基于分組的語音業務挑戰

與數據業務相比,對時間敏感的語音流所需帶寬少得多,但是需要更加謹慎和細心地加以處理。EPON的充足帶寬和服務質量(QoS)機制有助于降低語音延時,但是語音對短期的和長期的網絡損傷很敏感。網絡擁塞、在以太網交換機中不充足的隊列資源、路由變化或者諸如鏈路或路徑故障等更嚴重的損傷都會導致分組丟失和語音質量降低。為了改善這些問題,基于分組的語音接收器大多裝備了分組丟失隱藏機制。

語音也是同步的。一個PBX必須與公共交換電話網絡(PSTN)同步,以提供T1/E1服務。否則,在一個專用分組交換機內的成幀器將會產生影響QoS的周期性緩沖滑動。即使對于普通老式電話服務(POTS)線來說,如果接收器沒有正確同步到發送器,那么重復的周期性緩沖滑動將表現為一串分組的丟失。

在EPON上提供商業服務

前一代PON基于ATM技術,包括支持電路交換業務的AAL1。而EPON不支持ATM,因此設備將不能提供完整的服務,包括針對商業用戶的T1/E1接入、租用線路或專用線路業務。

CESoP是一種已經制定的技術,它將電路交換業務通過隧道技術在分組交換網絡內傳輸。CESoP是配合EPON的一種技術,可以支持商業T1/E1業務以及N×64kbps住宅語音業務。

CESoP將包括數據和信令在內的TDM業務或語音樣值進行分組,并形成無幀結構的專用線路數據或具有幀結構的N×64kbps語音信道。這些分組數據再通過一個分組網絡傳輸(如EPON)。在遠端,進入的分組通過接收抖動緩沖器進行平滑處理。然后從這些分組數據中提取出TDM電路數據或者語音樣值,最后接續到TDM電路上。

用于T1/E1業務的CESoP over EPON

針對商業用戶的光網絡終端(ONT)可提供若干個10/100Mbps以太網接口,但是并不直接支持T1/E1業務。相反,一個辦公室內有很多的數字電話連接到PBX,PBX再通過一個T1/E1線連接到PSTN。

在EPON內,CESoP是服務這個市場的一個很自然的選擇。在ONT上增加一個CESoP模塊就能支持T1/E1業務,無論是部分的、租用線路或專用線路都可以,如圖1所示。

圖1:ONT采用CESoP提供基于T1/E1的語音業務。

CESoP通過在分組網絡上提供語音和T1/E1業務可以滿足各種挑戰。分組處理延時可以低到125微秒(一個幀)或者大到1毫秒(八個幀),特別是在一個相對帶寬不受限制的網絡中,例如EPON?？鏓PON網絡的分組網絡延時應該在上行方向小于若干毫秒,下行方向更小。

接收抖動緩沖器延時與EPON網絡相匹配,上行方向在幾毫秒的數量級,下行方向更小些?？傊?單向延時可能在上行5毫秒和下行3毫秒左右。實驗室測試值為上行1,900μs,下行800μs,即使在加載數據業務條件下(單幀分組)。

CESoP標準內也有T1/E1的定時和同步概念。CESoP分組頭中的時間標簽和序列號用于從PSTN到用戶端設備(CPE)之間傳遞定時信息。在一個準同步數字體系(PDH)環境中,每一個T1/E1連接可能通過不同的時鐘源具備獨立的定時。單個T1/E1連接的每個方向上可能還有獨立的定時。CESoP允許每個T1/E1相互之間同步或全部異步的操作。

如果在EPON中發生語音分組延遲或丟失的事件,CESoP連接將用一些適當的“填充”數據來替代這些丟失的分組,以便盡量減少對語音質量的影響。

可以用幾種方式實現基于EPON的最佳CESoP連接性能。選擇一個低的幀/分組值將減少整體延時,而采用一個具有QoS意識的受控交換機以及在EPON中支持QoS機制可以在CESoP業務與背景數據業務之間進行優先級劃分。這可能需要在CESoP分組頭中采用虛擬LAN協議和/或在IP頭中設置TOS位。CESoP互通功能(IWF)抖動緩沖器的大小也需要設定到一個適合分組網絡的分組延時變化(PDV)的值,如果太小將產生分組丟棄,太大會產生不必要的延時。

針對POTS業務的CESoP over EPON

針對住宅業務的光網絡單元(ONU)可以通過以太網接口連接VoIP話機來支持語音業務,或通過一個或多個POTS接口使用VoIP或CESoP技術提供傳統的模擬電話業務。圖2顯示了一個采用CESoP提供POTS電話業務的ONU實現方式。

圖2:采用CESoP技術提供POTS語音業務的FTTx 。

選擇VoIP還是CESoP取決于應用、復雜度和成本。CESoP是一種從住宅用戶到PSTN透明傳輸若干語音通道的非常簡潔的機制,與VoIP相比具有不少優勢。

VoIP通常需要三個主要模塊-語音處理、分組處理以及控制和信令,如圖3所示。與之相比,CESoP完全去掉了語音處理模塊,降低了復雜度和用戶設備中的硬件和軟件成本。

圖3:ONU采用CESoP提供POTS語音業務。

CESoP將語音通道通過隧道技術傳遞到與PSTN連接的光線路終端(ONT),無需本地智能執行呼叫控制處理和網關信令功能。得益于EPON中充足的帶寬資源,承載ONU提供的所有語音通道的CESoP連接可以永久地建立。對于具有32個模擬POTS線路(32×64kbps)的ONU來說,如果考慮了分組頭開銷,CESoP連接帶寬大約在數量級。

圖4:普通的VoIP互通功能。

本文小結

在EPON網絡之上使用CESoP能實現住宅用戶的語音業務以及商業應用。CESoP可以用來提供針對商業用戶的部分、租用或專用T1/E1業務,或者針對住宅用戶在POTS線上的Nx64kbps語音通道。就商業用戶而言,能向PBX提供T1/E1業務對于完整的三重業務打包來說非常的關鍵。CESoP連接的質量允許EPON有效地提供與純TDM網絡相同的語音性能和質量。

作者:

Peter Meyer

應用工程師

卓聯半導體公司