摘要：在包交換網絡上仿真Ｅ１業(yè)務可以實現(xiàn)用戶交換機ＰＢＸ與包交換網絡的無縫連接,并能提供高質量的話音,是除ＶｏＩＰ之外的另一種分組語音技術。提出了在百兆以太網上傳輸Ｅ１的一種整體解決方案,介紹了適配電路的ＦＰＧＡ實現(xiàn),并提供了一種網絡模型和仿真結果。
關鍵詞：虛擬局域網ＶＬＡＮ 服務質量ＱｏＳ ＩＰ電話ＶｏＩＰ 現(xiàn)場可編程門陣列ＦＰＧＡ 用戶交換機ＰＢＸ
更多更好的服務和更低的費用是促使電話網、計算機網、多媒體網相互融合趨向統(tǒng)一的深刻動因,而光纖的巨大帶寬和第三層交換的強大交換能力則為此提供了技術上的可能。從網絡結構的角度看,ＩＰ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ將是未來網絡的骨干;從提供業(yè)務的角度看,整合在統(tǒng)一網絡上的各種新舊業(yè)務將是人們能夠享受到的結果。
目前,電話網和數(shù)據(jù)網正演變?yōu)橐粋�語音與數(shù)據(jù)集成的網絡。其中,數(shù)據(jù)業(yè)務呈爆炸性增長,語音業(yè)務的增長相比之下并不明顯。可以想象,這種集成網絡中必然會以數(shù)據(jù)業(yè)務為主�？梢�,將電話網和數(shù)據(jù)網融合,把語音業(yè)務融入數(shù)據(jù)業(yè)務的洪流,已是大勢所趨。但是,占較小比重的語音業(yè)務卻要求有比數(shù)據(jù)業(yè)務更高的ＱｏＳ保證。如何高質量地傳送分組語音,是語音業(yè)務匯入數(shù)據(jù)業(yè)務過程中必須解決的問題。
目前的ＶｏＩＰ是一種比較流行的解決方案,Ｅ１接入ＩＰ網需要經過ＩＰ電話網關。在網關處從電話交換機出來的Ｅ１數(shù)據(jù)被重新拆散,將其中的３０路電話數(shù)據(jù)分別取出、壓縮、打包送到ＩＰ網上。盡管ＶｏＩＰ已經得到大量推廣,但是在ＱｏＳ和信令方面仍有問題需要解決。而把Ｅ１數(shù)據(jù)直接封裝成ＩＰ包傳送,則是一種直觀而簡單的分組語音解決方案。其優(yōu)點是：
（１）省去ＩＰ電話網關,實現(xiàn)ＩＰ網絡與傳統(tǒng)ＰＢＸ的無縫連接;
（２）提供Ｅ１在分組網上的透明傳輸,因此仍舊支持傳統(tǒng)電話上的多種業(yè)務;
（３）提供高質量的語音。
達到上述目標需要網絡提供足夠的帶寬——Ｅ１速率為２Ｍｂｐｓ。這在當前的廣域ＩＰ網上是不可能實現(xiàn)的,下一代基于第三層交換的ＩＰ網將為此提供光明的前景。而當前,受現(xiàn)有硬件條件的限制,局限于在局域網中實現(xiàn)這種技術,希望能夠為該技術在未來新式ＩＰ網的推廣鋪路搭橋。
本文提出了在百兆以太網上傳輸Ｅ１的一種方案,并對其延時、抖動等性能進行了分析。
１ 成幀方案
以太網中將傳輸兩種數(shù)據(jù)：計算機數(shù)據(jù)和Ｅ１數(shù)據(jù)。Ｅ１數(shù)據(jù)采用與計算機數(shù)據(jù)類似的打包方式,即把Ｅ１數(shù)據(jù)放入以太網包數(shù)據(jù)區(qū),數(shù)據(jù)區(qū)的第一個字節(jié)設為時戳,收端可根據(jù)時戳對Ｅ１包排序,判斷是否丟包。包結構如表１所示。
表1 包結構
| 6字節(jié) | 6字節(jié) | 2字節(jié) | 數(shù)據(jù)區(qū) | 4字節(jié) | |
| 目的地址 | 源地址 | 長度 | 時戳 | E1數(shù)據(jù) | FCS |
在包交換網絡上進行電路仿真,為減小延時必須對語音包采取優(yōu)先轉發(fā)。而傳統(tǒng)的交換芯片對所有以太網包的轉發(fā)都是盡力而為,一視同仁。這種情況下Ｅ１包很有可能因為數(shù)據(jù)包的突發(fā)而造成很大延時,甚至因為緩存隊列已滿而遭丟棄,無法保證語音ＱｏＳ。ＩＥＥＥ的８０２．１Ｑ協(xié)議定義了ＶＬＡＮ和包轉發(fā)的優(yōu)先級,可以為優(yōu)先級高的包提供優(yōu)先轉發(fā)以保證ＱｏＳ。鑒于支持８０２．１Ｑ標準的交換芯片已經出現(xiàn),在以太網上仿真電路業(yè)務的ＱｏＳ是可以預見的并有一定保證的。本方案的基本思想就是用這樣的交換芯片搭建支持ＶＬＡＮ的以太網,為Ｅ１包設定高的轉發(fā)優(yōu)先級,即優(yōu)先轉發(fā)Ｅ１包以保證收端恢復出來的Ｅ１流的ＱｏＳ。其中Ｅ１包和數(shù)據(jù)包屬于不同的ＶＬＡＮ,前者優(yōu)先級高。為適應這一要求,Ｅ１數(shù)據(jù)在被封裝成上述結構的以太網包后還要加入４字節(jié)的標簽,形成８０２．１Ｑ所定義的ＶＬＡＮ幀,如表２。
表2 包結構
| 6字節(jié) | 6字節(jié) | 2字節(jié) | 2字節(jié) | 2字節(jié) | 數(shù)據(jù)區(qū) | 4字節(jié) | |
| 目的地址 | 源地址 | VLAN協(xié)議ID | VLAN標簽 | 長度 | 時截 | E1數(shù)據(jù) | FCS |
其中,２字節(jié)的ＶＬＡＮ標簽的詳細結構如下：
