EPON系统中TDM业务的实现

3TDMoverEPON实现的关键技术

　　3.1时钟恢复与抖动平滑

　　时钟恢复与抖动平滑是TDM分组电路仿真实现中的两个关键技术

　　3.1.1时钟恢复

　　在任何通过分组实现电路交换的技术中，最关键的问题之一就是时钟恢复。例如，在两个客户端之间使用专用租借线路通过运营商分组网络上的仿真链路进行连接，则客户TDM业务的频率fservice必须在分组网络的出口处精确地重新生成。长时间的频率不匹配将导致分组网络出口处形成等待队列，如果重新生成的时钟比原时钟慢，则缓冲器被填满，反之则会被清空。这两种情况都会造成数据丢失和服务质量下降。而要实现对TDM业务的支持，ONU侧的时钟恢复技术是首先要解决的问题。就电路仿真技术本身而言，目前主要有基于SDH的指针调整方式、差异方式和自适应等3种时钟恢复方式。

　　在IETF制定的文档draft-ietf-pwe3-sonet-09.txt中，定义了利用SDH指针调整技术实现分组网络中的定时同步。同时还定义了显式指针调整中继（EPAR：ExplicitPointerAdjustmentRelay）和自适应指针管理（APM：Adaptive Pointer Management）这两种指针管理方式来实现网络同步操作： EPAR方式通过重复发送端的指针调整事件来保证TDM数据以与发送端相同的速率被接收端读取，通常应用于发送端和接收端存在公共参考时钟的情况下；而APM则通过保持TDM数据以接收时相同的速率被接收端读取以维持抖动缓存的利用率在一定范围，此时通常发送端和接收端无公共的时钟参考。由于EPAR和APM方式实现时钟恢复本质上都是基于传统SDH技术的指针调整，尽管能保证系统的时钟同步，但实现很复杂，成本很高，不适合在EPON系统规模应用。

　　差异方式是在发送端和接收端均采用高精度的时钟参考源，通过比较包的到达频率与主参考源的频率之差进行补偿，实现TDM业务的同步。此方法具有很好的抖动和漂移特性，

　　在很大程度上不受网络延时、网络延时变化和包丢失的影响，但是需要在两端均提供公共参考时钟。该实现方式主要适用于发送端和接收端均位于电信机房或其他存在高精度电信时钟的场合，

　　自适应时钟恢复方式则不需要发送端和接收端具有公共的参考时钟。在接收端根据到达包所携带的信息就可以恢复出需要的时钟信息。定时信息既可以是通过比较本地和远端的时标（Timestamp）值来获取，也可以根据包的间隔到达速率或抖动缓存的填充水平来获取。由于EPON本身主要用于用户接入网，加上EPON可以给特定的数据包提供很高的服务质量，所以自适应的时钟恢复方式应用于EPON系统将会获得很好的时钟特性。

　　3.1.2抖动平滑

　　由于以太网采用共享信道，支持存储转发，数据包的传输延时无法控制，具有很大的随机性，造成包与包之间的传输时延差，即使所有分组都通过网络的同一路径进行传送，当它们到达网络出口处的交互功能模块时仍然会有一些时间偏差。这种随机性反映在TDM数据的发送过程中，实际引入的瞬时抖动会远远超过正常TDM线路抖动容限，我们把它称之为"分组抖动"。由于TDM电路具有恒定不变的位速率，因此我们可通过使用缓冲区来克服抖动，将较快到达的分组在输出之前进行缓存和排序，这样就可以补偿与其它较慢分组之间的延时差。但由于语音通信的实时性要求比较高，缓冲区对丢失的包按空包处理。如果缓冲区过小，就会出现溢出现象，导致丢包严重，从而不能很好实现抖动的平滑，而如果缓冲区过大，闸门打开的门限值就会加大，就会使延时加大，而语音等TDM业务对延时又有较高的要求，所以缓冲区大小的设计成为抖动平滑的关键。

　　3.2如何在多业务分组网络中给TDM业务提供更好的QoS服务

　　如何在多业务分组网络中给TDM业务提供更好的QoS服务，这是TDMoverEPON实现的又一关键问题。EPON上的不同业务对QoS的要求不尽相同。TDM业务占用带宽虽小，但对延时、抖动、漂移、误码率等指标有很高的要求；而视频业务则需占用较大的带宽，对延时也有一定要求，但可容忍一定程度的丢包；数据业务则需要占用更大的带宽，并且具有很强的突发性，对数据的完整性和准确性有较高要求，但对延时要求又较低。要满足不同业务的QoS,同时又要给TDM业务提供更好的QoS服务, 这就要求在实现TDM业务时充分考虑TDM业务对延时和抖动的严格要求。解决这一技术难题不仅需要解决电路仿真中涉及的时钟恢复问题，而且还要在EPON系统上进行一定的功能改进。目前烽火通信提出的解决方案是在EPON系统上为TDM业务指定了更高优先级的逻辑链路标识（LLID），从而保证TDM数据无丢失并且始终得到更高的服务质量；再者采用基于每个LLID的动态带宽分配算法，根据不同时刻的流量特性结合用户服务水平协议（SLA）通过REPORT－GATE机制实现带宽的有效利用。实验证明通过采用这些措施不仅确保了TDM业务对延时抖动等指标的严格要求，而且保证了TDM业务的服务质量。