電路仿真功能在接入交換機的應用

殷偉+王立倩

摘要：電路仿真技術是在以太網上承載傳統時分復用TDM數據的技術。接入交換機的電路仿真功能主要是基于城域以太網論壇（Metro Ethernet Forum）MEF 8協議標準，在常用的以太網上為PDH數據提供端到端的傳輸。該文從電路仿真的技術背景、基本原理和應用場景進行了介紹，便于讀者能夠快速入門并進而掌握該項技術。

關鍵詞：電路仿真；時分復用；城域以太網

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0271-02

隨著網絡技術的不斷發展和融合，對數據包進行轉發和交換的方式逐漸成為了主流，IP網絡和MPLS網絡成為了包交換網絡的典型代表。但是，現有的網絡里有大量的TDM（Time Division Multiplexing）設備還將繼續使用，如何有效的節約成本以便現有的TDM設備能夠更加高效的利用就顯得尤為重要。

傳統的話音業務是實時性業務，是通過時分復用TDM（Time Division Multiplexing）網絡實時傳輸語音信息的。這樣做確實具有很好的服務質量，但是對帶寬利用率低、價格高。而基于IP/Ethernet的分組網卻具有帶寬利用率高、價格低的成本優勢，并且以此逐步占據了大部分的市場份額。以太網電路仿真技術可以通過以太網為E1、DS1等TDM接口模擬相應的業務通路，這樣做既有效利用了現有的TDM設備資源，又極大地降低鏈路成本。

1 分組網電路仿真技術背景

分組網電路仿真CESoP（Circuit Emulation services over Packet）技術的產生背景就是為了通過以太網絡實現TDM電路交換業務的透傳。最初的TDM業務設備僅支持E1和DS1業務的傳輸，隨著分組以太網的興起和不斷發展，特別是城域以太網技術的出現，分組網電路仿真技術成為了跨以太網傳輸TDM業務的重要解決方案。

TDM電路仿真技術的相關標準主要來自四個國際標準組織，分別是：IETF、ITU-T、MEF及MFA。這些標準組織之間互相合作，不同組織推出TDM業務透傳標準基本上是類似的，在具體技術細節例如數據封裝格式細節等方面有微小差異。MEF提出的MEF 8標準側重于解決如何把TDM原始業務直接封裝成以太網幀，ITU-T的Y.1413定義了通過MPLS網絡承載電路業務的格式，IETF定義分組交換網（Packet Switched Network）包括Ethernet、IPv4和MPLS網絡，被仿真的網絡業務包括FR、AAL、HDLC等。

2 電路仿真的基本原理

分組網電路仿真的基本思想就是通過分組交換網絡模擬一個虛擬的TDM通路（如E1或DS1），可以有效解決TDM設備遠距離傳輸時高鏈路成本的問題，可以更加高效的利用TDM設備進行業務傳輸。其基本原理就是對TDM數據進行封裝，封裝后的以太網數據包通過分組交換網絡傳送到目的端，目的端對接收的數據包進行解封裝，進而恢復出原始的TDM數據。接入側用戶不必考慮中間的以太網，相當于為用戶提供了一條透明的TDM通道。分組交換網絡被用來仿真TDM電路的行為，稱為“電路仿真”。如圖1所示。

電路仿真可以透明的傳送TDM業務（比如話音、圖像和數據業務），其實現主要有CES over Ethernet、CES over MPLS和CES over IP三種封裝方式。其中CES over Ethernet主要是基于MEF 8標準實現， CES over Ethernet的數據包只需封裝到二層數據鏈路層，數據鏈路層主要包括MAC地址和VLAN信息；適配層主要包括ECID、控制字、RTP等功能字段，ECID 4個字節主要是用來標識不同的虛連接，控制字4個字節主要用于鏈路故障檢測和組包，RTP 4個字節用于標識承載的凈荷類型和時鐘同步，應用數據層對應的就是封裝的TDM凈荷；CES over IP的數據包除二層數據鏈路層外，還需要額外封裝20個字節的IP頭和8個字節的UDP報文頭；而CES over MPLS的數據包除二層數據鏈路層外，還需要封裝MPLS標簽。三種報文的封裝模式如圖2所示。

3 電路仿真交換機的典型應用

電路仿真技術可以通過以太網仿真TDM通道，比如在城域以太網中模擬E1/DS1業務通道而不必感知實際傳輸的E1/DS1業務類型，該技術既解決了TDM網絡與以太網的互通問題又能夠利用以太網的低成本優勢降低TDM鏈路成本。如圖3所示，在城域以太網中通過電路仿真技術連接兩端的E1鏈路。

電路仿真技術還可以用于無線接入領域。在無線接入網絡中，因為部分無線運營商并沒有固網基礎設施，基站、基站控制器之間傳統上是通過E1/DS1 租用線路連接的，E1/DS1租用線路價格昂貴而且需要時鐘同步，電路仿真技術的出現為無線運行商提供了一種可行的、低成本的解決方案。通過以太網電路仿真技術實現了同城區域內基站和基站控制器之間的業務透傳，極大地節約了運營商的運營成本，如圖4所示。

4 結束語

目前網絡的IP化是一種趨勢，以太網具有傳輸效率高、成本低、易布署、技術簡單等優勢，同時現網大量存在的TDM設備在一段較長時期內還將繼續使用，在城域以太網興起的大背景下，電路仿真功能既具有良好的網絡互通性，又具有靈活的功能可擴展性，有效地解決了現有TDM終端設備與以太網鏈路無縫連接的問題，為向下一代網絡平滑演進而做出了重要的創新和貢獻。隨著技術的進步以及以太網的不斷發展，分組網電路仿真技術的應用會越來越廣泛。

參考文獻：

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[7] MEF 3.0， Metro Ethernet Forum

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[9] 華為技術有限公司. 分組網電路仿真技術白皮書.endprint