如何将TDM业务添加到WiMAX平台上

    作者：郎涛  高级应用工程师

    对于今天的运营商来说，“接入”是一个热门词汇。尽管传统接入链路依然是主要的收入来源，但它同时也成为限制开展视频点播或在线游戏等高带宽需求和高利润业务的瓶颈。

    在积极部署新的宽带线路、或升级现有基础设施以支持高速数据业务时，运营商们的注重力正转向如何能在“最后一英里”连接上更好地融合多种业务。

    WiMAX(或IEEE802.16)是一种针对宽带无线接入(BWA)应用部署的协议。采用OFDM调制和以ip为中心的路由架构，WiMAX可实现数据吞吐率高达70Mbps，传输距离远达数英里，突破了视距限制。尽管今天的“最后一英里”宽带业务主要是由DSL、有线电视或光纤(例如无源光网络)链路提供的，但WiMAX正在成为一种可行方式。由于继续了无线连接性的所有优点，WiMAX承诺可降低成本并加快宽带业务的部署。

    本文论述如何将TDM业务添加到WiMAX平台上。TDM业务不仅是指语音业务，还包括来自商业用户的传统T1/E1或分解(fractional)T1/E1业务。目前，这些TDM电路通过完全独立的接入线连接到公共交换电话网(PSTN)。对于开展BWA业务的运营商来说，将TDM支持融合到WiMAX中是创造额外营收的一条简捷之路。

    WiMAX传输本原TDM(NativeTDMoverWiMAX)

    在WiMAX系统中，基站(BS)向所有用户站(CS)广播通信，而每个CS只在分配的时隙内发送数据。这种基于TDMA的媒体接入方式要求所有BS和CS同步且帧对齐，这是由WiMAXPHY层实现的。时隙请求和批准均通过BS和CS之间的MAC层完成。通过为TDM通信保留一定时隙或带宽，WiMAX系统可以在MAC层上提供本原TDM支持。

    图1：WiMAX传输本原TDM

    图1显示了WiMAX协议层，其中位于MAC之上的汇聚子层(CS)负责将特定业务映射到802.16连接上。正式规定的两个CS为分组CS和ATMCS。分组CS提供IP帧、以太网帧和802.1QVLAN帧在802.16连接上传输。ATM CS用于在WiMAX上传送ATM信元。目前，只有专有TDM CS在802.16连接上传输T1/E1业务。

    WiMAX传输CESoP(CESoPoverWiMAX)

    分组网络电路仿真业务(CESoP)是WiMAX传输本原TDM的一种替代选择。

    CESoP，也称为TDM-over-IP或TDM伪线，是一种在包括IP、MPLS或以太网在内的任意分组交换网络上透明地搭建传统TDM电路如T1/E1或Nx64K“隧道”的技术。通过利用中继和隧道等技术，CESoP提供了较低的延迟，是一种比VoIP更为成本有效的方法。此外，CESoP还适用于租用线和帧中继等VoIP无法满足的业务。

    CESoP的原理源于ATM电路仿真，简单明了。TDM数据被装在一些IP/以太网分组的有效载荷内，以恒定的速率发出。当这些分组到达目的地时，TDM数据经过消除到达时间波动影响，按顺序放出。

    目前存在多个CESoP标准，包括ITU的Y.1413和城域以太网论坛的MEF-8。最后批准还有待不久后IETFPWE3草案的发布。该技术已在各种应用中得到部署，包括蜂窝回程和接入网络融合等。

    图2：WiMAX传输CESoP

    图2显示了适用于CESoP情况的协议层。T1/E1通信在通过CS进入WiMAXMAC之前，被封装进IP或以太网帧内。

    本原TDM与CESoP比较

    虽然两种方法都可以把TDM业务融合到WiMAX中，但与本原TDM相比，CESoP具有一些重要优势。具体表现在以下几方面：

    1.布线

    对于本原TDM，T1/E1电路终止于WiMAXMAC层。假设WiMAX用户站位于屋顶或街柱上，则需要铺设一条或多条T1/E1电缆以及以太网电缆，才能把业务引入室内。但这在费用和技术上都是一项巨大负担。

    而对于CESoP，则只需要一条以太网即可。使用一个独立的CESoP设备，只要以太网铺设到，T1/E1电路就可以随时恢复。

    2.PSTN连接

    对于本原TDM，T1/E1电路终止于WiMAXMAC层，要求具有连接到WiMAX基站的PSTN。实际上，大多数WiMAX基站会位于远程中心局内，那里只有可用上行链路的以太网。当WiMAX基站上没有PSTN上行链路时，本原TDM是不能实现的。

    而CESoP在这些情况下非常适合。无论是以太网形式还是IP帧形式，TDM业务都可以流经分组上行链路，通过数据网络，然后在具有PSTN接口的任何适当地方转换回T1/E1电路。实际上，来自多个基站的TDM业务，在被发送回PSTN之前，一般会在一个中心点上集中。

    3.底板

    目前已实现的WiMAX基站中，大多数只具有分组底板，用以交换数据业务。增加本原TDM支持将需要一个新的TDM底板，以便在系统内移动TDM业务。例如，可能不得不在底板上增加一条H.110总线，以便在两个刀片(blade)或线路卡之间交换TDM业务，从而彻底重新设计。

    而对于CESoP，在传统的完全分组系统上增加TDM支持则既简单又快捷。既可以使用现成的CESoP盒构成可分离的解决方案，也可以添加一个带有TDM接口和分组底板的CESoP刀片，构成一个集成解决方案。

    4.到Wi-Fi的无缝扩展

    假如客户驻地有WLAN基础设施，则可以通过Wi-Fi对通过WiMAX传送的TDM和数据业务在其覆盖区域内进一步进行扩展。对于CESoP，从WiMAX用户站到Wi-Fi接入点的交易将无缝通过以太网连接。此同一特性不能用于本原TDM。

    5.MAC实现

    CESoP只需要分组CS，而本原TDM则同时需要TDMCS和分组CS。就WiMAXMAC实现而言，CESoP比本原TDM简单且成本低。

    6.互通性

    WiMAX到处关涉互通性。目前，还没有关于TDMCS或本原TDM支持的官方规范，使得人们在是否采用该技术的问题上犹疑不前。而CESoP是一种标准可追踪技术，其互通性已经过现场验证。

    在性能方面，本原TDM胜过CESoP，这只是因为本原TDM使用了WiMAX无线上的保留带宽，而CESoP则是与所有数据通信共享带宽。因此，CESoP更易受通信负荷变化的影响。但是，WiMAXMAC为不同类型的应用提供了QoS区别对待。这些业务分类之一是专门设计以支持T1/E1电路仿真等恒定位速率业务的。通过启用上述特性，CESoP性能应可接近本原TDM的性能。

    在CESoP中，TDM电路在异步分组连接上的同步一直是个挑战。然而，WiMAXPHY层的同步本质却为实现卓越的TDM同步提供了机会。通过在WiMAX无线链路的两端使用一个共同PHY时钟，就能实现一种差分时钟机制，从而在WiMAX上传输任何时钟频率。由于不受分组延迟变化的影响，这种差分时钟机制已被证实可以提供运营商级TDM同步。

    CESoP与VoIP比较

    WiMAX开发了QoS特性，以支持通过VoIP提供语音业务。这些特性将同样有利于CESoP的实现。尽管CESoP和VoIP在一定程度上有些相似，但仍存在以下重大差别。

    1.CESoP提供的业务比VoIP宽泛得多。例如，CESoP支持异步和非帧T1/E1电路用于租用线业务，而这是运营商的一项主要收入来源。但VoIP则无法满足这一市场。

    2.CESoP采用中继技术将多个语音信道捆绑在一起，而VoIP通常处理单独的语音信道。因此，CESoP降低了带宽需求和延迟，这是WiMAX环境中两个要害的测量指标。

    3.VoIP必须使用IP/UDP/RTP协议，这将会产生相关费用。CESoP可以运行于简单得多的协议上，使得其带宽效率更高。

    4.从实现的角度来看，CESoP通过去掉语音压缩和呼叫控制功能块，降低了成本。CESoP引起的较低延迟也避免了对语音回声消除的需要。

    5.VoIP无法解决低容错传真和调制解调器设备的同步问题。必须附加FAXoIP模块，以便在将传真/调制解调器信号转发到IP网络之前对它们进行调制/解调。这增加了设计复杂性和成本。而CESoP运行在可传送任何语音、传真或调制解调器信号的清楚信道上。

    本文小结

    将TDM融合到WiMAX平台上在财政上是可行的方案，并被市场所推动。目前有两种方法：WiMAXMAX层本原TDM支持；或CESoP。虽然这两种方法在技术上都是可行的，但WiMAX传输CESoP的方法，由于可在IP或以太网能够到达的任何地点终止TDM电路，因而具有更高的灵活性。这种灵活性意味着设计更简单、成本更低和更少的折衷。

    与通过微波无线方式传输PDH的传统方法相比，随着WiMAX设备价格的下降，采用CESoP可以降低无线T1/E1业务的成本，并具有同时传输以太网通信的附加优点。当每条T1/E1电路的材料成本降至几十美元时，CESoP的能力无疑会加快WiMAX的采用和部署。