一個(gè)集成解決方案。
4. 到Wi-Fi的無(wú)縫擴(kuò)展
如果客戶駐地有WLAN基礎(chǔ)設(shè)施，則可以通過(guò)Wi-Fi對(duì)通過(guò)WiMAX傳送的TDM和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在其覆蓋區(qū)域內(nèi)進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)于CESoP，從WiMAX用戶站到Wi-Fi接入點(diǎn)的交易將無(wú)縫通過(guò)以太網(wǎng)連接。此同一特性不能用于本原TDM。
5. MAC實(shí)現(xiàn)
CESoP只需要分組CS，而本原TDM則同時(shí)需要TDM CS和分組CS。就WiMAX MAC實(shí)現(xiàn)而言，CESoP比本原TDM簡(jiǎn)單且成本低。
6. 互通性
WiMAX到處關(guān)涉互通性。目前，還沒(méi)有關(guān)于TDM CS或本原TDM支持的官方規(guī)范，使得人們?cè)谑欠癫捎迷摷夹g(shù)的問(wèn)題上猶疑不前。而CESoP是一種標(biāo)準(zhǔn)可追蹤技術(shù)，其互通性已經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。
在性能方面，本原TDM勝過(guò)CESoP，這只是因?yàn)楸驹璗DM使用了WiMAX無(wú)線上的保留帶寬，而CESoP則是與所有數(shù)據(jù)通信共享帶寬。因此，CESoP更易受通信負(fù)荷變化的影響。但是，WiMAX MAC為不同類型的應(yīng)用提供了QoS區(qū)別對(duì)待。這些業(yè)務(wù)分類之一是專門設(shè)計(jì)以支持T1/E1電路仿真等恒定位速率業(yè)務(wù)的。通過(guò)啟用上述特性，CESoP性能應(yīng)可接近本原TDM的性能。
在CESoP中，TDM電路在異步分組連接上的同步一直是個(gè)挑戰(zhàn)。然而，WiMAX PHY層的同步本質(zhì)卻為實(shí)現(xiàn)卓越的TDM同步提供了機(jī)會(huì)。通過(guò)在WiMAX無(wú)線鏈路的兩端使用一個(gè)共同PHY時(shí)鐘，就能實(shí)現(xiàn)一種差分時(shí)鐘機(jī)制，從而在WiMAX上傳輸任何時(shí)鐘頻率。由于不受分組延遲變化的影響，這種差分時(shí)鐘機(jī)制已被證明可以提供運(yùn)營(yíng)商級(jí)TDM同步。
CESoP與VoIP比較
WiMAX開(kāi)發(fā)了QoS特性，以支持通過(guò)VoIP提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。這些特性將同樣有利于CESoP的實(shí)現(xiàn)。盡管CESoP和VoIP在一定程度上有些相似，但仍存在以下重大差別。
1. CESoP提供的業(yè)務(wù)比VoIP寬泛得多。例如，CESoP支持異步和非幀T1/E1電路用于租用線業(yè)務(wù)，而這是運(yùn)營(yíng)商的一項(xiàng)主要收入來(lái)源。但VoIP則無(wú)法滿足這一市場(chǎng)。
2. CESoP采用中繼技術(shù)將多個(gè)語(yǔ)音信道捆綁在一起，而VoIP通常處理單獨(dú)的語(yǔ)音信道。因此，CESoP降低了帶寬需求和延遲，這是WiMAX環(huán)境中兩個(gè)關(guān)鍵的測(cè)量指標(biāo)。
3. VoIP必須使用IP/UDP/RTP協(xié)議，這將會(huì)產(chǎn)生相關(guān)費(fèi)用。CESoP可以運(yùn)行于簡(jiǎn)單得多的協(xié)議上，使得其帶寬效率更高。
4. 從實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，CESoP通過(guò)去掉語(yǔ)音壓縮和呼叫控制功能塊，降低了成本。CESoP引起的較低延遲也避免了對(duì)語(yǔ)音回聲消除的需要。
5. VoIP無(wú)法解決低容錯(cuò)傳真和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備的同步問(wèn)題。必須附加FAXoIP模塊，以便在將傳真/調(diào)制解調(diào)器信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到IP網(wǎng)絡(luò)之前對(duì)它們進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)。這增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本。而CESoP運(yùn)行在可傳送任何語(yǔ)音、傳真或調(diào)制解調(diào)器信號(hào)的清晰信道上。
本文小結(jié)
將TDM融合到WiMAX平臺(tái)上在財(cái)政上是可行的方案，并被市場(chǎng)所推動(dòng)。目前有兩種方法：WiMAX MAX層本原TDM支持；或CESoP。雖然這兩種方法在技術(shù)上都是可行的，但WiMAX傳輸CESoP的方法，由于可在IP或以太網(wǎng)能夠到達(dá)的任何地點(diǎn)終止TDM電路，因而具有更高的靈活性。這種靈活性意味著設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、成本更低和更少的折衷。
與通過(guò)微波無(wú)線方式傳輸PDH的傳統(tǒng)方法相比，隨著WiMAX設(shè)備價(jià)格的下降，采用CESoP可以降低無(wú)線T1/E1業(yè)務(wù)的成本，并具有同時(shí)傳輸以太網(wǎng)通信的附加優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)每條T1/E1電路的材料成本降至幾十美元時(shí)，CESoP的能力無(wú)疑會(huì)加快WiMAX的采用和部署。
作者：郎濤
高級(jí)應(yīng)用工程師
同步與融合組
卓聯(lián)半導(dǎo)體公司
