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WiMAX(或IEEE802.16)是一种针对宽带无线接入(BWA)应用部署的协议。采用OFDM调制和以IP为中心的路由架构，WiMAX可实现数据吞吐率高达70Mbps，传输距离远达数英里，突破了视距限制。尽管今天的“最后一英里”宽带业务主要是由DSL、有线电视或光纤(例如无源光网络)链路提供的，但WiMAX正在成为一种可行方式。由于继承了无线连接性的所有优点，WiMAX承诺可降低成本并加快宽带业务的部署。
本文论述如何将TDM业务添加到WiMAX平台上。TDM业务不仅是指语音业务，还包括来自商业用户的传统T1/E1或分解(fractional)T1/E1业务。目前，这些TDM电路通过完全独立的接入线连接到公共交换电话网(PSTN)。对于开展BWA业务的运营商来说，将TDM支持融合到WiMAX中是创造额外营收的一条简捷之路。
WiMAX传输本原TDM(Native TDM over WiMAX)
在WiMAX系统中，基站(BS)向所有用户站(CS)广播通信，而每个CS只在分配的时隙内发送数据。这种基于TDMA的媒体接入方式要求所有BS和CS同步且帧对齐，这是由WiMAX PHY层实现的。时隙请求和批准均通过BS和CS之间的MAC层完成。通过为TDM通信保留一定时隙或带宽，WiMAX系统可以在MAC层上提供本原TDM支持。
图1显示了WiMAX协议层，其中位于MAC之上的汇聚子层(CS)负责将特定业务映射到802.16连接上。正式规定的两个CS为分组CS和ATM CS。分组CS提供IP帧、以太网帧和802.1Q VLAN帧在 802.16连接上传输。ATM CS用于在WiMAX上传送ATM信元。目前，只有专有TDM CS在802.16连接上传输T1/E1业务。
WiMAX传输CESoP(CESoP over WiMAX)
分组网络电路仿真业务(CESoP)是WiMAX传输本原TDM的一种替代选择。
CESoP，也称为TDM-over-IP或TDM伪线，是一种在包括IP、MPLS或以太网在内的任意分组交换网络上透明地搭建传统TDM电路如T1/E1或Nx64K“隧道”的技术。通过利用中继和隧道等技术，CESoP提供了较低的延迟，是一种比VoIP更为成本有效的方法。此外，CESoP还适用于租用线和帧中继等VoIP无法满足的业务。
CESoP的原理源于ATM电路仿真，简单明了。TDM数据被装在一些IP/以太网分组的有效载荷内，以恒定的速率发出。当这些分组到达目的地时，TDM数据经过消除到达时间波动影响，按顺序放出。
目前存在多个CESoP标准，包括ITU的Y.1413和城域以太网论坛的MEF-8。最后批准还有待不久后IETF PWE3草案的发布。该技术已在各种应用中得到部署，包括蜂窝回程和接入网络融合等。
图2显示了适用于CESoP情况的协议层。T1/E1通信在通过CS进入WiMAX MAC之前，被封装进IP或以太网帧内。
本原TDM与CESoP比较
虽然两种方法都可以把TDM业务融合到WiMAX中，但与本原TDM相比，CESoP具有一些重要优势。具体表现在以下几方面：
1. 布线
对于本原TDM，T1/E1电路终止于WiMAX MAC层。假设WiMAX用户站位于屋顶或街柱上，则需要铺设一条或多条T1/E1电缆以及以太网电缆，才能把业务引入室内。但这在费用和技术上都是一项巨大负担。
而对于CESoP，则只需要一条以太网即可。使用一个独立的CESoP设备，只要以太网铺设到，T1/E1电路就可以随时恢复。
2. PSTN连接
对于本原TDM，T1/E1电路终止于WiMAX MAC层，要求具有连接到WiMAX基站的PSTN。实际上，大多数WiMAX基站会位于远程中心局内，那里只有可用上行链路的以太网。当WiMAX基站上没有PSTN上行链路时，本原TDM是不能实现的。
而CESoP在这些情况下非常适合。无论是以太网形式还是IP帧形式，TDM业务都可以流经分组上行链路，通过数据网络，然后在具有PSTN接口的任何适当地方转换回T1/E1电路。实际上，来自多个基站的TDM业务，在被发送回PSTN之前，一般会在一个中心点上集中。
3. 底板
目前已实现的WiMAX基站中，大多数只具有分组底板，用以交换数据业务。增加本原TDM支持将需要一个新的TDM底板，以便在系统内移动TDM业务。例如，可能不得不在底板上增加一条H.110总线，以便在两个刀片(blade)或线路卡之间交换TDM业务，从而彻底重新设计。
而对于CESoP，在传统的完全分组系统上增加TDM支持则既简单又快捷。既可以使用现成的CESoP盒构成可分离的解决方案，也可以添加一个带有TDM接口和分组底板的CESoP刀片，构成一个集成解决方案。
4. 到Wi-Fi的无缝扩展
如果客户驻地有WLAN基础设施，则可以通过Wi-Fi对通过WiMAX传送的TDM和数据业务在其覆盖区域内进一步进行扩展。对于CESoP，从WiMAX用户站到Wi-Fi接入点的交易将无缝通过以太网连接。此同一特性不能用于本原TDM。
5. MAC实现
CESoP只需要分组CS，而本原TDM则同时需要TDM CS和分组CS。就WiMAX MAC实现而言，CESoP比本原TDM简单且成本低。
6. 互通性
WiMAX到处关涉互通性。目前，还没有关于TDM CS或本原TDM支持的官方规范，使得人们在是否采用该技术的问题上犹疑不前。而CESoP是一种标准可追踪技术，其互通性已经过现场验证。
在性能方面，本原TDM胜过CESoP，这只是因为本原TDM使用了WiMAX无线上的保留带宽，而CESoP则是与所有数据通信共享带宽。因此，CESoP更易受通信负荷变化的影响。但是，WiMAX MAC为不同类型的应用提供了QoS区别对待。这些业务分类之一是专门设计以支持T1/E1电路仿真等恒定位速率业务的。通过启用上述特性，CESoP性能应可接近本原TDM的性能。
在CESoP中，TDM电路在异步分组连接上的同步一直是个挑战。然而，WiMAX PHY层的同步本质却为实现卓越的TDM同步提供了机会。通过在WiMAX无线链路的两端使用一个共同PHY时钟，就能实现一种差分时钟机制，从而在WiMAX上传输任何时钟频率。由于不受分组延迟变化的影响，这种差分时钟机制已被证明可以提供运营商级TDM同步。
CESoP与VoIP比较
WiMAX开发了QoS特性，以支持通过VoIP提供语音业务。这些特性将同样有利于CESoP的实现。尽管CESoP和VoIP在一定程度上有些相似，但仍存在以下重大差别。
1. CESoP提供的业务比VoIP宽泛得多。例如，CESoP支持异步和非帧T1/E1电路用于租用线业务，而这是运营商的一项主要收入来源。但VoIP则无法满足这一市场。
2. CESoP采用中继技术将多个语音信道捆绑在一起，而VoIP通常处理单独的语音信道。因此，CESoP降低了带宽需求和延迟，这是WiMAX环境中两个关键的测量指标。
3. VoIP必须使用IP/UDP/RTP协议，这将会产生相关费用。CESoP可以运行于简单得多的协议上，使得其带宽效率更高。
4. 从实现的角度来看，CESoP通过去掉语音压缩和呼叫控制功能块，降低了成本。CESoP引起的较低延迟也避免了对语音回声消除的需要。
5. VoIP无法解决低容错传真和调制解调器设备的同步问题。必须附加FAXoIP模块，以便在将传真/调制解调器信号转发到IP网络之前对它们进行调制/解调。这增加了设计复杂性和成本。而CESoP运行在可传送任何语音、传真或调制解调器信号的清晰信道上。
本文小结
将TDM融合到WiMAX平台上在财政上是可行的方案，并被市场所推动。目前有两种方法：WiMAX MAX层本原TDM支持；或CESoP。虽然这两种方法在技术上都是可行的，但WiMAX传输CESoP的方法，由于可在IP或以太网能够到达的任何地点终止TDM电路，因而具有更高的灵活性。这种灵活性意味着设计更简单、成本更低和更少的折衷。
与通过微波无线方式传输PDH的传统方法相比，随着WiMAX设备价格的下降，采用CESoP可以降低无线T1/E1业务的成本，并具有同时传输以太网通信的附加优点。当每条T1/E1电路的材料成本降至几十美元时，CESoP的能力无疑会加快WiMAX的采用和部署。
作者：郎涛
高级应用工程师
同步与融合组
卓联半导体公司
