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与VoIP相比，分组网络电路仿真业务具有更大灵活性、更短延迟和简单特性，是VoIP技术最具竞争力的替代方案。本文详细阐述了分组网络电路仿真业务的特性，并分析怎样最好地利用这些特性以及对运营商和企业的可能应用。
尽管VoIP倍受业界关注，但该技术并不是通过分组交换网络传送语音的惟一途径在某些应用中它甚至并不是最佳的方法。除VoIP以外还有另外一种选择，即分组网络电路仿真业务(CESoP)。CESoP最初应用于ATM网络，要将该技术应用于分组网络必须进行很大的改动。ATM网络电路仿真业务现在已经广泛使用，但最初该技术并未在业界引起足够的重视，这主要是因为要在ATM网络上仿真一个TDM电路需要额外开销，而现在采用电路仿真业务通过分组来传送语音则可以获得成本和效率上的优势。
目前，以太网已经应用到城域网中，具有高带宽、低成本的特点，能够融合语音、视频及数据通信。但是，城域以太网却不大可能覆盖到TDM技术所能延伸到的区域，毕竟TDM技术的应用已经有很长历史。在通信产业中，“最后一里”仍旧是最漫长的道路。城域以太网提供商要想成为一个完整的服务提供商就必须将其业务扩展到那些仍处于其网络之外的客户，或那些觉得还没有理由要放弃高质量、可靠且经济的TDM业务的人们。
CESoP的概念
CESoP的基本思想就是在分组交换网络上搭建一个“通道”，在其中实现TDM电路(如T1或E1)，从而使网络任一端的TDM设备不必关心其所连接的网络是否是一个TDM网络。分组交换网络被用来仿真TDM电路的行为，故而称为“电路仿真”(图1)。
电路仿真要求在分组交换网络的两端都要有交互连接功能。在分组交换网络入口处，交互连接功能将TDM数据转换成一系列分组，而在分组交换网络出口处则利用这一系列分组再重新生成TDM电路。有两种基本方法来实现这种交互功能模块，包括结构化仿真和非结构化仿真或结构不可知(Structure-Agnostic)。
结构化方法使用了TDM电路中所固有的时隙结构。首先将帧结构(如DS1中的F位)从数据流中提取出来，然后按顺序将每个时隙加入到分组的有效载荷内，后面跟着下一帧的同一时隙，如此反复。有效载荷全部填满后，再加上一个分组头，该分组就被发送到分组交换网络中。有效载荷一般包含大约八帧TDM数据(一个DS1包含192个八位位组)。在分组网络的出口处，TDM数据流被重新产生，并使用新的帧结构。
非结构化的传输方式忽略TDM电路中可能存在的任何结构，将数据看作给定数据速率的纯位流。从TDM位流中按顺序截取一系列八位位组来构成分组的有效载荷。因此，构成每个分组有效载荷的八位位组的数量是随机的。一般选取有效载荷的长度使分组构成时间在1ms左右，对于T1电路，该长度为193个八位位组(见图2)。
分组网络需要考虑的特性
分组网络具有和TDM网络不相同的特性，这些不同会影响所有电路仿真系统的性能。分组网络必须考虑的基本特性有分组丢失、分组重新排序和分组延迟偏差。
分组丢失会在TDM数据流中造成一个短时间的中断，因此必须采取一定弥补措施，否则仿真系统的端到端延迟将会改变。正常情况下，CESoP交互连接功能会在输出的TDM流中插入与丢失数据长度相等的数据。这种插入数据的内容是随机的，且为适应不同应用而有所不同。例如，如果仿真电路传送的是语音业务，就会使用插值方法来预测该时隙的内容。但是，如果电路传送的是数据，那么插值方法无效，此时使用一个固定数值即可。
分组还可在网络内进行重新排序。例如，如果一些分组在网络中通过一条较快的路径，它们就会比那些先传送的分组先到达目标设备。CESoP交互功能必须能够在重新生成TDM数据流之前，将分组按正确顺序进行排序。
最后，即使所有分组都通过网络的同一路径进行传送，在它们到达网络出口处的交互功能模块时仍然可能会有一些时间偏差，这就是“分组延迟偏差”或“分组抖动”。由于TDM电路具有恒定不变的位速率，因此必须将较快到达的分组在输出之前进行缓冲，这样就可以补偿与其它较慢分组之间的延时差。这种缓冲器称为“抖动缓冲器”。
时钟恢复
在任何通过分组实现电路交换的技术中，最关键的问题之一就是时钟恢复(见图3)。例如，在两个客户端之间使用专用租借线路通过运营商分组网络上的仿真链路进行连接，则客户TDM业务的频率fservice必须在分组网络的出口处精确地重新生成。长时间的频率不匹配将导致分组网络出口处形成等待队列，如果重新生成的时钟比原时钟慢，则缓冲器被填满，反之则会被清空。这两种情况都会造成数据丢失和服务质量下降。
在分组网络中，分组在时间上是不连续的，故其入口和出口频率之间的连接将被中断。因此，除非存在外部方法实现时钟分配，否则分组网络出口处的网络互联功能必须通过某种方法恢复原TDM业务时钟频率。
时钟恢复是从变化的分组到达速率来推断原时钟频率fservice的过程。但是，如ITU-T的G.823和G.824标准中所定义的那样，TDM网络对时钟稳定性具有非常严格的要求。因此，需要对到达速率进行过滤处理，以除去由分组延迟变化造成的影响。这种做法是必要的，因为分组延迟变化可能包含有频率极低的成分。例如，分组网络在白天比晚上的使用率要高，结果造成白天拥塞和产生较长的传输延迟。这在分组延迟中造成了一种周期为24小时的起伏变化，并可能馈送到恢复时钟的频率中。
CESoP是VoIP的替代方案
CESoP是VoIP最具竞争力的替代方案。分析显示，CESoP成本低、复杂度低、易于实现，并支持在更多分组网络上的更广泛的应用，能够向最终用户保证业务质量。CESoP相比于VoIP具有一下特点：
1. 简单性
由于CESoP是一种隧道技术，故不需要专门信令功能，而只使用分组交换网络已有的那些功能就可以了。TDM控制信令和控制与数据一起通过隧道传输到远端的TDM设备。与此相反，VoIP则需要基于H.284(Megaco，媒体网关控制协议)或会话启动协议(SIP)的完备信令栈和网守(gatekeeper)功能。
2. 更粗粒度
CESoP是一种比VoIP粒度更粗的技术。本质上，CESoP不是在单个通道级上进行交换，而是在电路级进行交换，这些交换的电路可以是T1/E1、T3/E3，甚至是OC3/STM-1或更高，这使网络管理和控制效率得以提高。
与此相比，VoIP则提供了对单个通道目的端的更多控制。这些通道均单独进行交换，即每一通道可以在分组网络内路由到一个不同的目的节点。当在同一对端点之间存在多个通道需要一起进行交换时，最适合使用电路仿真。
3. 较短延迟和较窄带宽
仿真电路的延迟时间通常较短，这是因为仿真电路可以在很短的时间内组建一个大的分组。例如，一个T1连接包括24个通道，于是构造包含192个字节的有效载荷需要占用八帧(1毫秒)。而在传统的VoIP上构造同样大小的有效载荷则需要占用192帧，或24毫秒。这种对信息进行分组化所带来的延迟必须加到端到端的等待时间中，这意味着VoIP连接几乎肯定需要回声消除。
然而，虽然CESoP带宽开销低，但考虑到与分组头开销相比，VoIP分组较大，故而VoIP带宽效率可能更高。这是因为在单个语音通道级上工作使它可以利用带宽节省技术，如静音抑制或其它压缩方法，如ADPCM和CS-ACELP。相比之下，CESoP仍是恒定位速率，未能利用分组网络统计上的多路复用能力(即不同分组流的活动高峰不会同时出现这一统计特性)。
4. 电路仿真灵活性更高 
电路仿真不关心网络上传输的通信业务是何种类型，语音、视频或分组数据都可以传输。电路仿真透明地传输各数据位，TDM链路远端重新生成的数据尽可能忠实地再现原始数据。这使CESoP成为一种非常灵活的数据处理技术。
VoIP假定所传输的数据是由语音采样组成，可能会使用语音回声消除及专门用于语音的压缩技术来减少带宽占用，这就破坏了其它类型数据业务，而使提供给最终用户的业务质量降低。
5. CESoP需要时钟恢复或时钟分配机制
如前所述，时钟和同步是制约任何通过分组实现电路交换的主要技术障碍。传输的每一位都必须按其进入分组网络的同样速率从分组网络输出，否则目的节点的抖动缓冲器就会被填满或被清空。除非存在一种方法来向两端分配共同时钟，否则必须要有时钟恢复功能，否则将破坏数据完整性。
通过电路仿真方法，同步“内置”于网络中。TDM电路携带时钟，自适应或差分时钟恢复用来在目的节点处保证TDM电路保持同步，不出现任何缓冲器滑动。
VoIP也是恒定速率业务，因此可以使用相似的时钟和同步机制。但在实际应用中，VoIP会偶尔丢掉或插入一个语音数据采样。如果时钟足够接近，则这种处理对语音质量的影响微不足道。如果对数据业务也使用同样技术则会产生严重的影响，会导致分组重传，从而使有效数据速率降低。
总之，与VoIP相比，CESoP是一种在实现上更简单的技术，主要适用于需要向同一地点传送多个通道数据的情况。CESoP不需要信令网关和回声消除，在传输数据的类型上更为灵活。其面临的主要技术困难是需要外部时钟分配机制，或者要有精确而稳定的时钟恢复功能来从接收的分组流中提取时钟。
CESoP应用
CESoP的主要应用是继续支持客户的TDM业务(见图4)。例如，基于以太网络的城域接入网业务提供商仍想支持TDM连接的客户，通过采用ESoP，客户不必为实现基于分组的业务而更新他们的设备。同样，运营商也避免了更新其与客户之间最后一英里的连接网络。这些业务采用直接连接两个客户端的专用租借线路和用于将客户端连接到中心局的接入线。
对于拥有众多用户的楼宇或校园业务，运营商可能需要在靠近客户的地方装设远端集中器。远端集中器集中提供给该楼宇内客户的TDM和/或分组业务，使用电路仿真并通过点到点连接将业务传回最近的城域网络接入点。
电路仿真还可用于企业内部以降低运营成本。当一个企业具有一个总部以及通过分组网络连接起来的多个远程分部时，可以将之间的电话链路更换为“电路仿真”，通过分组网络连接来传送语音业务。这种免费长话应用的缺点是语音质量降低，除非分组网络上有充分的业务质量保证。当由外部业务提供商运营分组网络时，可能需要重新拟定更高品质的业务级别协议。
CESoP在无线领域也拥有一席之地。对于无线电话运营商租用T1/E1电路来连接基站和无线网络控制器的情况而言，更为经济的方案则是从另一家业务提供商处通过分组网络进行CESoP连接。
促进网络融合
正如运营商和企业寻求从TDM向分组网络升级，电路仿真技术允许网络不断进化发展，而不必更换整个网络。对于通过分组传输语音而言，CESoP比VoIP具有明显优势。它是一种十分有用的技术，将有助于整个产业向统一和经济的融合网络转移。
1 体系架构固定和移动向游牧性网络演进 目前，电信运营商、设备制造商和国内外标准制定组织都在加紧对NGN技术的研究。国际上相关的标准化组织已经将NGN技术的标准化提上了日程，主要有四大阵营：ITU-T，ETSI，3GPP和IETF。ITU-T已经对NGN进行了明确的定义，并推出了多个相关的标准草案。主要存在两种体系架构，由ITU-T提出的NGN体系架构和由TISPAN所提出的NGN体系架构，ITU-TSG13已经制定了NGN模块化的体系架构，TISPAN依据3GPP的IMS体系架构提出了NGN的体系结构和逻辑功能结构，但是ITU-T的标准进展比较慢，TISPAN相对速度快一些，而且已经影响到ITU-T标准进展，因此ITU-T将来可能直接引用TISPAN的标准。 NGN应该是能够同时支持固定业务、游牧业务和移动业务的网络，TISPAN所提出的NGN体系架构可以同时接入移动用户和固定用户。但是现有固定网和移动网向NGN网络的演进将是一个逐步渐进的过程，并且将遵循两条完全不同的路径：固定网首先向支持固定和游牧性的软交换网络进行演进，进而演进到能够同时支持移动性的NGN网络；移动网依据3GPP和3GPP2制定的演进步骤逐步向能够支持固定和游牧性的网络演进。国内已经制定了一系列和软交换相关的标准，包括一系列设备技术规范、测试规范以及业务规范，我国电信运营商也积极开展NGN的试验和试商用，但国内的这些试验和技术研究主要是针对提供固定业务和游牧业务的固定软交换。2 软交换分层组网和互通协议 TISPAN将控制平面分成四个子系统：其他多媒体子系统、流媒体子系统、IP多媒体子系统和PSTN/ISDN仿真子系统，目前主要研究和制定STN/ISDN仿真子系统和IP多媒体子系统，并且规定由两种逻辑功能实体提供相关的功能和业务，可以根据用户的需求，将这两种功能实体放在一个物理实体，也可以单独设置在网络中。我国的软交换设备标准中也规定了对PSTN/ISDN仿真业务和IP多媒体业务的提供，目前国内厂家生产的软交换设备是可以在一个物理实体中提供两种业务的控制系统，而国外厂家生产的软交换设备基本上是由MGC提供PSTN/ISDN的仿真，SIP服务器提供多媒体业务。 目前国内各运营商尤其是固网运营商对软交换投入了极大热情，特别是原中国电信南北拆分之后，中国电信急于抢占在北方本地市场，中国网通急于抢占在南方本地市场，中国铁通也希望将软交换作为增强自身竞争力的一个契机，特别实施软交换可以直接利用用户现有的宽带接入手段，快速部署软交换业务，可以说软交换的大规模商用阶段很快就会到来。但是要组建大规模软交换网络涉及到软交换分层组网的方式，软交换之间的互通协议的标准化等问题，所以需要加快软交换相关标准化进程，同时跟踪ITU-T和TISPAN的标准化进程，完善我国的NGN体系架构，引导我国的软交换能够和未来的NGN体系架构无缝融合。3 IPv6期待数据网路由器改造 NGN基于分组网络，分组网络可以基于ATM网络或IP网络，虽然NGN定义中并没有明确究竟基于哪个网络，但从目前发展趋势看承载网络应该是基于IP的网络，并且比较实际和可行的方案是在现有数据网上通过VPN隔离组建NGN承载网。采用IP网络作为NGN的承载网络必然涉及IP地址问题，IP地址可以采用两种格式：即IPv4和IPv6且互不兼容。IPv6适合于IP网络不断发展的需要，用IPv6代替IPv4是IP网络发展的必然趋势，目前国内几个运营商正在进行有关NGI(下一代互联网Next Generation Internet)的实验，而且各运营商基本上制定出了对数据网路由器进行网络改造的发展计划。 但是从IPv4过渡到IPv6并不是一件容易的事情，因为从IPv4升级到IPv6涉及到很多技术问题和商业问题，甚至还有政治问题。最明显的当然是技术更换的策略，以及基础设施的升级和建设。IPv4的可靠性和普遍应用是IPv6发展中主要的减速因素，现有的IP网络主要还是采用IPv4格式的地址，IPv6还只处于起步阶段，网上的设备大都不支持IPv6。所以依托于现有数据网并通过VPN技术隔离组建软交换承载网的方案，对IPv6的支持将伴随运营商对数据网路由器的改造，面对软交换网络已经开始在局部地区进行商业运营的事实，在IPv6真正发展之前，软交换承载网的IP地址考虑IPv6方案还为时尚早。4 接入设备成熟的视频会议系统 中继网关和接入网关的技术和标准目前已经比较成熟，对其他类型的终端设备业界有一种呼声是采用全SIP化的方式。首先在NGN中不再考虑H.323终端的接入问题，同时将现有采用H.248或MGCP协议的IAD用采用SIP协议的IAD替换，实现核心网络的全SIP化。但是对IAD用户主要是提供PSTN/ISDN仿真业务，采用SIP协议来实现现在所有PSTN基本业务和补充业务存在困难，而且根本没有这方面的标准，所以这种方案还处于探讨之中。 另外各种终端设备在支持基本语音呼叫时基本上没有太大问题，但是当支持视频业务时由于不同终端提供的视频编解码不同，而且SIP协议本身对视频方面的支持尤其对视频会议的支持还不成熟，可以说，SIP协议虽然灵活但也导致了采用SIP协议时的互通困难，同时也影响到了使用SIP协议的终端，现在CCSA(中国通信标准协会China Communication Standard Association)正在启动SIP终端技术规范的制定工作。从整个技术发展的趋势来看，NGN网络应该是以SIP为主的网络，但采用SIP协议终端设备的成熟依赖于SIP协议本身的成熟。 从近期软交换网络的实施来看，运营商的主要出发点还是快速部署软交换以达到争夺客户资源的目的，并且还是以提供话音业务为主，所以主要是使用采用H.248或MGCP协议的IAD设备。5 接入控制设备在核心网边缘实现对用户的控制 NGN中提出了承载与控制分离的理念，但是完全意义上的承载和控制分离使NGN网络的可控性、可靠性以及安全性都难以保证，所以NGN网络在接入层面和控制层面/承载层面之间提出了实现接入控制功能的实体，以便在软交换核心网络的边缘达到对用户的控制。 现在有两种方式，一种方式是信令流和媒体流都经过接入控制设备，然后由接入控制设备将信令流送入控制平面，将媒体流通过承载网直接向通信对端进行转发，接入控制设备根据信令信息来决定媒体端口的打开和关闭；另一种方式是信令流直接从接入平面到达控制平面，然后由控制平面根据信令交互过程来控制接入控制设备打开或关闭相应的媒体端口。 目前各厂家都在研发完成接入控制功能的设备，该设备可以保证NGN网络的可靠运营，是网络建设中必不可少的设备。
有关VoIP的争论正开始尘埃落定，让VoIP恰当地运行的最佳做法正在开始形成。界限分明的阵营已经形成了，有的拥有评估和监视网络的方法，有的拥有一些令人感兴趣的混合技术。不用比较大相径庭的东西 ，现在你可以搞清楚哪些技术适合你的需求。
网络管理公司一直把VoIP市场看作是扩大和产生更多的收入来源的地方。有些公司重新包装了现有的技术，增加了对于语音通信来说非常重要的功能和能力。还有一些公司只是稍微修改了一下图形用户接口，和简单地更改了名称。在很多情况下，已经开发出了独特的、替代那些可靠的方法的技术。
无论你是否在寻找某些旧的、新的、借来的或者来自IBM的技术，真正的问题是它是否适合你的应用管理的需求。有些时候这是很难说的，为了吸引市场的注意力，存在着大量的言过其实的宣传和连篇废话。每一个人都适应了这种情况。
因此，你如何区别各种各样的产品，而不为这些产品是否能满足你的需求担心呢?
不要理会厂商自己宣传它如何与众不同，有一种可行的方法是把大多数解决方案分为主要的两大类。这些类别可能包括一些有趣的变体，但是，大多数方法对它们都是合适的(有一些例外，对此后面再谈)。
VoIP性能评估和监视的两大类主要的技术方法包括:
1.通信量模拟--在两个节点或者代理之间主动传输合成的VoIP或者类似于VoIP的通信，分析这些通信产生对网络路径的描述。
2.通信量监视--对网络中一个点的实际VoIP通信进行被动的监视，以便进行即时的和历史的分析。这些分析将说明通过那个点的性能。
当然，每一种方法都有优点和缺点。你在这里将会看到这些方法在什么地方适合你当前的网络管理流程。
通信量模拟
在网络中的两个点或者更多的点上安置软件代理或者硬件设备，并且在这些点之间运行合成的VoIP通信。测试的数据可以是短时间的密集数据
(例如用于应用前的评估)，也可以长时间的无干扰地监视性能。产生的数据可以模拟大量的电话负荷、编码类型和VoIP。这种通信量模拟也
许还包括与手机等VoIP设备或者exchange服务器之间的交流。
优点:
*严密控制的测试方法
*能够执行和详细监视重要的网络路径(如WAN连接)
*能够事先测试极端的条件(也就是压力测试)
*提供非常准确的MOS预测，范围是最佳/一般/最差
*支持应用前的评估
缺点:
*每一个节点一般都需要一个代理或者硬件设备
*经常会产生不理想的应用开销和维护问题
*如果你不能接入远程网络，这种方法是不可能使用的
*这种方法会给网络带来很大压力
*一般来说对于“随需应用”的故障排除工作没有效
*能够找到性能不佳的MOS，但是不能找到问题的原因或者发生在什么位置
*不包含端对端的路径，可能会忽略最后一英里或者具体的设备的表现情况通信量监视
硬件设备(或者嵌入在网络设备中的软件)将放置在网络中的重要的点上，如接近网关的地方。这些设备将在那里被动地收集流经那些点的数
据包的统计信息。这些统计数据将在本地进行分析，然后发送给中央分析系统。这种分析可以是即时的和对一个VoIP电话的具体分析，也可以
是综合性能指标的分析，或者是历史的性能分析(显示过去一段时间的性能以及当前性能与历史性能的比较)。
优点:
*可以非常详细(逐个数据包、逐个设备的分析)或者根据需要更广泛一些
*能够测量出与一个具体的设备或者路径有关的具体电话的性能
*长期的性能监视非常出色
*准确的MOS评估
*能够找出发生问题的日期时间
缺点:
*仅限于网络上的一点(仅管通过推论或者综合多点的看法能够产生全面的看法)
*根据设备情况，也许不能升级到更大的网络容量
*需要时间开发历史记录
*对于应用前没有用
*不能找出引起性能不佳的问题并且仅限于端对端的路径
*应用是个问题，特别是对于远程网络的点或者在其它网络(如ISP)上的点
当然，这两种主要的方法之外还有一些变通的方法能够满足各种局限性的需求。作为一种替代的方法，某些最新的技术把这两种方法混合在一起，以优化每一种方法的优点。这些方法很难搞清楚，因此这些方法可以自成一类。根据它们固有的优势，可以衡量每一种方法，看它们是否合适。
你也许会在下列问题的答案中找到适合你的网络运行的最佳选择:
*你的需求主要是与应用前的评估有关还是长期的监视有关，还是两者之间的平衡?
*你喜欢为你的网络安装计量仪器，还是根据需求运行网络?
*这个解决方案必须要升级到更大的网络或者更高的容量吗?
*你依赖不属于你的网络，还是能够访问所有重要的路径和设备?
*你的网络设置是相对稳定的还是高度动态的?
*这个解决方案必须要在现用的网络上使用吗?
*你需要的解决方案是对其它应用类型也同样好，还是你仅仅关心VoIP?
*你使用自我诊断功能装备你的用户和支持你的员工，还是在网络运行中心(NOC)完成所有这些工作?
无论你选择通信量模拟还是通信量监视，或者聪明地把两者结合在一起，真正的问题是这种选择是否适合你的网络和你的IT工作程序。如果它不合适，不好用，你可以做其它的选择。
