所謂TDM over Ethernet技術(shù)，就是通過(guò)Ethernet透明的傳送TDM業(yè)務(wù)（比如話(huà)音、圖像和數據業(yè)務(wù)）。 其基本原理就是將TDM數據不做任何翻譯和解釋?zhuān)庋b為以太網(wǎng)數據包，然后通過(guò)基于分組交換的以太網(wǎng)傳送到目的端，目的端需要將收到的數據包打開(kāi)并恢復出原始的TDM數據流。對于用戶(hù)而言，不需要考慮中間的傳輸媒介，相當于為用戶(hù)提供了一條透明的TDM通道。正是基于這個(gè)原因，分組網(wǎng)絡(luò )上的電路仿真又稱(chēng)之為通道仿真。
2．2 TDMoE與TDMoIP的比較
與TDMoE技術(shù)相近的是TDMoIP技術(shù)，即：TDM over IP。二者的主要不同之處在于封裝格式上，TDMoE的數據包只需封裝到二層（數據鏈路層），而TDMoIP的數據包需要封裝到三層（網(wǎng)絡(luò )層），因此TDMoE包的封裝效率更高。從傳輸效率上來(lái)看，由于TDMoIP分組的報頭開(kāi)銷(xiāo)比較大，故傳輸效率低于前者，所占用的帶寬也較大。比如采用IP/UDP/RTP/TDM的封裝格式，需要大概40字節的開(kāi)銷(xiāo)（20字節的IP報頭，12字節的RTP報頭和8字節的UDP報頭）。如果一個(gè)IP分組只用來(lái)傳送一個(gè)E1幀（32個(gè)字節）或T1幀（24字節），40字節的報頭開(kāi)銷(xiāo)就太浪費了?？梢酝ㄟ^(guò)對報頭開(kāi)銷(xiāo)的壓縮或把多個(gè)E1/T1幀組裝成一個(gè)“超幀”的辦法來(lái)提高TDMoIP的傳輸效率。從應用的角度看，二者的應用范圍不同，TDMoIP可以和以太網(wǎng)相結合，因此TDMoIP的應用范圍更廣，但技術(shù)也更復雜一些。目前的以太網(wǎng)局域網(wǎng)的應用廣泛程度遠高于經(jīng)過(guò)路由器的復雜IP網(wǎng)絡(luò )。因此，隨著(zhù)以太網(wǎng)的普及和發(fā)展，TDMoE技術(shù)將會(huì )得到更廣泛的應用。
2．3 TDMoE和VoIP、ATM的比較
TDMoE相對于VoIP更簡(jiǎn)單、廉價(jià)。這是因為T(mén)DMoE對話(huà)音、數據、信令及協(xié)議是透明的，不做任何的翻譯和修改。而VoIP需要在信令格式間采用新的協(xié)議和翻譯，相對于TDMoE，VoIP的這種改變是“革命”性的。VoIP支持某些新的應用，但它不能直接利用現有的電路交換設備。TDMoE則不同，可以直接利用已有的PBX和計算機通信集成（CTI）的一些優(yōu)點(diǎn)。另外，TDMoE可以提供話(huà)音、數據的混合業(yè)務(wù)，而VoIP只能提供IP網(wǎng)絡(luò )上的話(huà)音業(yè)務(wù)。VoIP允許話(huà)音壓縮和靜默期抑制，這樣雖然減少了帶寬需求，但卻犧牲了話(huà)音質(zhì)量。TDMoE技術(shù)可充分利用現有的TDM設備，為用戶(hù)提供更好的話(huà)音和數據業(yè)務(wù)。
ATM的電路仿真技術(shù)相對來(lái)說(shuō)比較成熟，制約其發(fā)展的主要還是價(jià)格因素。TDMoE技術(shù)相對于A(yíng)TM而言，更簡(jiǎn)單、成本更低、效率更高。ATM的凈荷大小是固定的48個(gè)字節，而以太網(wǎng)的凈荷大小不是固定的，因此TDMoE的傳輸效率更高。在A(yíng)TM網(wǎng)絡(luò )中傳送話(huà)音業(yè)務(wù)，服務(wù)質(zhì)量（QoS）可以得到保證，而TDMoE技術(shù)要想得到很好服務(wù)質(zhì)量還需解決一系列的技術(shù)難題，比如TDM業(yè)務(wù)帶寬保證、同步等等。
3 TDMoE面臨的主要技術(shù)挑戰
TDM技術(shù)是一種時(shí)分復用技術(shù)，而以太網(wǎng)采用的是基于統計復用的分組交換技術(shù)。時(shí)分復用和統計復用技術(shù)的不同特點(diǎn)決定了要實(shí)現TDM over Ethernet將面臨很多的技術(shù)挑戰。TDMoE面臨的主要技術(shù)挑戰在于如何復制恒定比特率的業(yè)務(wù)通過(guò)可變比特率的城域以太網(wǎng)絡(luò )。MEN的性能比如幀時(shí)延、時(shí)延變化以及幀丟失等對于TDMoE有很大的影響。尤其是如何實(shí)現收發(fā)兩端的CBR業(yè)務(wù)的同步。
3.1分組化
分組化是指將同步的PDH/SDH比特流轉換（封裝）為以太網(wǎng)幀的過(guò)程。當然分組化時(shí)延要盡可能的小，最好是一個(gè)恒定的值。為了減小因分組化而引入的時(shí)延，分組大小的設置要適中。為了提高傳輸效率，可以將多個(gè)同步比特流封裝進(jìn)一個(gè)以太網(wǎng)幀，比如可以將多個(gè)E1/T1數據流封裝進(jìn)一個(gè)以太網(wǎng)幀。
分組化過(guò)程支持結構化和非結構化的TDM操作模式。對于非結構化的操作，TDM業(yè)務(wù)是被當作純粹的比特流，不管數據在電路中的結構如何。例如在非結構化的模式中，E1電路只是被看作是一個(gè)2.048M的比特流，而不考慮幀定位比特的位置以及電路中的數據通道。非結構化模式的一個(gè)有利之處就是，TDM業(yè)務(wù)中的信令可以被透明的傳輸。這就意味著(zhù)TDMOE可以和任何類(lèi)型的TDM業(yè)務(wù)對接，同時(shí)不需要信令協(xié)議的轉換，這在一定程度上使這一技術(shù)的應用變得簡(jiǎn)單了。
3.2時(shí)延（幀時(shí)延）
當傳送TDM業(yè)務(wù)通過(guò)一個(gè)異步的分組交換網(wǎng)絡(luò )的時(shí)候，分組/幀時(shí)延是一個(gè)要考慮的關(guān)鍵因素，這是因為運行在TDM網(wǎng)絡(luò )中的話(huà)音業(yè)務(wù)對時(shí)延非常敏感。例如在電話(huà)網(wǎng)絡(luò )中，時(shí)延過(guò)大可能會(huì )引起串音、回聲，這會(huì )使話(huà)音質(zhì)量嚴重惡化。端到端的時(shí)延主要由三部分組成：分組化時(shí)延、網(wǎng)絡(luò )傳輸時(shí)延和解分組時(shí)延。分組化時(shí)延（封裝時(shí)延）和分組中的TDM凈荷大小有關(guān)，因為每個(gè)E1或T1幀持續時(shí)間只有125 ，所以封裝時(shí)延很小可以忽略不計。解分組時(shí)延相對來(lái)說(shuō)也比較小，因此這里所說(shuō)的時(shí)延主要還是分組在網(wǎng)絡(luò )中的傳輸時(shí)延。網(wǎng)絡(luò )時(shí)延主要包括發(fā)送終端和接收終端的緩沖時(shí)延、每個(gè)交換節點(diǎn)或路由節點(diǎn)的分組處理時(shí)延、節點(diǎn)的隊列（排隊）時(shí)延等。
為了使一個(gè)TDMoE系統能夠很好的工作，全程時(shí)延必須被很好的控制，而且要足夠的小。針對傳統的以太網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的不足，現在已經(jīng)提出了許多協(xié)議來(lái)改善以太網(wǎng)的QOS特性。比如IEEE802.1Q/p和IETF的RSVP(資源預留協(xié)議：Resource Reservation Protocol)等協(xié)議用于實(shí)現以太網(wǎng)的QoS功能。ＩＥＥＥ的８０２．１Ｑ協(xié)議定義了ＶＬＡＮ和包轉發(fā)的優(yōu)先級，可以為優(yōu)先級高的包提供優(yōu)先轉發(fā)以保證ＱｏＳ。RSVP是一種端到端的信令協(xié)議，可以讓某個(gè)端站點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò )中作出保證帶寬的預約請求。對于以太網(wǎng)上的電路仿真來(lái)說(shuō)，可以采用ＩＥＥＥ的８０２．１Ｑ協(xié)議來(lái)為T(mén)DM包設定較高的轉發(fā)優(yōu)先級同時(shí)采用RSVP協(xié)議來(lái)保證TDM業(yè)務(wù)所需的帶寬，這樣就可以保證仿真業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
3.3幀抖動(dòng)（時(shí)延變化）
幀抖動(dòng)是指由網(wǎng)絡(luò )引入的幀的時(shí)延變化，也就是說(shuō)每一個(gè)幀經(jīng)網(wǎng)絡(luò )傳輸后的時(shí)延不是固定的而是變化的。幀時(shí)延變化主要是因為承載TDM業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )（以太網(wǎng)）是異步的，每個(gè)包在網(wǎng)絡(luò )中經(jīng)過(guò)的路徑可能會(huì )不同，另外就是以太網(wǎng)的幀的長(cháng)度也不同。幀抖動(dòng)對于仿真業(yè)務(wù)的性能影響很大，必須要采取一些補償措施?？梢酝ㄟ^(guò)目的端的抖動(dòng)緩沖器來(lái)減小幀時(shí)延變化的影響。抖動(dòng)緩沖器用來(lái)容納遲到或早到的幀。抖動(dòng)緩沖器的存儲容量的分配有一定的要求，容量過(guò)大可以防止緩沖上溢，但會(huì )引入更多的時(shí)延，同時(shí)緩沖器的資源利用率也低；容量過(guò)小又容易引起上溢，因此對于緩沖器的存儲容量的選擇要適中。理想的抖動(dòng)緩沖器的存儲容量分配方案應該是動(dòng)態(tài)的按需分配，這樣既可以提高緩沖器的利用率，又可以保證任意時(shí)刻緩沖器的存儲容量都是相對最小的，可以進(jìn)一步減小業(yè)務(wù)的時(shí)延。幀抖動(dòng)也會(huì )影響接收端時(shí)鐘的恢復。
3.4幀丟失和重定序
任何分組網(wǎng)絡(luò )都會(huì )遇到這樣的情況：有時(shí)幀/分組不能按順序到達目的地，或者到達目的地的時(shí)間太晚了而被拋棄，這時(shí)就不可避免的要出現幀丟失。對于不按順序到達的幀要進(jìn)行重新定序，重定序功能通過(guò)使用幀頭部的序列號來(lái)實(shí)現。TDM和SDH/SONET網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有幀重傳機制，因此對于不按時(shí)到達的幀要被拋棄。拋棄部分幀可能會(huì )對仿真電路的質(zhì)量以及接收端的定時(shí)同步有影響，需要采取一定的措施對幀丟失的影響進(jìn)行補償。一般采用替代法，也就是說(shuō)用收到的前一個(gè)幀來(lái)替代丟失的幀。更好的方法是采用統計插值算法對丟失的幀進(jìn)行估計。
3.5時(shí)鐘恢復和同步
時(shí)鐘同步是實(shí)現TDM業(yè)務(wù)在以太網(wǎng)中傳輸的關(guān)鍵技術(shù)。
同步的意思就是要保持一個(gè)通信操作環(huán)境中的所有數字設備在一個(gè)共同的時(shí)鐘速率下。網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)如果不同步，接收節點(diǎn)要么會(huì )丟棄收到的信息，要么可能會(huì )重讀收到的信息。這也被稱(chēng)之為時(shí)鐘滑動(dòng)，時(shí)鐘滑動(dòng)會(huì )導致周期性地丟失一些數據，從而降低服務(wù)質(zhì)量。
作為一種時(shí)分復用技術(shù)，TDM信號占用恒定的帶寬，在傳輸時(shí)延、頻偏、抖動(dòng)、漂移等方面都有嚴格的要求。而以太網(wǎng)的傳輸是基于統計復用的技術(shù)，雖然具有較高的復用效率，擴展性比較強，但沒(méi)有有效的定時(shí)傳送機制，因而延時(shí)和抖動(dòng)很難控制，也就沒(méi)有穩定的時(shí)延。上述技術(shù)特點(diǎn)決定了在以太網(wǎng)上傳輸的TDM信號將不能有效攜帶定時(shí)信息，因此接收端恢復出符合TDM標準的高質(zhì)量的定時(shí)信息就變得很困難。時(shí)鐘同步是實(shí)現TDM over Ethernet的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
一般來(lái)說(shuō)有4種時(shí)鐘同步方式。第一種是網(wǎng)絡(luò )兩端具有共同的參考網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘；第二種是，網(wǎng)絡(luò )兩端具有各自的高質(zhì)量的振蕩器，兩側的時(shí)鐘獨立；第三種是傳送定時(shí)信號通過(guò)分組網(wǎng)絡(luò )；第四種是利用基于信息的分組去調整收發(fā)兩端之間的振蕩器的頻率。不論哪種時(shí)鐘同步方式，恢復出來(lái)的時(shí)鐘特性必須符合ITU-T的相關(guān)標準。
4 TDMoE的應用
TDMoE技術(shù)可以在以太網(wǎng)中提供透明的TDM仿真通道，比如在以太網(wǎng)中仿真E1/T1業(yè)務(wù)。該技術(shù)在繼承了以太網(wǎng)簡(jiǎn)單、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可以和現有的TDM終端設備實(shí)現無(wú)縫的連接。TDM作為一種傳統技術(shù)，在本地環(huán)路中仍占有很大的比重。與此同時(shí)，IP接入的廉價(jià)以及高速的帶寬又對用戶(hù)具有絕對的吸引力。傳統的運營(yíng)商可以利用該技術(shù)和現有的IP核心網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行TDM傳輸，從而降低基礎設施成本。對于新興的本地運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)TDMoE技術(shù)為用戶(hù)提供E1/T1和E3/T3等傳統租用線(xiàn)路和專(zhuān)用線(xiàn)路業(yè)務(wù)，從而迅速、簡(jiǎn)潔、低成本的擴展其市場(chǎng)份額，利用IP或以太接入網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )造新的收入來(lái)源。企業(yè)用戶(hù)則可以利用該技術(shù)在以太局域網(wǎng)上傳輸TDM話(huà)音，降低網(wǎng)絡(luò )開(kāi)支，節省電話(huà)費。圖2出示了TDMoE技術(shù)應用的一個(gè)例子，在城域以太網(wǎng)中通過(guò)電路仿真的方式連接遠端設備（Remote Terminal）到本地中心局(Local Co)的E1/T1電路。
