如何將TDM業務添加到WiMAX平臺上

如何將TDM業務添加到WiMAX平臺上

對于今天的運營商來說，“接入”是一個熱門詞匯。盡管傳統接入鏈路依然是主要的收入來源，但它同時也成為限制開展視頻點播或在線游戲等高帶寬需求和高利潤業務的瓶頸。? ?
在積極部署新的寬帶線路、或升級現有基礎設施以支持高速數據業務時，運營商們的注意力正轉向如何能在“最后一英里”連接上更好地融合多種業務。??

　　WiMAX(或IEEE802.16)是一種針對寬帶無線接入(BWA)應用部署的協議。采用OFDM調制和以IP為中心的路由架構，WiMAX可實現數據吞吐率高達70Mbps，傳輸距離遠達數英里，突破了視距限制。盡管今天的“最后一英里”寬帶業務主要是由DSL、有線電視或光纖(例如無源光網絡)鏈路提供的，但WiMAX正在成為一種可行方式。由于繼承了無線連接性的所有優點，WiMAX承諾可降低成本并加快寬帶業務的部署。??

　　本文論述如何將TDM業務添加到WiMAX平臺上。TDM業務不僅是指語音業務，還包括來自商業用戶的傳統T1/E1或分解(fractional)T1/E1業務。目前，這些TDM電路通過完全獨立的接入線連接到公共交換電話網(PSTN)。對于開展BWA業務的運營商來說，將TDM支持融合到WiMAX中是創造額外營收的一條簡捷之路。??

　　WiMAX傳輸本原TDM(Native TDM over WiMAX)??

　　在WiMAX系統中，基站(BS)向所有用戶站(CS)廣播通信，而每個CS只在分配的時隙內發送數據。這種基于TDMA的媒體接入方式要求所有BS和CS同步且幀對齊，這是由WiMAXPHY層實現的。時隙請求和批準均通過BS和CS之間的MAC層完成。通過為TDM通信保留一定時隙或帶寬，WiMAX系統可以在MAC層上提供本原TDM支持。



圖1：WiMAX傳輸本原TDM.jpg
　　圖1顯示了WiMAX協議層，其中位于MAC之上的匯聚子層(CS)負責將特定業務映射到802.16連接上。正式規定的兩個CS為分組CS和ATMCS。分組CS提供IP幀、以太網幀和802.1Q VLAN幀在 802.16連接上傳輸。ATMCS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業務。

　　WiMAX傳輸CESoP(CESoP over WiMAX)

　　分組網絡電路仿真業務(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或以太網在內的任意分組交換網絡上透明地搭建傳統TDM電路如T1/E1或Nx64K“隧道”的技術。通過利用中繼和隧道等技術，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無法滿足的業務。

　　CESoP的原理源于ATM電路仿真，簡單明了。TDM數據被裝在一些IP/以太網分組的有效載荷內，以恒定的速率發出。當這些分組到達目的地時，TDM數據經過消除到達時間波動影響，按順序放出。

　　目前存在多個CESoP標準，包括ITU的Y.1413和城域以太網論壇的MEF-8。最后批準還有待不久后IETF PWE3草案的發布。該技術已在各種應用中得到部署，包括蜂窩回程和接入網絡融合等。



圖2：WiMAX傳輸CESoP.jpg
　　圖2顯示了適用于CESoP情況的協議層。T1/E1通信在通過CS進入WiMAX MAC之前，被封裝進IP或以太網幀內。

　　本原TDM與CESoP比較

　　雖然兩種方法都可以把TDM業務融合到WiMAX中，但與本原TDM相比，CESoP具有一些重要優勢。具體表現在以下幾方面：

　　1. 布線

　　對于本原TDM，T1/E1電路終止于WiMAX MAC層。假設WiMAX用戶站位于屋頂或街柱上，則需要鋪設一條或多條T1/E1電纜以及以太網電纜，才能把業務引入室內。但這在費用和技術上都是一項巨大負擔。

　　而對于CESoP，則只需要一條以太網即可。使用一個獨立的CESoP設備，只要以太網鋪設到，T1/E1電路就可以隨時恢復。

　　2. PSTN連接

　　對于本原TDM，T1/E1電路終止于WiMAX MAC層，要求具有連接到WiMAX基站的PSTN。實際上，大多數WiMAX基站會位于遠程中心局內，那里只有可用上行鏈路的以太網。當WiMAX基站上沒有PSTN上行鏈路時，本原TDM是不能實現的。

　　而CESoP在這些情況下非常適合。無論是以太網形式還是IP幀形式，TDM業務都可以流經分組上行鏈路，通過數據網絡，然后在具有PSTN接口的任何適當地方轉換回T1/E1電路。實際上，來自多個基站的TDM業務，在被發送回PSTN之前，一般會在一個中心點上集中。

　　3. 底板

　　目前已實現的WiMAX基站中，大多數只具有分組底板，用以交換數據業務。增加本原TDM支持將需要一個新的TDM底板，以便在系統內移動TDM業務。例如，可能不得不在底板上增加一條H.110總線，以便在兩個刀片(blade)或線路卡之間交換TDM業務，從而徹底重新設計。

　　而對于CESoP，在傳統的完全分組系統上增加TDM支持則既簡單又快捷。既可以使用現成的CESoP盒構成可分離的解決方案，也可以添加一個帶有TDM接口和分組底板的CESoP刀片，構成一個集成解決方案。

　　4. 到Wi-Fi的無縫擴展

　　如果客戶駐地有WLAN基礎設施，則可以通過Wi-Fi對通過WiMAX傳送的TDM和數據業務在其覆蓋區域內進一步進行擴展。對于CESoP，從WiMAX用戶站到Wi-Fi接入點的交易將無縫通過以太網連接。此同一特性不能用于本原TDM。

　　5. MAC實現

　　CESoP只需要分組CS，而本原TDM則同時需要TDM CS和分組CS。就WiMAX MAC實現而言，CESoP比本原TDM簡單且成本低。

　　6. 互通性

　　WiMAX到處關涉互通性。目前，還沒有關于TDM CS或本原TDM支持的官方規范，使得人們在是否采用該技術的問題上猶疑不前。而CESoP是一種標準可追蹤技術，其互通性已經過現場驗證。

　　在性能方面，本原TDM勝過CESoP，這只是因為本原TDM使用了WiMAX無線上的保留帶寬，而CESoP則是與所有數據通信共享帶寬。因此，CESoP更易受通信負荷變化的影響。但是，WiMAXMAC為不同類型的應用提供了QoS區別對待。這些業務分類之一是專門設計以支持T1/E1電路仿真等恒定位速率業務的。通過啟用上述特性，CESoP性能應可接近本原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挑戰。然而，WiMAXPHY層的同步本質卻為實現卓越的TDM同步提供了機會。通過在WiMAX無線鏈路的兩端使用一個共同PHY時鐘，就能實現一種差分時鐘機制，從而在WiMAX上傳輸任何時鐘頻率。由于不受分組延遲變化的影響，這種差分時鐘機制已被證明可以提供運營商級TDM同步。

　　CESoP與VoIP比較

　　WiMAX開發了QoS特性，以支持通過VoIP提供語音業務。這些特性將同樣有利于CESoP的實現。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提供的業務比VoIP寬泛得多。例如，CESoP支持異步和非幀T1/E1電路用于租用線業務，而這是運營商的一項主要收入來源。但VoIP則無法滿足這一市場。

　　2. CESoP采用中繼技術將多個語音信道捆綁在一起，而VoIP通常處理單獨的語音信道。因此，CESoP降低了帶寬需求和延遲，這是WiMAX環境中兩個關鍵的測量指標。

　　3. VoIP必須使用IP/UDP/RTP協議，這將會產生相關費用。CESoP可以運行于簡單得多的協議上，使得其帶寬效率更高。

　　4. 從實現的角度來看，CESoP通過去掉語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語音回聲消除的需要。

　　5. VoIP無法解決低容錯傳真和調制解調器設備的同步問題。必須附加FAXoIP模塊，以便在將傳真/調制解調器信號轉發到IP網絡之前對它們進行調制/解調。這增加了設計復雜性和成本。而CESoP運行在可傳送任何語音、傳真或調制解調器信號的清晰信道上。

　　本文小結

　　將TDM融合到WiMAX平臺上在財政上是可行的方案，并被市場所推動。目前有兩種方法：WiMAXMAX層本原TDM支持；或CESoP。雖然這兩種方法在技術上都是可行的，但WiMAX傳輸CESoP的方法，由于可在IP或以太網能夠到達的任何地點終止TDM電路，因而具有更高的靈活性。這種靈活性意味著設計更簡單、成本更低和更少的折衷。

　　與通過微波無線方式傳輸PDH的傳統方法相比，隨著WiMAX設備價格的下降，采用CESoP可以降低無線T1/E1業務的成本，并具有同時傳輸以太網通信的附加優點。當每條T1/E1電路的材料成本降至幾十美元時，CESoP的能力無疑會加快WiMAX的采用和部署。