E1接入的新选择

一、应用背景

　　过去，话音传输和数据传输基本上在两种不同的网络上实现。随着用户对两类传输的需求逐渐趋同，在同一传输平台上融合实时业务和数据业务成为趋势。在SDH等传统的时分复用系统(TDM)上提供数据通道，例如传输以太网信号等，已经有许多成熟的方法。而在以太网上传送实时业务，较多的努力都集中在终端方面，产生了各种将语音、图像等信息直接装入以太网(或IP)数据包中的特殊终端设备。但是在短期内，并不可能，也无必要将长期以来基于TDM技术发展起来的各种终端全部改造成基于数据包的新型终端。在以太网上实现透明的仿真E1通道，可以充分利用现有的各种基于E1的终端设备，在日益普及的大量以太网资源上快速提供各种服务。为此，E1 over 以太网适配设备应运而生，该设备可以在现有的以太网或者IP网上快速建立E1链路，从而提供E1的快速接入。

　　同时，采用IEEE 802.11a标准的无线网桥设备的大量出现，为满足用户业务的无线接入需求，提供了廉价有效的传输手段。例如5.8G无线网桥，可以在几公里到几十公里范围内实现两点间的无线通信，短距离还可以实现非视距通信。这类设备价格低，安装快捷方便，而且因为处于ISM频段，国家无委没有对其进行统一的分配，因此比较容易获得批准使用，有利于其在接入网建设中大规模应用。但是对于希望实现无线E1接入的客户，廉价的无线网桥似乎并不合适，原因是这类网桥基于IP技术，通常并不具备E1接口，而只有以太网接口。为此，不得不采用昂贵得多的基于电路或ATM的微波设备。无线网桥则被大规模应用在不需要传送E1业务的单纯数据传输场合。

　　那么，能否利用无线网桥提供E1服务呢？答案是肯定的。通过E1 over 以太网接口转换器设备，可以在无线网桥建立的以太网链路上仿真E1通道，从而实现E1的无线传输和接入。

二、系统介绍

1. 三种E1传输方式的比较

　　我们知道，E1信号源自PCM编码时分复用技术，以2048kbit/s恒定速率传送信息，俗称“2兆口”，该接口已经成为各种交换设备和传输设备的无可替代的标准接口。目前采用的E1传输方式主要有以下两种:

　　(1) 光纤传输系统，包括PDH和SDH两种技术体制。

　　(2) 数字微波传输系统。

　　除了上述两种大家共知的E1传输方式外，由于无线网桥市场的迅速崛起，如何利用无线网桥来传输E1也成了一个大家讨论的话题。E1 over以太网接口适配器的开发成功，为无线网桥的E1接入提供一种全新的选择。下面给出一个简单的利用无线网桥来传输E1的示意图。

　　三种E1传输方式相比较而言，光纤通信系统的优点无需赘言。光纤通信的兴起是20世纪最重大的科技事件。自从70年代提出光纤传输理论，80年代走向实用化以来，光纤通信得到很大的发展。光纤通信以其巨大带宽、超低损耗和较低成本而成为干线传输的主要手段。从本世纪90年代以来，以大容量光纤传输作为国家信息高速公路的主要传输手段，已经成为不可抗拒的历史潮流。但是，其较大的一个缺点就是必须铺设光纤，这使得光纤通信系统在某些不方便铺设光纤或者不能铺设光纤的地方受到了限制，而且光缆的铺设相对来说施工周期较长，对于某些紧急任务也无法及时满足要求。

　　数字微波通信系统是在微波频段通过地面视距传播进行数字信息传输的一种无线通信手段。数字微波作为一种无线传输方式，在灵活性、抗灾性和移动性方面具有光纤传输所无法比拟的优点，可以应用于干线光纤传输系统在遇到自然灾害时的紧急修复，以及由于种种原因不适合使用光纤的地段和场合。但是其自身的价格较高，而且受视距的限制。

　　第三种方式采用无线网桥加E1 over 以太网接口转换器提供的E1接入方式可以较好的避免上述两种传输方式的缺点。首先该方式是采用无线的方式，可以方便的安装和及时的开通，具有方便灵活的特点。另外就是无线网桥的技术已经成熟，价格相对比较便宜。这样就可以给电信运营商或者专网的客户提供一种经济简便的E1传输和接入手段。

2. 技术难点分析

　　我们知道，基于PCM编码技术的E1信号是属于传统的TDM(时分复用)系统的范畴。时分复用技术具有带宽固定，传输时延小而稳定，信号定时透明度高，抖动、漂移小等特点，适合于话音、图像等对传输实时性和定时稳定性要求高，但通常可以容忍一定程度的传输误码的应用。而以太网则采用统计复用技术，其传输和交换基于数据包。基于数据包的统计复用技术具有更高的复用效率，适合于对时延要求不严格、通常不需要准确恢复定时信息，但对传输误码敏感(因而允许出错重传)的数据传输场合。采用无线网桥＋E1 over 以太网接口转换器方式建立的仿真E1通道是否可以满足E1设备的要求呢？

　　由于E1和IP在技术上具有很大的差异，利用以太网提供仿真E1通道并非易事，难点在于在网络出口有效地重建E1码流的定时信息。需要克服以太网自身特有的包延时随机、没有有效的定时传送机制、传输误码或碰撞会导致丢包等缺点。

　　E1 over 以太网接口转换器必须能够解决上述问题，才能真正替代传统的电路型微波设备。判断的主要依据包括:E1码流时钟恢复的稳定性和附加处理延时。实践证明，性能优异的接口转换器与无线网桥配合，能够很好地用于绝大多数基于E1的应用场合。

　　时钟稳定性包括时钟抖动、漂移和频率保持特性。抖动会引起E1终端设备产生误码，漂移会导致滑帧和其他类型的业务损伤，时钟频率的跳变则会导致帧失步和重新捕捉，表现为严重的误码。当包含E1数据的数据包发生零星丢失时(在无线条件下尤其不可避免)，是否能够维持时钟频率的稳定而不发生跳变，也是这类设备的一项重要指标。

　　用于实时双向通信时，处理延时也是E1信道的一项重要指标。例如用于没有回声抵消器的PCM语音业务时，单程的总延时应在50毫秒以内。如果接近100毫秒，可以听到明显的回声，影响通话质量。这一延时不仅包括接口转换器的处理延时，还要包括无线网桥的传输延时、数据包传递抖动所需缓冲引入的延时、话音的编解码处理延时、以及电话传输和交换系统引入的其他延时等等，因此要求E1 over 以太网设备要引入尽可能小的处理延时。算法好的设备，处理延时可以达到6毫秒以内。

　　有些E1 over IP设备提供了E1信道的分帧处理，这对于不需要在两点间传送一个完整E1，而只需要传送若干个64kbps时隙的应用，是很有意义的。通常，这类设备可以将每一个时隙码流单独封装到IP包中，因此在IP网络中的传输单元以时隙为单位，具有很高的灵活性，例如将一个E1信号拆分后送到多个远端站点。由于无需传送整个E1信号，因而可以节省带宽。分帧封装的主要困难在于效率和时延之间的矛盾，为了达到较高的效率，每个数据包必须具有一定的长度，而对于64kbps码流，其封装时延会长达同样的包封长度下E1码流的32倍，往往给实时语音业务造成严重的回声。

　　将E1数据封装成数据包的方式会影响数据包在网络中的性能。有些E1 over 以太网接口转换器允许用户自己选择各种包封方式，以便与传输网络特性相匹配，获得最佳效果。包封方式包括:包封长度、是否加入IP包头、是否加入VLAN包头等。对于无线网桥而言，通常用于点到点连接，无需路由寻址，一般无需加入IP包头和VLAN包头，这样可以节省带宽，而无线网桥的带宽通常并不充裕。另外，一些无线网桥的带宽依赖于包长，因此选择合适的E1数据包封长度有时是至关重要的。

　　对于需要用无线网桥同时提供E1和以太网接入的应用，例如网、话一体的话吧，还应该考察转换器的另一项功能，即是否能够对共同传输的数据业务进行严格的流量控制。由于无线网桥的有效传输带宽通常并不很大，而且通常不能为E1数据包提供充分的QoS保证，因此当传送突发数据业务时，很自然会对E1数据包产生冲击，造成丢包，严重干扰E1信号的传输，产生误码，甚至中断。因此，对于此类应用，应该选择具有下行以太网接口，并能有效限制往返下行接口数据包的优先级的产品，并注意连接方式，如图所示:

　　另外，在E1 over 以太网接口适配器上提供各类告警指示和环回控制功能，对于作为E1无线传输设备的应用方式，是有实际意义的。在工程安装和故障检修阶段，了解本端和对端E1接口的信号状态，控制E1接口的环回以便用E1误码仪测试通道性能，观察丢包现象等，可以帮助工程人员了解情况，判断故障所在。

3. H0EL-EthMux简介

　　下面我们介绍一下华环公司的E1 over 以太网接口适配器——H0EL-EthMux。

　　H0EL-EthMux设备可在以太网或IP网上建立1~2路透明E1通道，用于提供话音等实时业务，见应用示意图。

　　在上图中，H0EL-EthMux经以太网传送两路E1信号，连接电话交换机和接入网设备，和其他E1终端设备。甲、乙两地的计算机则通过H0EL-EthMux提供的以太网接口实现互连。H0EL-EthMux内部的QoS机制保证E1信号的优先传递。

　　H0EL-EthMux将E1码流中的数据封装在数据报内，通过以太网传送到远端设备。H0EL-EthMux有两种不同的包封方式可供选择:单纯以太网包封，或UDP/IP协议包封。前者适用于同一个以太网子网内的互联，因为其封装效率高，特别适合于带宽紧张的场合，例如用于无线网桥的互联，但是不能跨越路由器。后者则用于IP网络内的互联，优点是可以利用路由器或3层交换机跨越以太网段，缺点则是附加的IP报头需要额外带宽，当采用128字节封装时，每路E1比单纯以太网包封方式多占用带宽，传输效率较低。用户可以根据实际应用场合自己选取封装模式。设备默认为IP封装。

　　H0EL-EthMux具有以下特点:

　　* 高传输效率，低传输延时;

　　* 频率还原稳定，抖动、漂移小;

　　* 抗丢包能力强，无频率跳变, 超强帧同步保护;

　　* 提供2路E1接口，符合G.703相关规定;

　　* 设备可以级联，从而提供N(N≥3)路E1接入;

　　* 以太网包长可设，支持长包;

　　* 上行总带宽可设置，E1包QoS保证;

　　* 提供本端和对端LOS、AIS告警;

　　* 同时支持75Ω和120Ω两种类型接口，无需设置;

　　* 用户选择IP协议封装或单纯以太网封装;

　　* 以太网接口10/100M自适应，全/半双工自适应，交叉/直通线自适应;

　　* 具有硬件参数设置开关，方便现场开通;

　　本设备最典型的应用场合是通过无线网桥提供E1通道。H0EL-EthMux可以和大多数厂家的无线网桥配合使用，详见后面应用实例。目前多数无线网桥的传输带宽随以太网包长而变化，有些网桥则引入较大的包延时抖动。当与不同的无线网桥配合使用时，可能需要调整E1信号包封长度和抖动吸收缓存器大小等参数，以获得最佳传输效果。

由下图看出，用无线网桥和H0EL-EthMux设备可以提供两路E1通道和两路以太网通道。

4. 应用实例

　　经过北京华环公司和各无线网桥厂家的共同努力，华环公司的E1 over 以太网接口转换器产品H0EL-EthMux成功的实现了和各大无线网桥厂家的主流产品互通。下面将互通情况做一个简表，供参考。

目前华环公司的H0EL-EthMux设备已与以上所列出的不同厂家不同系列的无线网桥均做了互通性测试，互通性良好，完全能够满足应用需要。与其它公司无线网桥的互通性测试产品种类进一步增加中......

三、结论

　　总之，廉价无线网桥设备的推出，不仅实现了数据业务的无线接入，也为传统E1信号的无线接入提供了很好的解决方案。在绝大多数场合，无线网桥和华环公司的E1 over 以太网接口适配器H0EL-EthMux构建的无线系统完全可以取代光纤、微波等传统传输方式，可以应用于传统的光纤和微波应用的E1传输场合，比如PBX和交换机的互连，基站BTS和基站控制器BSC之间的互连，以及网吧，话吧或一网双吧的应用，大客户语音和数据的同时接入等，且具有更好的性能价格比，从而为电信运营商和专网客户带来更大的价值。