应用笔记 4896

关于Maxim时分复用(TDMoP)技术的常见问题解答


摘要 : 本应用笔记给出了一系列常见问题解答(FAQ),帮助用户更好地理解Maxim的时分复用(TDMoP)技术和产品。

引言

本应用笔记主要关注Maxim的TDMoP产品线,给出了一系列常见问题解答(FAQ),帮助用户更好地理解TDMoP技术、模式和术语。代表性的产品有DS34T10x、DS34S10x或DS34S132。DS34T10x包括DS34T101/DS34T102/DS34T104/DS34T108,DS34S10x包括DS34S101/DS34S102/DS34S104/DS34S108

包协议
什么是TDM伪线(PW)?
CES PW净荷与SAT PW净荷的主要区别是什么?
为什么有多种PW报头字节(MEF-8、MPLS、UDP/IP、L2TPv3、IPv4和IPv6)?
PW用于什么样的AAL1 (ATM适配层1)?

运营
高级数据链路控制(HDLC)必须怎样处理TDMoP?
净荷中应包含多少字节?
TDM PW是否可用于实现电信DS0交叉连接?

时钟恢复定时模式
什么是差分时钟恢复(DCR)?
什么是自适应时钟恢复(ACR)?

定义
运营、管理和维护(OAM)意味着什么?
时分复用(TDM) PW定时是什么意思?
什么是实时协议(RTP)时标?
什么是OAM时标?
什么是本地时标?

包协议

什么是TDM伪线(PW)?

TDM PW是用来通过分组交换网络传输TDM数据流的标准类型数据包。PW通过分组交换网络(PSN)创建一个隧道(传递方法)。PW不仅传输数据,而且传输与数据相关的定时。该过程的最复杂部分是准确复现原始TDM数据流的定时,使恢复的TDM数据流不会时常以可能会超出要求的抖动/漂移限值的水平加速和减速。

CES PW净荷与SAT PW净荷的主要区别是什么?

基于分组交换网络的电路仿真业务(CESoPSN)和基于分组的非结构化TDM (SAToP)协议定义了如何在PW数据包净荷中承载T1/E1线的数据。

CES方法用于承载Nx64 (即分数) T1/E1信号。CES净荷字节排列T1/E1数据,并指定每个字节在PW数据包净荷中的位置。T1/E1信号的成帧模式通常由CES PW结束,并不转发。对于T1线,CES净荷承载24字节数据(不包括第193位,成帧位)。对于E1线,CES净荷承载31字节数据,因为不包括第一个成帧字节。这种技术使包处理电路更容易监测更多信息,并允许CES方法修改数据,因为数据包通过PSN转发。如果在协议分析仪上观察捕获/存储的CES数据包,就有可能根据数据包在净荷部分的位置识别每个字节(比如“这是DS0 #17”)。CES净荷大小可根据净荷中承载的帧和DS0时隙(64kbps单位)的多少进行设置。

SAT方法用于承载完整T1/E1帧。SAT净荷不识别T1/E1位的位置。如果在协议分析仪上观察捕获/存储的SAT数据包,不能确定任何SAT净荷位的目的/用途,只能说它是“一个T1/E1位”。SAT方法仅用于承载来自于TDM端口的整个数据流。数据流甚至不包括T1/E1成帧信号(例如1.544Mbps高级数据链路控制,HDLC)。SAT净荷大小可设置为字节数(例如256字节/净荷)。SAT方法不受193位/帧T1信号的影响,因为它不识别每个T1帧的开始和结束。

为什么有多种PW报头字节(MEF-8、MPLS、UDP/IP、L2TPv3、IPv4和IPv6)?

PW报头选择用于匹配网络能力,例如用于多协议标签交换(MPLS)网络。有些终端用户网络不指定使用的PW报头。其他网络要求TDM PW数据包使用特定的PW报头字节。Maxim的TDMoP器件可产生以上所述的PW报头。

PW用于什么样的AAL1 (ATM适配层1)?

仅DS34T10x和DS34S10x系列TDMoP器件支持该协议。当器件被用于ATM网络时,它非常有用。例如,现在有些移动网络部分采用ATM交换。AAL1 PW协议采用一种模拟AAL1单元格式的格式,从而使净荷可轻松在ATM单元和PW数据包之间转换。

运营

高级数据链路控制(HDLC)必须怎样处理TDMoP?

T1/E1线往往在不同的DS0上混合承载脉冲编码调制(PCM)和HDLC。用户对HDLC数据有两个选择:使用TDM PW时,忽略数据承载HDLC编码的事实,直接按照与转发PCM时相同的方式将其转发;不使用TDM PW时,解码HDLC数据流,移除全部空闲字符和HDLC编码,然后采用HDLC PW在以太网口转发其余的数据。HDLC PW不同于TDM PW,因为没有与HDLC PW数据包相对应的定时。只有在T1/E1线上出现HDLC数据包时,才发送HDLC PW数据包。如果HDLC数据流大多数是空闲字符(例如单个电话的摘/挂机信号音),那么HDLC PW的效率更高。否则建议使用TDM PW。

净荷中应包含多少字节?

将延迟降至最小几乎总是非常重要。延迟受净荷大小的直接影响,所以净荷大小通常设置为设备带宽允许的最小值。值得注意的是,随着净荷大小的减小,PW带宽的效率变得越来越低。在有些情况下,在系统中工作的TDMoP器件采用规定的定时约束。例如,有些移动系统采用低码率语音编码技术,以8ms块处理语音数据。这种系统会得益于大小等于8ms语音数据的PW净荷。其他系统可能对延迟非常敏感,要求延迟不得超过1ms。延迟没有统一的标准规则。Maxim的TDMoP器件产生数据包时,数据和填充域的最大大小为1500字节。如果被传输净荷的尺寸小于46字节,则采用填充符使帧尺寸达到最小长度。从目标地址域至帧校验序列的最小以太网数帧的长度为64字节。

TDM PW是否可用于实现电信DS0交叉连接?

可以。TDMoP器件可用于实现同步DS0交叉连接的一部分。所有的数据流必须彼此同步,并且许多功能必须在TDMoP器件外部实现(例如电话信令)。如果用ACR同步远端端点,那么系统将容易受系统性PDV的影响,会造成器件不能满足漂移模板。存在这种系统性PDV时,时钟恢复建立时间也将是个问题。只有在设计这种设备方面具有专业知识的用户才可尝试这种应用。Maxim没有这种技术专长可分析、解决或支持这类系统。

时钟恢复定时模式

什么是差分时钟恢复(DCR)?

DCR中的时钟恢复算法采用实时传输协议(RTP)时标。发送侧采用高精度时钟产生时标,识别每个数据包的发送时间。接收侧必须能访问相同/共用时钟(频率,例如GPS定时),并利用每次接收到的RTP时标之间的时间差复现T1/E1定时。共用时钟基准可供几乎每个公共网络节点上的公共网络设备使用。DCR定时恢复主要受共用时钟精度的影响。只要共用时钟是高精度源(例如Stratum 3时钟),DCR就能提供比自适应时钟恢复(ACR)更好的定时恢复。

什么是自适应时钟恢复(ACR)?

ACR定时恢复基于接收数据包的速率。它不使用RTP时标。尽管Maxim的TDMoP产品能产生ACR方法的RTP,但该RTP并不是时钟恢复算法的一部分。由于两个PW端点之间的网络为每个数据包的传输增加了时常变化的延迟,所以ACR技术会受到报文时延差异(PDV)的影响。时常变化的网络延迟影响接收包的时间。复杂的DSP定时恢复算法可滤除高频PDV。然而,有些系统会引入频率太低而几乎不能滤除的系统性PDV (测试系统包括GPON和EPON)。系统性PDV会导致时间漂移高于预期,并且ACR技术在这些条件下不能保证Stratum 3质量时钟稳定性。性能劣化是由于PDV造成的,而非时钟恢复。只要没有系统性PDV问题,ACR技术可满足Stratum 3抖动/漂移要求。

ACR技术不要求两个PW端点有公共定时源,因此可能被视为更容易、更具性价比的方法。然而,ACR技术仍然要求两端具有高性能时钟,例如恒温控制晶体振荡器(OCXO)或专用的温度补偿晶体振荡器(TCXO)。大多数公共网络设备位于没有Stratum级网络定时源的网络节点。在这种情况下,使用网络定时更现实、更具性价比,还提供更好的定时性能。

在用于低速接口(最高4.6MHz)的自适应模式中,片上数字PLL (在DS34T10x和DS34S10x器件中由从CLK_HIGH引脚获得的38.88MHz时钟定时,在DS34S132器件中又从REFCLK引脚获得的155.52MHz时钟定时)同步恢复的时钟频率。CLK_HIGH或REFCLK信号的频率稳定度特性取决于恢复的TDM时钟的漂移要求。对于恢复的TDM时钟必须符合G.823/G.824标准关于数据接口要求的应用,通常TCXO可作为用于CLK_HIGH或REFCLK信号的源;对于恢复的时钟必须符合G.823/G.824标准关于同步接口要求的应用,CLK_HIGH或REFCLK信号通常必须来自于OCXO。

定义

运营、管理和维护(OAM)意味着什么?

对于T1/E1线,OAM通常意味着T1/E1报警、性能监测(PM),以及与T1/E1成帧模式通信的环回。PW报警OAM采用每个PW报头中的L位和R位通信。TDMoP器件还使外部CPU在以太网接口发送和接收虚电路连通性验证(VCCV)和城域以太网联盟(MEF) OAM消息/报文。这些消息/报文独立于TDM PW报文。PW VCCV OAM可用于类似PW连接建立、PM及维护的功能。MEF OAM是一种以太网协议,可包括IEEE® 802.1ag和其他专用的以太网OAM功能(例如连接连通性检查)。

Maxim的TDMoP产品支持以下三种类型的OAM报文:
  1. UDP/IP相关OAM报文:报文的绑定标识号与OAM ID配置寄存器中配置的数值之一(最多8个不同值)之间匹配。
  2. VCCV OAM报文(带内性能检测器):根据control_word_oam_mask_n配置寄存器和control_word_oam_value配置寄存器的组合创建一个1至16位值。当该值与控制字(31:16)位匹配时,识别出OAM报文。只有OAM_ID_in_CW绑定配置位被置位时,才考虑这一匹配。
  3. MEF OAM报文:报文Ethertype和Mef_oam_ether_type配置寄存器匹配。

时分复用(TDM) PW定时是什么意思?

TDM PW定时是一个抽象术语,意思是PW为原始T1/E1承载定时信息。复杂的DSP算法用于在远端PW端点复现/恢复TDM定时。可通过监测接收到的数据包速率(例如采用ACR)或监测每个数据包中包含的RTP时标(例如采用DCR)恢复定时。有些应用不采用PW时钟恢复,而代之以使用本地接收T1/E1定时(环路定时)或使用本地系统时钟(系统定时)。

什么是实时协议(RTP)时标?

RTP时标提供一个32位值,被DCR技术采用,并表示连续传输的数据包之间的相对定时。RTP时标还表示数据包发送的时间。这种方法避免了通过网络转发数据包时造成的PDV。

什么是OAM时标?

OAM时标可附于中央处理单元(CPU)产生的OAM报文。这些OAM报文独立于TDM PW报文。OAM时标可用于远端(接收端) PW端点识别报文发送的时间。OAM时标的使用超出了TDMoP器件的范围;CPU决定如何使用OAM时标。

什么是本地时标?

TDMoP器件为CPU接收或转发至CPU的每个数据包增加了一个本地时标值。在有些应用中,这对于CPU了解接收到数据包的时间是有益的。本地时标的使用超出了TDMoP器件的范围;CPU决定如何使用本地时标。

总结

这些IETF PWE3 SAToP/CESoPSN/HDLC兼容的TDMoP器件为L2TPv3/IP、UDP/IP、MPLS (MFA-8)和城域以太网(MEF-8)网络提供了将TDM数据流和TDMoP数据流相互转换所必须的交互功能。Maxim的TDMoP器件还满足公共网络(例如ITU G.823、G.824和G.8261)的抖动和漂移定时性能要求。多达32个TDM端口可被转换为多达256独立可配置的PW,用于在100Mpsp/1000Mbps以太网端口进行传输。仅使用DS34T10x或DS34S10x器件时,E3、T3或STS-1流亦可通过IP、MPLS或以太网透明传输。每个TDM端口的码率可在64kbps至2.048Mbps范围内变化,以支持T1/E1或更慢的TDM速率。还支持用于基于TDM的串行HDLC数据的PW交互。内置的时隙分配(TSA)电路可将来自于单TDM端口的任意组时隙(TS)组合至单个PW。TDMoP器件的高集成度为高密度应用提供了完美解决方案。器件将成本、电路板空间和上市时间将至最小。理想应用包括:
  • 基于PSN的TDM电路仿真
  • TDM over cable
  • 基于PSN的TDM租用线路业务
  • TDM over wireless
  • TDM over BPON/GPON/EPON
  • 蜂窝回程
  • 通过PSN传输的HDLC封包数据
  • 通过标准PSN提供多种服务
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