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在包交换网络上仿真E1业务

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:在包交换网络上仿真E1业务可以实现用户交换机PBX与包交换网络的无缝连接,并能提供高质量的话音,是除VoIP之外的另一种分组语音技术。提出了在百兆以太网上传输E1的一种整体解决方案,介绍了适配电路的FPGA实现,并提供了一种网络模型和仿真结果。

    关键词:虚拟局域网VLAN 服务质量QoS IP电话VoIP 现场可编程门阵列FPGA 用户交换机PBX

更多更好的服务和更低的费用是促使电话网、计算机网、多媒体网相互融合趋向统一的深刻动因,而光纤的巨大带宽和第三层交换的强大交换能力则为此提供了技术上的可能。从网络结构的角度看,IP over Fiber将是未来网络的骨干;从提供业务的角度看,整合在统一网络上的各种新旧业务将是人们能够享受到的结果。

目前,电话网和数据网正演变为一个语音与数据集成的网络。其中,数据业务呈爆炸性增长,语音业务的增长相比之下并不明显。可以想象,这种集成网络中必然会以数据业务为主。可见,将电话网和数据网融合,把语音业务融入数据业务的洪流,已是大势所趋。但是,占较小比重的语音业务却要求有比数据业务更高的QoS保证。如何高质量地传送分组语音,是语音业务汇入数据业务过程中必须解决的问题。
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    目前的VoIP是一种比较流行的解决方案,E1接入IP网需要经过IP电话网关。在网关处从电话交换机出来的E1数据被重新拆散,将其中的30路电话数据分别取出、压缩、打包送到IP网上。尽管VoIP已经得到大量推广,但是在QoS和信令方面仍有问题需要解决。而把E1数据直接封装成IP包传送,则是一种直观而简单的分组语音解决方案。其优点是:

(1)省去IP电话网关,实现IP网络与传统PBX的无缝连接;

(2)提供E1在分组网上的透明传输,因此仍旧支持传统电话上的多种业务;

(3)提供高质量的语音。

达到上述目标需要网络提供足够的带宽——E1速率为2Mbps。这在当前的广域IP网上是不可能实现的,下一代基于第三层交换的IP网将为此提供光明的前景。而当前,受现有硬件条件的限制,局限于在局域网中实现这种技术,希望能够为该技术在未来新式IP网的推广铺路搭桥。

本文提出了在百兆以太网上传输E1的一种方案,并对其延时、抖动等性能进行了分析。
在包交换网络上仿真E1业务
1 成帧方案

以太网中将传输两种数据:计算机数据和E1数据。E1数据采用与计算机数据类似的打包方式,即把E1数据放入以太网包数据区,数据区的第一个字节设为时戳,收端可根据时戳对E1包排序,判断是否丢包。包结构如表1所示。

表1 包结构

6字节 6字节 2字节 数据区 4字节 目的地址 源地址 长度 时戳 E1数据 FCS

在包交换网络上进行电路仿真,为减小延时必须对语音包采取优先转发。而传统的交换芯片对所有以太网包的转发都是尽力而为,一视同仁。这种情况下E1包很有可能因为数据包的突发而造成很大延时,甚至因为缓存队列已满而遭丢弃,无法保证语音QoS。IEEE的802.1Q协议定义了VLAN和包转发的优先级,可以为优先级高的包提供优先转发以保证QoS。鉴于支持802.1Q标准的交换芯片已经出现,在以太网上仿真电路业务的QoS是可以预见的并有一定保证的。本方案的基本思想就是用这样的交换芯片搭建支持VLAN的以太网,为E1包设定高的转发优先级,即优先转发E1包以保证收端恢复出来的E1流的QoS。其中E1包和数据包属于不同的VLAN,前者优先级高。为适应这一要求,E1数据在被封装成上述结构的以太网包后还要加入4字节的标签,形成802.1Q所定义的VLAN帧,如表2。

表2 包结构

6字节 6字节 2字节 2字节 2字节 数据区 4字节 目的地址 源地址 VLAN协议ID VLAN标签 长度 时截 E1数据 FCS

其中,2字节

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