Технология TDMoP является способом прозрачной передачи потоков Е1 через сети Ethernet, IP или MPLS. Основная идея технологии заключается в разбиении непрерывного потока данных Е1 на фрагменты, которые снабжаются необходимыми заголовками и, сформированные таким образом пакеты, передаются в пакетную сеть. На принимающей стороне из этих фрагментов вновь формируется непрерывный поток данных Е1, причем основные параметры восстановленного потока полностью соответствуют входному потоку Е1. Таким образом, TDMoP эмулирует «медный провод» и, с точки зрения конечного оборудования, представляет собой обычное проводное соединение между двумя телефонными станциями или другим аналогичным оборудованием. Такой подход к организации связи позволяет прозрачно соединять имеющееся оборудование, не сталкиваясь с проблемами совместимости оконечного оборудования и сетей передачи данных.
Основной проблемой при организации передачи потоковых данных через пакетные среды является восстановление синхронизации на удаленном конце, так как в сетях Ethernet нет возможности передавать синхроимпульсы, а время задержки - случайная величина. Это заставляет обеспечивать восстановление синхронизации на принимающем конце специальными алгоритмами на основе доступной информации о задержках в сети передачи пакетов.
Другой проблемой является потеря пакета при передаче через сеть. Конечно, при организации сети передачи данных используется надежное оборудование, и число таких потерь сводится к минимуму, однако, они, все-таки, случаются, и такой случай требует специальной обработки. В TDMoP предусмотрено два способа борьбы с потерянными пакетами: повторная передача потерянных пакетов и интерполяция. Кроме того, введены специальные меры для борьбы с перерывами в передаче пакетов, которые могут возникать при использовании беспроводных соединений.
Протокол
Для передачи потока Е1 исходная последовательность бит (битовый поток) разбивается на равные фрагменты, которые снабжаются необходимыми заголовками Ethernet и IP/UDP и передаются в сеть. На принимающей стороне из полученных пакетов формируется последовательность бит идентичная входной последовательности, как по параметрам целостности данных, так и по временным параметрам.
Кроме того, протокол TDMoP должен обеспечивать процедуру установления соединения, которая позволяет согласовать параметры передачи, восстановление потерянных пакетов, сбор информации о задержках в сети, обеспечивать возможность предавать часть временных интервалов потока Е1, а также передавать служебную информацию о состоянии потока Е1 на удаленный мультиплексор.
Для установления соединения и контроля параметров передачи потока Е1 используется протокол SIP (Session Initiation Protocol) RFC 3261, обеспечивающий высокую гибкость, расширяемость и прозрачность. Каждый мультиплексор должен обеспечивать функции клиента и сервера SIP, обеспечивая симметричность соединений.
Для передачи используется протокол TDMoP v4 или TDMoP v5, обеспечивающий необходимую функциональность при минимальном уровне накладных расходов.
Формат пакетов несущих Е1 поток выглядит следующим образом
Где N - количество фреймов в пакете, а T количество передаваемых временных интервалов Е1 потока.
Заголовок TDMoP версии 4
Заголовок TDMoP версии 5
Задержки
Традиционное телефонное оборудование накладывает серьезные ограничения на задержки при передаче Е1 потоков. И хотя стандарт ITU-T G.114/G.131 допускает задержку передачи в один конец до 150 мс, большая часть имеющегося оборудования не содержат схем эхокомпенсации, что ограничивает время задержки в один конец примерно 15 мс. При больших значениях голос приобретает «металлический оттенок», а при дальнейшем увеличении задержки начинает слышаться отчетливое эхо. Технология TDMoP не добавляет задержек, связанных с алгоритмами сжатия, что позволяет сохранить минимальную задержку из конца в конец на уровне примерно 2,5 мс. TDMoP вносит задержку, необходимую для накопления пакета данных для передачи, которая зависит от размера пакета и по умолчанию составляет 1мс. Также существует дополнительная задержка необходимая для компенсации различий во времени передачи пакетов через пакетную сеть. Практические величины задержки лежат в диапазоне 3-8 мс и зависят от качества сети передачи данных. Таким образом, несмотря на неизбежные в пакетных сетях вариации задержки пакетного трафика и потери пакетов, достигается необходимая точность синхронизации в сети и соответствие спецификациям ITU-T G.823 и G.824.
Восстановление синхронизации
В PDH сетях используется иерархическая система распределения синхронизации, позволяющая всем устройствам в сети работать синхронно, с одной скоростью. Одинаковая скорость передачи битовых потоков чрезвычайно важна в PDH сетях. Например, если на вход порта данные поступают чаще (даже незначительно), чем происходит их обработка, то часть данных потеряется. Если же данные будут поступать реже, то будут возникать моменты, когда их будет не хватать. Такое искажение данных при несовпадении скорости передачи и скорости обработки данных называется проскальзыванием и считается ошибкой синхронизации. В случае соединения «точка-точка» одна из сторон может работать со скоростью принимаемого потока, что исключит проскальзывания и обеспечит правильную синхронизацию.
Пакеты через сеть Ethernet проходят с некоторой задержкой, величина которой является случайной и называется вариацией задержки передачи. Это не позволяет передавать через пакетные сети синхроимпульсы, обеспечивающие согласованную работу оборудования. При передаче Е1 потоков через пакетную сеть вариации задержки могут быть сглажены путем помещения приходящих со случайными задержками пакетов в специальный промежуточный буфер (джиттер-буфер), данные из которого передаются с постоянной скоростью. Скорость передачи данных может быть взята от принимающей станции, дополнительного источника синхросигнала или восстановлена специальными методами из темпа прихода пакетов от удаленного мультиплексора. Такая гибкость синхронизации позволяет использовать технологию TDMoP в большом количестве схем включения.
Потери пакетов
При организации пакетных сетей передачи данных используют оборудование, обеспечивающее высокую пропускную способность, систему приоритетов и поддержку качества обслуживания (QoS), что сводит к минимуму число потерянных пакетов. Несмотря на высокое качество современных пакетных сетей, изменение порядка следования пакетов и потери пакетов допускаются и иногда случаются. Поэтому необходимо правильно обрабатывать такие ситуации. В отличие от пакетных сетей, в сетях TDM не может быть потеряна часть битового потока, а возможны лишь ошибки на уровне отдельных бит.
В TDMoP каждый пакет данных имеет 16 битный номер, который позволяет детектировать и исправлять ошибки, связанные с потерями и неправильным порядком в пакетных сетях.
В случае прихода пакетов в неправильной последовательности они будут автоматически переставлены в правильном порядке, используя номер пакета.
В TDMoP предусмотрено два способа борьбы с потерянными пакетами.
В случае, когда задержка из конца в конец в пакетной среде позволяет организовать запрос на повторную передачу потерянного пакета, при обнаружении потери пакета выполняется такой запрос и происходит восстановление потерянного фрагмента потока. Это обеспечивает отсутствие битовых ошибок в передаваемом потоке при умеренном количестве потерянных пакетов и малой задержке в пакетной сети.
В случае, когда задержка в пакетной сети не позволяет сделать запрос на повторную передачу, или когда такой запрос не может быть исполнен, происходит интерполяция передаваемых данных. При этом на место потерянного пакета ставится копия предыдущего переданного пакета. Это обеспечивает непрерывность передаваемых данных и в большинстве случаев, в силу выбранного размера пакета, такая подстановка не вызывает ошибок на принимающей стороне.
При использовании WiFi (беспроводный Ethernet) или других беспроводных технологий возникает дополнительная проблема временной приостановки передачи из-за помех в радиоэфире. Для того, чтобы такие провалы в передаче не вызывали ошибок в Е1 потоке, мультиплексор TDMoP экстраполирует поток Е1 некоторое время при пропадании сигнала. Если в течение этого времени передача восстанавливается, абоненты услышат только кратковременное пропадание звука (тишину) на время эфирных помех. Часто такие провалы бывают непродолжительными (десятки миллисекунд) и не влияют на качество связи, даже при передаче факсимильных сообщений, что позволяет организовывать беспроводную передачу Е1 потоков.
Предусмотренные способы восстановления потерянных пакетов позволяют обеспечить высокое качество связи при относительно высоком уровне потерь в пакетной среде, обеспечить толерантность каналов связи к кратковременным перерывам в работе пакетной сети.
Передача части временных интервалов и сжатие
Технология TDMoP может быть использована для прозрачной передачи неструктурированного потока Е1 через пакетную сеть, однако в некоторых случаях необходимо передавать часть структурированного Е1 потока. Иногда возникает необходимость передать Е1 поток частями в несколько пунктов назначения. Такие задачи возникают при использовании медленных каналов связи, при оптимизации полосы пропускания и для организации схем «точка-многоточка», например, при сборе телеметрической информации. Для решения этих задач предусмотрена возможность произвольно выбирать временные интервалы для передачи в том или ином направлении. Кроме ручного указания состава передаваемых временных интервалов, возможен режим сжатия. При этом те временные интервалы, которые в данный момент не используются для передачи информации, исключаются из передачи через пакетную сеть.
Доставка сервисов TDM через сети пакетной передачи данных