[科普中国]-恒定比特率业务

CBR业务电路仿真规范

为了实现在ATM网络上传送电路业务，即CBR业务，ATM Forum提出了电路仿真的规范，电路仿真业务(Circuit EmulationService，CES)的特点就是在ATM网络上提供与当前TDM技术类似的性能。

图1为电路仿真参考模型，CBR业务可通过网络互通功能(Interworking Function，IWF)接入ATM网络，并与其它CBR设备相连，ATM网络对于接入的CBR业务是透明的，就好象仍在原来传统的电路网络中传送一样，这也是电路仿真的含义所在。

电路仿真支持的CBR业务包括结构化T1/Eln×64kbit/s业务及非结构化T1/El业务。结构化n×64kbit/s业务以部分式T1/El电路为模型，只传递实际需要的时隙，使占用的ATM带宽最小，n×64kbit/s业务向用户终端设备提供时钟，适用于全同步网络的环境。另外由于n×64kbit/s业务终止于设备数据链路(Facility Data Link，FDL)，它可以在IWF及用户终端设备之间的T1/El链路提供准确的链路质量监视和故障隔离。非结构化T1/El业务以与网络异步的T1/El电路为模型，适用于用户终端设备使用非标准的帧格式情况。在这种模式下，ATM网络以比特流的形式对电路上的数据业务透明传榆，用户终端设备产生定时信息，并由信元携带，经ATM网络传送至接收端。非结构化T1/El业务侧重于端到端设备的数据链路通信及告警，相对于结构化业务，它的配置要简单易行。

n×64Kbits/s业务用于仿真点到点的部分T1/El电路，其典型接入方式是通过1.544Mbit/sTl接口及2.048Mbit/S G.703接口。对Tl，每个接口提供24个时隙中的n个时隙，n可以从l到24任选；对E1接口，n可以从1到3l任选。由于n×64Kbit/S业务只占用T1/El接口的部分时隙，所以可以在一个T1/El接口上共享几个独立的仿真电路，即由对应于不同虚连接(Virtual Channel Connection，VCC)的AALl实体完成相应的适配功能，其网络互通功能图见图2。

图2a描述了结构化业务的网络互通功能。ATM UNI物理层接口为电路仿真业务提供足够的带宽，并通过此接口从ATM网络向CES网络互通功能单元提供定时信息，此定时信息同步于网络主参考源(Primary Reference Source，PRS)。ATM层负责多个VCC的复接和分接，每个VCC对应每个AALl实体，AALl实体负责虚连接的分段和重组(SAR)。时隙映射功能(MappingFunction)负责将输入、输出至SAR子层的数据流分配到相应T1/El电路的确定时隙中。在电路仿真中，VCC的时隙分配是由CES管理信息库(Manage Information Base，MIB)完成的。分配的时隙在VCC的输入、输出接口上不需要完全一致，也不必是连续的，但要求其必须保持125us的帧完整性，即每个VCC的n个时隙需保持在同一个帧结构中。另外，要求同一帧中同一VCC的n个时隙，在输入、输出接口上保持其顺序是一致的。

图2b描述了非结构化业务的网络互通功能，此处的映射功能只简单地将AALl层与T1/El业务接口的每一比特进行映射。从ATM观点看，图中的阴影部分代表了“AAL用户实体”1。

CBR业务的源定时恢复数字通信系统中，为了在接收方恢复出与发送源一致的数字信号，要保证收发双方的比特时钟具有一致的频率和相位关系。在电路网络中，收发时钟不同步将会导致接收方取样判决的错误；在ATM网络中，如果收发时钟不同步，同样将导致发送信息的错误恢复。CBR业务，属于实时性业务，要求提供严格的端到端定时同步功能。由于ATM网络采用了统计复用的策略实现多路业务的复用，信元在经过复用及交换后，将以不同的时延到达接收端，也就无法保证其原有的恒定速率，破坏了其周期性。恢复CBR业务的源定时，是ATM网络支持CBR业务所要求具备的基本功能。

CBR业务可以直接来自用户终端设备，还可能来自传统的电路交换网，如公用电话网、数据网及各种专用网。CBR业务的时钟可分为同步时钟和异步时钟。同步时钟是指CBR业务的时钟与网络时钟同步，在这种情况下，AALl管理实体直接从网络向AALl接收实体提供时钟，不需要进行时钟恢复。AALl-SDU数据以网络提供的时钟从接收端FIFO缓冲区中读出。如果在发送端和接收端的业务时钟存在长期的系统误差，那么在AALl接收端或下游的终端设备中将发生周期性的缓冲区上溢或下溢。因此，这种由网络提供时钟定时的性能将与网络同步的精度范围有关。

如果业务时钟与网络时钟是异步的，则需在接收端进行源定时恢复。由于ATM信元到达的不确定性，使得定时恢复变得相当复杂。其遵循的基本原则是以信元的到达时刻及到达间隔时间等信息为依据，并尽量借助其它的辅助同步信息。

ITU-T I.363建议中提出两种支持异步CBR业务的方法，一种是自适应时钟法(Adaptive Clock Method)，一种是同步剩余时标法(Synchronous Residual Time Stamp，SRTS)，对于满足ITU-T G．823/G．824中关于抖动和漂移要求的业务，建议采用SRTS法；在专用网中没有严格的漂移限制时，可以使用自适应时钟法。

自适应时钟法(ACM)自适应时钟法不需要在网络中传送额外的定时信息，其基本原理在于固定时间内传送的信元数目反映了发送源的时钟频率，此信息在接收端被用来恢复源时钟频率。通过在一定时间周期内对接收数据量的平均‘，CDV效应将被消除。用来进行定时均化的时间周期决定于CDV的特性。

自适应时钟法的具体实现是多种的，图3显示了一种通过使用AAL用户数据缓冲器的填满程度进行自适应时钟恢复的方法。

图3接收端将接收的ATM信元写入一个缓冲器，并由一个本地产生的时钟控制其读出频率。缓冲区的填满程序将取决于源时钟频率，并用来控制本地时钟频率，使两者趋于一致。具体操作是不断地测量缓冲器的充满程度，其测量结果用于驱动锁相环产生本地时钟。这种方法主要是要使得缓冲器的填充程序尽量保持在中间位置，为了防止缓冲器的溢出，设置上限和下限两个门限。当超出上限时，说明本地时钟频率比源时钟频率要低，需要将其频率提高，否则，将导致缓冲器的上溢。相反，当充满程序低于下限时，说明本地时钟的频率要比源时钟频率高，为防止缓冲器的下溢需将其频率降低。

同步剩余时标法(SRTS)同步剩余时标法是同步定时恢复方法的一种。同步定时恢复技术的基本概念是利用了公共参考时钟，ATM网络中信元是统计复用的，因此在ATM层中信元的传送是异步的；但它基于SDH传输网络的物理层仍然为一全网同步的同步网，可以由它为收发两端提供公共的网络参考时钟。图4显示了同步定时恢复的基本原理。发送端将其业务时钟fs与网络参考时钟fnx相比较，将得出的频差/相差信息通过ATM信元传送至接收端，接收端利用此信息及fnx恢复出发送源时钟。

最初的同步时钟恢复方法为美国Richard C．Lan等人提出的SFET(Synchronous Frequency Encoding Technique)方案，后来法国人Julio Gonzales提出了采用公共网络参考时钟TS(Time Stamp)方案。1991年12月，CCITT将此两种方案结合起来，综合了SFET及Ts方案的各自优点，提出了ITU—T标准的SRTS方案。SRTS技术的原理如图5所示，图中使用的各符号含义为：

fn：网络参考时钟频率，例如19.44MHz

fnx：网络分频时钟频率，fnx=fn/x，X为整数

fs：业务时钟频率

N：RTS的周期(以fs的时钟周期为单位)

Tn：RTS的第n个周期(单位为s)

￡：时钟频率的容差范围(单位为PPm)

Mn(Mnom，Mmax，Mmin)：第n个RTS周期中包含fnx时钟的周期数，一般为非整数。Mnom、Mmim和Mmax分别代表其标称值、最小值和最大值。Mmin、Mmax相对Monm的最大偏移量为y。

从由图5可见，在第n个业务时钟周期Tn内，包含有Mn个经分频的网络时钟(频率为fnx)，fs有一个允许偏差，使得Tn与Mn的值随时间变化。如果将№的信息传送至接收端，即可由终点根据fnx、Mn及共同约定的N值，恢复出源业务时钟fs。由于Mn一般不是整数，而同步定时恢复技术中只能传送整数值，因此，需对Mn的小数部分进行处理。在此采用了一个P比特异步计数器对fnx时钟进行计数。由于下一次脉冲未到达前，计数器不会更新，从而完成取整工作。这样还可以保持Mn小数部分的积累效应，而不是简单的四舍五入的取整方法。在图5中，dn代表前一个(即第N-1个)观察周期中Mn值的小数部分，sn为第n个周期的Mn值加上dn后的取整值，即：

Sn=[Mn+dn]

且dn+1=dn+Mn-Sn，式中[·]表示取整运算。

对于精度较高的业务时钟fs而言，Mn只在有限的范围内变化，其最大偏移量Mmax-Mmin=2y