为了降低运营和资金成本，许多服务供应商已经开始通过因特网协议（IP）或以太网分组网络来传输时分多路复用（TDM）语音和数据业务。与基于TDM的公共交换电话网络（PSTN）相比，IP/Ethernet网络具有明显的优势：可扩展性更强、带宽成本效率更高并且更简单。

大多数TDM-to-Packet转换都在网络边缘完成。这允许服务供应商保护其在TDM接入设备方面的投资，同时使他们在基于分组技术的城域和广域网络（MAN及WAN）方面的投资回报达到最大。截止到目前，完成TDM-to-Packet转换主要使用数字信号处理器（DSP）和微处理器。然而，TDM业务（如T1/E1租用线路）的稳定增长正推动TDM接入业务的密度超过OC-3的水平。在这样的密度下，DSP/微处理器解决方案无法再提供最优的成本效率和高性能组合。
每个DSP/微处理器解决方案仅可将约5 条T1/E1 TDM线路，或160个TDM电路转换为分组业务。为处理相当于OC-3的TDM业务，需要大量昂贵的DSP和微处理器。此外，DSP/微处理器解决方案的处理时延相对较高，至少要2毫秒，而且随着支持的信道数量不同，这一时延的变化范围很大。随着业务密度增加，这方面的性能限制使其越来越难于保证具有电信级语音质量的可赢利TDM业务所需要的稳定端到端低时延要求。


分组处理引擎


为满足服务供应商对经济的高密度电信级TDM-to-Packet转换解决方案的需求，许多设备供应商都在转向基于新一类专用硬连线分组处理（转换）引擎的下一代架构。单个分组转换引擎可完成高达32路T1/E1链路的TDM-to-Packet转换（是DSP/微处理器解决方案的五倍还多）。此类分组转换引擎还可保持持续快速转换和低分组处理时延低（通常在250-500微秒之间），而且无论处理的信道数量多少，时延都保持稳定。

分组处理引擎可完成从第1层至第5层的所有处理任务，包括：协议转换、静音抑制、舒适噪声生成、抖动缓冲、时钟同步、动态分组重组以及服务质量（QoS）策略。这些功能非常适于硬连线分组处理引擎完成，因为处理过程中的需要做出判断的选择数量有限，但是需要大量位操作。
如图1所示，将分组处理功能分流至分组处理引擎可将昂贵的DSP解放出来专注于其最擅长的功能：如语音处理功能，如回声消除、压缩和拨号音管理，所有这些都需要密集的常规算法计算。

这一方法还可提供独特的可扩展能力。分组化（即将语音信号转换为分组的过程）必须对每一TDM信道进行，其中有些信道可能需要语音处理，而另一些信道可能不需要。新的架构还允许不需要语音处理的信道（如基于TDM的调制解调器业务）直接进入分组处理引擎。

为进一步提高信道传输的效率，低带宽呼叫控制可利用片外中央处理单元（CPU）（通过勿需额外连接逻辑的接口连接）来完成。由于大多数线路卡包含一个通信处理器，分组处理引擎控制仅仅增加很小的额外开销。

分组处理引擎还可对净荷提供动态控制，从而允许系统管理部分对净荷进行重新配置以帮助减小网络时延和分组延迟变化。通过分组接口内的综合抖动缓冲设计，还可进一步将时延最小化。

一些接入系统需要在分组网络域的两端都同步TDM时钟。通过利用自适应或差分技术来恢复分组网络远端的原始TDM时钟频率，分组处理引擎可满足这一要求。

灵活的互连选择


目前，通常用传统的超长指令字（VLIW）DSP来完成语音处理功能。然而，一些系统则采用了使用针对特定算法而优化的基于第二代精简指令集（RISC）的DSP。分组处理引擎可实现与两种处理器的接口，从而可作为从传统系统向图1中所示的"新型"系统分阶段过渡的中间部分。

分组处理引擎还支持连接DSP的不同通信链路，包括TDM总线之上的高级数据链路控制，通过共享存储器进行的直接存储器访问，或简单的以太网连接。

在TDM一侧，分组处理引擎可以连接到标准的电信总线，如ST-Bus和H.110（从或主方式），从而使其可无缝连接到基于TDM的大型5类系统中。对于更小的接入汇接系统，分组处理引擎具有完全自足的线路卡一级的接口。

在分组网络一侧，分组处理引擎通常支持连接 10/100/1000 Mbps以太网的媒介独立接口（MII）和Utopia链路，或者连接ATM适配层（AAL）1/2/5的异步传输模式（ATM）物理层（PHY）连接。

通常与TDM信道密度相关的接口速度选择对于数据流有很大影响，特别是在存储器接口方面。对于要处理大量信道的情况，分组处理引擎可以利用片外存储器，或者对于较少的信道数量，则利用片上存储器。与DSP/微处理器解决方案相比，使用片上存储器具有很大优势，因为DSP/微处理器方法中数据通过外部存储器件，因此带来很大的系统架构和成本问题。


TDM电路模拟


一些分组处理引擎还支持通过分组网络传输TDM信道的电路模拟业务（CES），主要用两种通用模式：非结构化数据传输和结构化数据传输。图2示意出利用一个分组处理引擎简单地实现达到OC-3速率的CES功能情况。

CES设计的最主要优势是具有可避免语音处理需要的潜力。不需要语音处理，就不再需要昂贵的DSP，而时延也可进一步减小。

总之，分组处理引擎的设计旨在PSTN和分组网络之间提供近似无缝的接口。它们还可提供很高的运营灵活性，如动态净荷配置，因此可在给定的网络上提供尽可能高的QoS。采用分组处理器设计架构还可提供其它特性，如低延迟，这些都是任何DSP/微处理器配置所无法相比的。有了专用的分组处理引擎，服务供应商才可保证其接入设备可经济地扩展，从而适应TDM业务的增长，同时也可保证通过其分组网络提供客户所需要的语音业务。