來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：張 毓 葛 寧 王一超

摘要：在包交換網(wǎng)絡(luò)上仿真ｅ１業(yè)務(wù)可以實現(xiàn)用戶交換機ｐｂｘ與包交換網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，并能提供高質(zhì)量的話音，是除ｖｏｉｐ之外的另一種分組語音技術(shù)。提出了在百兆以太網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)模型和仿真結(jié)果。

關(guān)鍵詞：虛擬局域網(wǎng)ｖｌａｎ 服務(wù)質(zhì)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(wù)和更低的費用是促使電話網(wǎng)、計算機網(wǎng)、多媒體網(wǎng)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(shù)上的可能。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度看，ｉｐ ｏｖｅｒ ｆｉｂｅｒ?qū)⑹俏磥砭W(wǎng)絡(luò)的骨干；從提供業(yè)務(wù)的角度看，整合在統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)上的各種新舊業(yè)務(wù)將是人們能夠享受到的結(jié)果。

目前，電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)正演變?yōu)橐粋�語音與數(shù)據(jù)集成的網(wǎng)絡(luò)。其中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長，語音業(yè)務(wù)的增長相比之下并不明顯�？梢韵胂螅@種集成網(wǎng)絡(luò)中必然會以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主。可見，將電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)融合，把語音業(yè)務(wù)融入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的洪流，已是大勢所趨。但是，占較小比重的語音業(yè)務(wù)卻要求有比數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更高的ｑｏｓ保證。如何高質(zhì)量地傳送分組語音，是語音業(yè)務(wù)匯入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(wǎng)需要經(jīng)過ｉｐ電話網(wǎng)關(guān)。在網(wǎng)關(guān)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(wǎng)上。盡管ｖｏｉｐ已經(jīng)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(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)ｉｐ網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)ｐｂｘ的無縫連接；

（２）提供ｅ１在分組網(wǎng)上的透明傳輸，因此仍舊支持傳統(tǒng)電話上的多種業(yè)務(wù)；

（３）提供高質(zhì)量的語音。

達到上述目標(biāo)需要網(wǎng)絡(luò)提供足夠的帶寬——ｅ１速率為２ｍｂｐｓ。這在當(dāng)前的廣域ｉｐ網(wǎng)上是不可能實現(xiàn)的，下一代基于第三層交換的ｉｐ網(wǎng)將為此提供光明的前景。而當(dāng)前，受現(xiàn)有硬件條件的限制，局限于在局域網(wǎng)中實現(xiàn)這種技術(shù)，希望能夠為該技術(shù)在未來新式ｉｐ網(wǎng)的推廣鋪路搭橋。

本文提出了在百兆以太網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)包數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)的第一個字節(jié)設(shè)為時戳，收端可根據(jù)時戳對ｅ１包排序，判斷是否丟包。包結(jié)構(gòu)如表１所示。

表1 包結(jié)構(gòu)

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(wǎng)絡(luò)上進行電路仿真，為減小延時必須對語音包采取優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。而傳統(tǒng)的交換芯片對所有以太網(wǎng)包的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)先級，可以為優(yōu)先級高的包提供優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)以保證ｑｏｓ。鑒于支持８０２．１ｑ標(biāo)準(zhǔn)的交換芯片已經(jīng)出現(xiàn)，在以太網(wǎng)上仿真電路業(yè)務(wù)的ｑｏｓ是可以預(yù)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(wǎng)，為ｅ１包設(shè)定高的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級，即優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)ｅ１包以保證收端恢復(fù)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(yīng)這一要求，ｅ１數(shù)據(jù)在被封裝成上述結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)包后還要加入４字節(jié)的標(biāo)簽，形成８０２．１ｑ所定義的ｖｌａｎ幀，如表２。

表2 包結(jié)構(gòu)

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(biāo)簽

長度

時截

e1數(shù)據(jù)

fcs其中，２字節(jié)的ｖｌａｎ標(biāo)簽的詳細結(jié)構(gòu)如下：

3比特

1比特

12比行

優(yōu)先級

cfi

vlan標(biāo)識采用定長發(fā)包的方式。以太網(wǎng)包中ｅ１數(shù)據(jù)的長度定為ｎ×３２ｂｙｔｅｓ，正好是ｎ個ｅ１幀。ｎ值要適當(dāng)選取，因為包太長則延時太大，太短則開銷所占比重太大。數(shù)據(jù)長度正好是ｅ１幀的整數(shù)倍，這樣即使丟掉一個包，收端