电路仿真服务 介绍
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简介
电路仿真服务(CES)允许DS-n和E-n电路使用恒定比特率(CBR)ATM永久虚电路(PVC)或软PVC在ATM网络中透明扩展。CES基于ATM Forum标准af-vtoa-0078.0000(PDF)。 此标准定义了CES互通功能(CES-IWF)，允许非ATM CBR电路（如T1、E1、E3和T3）与ATM UNI接口之间的通信。CES通常在ATM交换机上实施，但它也可以在ATM边缘设备（例如路由器）上实施。CES主要用于非ATM电话设备（如PBX、TDM和信道库）或视频设备（如CODEC）与ATM设备（如Cisco LS1010和Catalyst 8540-MSR ATM交换机）之间的通信，或通过ATM上行链路（如Cisco 7200路由器上的PA-A2）进行通信。
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规则
有关文档规则的详细信息，请参阅 Cisco 技术提示规则。
先决条件
本文档没有任何特定的前提条件。
使用的组件
本文档不限于特定的软件和硬件版本。
本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备创建的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您是在真实网络上操作，请确保您在使用任何命令前已经了解其潜在影响。
CES 概念
本节介绍一些基本的CES术语。有关详细信息，请参阅本节中的子主题。
注意：本文档重点介绍T1示例，但您也可以将此理论应用于E1。
CES通常用于通过ATM网络传输语音或视频流量。与数据流量不同，语音和视频对延迟和延迟变化非常敏感。CES使用CBR ATM服务类别的虚电路(VC)，确保可接受的延迟和延迟变化。因此，它同时满足语音和视频流量要求。由ITU-T.I.363.1指定的ATM适配层1(AAL1)用于CES-IWF。
CES的一些典型应用如下：
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将专用电话网络扩展到多个园区，如下图所示。例如，有两个园区，每个园区都有一个专用交换机(PBX)。您可以使用ATM网络来连接两个PBX，而不在PBX上具有ATM功能。这样，两个园区之间的语音流量将使用您的专用ATM主干而非租用线路，从而使用相同的ATM网络来满足您的语音和数据需求。
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多个站点之间的视频会议，如下图所示：
ATM Forum为许多类型的电信线路（例如DS-1、DS-3、E-1、E-3、J-1和J-3）定义了CES-IWF，但是对于CES-IWF，最常见的类型是DS-1服务和E-1服务。在企业领域，思科在7200系列路由器的8510-MSR、Catalyst 8540-MSR和PA-A2端口适配器上提供T-1和E-1 CES。思科还在其部分服务提供商产品（如MGX 8220）上支持CES。但是，本文档重点介绍企业产品。
CES-IWF将从客户端设备(CPE)（例如PBX）到达的整个DS-n或E-n帧转换为AAL1 ATM信元，并使用单个VC在ATM网络上传输它们。远程端上的ATM交换机或路由器将AAL1 ATM信元转换为DS-n或E-n帧，然后将其传输到Ds-n或E-n CPE设备。这种类型的CES称为非结构化CES，它跨ATM网络（在一个VC上）扩展明文信道T1（全部24个信道）。
除了这一基本功能外，CES通过将T1分割成多个Nx64k电路并在具有一个或多个目的地的不同ATM虚电路上传输这些信道化T1电路，来支持信道化T1服务。例如，这允许单个PBX使用集线器PBX上的单个T1端口与多个远程PBX通信。这种中心辐射型示例(称为结构化CES)如下所示。
信号的类型
有两种信令与T1和T1电路仿真相关：信道关联信令(CAS)和公共信道信令(CCS)。CAS是带内信令，CCS是带外信令。
通常可以使用CAS透明地传输使用T1帧的ABCD位的专有信令协议。在为CAS配置的Cisco ATM交换机上，ABCD位不会更改或对其执行操作，这提供了跨ATM网络的专有信令扩展。
注：如果要提供CAS，则需要使用结构化CES。
您还可以使用CAS对Cisco企业ATM交换机进行挂机检测。仅(56k/64k)DS0电路支持带挂机检测的CAS。CES-IWF要求将语音作为CBR ATM流量传输，这是一种强制ATM交换机为语音电路保留带宽的方法，即使没有要发送的用户流量（语音）也是如此。因此，当没有语音通信时，AAL1信元仍在使用ATM链路上的带宽发送“空”数据。ATM链路上最小化“NULL”信元的解决方案是，如果没有语音通信，则不发送“NULL”信元。
8510-MSR实施挂机检测，如下所示：
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检测挂机/摘机。这需要以指示CPE正在使用的挂机信号的方式配置ABCD模式。换句话说，CPE规定如何在8510-MSR上配置此功能；cpe和8510-MSR必须配置相同。
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检测到挂机时，停止发送AAL1信元。
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向具有目标CBR电路的ATM交换机指示它处于挂机模式。这可以防止远程交换机在没有收到信元（数据或“NULL”）时声明信元描绘丢失(LCD)。
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当不再检测到挂机时（即当来自CPE设备的ABCD模式不再与配置的模式匹配时），开始发送AAL1信元。
注意：只有当CPE设备支持CAS并且可以检测挂机状态时，才能在8510-MSR上使用具有挂机检测功能的CAS。
Cisco企业交换机和路由器上的抢占位信令是使用ces dsx1 signalmode robbedbit命令配置的。使用ces circuit命令配置CAS和挂机检测。
Cisco Enterprise交换机上的CES端口支持CAS，CAS“抢占”第六个T1帧中每个信道的一个比特以传输信令消息。CAS也称为“强取比特信令”；抢占位称为AB（在SF中）或ABCD（在ESF中）位。CAS可用于挂机检测，可以在没有用户流量时更好地利用网络资源。
CCS使用每个基本T1帧的整个信道进行信令。CCS的一个示例是ISDN PRI，其中整个64k D信道用于信令。Cisco LightStream和Catalyst ATM交换机本身不支持CCS;但是，8510-MSR（或8540-MSR、LS1010）与Cisco VSC2700信令控制器配合使用简单网关控制协议(SGCP)可提供类似功能。 此解决方案通过8510-MSR将信令DS0信道传播到VSC2700网关来实现，该网关能够了解多种信令协议，并能向8510-MSR发回需要设置64k软PVC的ATM地址。建立端到端电路后，8510-MSR负责传输用户流量。通过这样实施按需带宽，可以减少所需接口的总数量，并消除了对串联PBX的需求。
可以使用PVC或软PVC实施CES。PVC要求在ATM网云中的每台ATM交换机上进行手动配置；软PVC依赖ATM信令来建立VC，并且仅在一台ATM交换机上需要VC配置。软PVC的另一个优势是在链路发生故障时可以重新路由VC。
另一方面，PVC更加稳定，因为它们不依赖于任何动态组件，如ATM信令。如果ATM网络具有不支持ATM信令的ATM交换机，则PVC是唯一的选择。必须注意的是，时钟对CES非常重要。远程CPE上的接收T1流必须与发送的T1流具有相同的时钟特性。要确保这一点，ATM网络不能显着改变时钟特征。为此，您可以使用电路仿真中的时钟中讨论的多种时钟方案之一。
帧和信元处理
如前所述，CES-IWF将T1帧转换为AAL1 ATM信元。CES-IWF功能在ATM交换机的CES端口适配器模块(PAM)上实现。简而言之，T1帧以CES PAM的形式出现，在该帧中它将被缓冲并分割成47字节的信元。每个47字节的信元会添加一个字节的AAL1报头，从而形成一个48字节的信元。添加了5字节的ATM信元报头，并将53字节的信元交换到传出ATM接口。根据CES服务的类型，还可能执行其他步骤。在接收端，该过程正好相反。
CES 的类型
CES服务有以下两种不同之处：同步与异步，结构化与非结构化。
同步与异步
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同步服务假设，同步的时钟在每个末端是可用的。所以，没有计时信息在ATM信元中被运输。需要时钟源的传播在网络可中的。
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异步服务将ATM信元中的时钟信息发送到电路的远程端。在ATM信元中发送的时钟信息称为同步剩余时间戳(SRTS)。
SRTS值使用四位指定，并且每8个信元使用AAL1报头中每个奇数序列编号信元的一个位发送。参考时钟仍然必须在整个网络中传播。
结构化和非结构化
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非结构化服务（也称为“清除信道”）利用整个T1带宽（意味着只有一个信道）。 ATM交换机不会查看T1，而只是通过时钟从接收端口到目标端口来复制位流。
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结构化服务(也称为信道化T1或交叉连接)旨在模拟点对点部分T1(Nx64k)连接。这允许T1中断通向不同目的地的多个DS-0信道。多个电路(AAL1)实体将共享同一个物理T1接口。为了提供此项服务，AAL1能够描绘出重复的固定大小的数据块（块大小是二进制八位数的整数倍，其中二进制八位数代表64k个信道）。
对于大于一个二进制八位数的块，AAL1使用指针机制来指示结构块的开始。AAL1报头中收敛子层(CS)指示符(CSI)位设置为1表示结构化服务，而CSI位0表示非结构化服务。因此，如果CSI = 1，标识结构开头的指针将插入偶数编号单元格的CSI字段中。使用此指针，接收交换机将知道如何将AAL1信元转换为适当的部分T1。
在Cisco Enterprise交换机和路由器上，使用ces aal1 service命令配置此类电路仿真服务。
电路仿真计时
计时对CES非常重要。本节重点介绍两个计时概念：
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时钟模式
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时钟分配
时钟模式定义了在T1电路端到端的发送端和接收端实现相同时钟的多种方式。这意味着PBX1传输的T1流与PBX2接收的T1流具有相同的时钟特性，反之亦然。
某些时钟模式（如同步和SRTS）依赖于在整个网络中需要保持相同的参考时钟源。对于这些时钟模式，需要参考时钟源的时钟分布。
以下部分讨论各种时钟模式以及时钟分配方法。我们还将列出每种计时模式的优缺点。
时钟模式
有三种主要的时钟模式：
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同步计时
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SRTS
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自适应时钟
必须指出的是，在硬件支持下可以实现准确的时钟分布。用于执行此操作的阶段锁定环路(PLL)芯片仅存在于LS1010的ASP-PFQ卡和8540-MSR上配备网络时钟模块的RP中。在设计使用CES的ATM网络时，强烈建议使用这些模块。有关详细信息，请参阅LightStream 1010、Catalyst 8510-MSR和Catalyst 8540-MSR的时钟要求。
同步计时
发射时钟频率由外部源（也称为主参考信号[PRS]）产生。PRS分布在ATM网络中，因此所有设备都可以同步到同一时钟。
| 优势 | 缺点 |
|---|---|
| 支持结构化和非结构化CES服务。 | 需要网络时钟同步。 |
| 表现出卓越的漂移和抖动特性。 | 将CES接口与PRS关联；如果PRS出现故障，除非有冗余PRS，否则电路可能会降级。 |
| 如果PRS发生故障，其它接口（除了CBR或ATM接口用于导出ATM交换机上的网络时钟）可能会受到影响，因为Cisco ATM交换机使用该派生的时钟作为交换机中所有接口的系统时钟，而不仅仅是CES涉及的接口。 |
SRTS
SRTS是一种异步计时方法。SRTS测量服务时钟（在CBR接口上接收）与全网参考时钟之间的差值。此区别是驻留时间戳(RTS)。 RTS传播到AAL1报头中电路的远程端。接收端通过按RTS值调整参考时钟来重构时钟。请记住，参考时钟需要在网络中传播；换句话说，交换机需要能够分配时钟。
| 优势 | 缺点 |
|---|---|
| 在ATM网络中传输外部生成的用户（例如PBX、MUX或CODEC）时钟信号，为每个CES电路提供独立的时钟信号。 | 需要网络时钟同步服务。 |
| 适用于具有多个外部时钟源的网络。 | 仅支持非结构化CES服务。 |
| 具有适度的漂移和抖动。 |
自适应时钟
在自适应时钟中，源CES IWF仅将数据发送到目标CES IWF。目标CES IWF将数据写入分段和重组(SAR)缓冲区，并使用本地T1服务时钟读取数据。本地（接口）服务时钟根据收到的实际CBR数据确定。
SAR缓冲器的电平通过连续测量中间位置周围的填充电平并馈送该测量值来控制本地时钟频率，从而驱动锁相环(PLL)，锁相环反过来驱动本地时钟（传输时钟）。 因此，发射时钟频率被修改以保持重组缓冲器深度恒定。当CES IWF检测到其SAR缓冲区已满时，它会增加传输时钟速率。当CES IWF检测到SAR缓冲区正在清空时，它会降低传输时钟速率。
适当选择缓冲区长度可以防止缓冲区溢出和欠流，同时还可以防止控制延迟（缓冲区大小的增加意味着延迟的增加）。 缓冲区长度与最大信元延迟变化(CDV)成正比，用户可以在Cisco ATM交换机上配置该变化。网络管理员可以通过将电路路径中每个网络设备的CDV相加来估计最大CDV应该为多少。每台设备引入的测量CDV的总和必须小于配置的最大CDV。否则，将出现资金不足和资金溢出。在Cisco设备上，如果您使用的是非结构化服务，则可以使用show ces circuit interface cbr x/y/z 0命令查看实际CDV。
| 优势 | 缺点 |
|---|---|
| 不需要网络时钟同步。 | 仅支持非结构化CES。 |
| 表现出最穷的游荡特征。 |
在Cisco企业产品上，使用ces aal1 clock CBR interface命令配置此计时模式。
时钟分配
同步和SRTS计时模式需要将PRS分配到整个网络。如果您使用这两种时钟模式之一，首先必须选择将作为PRS角色的时钟源，并设计网络级时钟分布拓扑。
决定PRS时要考虑的事项是时钟准确性和PRS在网络中的位置：
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时钟精度取决于层级。通常，服务提供商提供的时钟（第1层或第2层）比设备（ATM交换机或CPE设备）上的本地振荡器更准确。 在没有服务提供商时钟（视频应用通常如此）的情况下，选择具有最精确的本地振荡器的设备作为PRS。
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决定PRS时需要考虑的另外一件事是网络中将成为PRS的设备的位置。如果您有多个具有相同准确度的潜在时钟源，或者如果您有一个非常庞大的ATM网络，则通常会出现这种情况。您需要选择PRS的位置，以便最大程度地减少时钟需要从PRS传输到边缘设备的网络设备数量，因为时钟在经过网络节点时性能下降。
选择PRS后，下一步是找到传播参考时钟的最佳方法。网络分布拓扑必须无环路；换句话说，它需要是一个树结构或一组树。时钟分配拓扑还应根据各种网络设备的层级对拓扑的活动组件进行严格的分层排序。也就是说，如果有两条等跳路径可供选择，请选择经过更准确设备（较低层）的路径。
请参阅下图中的网络时钟分布树：
8510-MSR和Cisco 7200上的PA-A2上的振荡器可提供第4层时钟。带有可选网络时钟模块的Catalyst 8540-MSR可提供第3层时钟源。没有可选的网络时钟模块，Catalyst 8540-MSR提供第4层时钟。如果Catalyst 8540-MSR配备可选的网络时钟模块，T1/E1楼宇集成定时供应(BITS)端口也可以用作时钟源。
一旦您决定时钟分配树如何查找整个网络，您就需要在每台设备上实施它，包括Cisco ATM交换机（即，需要配置ATM交换机内的内部时钟分配）。 可以使用以下两个命令配置Cisco Enterprise ATM交换机和路由器上的内部时钟分布：ces dsx1 clock source and network-clock-select。
使用network-clock-select命令指定使用哪个时钟源（接口或内部振荡器）作为ATM交换机上的系统时钟。在支持CES的思科产品上，您可以指定多个网络时钟源及其优先级以用于冗余目的。如果未配置任何内容，则默认情况下8510-MSR和Catalyst 8540-MSR使用ATM交换机处理器(ASP)或路由处理器(RP)上的本地振荡器作为系统时钟。所有配置为使用网络派生时钟的接口都使用network-clock-select语句中指定的时钟源作为该接口的传输时钟。默认情况下，8510-MSR和Catalyst 8540-MSR上的所有ATM和CBR接口都配置为网络派生接口。PA-A2端口适配器上的ATM和CBR接口也是如此。ces dsx1 clock source语句为每个接口指定哪个时钟源用作该接口的传输时钟。可以使用以下选项：
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网络衍生的：如前所述，如果接口配置为网络派生，network-clock-select语句指定的时钟源将用作该接口的传输时钟（即，传输时钟从ATM交换机内部时钟分配机制提供的源派生）。 使用show network-clock命令查找使用的时钟源。Network-derived是所有Cisco ATM交换机接口的默认设置。
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循环定时：接口上的传输时钟源自同一接口上接收的时钟源。当连接到具有非常准确的时钟源的设备时，可以使用此模式。
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自由运行：接口上的传输时钟源自端口适配器的本地振荡器（如果存在）。如果端口适配器没有本地振荡器，则使用处理器板中的振荡器。在此模式下，传输时钟与系统中的任何接收时钟不同步。仅当不需要同步时（如某些LAN环境），才应使用此模式。
配置 CES
在您配置之前
在实施和配置CES之前，您应根据本文档到目前为止所讨论的信息做出以下决策：
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您需要哪种类型的服务（非结构化或结构化）？
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您将使用哪种计时模式（同步、SRTS或自适应）？
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如果您决定使用同步或SRTS时钟模式，您的网络中哪台设备将为网络的其余部分提供时钟源？您的设备是否配备有PLL?您是否计划从不支持时钟的接口派生时钟？有关详细信息，请参阅LightStream 1010、Catalyst 8510-MSR和Catalyst 8540-MSR的时钟要求。
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您计划如何在网络中分配时钟源，以便在尽可能保持PRS的时钟特性的同时拥有无环路时钟树？
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确定服务提供商提供的CPE或线路上定义的T1/E1特征（例如线路代码和成帧）。
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确定CES PAM与重新生成T1/E1信号的最近设备（例如，这可以是CPE或CSU/DSU）之间的距离。 如果距离大于110英尺，您需要更改CES PAM上的lbo配置。
示例配置
下面是配置的一些示例：
另请参阅配置电路仿真服务。
验证配置
您可以使用下面介绍的show命令来检验配置。如果您需要提交报告，则所有相关设备的show命令的输出对思科技术支持中心(TAC)工程师也很有帮助。
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| show version | 显示Cisco IOS的当前版本。验证受支持的功能或搜索CCO上的漏洞时，您需要了解IOS版本。 |
| show run | 显示当前运行配置。 |
| show int cbr x/y/z | 显示接口状态。 |
| show ces int cbr x/y/z | 显示线路状态和所有T1/E1错误计数器(所有计数器的定义均在RFC 1406( )中。 它还显示端口和服务配置。确保交换机上配置的线路代码和成帧与CPE设备上配置的相同。 |
| show ces circuit int cbr x/y/z n | 其中n是通道ID(0 =非结构化；1-24 =结构化)。 显示有关不足和溢出的信息。 注意：电路启动时，始终会有一些下溢/溢出，因此请务必查看相对增加值，而不是绝对数。下溢和溢流表示时钟滑动。 |
| show ces address | 如果要终止此CBR端口上的软PVC，显示要使用的地址和VPI/VCI对。您必须首先配置CES电路才能查看此信息。如果您具有具有多个通道的结构化服务，则会有多个地址和VPI/VCI对。 |
| show ces stat | 显示所有电路的状态。 |
| show network-clock | 显示网络时钟源首选项的配置，并指示活动时钟源是否的确是配置为首选的时钟源。 |
| show log | 显示任何过去的时钟切换事件或接口事件。要从日志中获益，您应该在交换机上配置时间戳并启用日志记录。您可以使用以下命令在全局配置模式下配置此设置：
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基本故障排除
下面列出了CES遇到的一些最常见问题，以及故障排除提示。
电路不显示或 CPE 正进行报警
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确保使用的电缆正确。有关所有CES端口的引脚布局，请参阅PA-A2 ATM CES电缆、连接器和引脚布局。 PA-A2。
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确保CPE和交换机上的成帧和线路代码相同。使用show ces interface x/y/z 命令查看交换机的配置方式。要更改成帧和线路代码，请使用ces dsx1 framing和ces dsx1 linecode命令。
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确保所有硬件都处于工作状态，例如CPE上的端口以及交换机上的电缆和端口。您可以通过一次更换一个组件或使用环回对问题进行本地化，来排除硬件故障。您可以使用user-configurable loopback执行此操作，方法是对CBR接口使用ces dsx1 loopback命令，对ATM接口使用loopback命令。可能需要在CBR T1接口上插入外部环回插头，或者将传输电缆外部环回到ATM接口上的接收电缆。通常，环回测试在排除CES问题时非常有用。
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检查警报指示灯：
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红色警报表示本地设备出现故障。
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黄色警报表示远程终端故障。
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当检测到所有一种模式(AIS)时，将声明蓝色警报。以蓝色警报连接到端口的CPE设备应将这种情况视为信号丢失(LOS)。蓝色警报通常表示ATM网络存在问题和/或连接可能已断开。
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在8510-MSR上，LED指示不同的警报。
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测量CPE（或最近的信号再生设备，如CSU/DSU）与CES PAM上的CBR端口之间的距离。默认线路扩建为0-110英尺。如果距离较长，请使用ces dsx1 lbo命令增加默认值。支持的最大距离约为700英尺。
电路遇到时钟故障
要确定电路上是否有时钟滑动，请使用show ces circuit interface cbr x/y/z n 命令检查是否存在欠流和溢出，其中n 是电路ID（对于非结构化CES，始终为0）。
当AAL1信元在ATM接口上接收时，它们存储在位于CES PAM上的SAR缓冲区中。然后，framer将从该缓冲区获取AAL1数据，剥离所有报头，形成T1帧，并在CBR接口上传输它。此缓冲区的大小取决于具体实施，选择此缓冲区是为了满足特定的端到端最大CDV，同时避免过度延迟。如果执行分段的设备（从T1帧到ATM信元的转换）与执行重新组装（从ATM信元到T1帧的转换）之间的时钟稍有差异，则SAR缓冲区将获得下溢或溢出。
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溢出：分割端比重组端更快，导致帧丢失。
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下溢：分段边比重组边慢，导致帧重复。
PBX 报告成帧错误或载波丢弃
检查所有ATM链路的循环冗余校验(CRC)或其他错误。使用show controller atm和show interface命令。
用户在电话中听到静电噪声和静电干扰声
检查所有ATM和CES设备的时钟。尝试自适应计时并查看问题是否停止。
您怀疑参考时钟有问题
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如果服务提供商提供的原始时钟源出现问题、ATM网络使时钟性能下降，或者整个网络的时钟分布配置错误，则参考时钟可能会降低。
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尝试自适应计时。如果这样可以解决问题（当SRTS和synchronous遇到问题时），您可以断定您的怀疑是正确的。
带PA-A2 的网络中出现时钟问题
默认情况下，PA-A2上的ATM接口也在ATM上行链路端口上使用网络派生的时钟。默认情况下，时钟源为atm clock internal，等同于网络派生的时钟。我们指的是使用最高优先级的活动时钟源，如show network-clock命令的输出所示。
使用no atm clock internal命令将传输时钟设置为线路。此配置等效于环路定时传输时钟源，其中传输时钟源源自同一接口上接收的时钟源。
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