利用EPON网络来提供高质量的语音业务

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以太网无源光网络(EPON)技术作为一种新兴的重要解决方案可通过分组光纤接入系统向住宅和商业用户提供“三重”业务。尽管数据和视频业务可从EPON提供的带宽增长中获益，但是语音业务并没有受到向分组网络转变带来的太大影响。本文将讨论在EPON上部署语音业务的挑战，并介绍一种很有潜力的解决方案——基于分组的电路仿真业务(CESoP)。    基于分组的语音业务挑战
    与数据业务相比，对时间敏感的语音流所需带宽少得多，但是需要更加谨慎和细心地加以处理。EPON的充足带宽和服务质量(QoS)机制有助于降低语音延时，但是语音对短期的和长期的网络损伤很敏感。网络拥塞、在以太网交换机中不充足的队列资源、路由变化或者诸如链路或路径故障等更严重的损伤都会导致分组丢失和语音质量降低。为了改善这些问题，基于分组的语音接收器大多装备了分组丢失隐藏机制。
    语音也是同步的。一个PBX必须与公共交换电话网络(PSTN)同步，以提供T1/E1服务。否则，在一个专用分组交换机内的成帧器将会产生影响QoS的周期性缓冲滑动。即使对于普通老式电话服务(POTS)线来说，如果接收器没有正确同步到发送器，那么重复的周期性缓冲滑动将表现为一串分组的丢失。
    在EPON上提供商业服务
    前一代PON基于ATM技术，包括支持电路交换业务的AAL1。而EPON不支持ATM，因此设备将不能提供完整的服务，包括针对商业用户的T1/E1接入、租用线路或专用线路业务。
    CESoP是一种已经制定的技术，它将电路交换业务通过隧道技术在分组交换网络内传输。CESoP是配合EPON的一种技术，可以支持商业T1/E1业务以及N×64kbps住宅语音业务。
    CESoP将包括数据和信令在内的TDM业务或语音样值进行分组，并形成无帧结构的专用线路数据或具有帧结构的N×64kbps语音信道。这些分组数据再通过一个分组网络传输(如EPON)。在远端，进入的分组通过接收抖动缓冲器进行平滑处理。然后从这些分组数据中提取出TDM电路数据或者语音样值，最后接续到TDM电路上。
    用于T1/E1业务的CESoPoverEPON
    针对商业用户的光网络终端(ONT)可提供若干个10/100Mbps以太网接口，但是并不直接支持T1/E1业务。相反，一个办公室内有很多的数字电话连接到PBX，PBX再通过一个T1/E1线连接到PSTN。
    在EPON内，CESoP是服务这个市场的一个很自然的选择。在ONT上增加一个CESoP模块就能支持T1/E1业务，无论是部分的、租用线路或专用线路都可以，如图1所示。

   

图1：ONT采用CESoP提供基于T1/E1的语音业务。

    CESoP通过在分组网络上提供语音和T1/E1业务可以满足各种挑战。分组处理延时可以低到125微秒(一个帧)或者大到1毫秒(八个帧)，特别是在一个相对带宽不受限制的网络中，例如EPON。跨EPON网络的分组网络延时应该在上行方向小于若干毫秒，下行方向更小。
    接收抖动缓冲器延时与EPON网络相匹配，上行方向在几毫秒的数量级，下行方向更小些。总之，单向延时可能在上行5毫秒和下行3毫秒左右。实验室测试值为上行1,900μs，下行800μs，即使在加载数据业务条件下(单帧分组)。
    CESoP标准内也有T1/E1的定时和同步概念。CESoP分组头中的时间标签和序列号用于从PSTN到用户端设备(CPE)之间传递定时信息。在一个准同步数字体系(PDH)环境中，每一个T1/E1连接可能通过不同的时钟源具备独立的定时。单个T1/E1连接的每个方向上可能还有独立的定时。CESoP允许每个T1/E1相互之间同步或全部异步的操作。
    如果在EPON中发生语音分组延迟或丢失的事件，CESoP连接将用一些适当的“填充”数据来替代这些丢失的分组，以便尽量减少对语音质量的影响。
    可以用几种方式实现基于EPON的最佳CESoP连接性能。选择一个低的帧/分组值将减少整体延时，而采用一个具有QoS意识的受控交换机以及在EPON中支持QoS机制可以在CESoP业务与背景数据业务之间进行优先级划分。这可能需要在CESoP分组头中采用虚拟LAN协议和/或在IP头中设置TOS位。CESoP互通功能(IWF)抖动缓冲器的大小也需要设定到一个适合分组网络的分组延时变化(PDV)的值，如果太小将产生分组丢弃，太大会产生不必要的延时。
    针对POTS业务的CESoPoverEPON
    针对住宅业务的光网络单元(ONU)可以通过以太网接口连接VoIP话机来支持语音业务，或通过一个或多个POTS接口使用VoIP或CESoP技术提供传统的模拟电话业务。图2显示了一个采用CESoP提供POTS电话业务的ONU实现方式。

    图2：采用CESoP技术提供POTS语音业务的FTTx。

    选择VoIP还是CESoP取决于应用、复杂度和成本。CESoP是一种从住宅用户到PSTN透明传输若干语音通道的非常简洁的机制，与VoIP相比具有不少优势。
    VoIP通常需要三个主要模块-语音处理、分组处理以及控制和信令，如图3所示。与之相比，CESoP完全去掉了语音处理模块，降低了复杂度和用户设备中的硬件和软件成本。

    图3：ONU采用CESoP提供POTS语音业务。

    CESoP将语音通道通过隧道技术传递到与PSTN连接的光线路终端(ONT)，无需本地智能执行呼叫控制处理和网关信令功能。得益于EPON中充足的带宽资源，承载ONU提供的所有语音通道的CESoP连接可以永久地建立。对于具有32个模拟POTS线路(32×64kbps)的ONU来说，如果考虑了分组头开销，CESoP连接带宽大约在2.5Mbps数量级。

    图4：普通的VoIP互通功能。

    本文小结
    在EPON网络之上使用CESoP能实现住宅用户的语音业务以及商业应用。CESoP可以用来提供针对商业用户的部分、租用或专用T1/E1业务，或者针对住宅用户在POTS线上的Nx64kbps语音通道。就商业用户而言，能向PBX提供T1/E1业务对于完整的三重业务打包来说非常的关键。CESoP连接的质量允许EPON有效地提供与纯TDM网络相同的语音性能和质量。