在包交换网络上仿真E1业务

采用定长发包的方式。以太网包中Ｅ１数据的长度定为Ｎ×３２ｂｙｔｅｓ，正好是Ｎ个Ｅ１帧。Ｎ值要适当选取，因为包太长则延时太大，太短则开销所占比重太大。数据长度正好是Ｅ１帧的整数倍，这样即使丢掉一个包，收端的Ｅ１帧定位也不会遭到破坏。Ｅ１经过ＨＤＢ３解码、串并变换之后，缓存在ＦＩＦＯ中，存满Ｎ×３２字节后就向交换芯片的ＭＩＩ接口发送一个Ｅ１包。

２ 适配电路

适配电路的功能是实现ＰＢＸ与数据网络连接：将Ｅ１封装为以太网包送入交换芯片的ＭＩＩ接口；从ＭＩＩ接口接收Ｅ１包，取出Ｅ１数据，送到Ｅ１线路上。以上功能由ＦＰＧＡ完成，框图如图１。在封装Ｅ１包时加入时戳（鉴于时戳的重要性，其自身带有校验比特），在接收Ｅ１包时根据时戳标记的顺序存储Ｅ１数据。

这样一个适配节点的系统框图如图２。

３ 交换与调度控制

交换芯片可以有多种不同的设置。为实现上述的ＶＬＡＮ网络，将交换芯片设定在如下模式：所有Ｅ１包端口与其它以太网接口属于不同的ＶＬＡＮ ?Ｅ１包端口优先级高；接Ｅ１包端口时，或者与非ＶＬＡＮ的传统以太网相接时，入端口时加入标签，出端口时去掉标签；每个交换端口输出队列分为两个，一个具有高的转发优先级，另一个具有较低的优先级。只有当高优先级的队列发送完后才发送低优先级的队列，但是如果高优先级的包到达时低优先级的队列中有一个包正在发送，则等正在发送的包发送完后再发送高优先级的包。

这样的网络实现了Ｅ１与普通数据业务的集成传输。图３是这种网络的一个例子。

４ 网络性能仿真与适配功能测试

对于在包交换网络上传输Ｅ１业务，减小延时和时钟提取是主要问题。二者与收到Ｅ１包的延时抖动密切相关，而Ｅ１包抖动主要取决于在交换机中的存储转发所造成的延时。以下分析只考虑Ｅ１包的这种延时。

在接收端，Ｅ１包经由交换芯片的ＭＩＩ接口输出，在ＦＰＧＡ中将Ｅ１数据取出、缓存，再做并串变换、ＨＤＢ３编码，送到变压器输出。缓存为吸收包抖动而设置，越大越能容纳大的抖动。但是缓存的增大会线性地增大语音延时。所以应该在容纳包抖动的情况下尽量减小缓存。如果是一个不具有优先级的网络，那么在Ｅ１包到达交换机时，可能有多个数据包阻塞在Ｅ１包之前等待发送，这将使Ｅ１包的延时比没有阻塞时增大了。

Ｅ１包前面所有包总长度／１００Ｍｂｐｓ这个值是没有上限的，在网络负载较重时会使Ｅ１包产生很大的抖动甚至被丢弃。这种情况的后果，一是因为要加大收端缓冲区（如果缓冲区不够大可能会因为长时间收不到数据而发生读空导致错误）而导致Ｅ１端延时增大，二是给收端定时恢复造成了很大困难。而在优先发送Ｅ１包的网络中，当Ｅ１包到达一个交换机时，延时是可以预测的——由存储－转发导致的延时分为三部分：

①Ｅ１包自身的存储导致的延时，约为３２ｂｙｔｅ×Ｎ×８ｂｉｔ／ｂｙｔｅ／１００Ｍｂｐｓ＝Ｎ×０．００２５６ｍｓ；

②低优先级队列中当前正在发送的数据包造成的延时，最大为（以太网最大包长为１５１８字节）１５１８ｂｙｔｅ×８ ｂｉｔ／ｂｙｔｅ／１００Ｍｂｐｓ ０．１２ｍｓ；

③高优先级队列中排在该Ｅ１包之前的来自其它端口的Ｅ１包导致的延时，设该网络中国共产党有Ｋ对端口发送Ｅ１。由于网络中Ｅ１业务只占少数，所以Ｋ值一般较小。那么最多有（Ｋ－１）个Ｅ１包阻塞在该Ｅ１包之前，所以造成的最大延时为?Ｋ－１?×①＝?Ｋ－１?×Ｎ×０．００２５６ｍｓ。

最坏的情况是，一个Ｅ１包每经过一个交换机就恰好有一个１５１８字节的数据包刚开始发送，并且在高优先级队列中还有?Ｋ－１?个Ｅ１包在等待。于是该Ｅ１包经过Ｍ个交换机后总的存储－转发延时为：

ｄｅｌａｙ＝Ｍ×（①＋②最大＋③最大）＝Ｍ×（Ｋ×Ｎ× ０．００２５６ｍｓ＋０．１２ｍｓ）