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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

的VLAN标签的详细结构如下:

3比特 1比特 12比行 优先级 CFI VLAN标识

采用定长发包的方式。以太网包中E1数据的长度定为N×32bytes,正好是N个E1帧。N值要适当选取,因为包太长则延时太大,太短则开销所占比重太大。数据长度正好是E1帧的整数倍,这样即使丢掉一个包,收端的E1帧定位也不会遭到破坏。E1经过HDB3解码、串并变换之后,缓存在FIFO中,存满N×32字节后就向交换芯片的MII接口发送一个E1包。

2 适配电路

适配电路的功能是实现PBX与数据网络连接:将E1封装为以太网包送入交换芯片的MII接口;从MII接口接收E1包,取出E1数据,送到E1线路上。以上功能由FPGA完成,框图如图1。在封装E1包时加入时戳(鉴于时戳的重要性,其自身带有校验比特),在接收E1包时根据时戳标记的顺序存储E1数据。

这样一个适配节点的系统框图如图2。

3 交换与调度控制

交换芯片可以有多种不同的设置。为实现上述的VLAN网络,将交换芯片设定在如下模式:所有E1包端口与其它以太网接口属于不同的VLAN E1包端口优先级高;接E1包端口时,或者与非VLAN的传统以太网相接时,入端口时加入标签,出端口时去掉标签;每个交换端口输出队列分为两个,一个具有高的转发优先级,另一个具有较低的优先级。只有当高优先级的队列发送完后才发送低优先级的队列,但是如果高优先级的包到达时低优先级的队列中有一个包正在发送,则等正在发送的包发送完后再发送高优先级的包。

这样的网络实现了E1与普通数据业务的集成传输。图3是这种网络的一个例子。
在包交换网络上仿真E1业务
4 网络性能仿真与适配功能测试

对于在包交换网络上传输E1业务,减小延时和时钟提取是主要问题。二者与收到E1包的延时抖动密切相关,而E1包抖动主要取决于在交换机中的存储转发所造成的延时。以下分析只考虑E1包的这种延时。

在接收端,E1包经由交换芯片的MII接口输出,在FPGA中将E1数据取出、缓存,再做并串变换、HDB3编码,送到变压器输出。缓存为吸收包抖动而设置,越大越能容纳大的抖动。但是缓存的增大会线性地增大语音延时。所以应该在容纳包抖动的情况下尽量减小缓存。如果是一个不具有优先级的网络,那么在E1包到达交换机时,可能有多个数据包阻塞在E1包之前等待发送,这将使E1包的延时比没有阻塞时增大了。

E1包前面所有包总长度/100Mbps这个值是没有上限的,在网络负载较重时会使E1包产生很大的抖动甚至被丢弃。这种情况的后果,一是因为要加大收端缓冲区(如果缓冲区不够大可能会因为长时间收不到数据而发生读空导致错误)而导致E1端延时增大,二是给收端定时恢复造成了很大困难。而在优先发送E1包的网络中,当E1包到达一个交换机时,延时是可以预测的——由存储-转发导致的延时分为三部分:

①E1包自身的存储导致的延时,约为32byte×N×8bit/byte/100Mbps=N×0.00256ms;

②低优先级队列中当前正在发送的数据包造成的延时,最大为(以太网最大包长为1518字节)1518byte×8 bit/byte/100Mbps 0.12ms;

③高优先级队列中排在该E1包之前的来自其它端口的E1包导致的延时,设该网络中国共产党有K对端口发送E1。由于网络中E1业务只占少数,所以K值一般较小。那么最多有(K-1)个E1包阻塞在该E1包之前,所以造成的最大延时为K-1×①=K-1×N×0.00256ms。

最坏的情况是,一个E1包每经过一个交换机就恰好有一个1518字节的数据包刚开始发送,并且在高优先级队列中还有K-1个E1包在等待。于是该E1包经过M个交换机后总的存储-转发延时为:

delay=M×(①+②最大+③最大)=M×(K×N× 0.00256ms+0.12ms)
在包交换网络上仿真E1业务
    这就是收端E1包的最大延时。在M不太大的情况下,这样的延时和抖

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