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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于TDMoIP的无线基站互联系统IP处理与差错控制机制研究 姓名：程娟 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：周宗仪 20060428 I 摘摘 要要 随着移动通信的高速发展及移动通信用户的不断增长，须铺设更多的移动基站来 保证覆盖的范围和质量。大量基站间的互联非常需要一种高效而面向未来的方式。由 于现实条件限制，BTS 和 BSC 之间的传输链路并非完全是光纤或铜缆，在不方便布 线的情况下，使用无线方式承担 BTS 和 BSC 之间的数据传输是运营商采用的主要技 术手段。传统的利用无线方式进行基站互联的解决方案是使用微波设备，进行多路 E1 的传输
2、。然而微波设备的价格一直较高，而 IP 网络设备价格却直线下降。未来的无 线基站互联基于 IP 平台传输将成为一种趋势。 由于 IP 网络容量的猛增和 IP 技术的飞速发展，传统的 TDM 信息流向高性能分 组主干网迁移已经成为潮流。如何通过异步的 IP 网络有效传输 TDM 同步业务，成为 研究的热门和关键问题。虽然目前已经出现了 VoIP 技术，但其应用存在 QOS 和信令 支持等方面的限制。TDMoIP 技术的出现克服了上述缺点，该技术能够对 E1 链路上 的数据、信令和协议进行透明传输，QoS 和话音质量与现存基于电路交换的网络所提 供的相当，同时可以保护现有电信终端设备的投资，因而成
3、为通信研究热点。 本文从 TDMoIP 技术的发展趋势入手，分析比较了其相对于 VoIP、传统传输设 备以及无线微波设备等的传输技术优势，从理论上说明了基于 TDMoIP 技术的无线基 站互联系统研究价值。接着在简要介绍无线基站互联系统架构和 Abis 接口基础上， 提出了两种基于 TDMoIP 的无线基站互联解决方案，并分析了各自不同的传输特点和 应用场景。为了研究 TDMoIP 技术在无线基站互联系统中的应用和实现，本文针对 TDMoIP 的封装、同步、传输等关键问题进行了深入的理论剖析和阐述。在此基础上 进行了 AbisoIP 系统的设计，重点阐述了其 IP 处理机制，提出了独特的封装/
4、解封和 分组整序处理机制，并通过平台测试验证了其可行性、正确性和完备性。最后本文针 对 AbisoIP 系统的无线差错控制策略进行了有益探讨，提出了若干见解。 关键词：关键词： TDMoIP AbisoIP 无线基站互联 IP 封装 差错控制 II Abstract Since the rapid growth of mobile communication technology and its subscribers, more Base Stations are needed to ensure the coverage of the network and the quality of
5、service. When circumstances turn difficult for constructing fiber or copper wires, transporting the data between BTSs and BSCs through radio becomes compelling to telecoms. Traditionally, radio solution refers to by microwave means, but this cost continues to be unpleasing. As the expenses of equipm
6、ents based on IP network go down inevitably, future interconnections will surely be achieved upon IP platform. Today the IP networks have made some attractive progresses, and meanwhile the TDM networks is becoming a past story. In this case transmitting TDM traffic through IP network emerges as a ho
7、t topic. Although VoIP has been run by some Internet Service Providers, its shortcomings on QoS and signaling supporting stop it from largely replacing TDM connections. Luckily, a new technology named TDMoIP comes up to cope with these disadvantages. TDMoIP well supports the transparent transmission
8、 of protocols, data and signaling on E1 link. The quality of service is comparable to the circuit connections. This dissertation starts with introducing the development of TDMoIP, compares it with VoIP, SDH and microwave, then explains the value of this technology. After taking a snapshot of the sys
9、tem infrastructure and Abis interface, two different wireless interconnection solutions have been proposed aiming at different applications. Then the schemes of encapsulation, synchronization and propagation are discussed detailedly. After that, the IP disposal mechanisms, including particular encap
10、sulation/de-capsulation solutions and disordered packets treatment, are mainly proposed, researched and validated by the actual platform testing. In the end, the scheme of error control is researched and some conclusions have been attached. Keywords: TDMoIP AbisoIP Wireless BTS-BSC interconnection I
11、P encapsulation Error Control 1 1 绪绪 论论 1.1 引言引言 随着 IP 网络容量的飞速增长，全球范围内 IP 网络的数据业务量已超过电话网络。 对许多应用而言，由于 IP 业务的价格已低于传统 TDM 业务的价格，越来越多的人把 研究重点放在 IP 传送技术上。目前，基于电路的业务（如 T1/E1、T3/E3 和 64kb/s） 均由 TDM 网络承载。许多运营商面临如何利用一个统一的通信基础设施，综合多种 业务的问题。尽管现在许多数据业务是基于 IP 的，但为了保证向下一代分组网络的 平稳演进，通信基础设施还必须能支持传统的 TDM 和其他基于电路的业务
12、。一种最 普通的过渡方案是在预先建立好的电路上传送分组，但这种方案对主要净载为 IP 业 务的网络而言，既不是最有效率也不容易升级。另一种过渡方案是在分组网上传送基 于电路的业务，IP 承载话音（VoIP）就是采用这一方案的技术。 目前，就实现 VoIP 而言存在一些限制，其中最关键的问题是服务质量 QoS 和信 令支持方面的限制。由于现存电话网支持的大量附加业务通常有信令传送来实现，而 VoIP 技术却不能很好地支持信令的转换，这成为普及 VoIP 技术的障碍之一。有一种 能够在 IP 网络中传送所有基于电路业务的技术IP 承载 TDM1-2（TDMoIP） 。该技术 既能支持 TDM 类型
13、的业务（T1/E1T3/E3） ，也可支持其它类型的传统数据业务，QoS 和话音质量与现存基于电路的网络所提供的相当，而且所有信令的特点都将保留。因 此 TDMoIP 技术的发展和应用成为通信研究的热点和趋势。 1.2 TDMoIP 技术的国内外研究现状技术的国内外研究现状 由于 IP 网络技术的发展，传统的 TDM 信息流向高性能分组主干网迁移已经成为 潮流。传统的 TDM 话音业务和其他基于电路交换的业务如何被 IP 网络支持，成为众 多 Internet 业务提供商面临的一大难题。虽然目前已经出现了 VoIP 技术，但其应用仅 局限于话音业务，且通话质量不高，还需要扩展的 PBX。为此，
14、以色列的 RAD 数据 通讯公司率先提出 TDMoIP 技术的概念，并研制出 IPmux 系列产品；Siemens 推出了 Hipath HG 3800；Engage 通讯公司推出了自己的产品 IPTube-E1；加拿大半导体公司 Zarlink 也推出高性能的 TDM -to-IP/Ethernet 处理器芯片3。 2 目前，国内也已开始重视 TDMoIP 技术，并研制此类产品。深圳的远大舟科技发 展有限公司推出了 IP 电路仿真系列产品 IPCE；广东创智网络系统有限公司推出了 LinkPower EOIP 系列产品；北京清华华环电子股份有限公司也研制出了其独特的 IPmux 网关产品。
15、TDMoIP 技术的标准化4正在由一些标准化机构和技术论坛推进。对于 IETF （Internet Engineering Task Force） ，该工作在 PWE3（Pseudo-Wire Emulation Edge-to- Edge）工作组的支持下开展5-6。而 MPLS/Frame Relay Alliance（帧中继联盟论坛）将 TDMoIP 技术划分为两种提议执行的协议“TDM Transport over MPLS using AAL1” 和“I.366.2 Voice Trunking over MPLS” 。ITU-T 标准也对其有个近似的划分，第十三 研究组已经开发了一个
16、名为“Y.1413”的TDM-MPLS Interworking 建议7-8。此外，城 域以太网论坛（MEF Forum）也在积极开展 TDM over IP 标准化工作。 1.3 TDMoIP 技术的优势技术的优势 1.3.1 与与 VoIP 的比较的比较 VoIP 的 IP 电话基本原理9是： 首先把 PCM 的语音放在 IP 网关中的内存缓冲区内， 网关起到协议转换的作用，负责把该 PCM 话音数据流转换为压缩的 IP 包数据流。网 关中的缓冲区使用标准压缩算法从 PCM 中取样，取样后形成离散的二进制数据流， 并加上报头。在形成二进制数据的过程中任何冗余的数据，如语音之间的停顿（静音） 和冗余会被标记出，并可能被压缩掉。在 IP 网关缓冲区内排队等待的 IP 包选择路由 后发送至目的地。当数据包到达目的地网关时，被解压缩（重新将静音时段与冗余话 音插入进去） ，并被解码，恢复原始发送的语音信号。IP 网关起控制及关守作用，如 呼叫控制、呼叫管理、网络管理、语音智能交换等。 VoIP 需要在信令格式间采用新的协议和翻译，而 TDMoIP 对话音、数据
