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2015/10/21 14:11

全分组长距微波的优势

阿尔卡特朗讯电子杂志《技术前沿》  无线传输产品战略经理 Paolo Volpato

摘要

微波可以缩减交付时间,改善成本,增强灵活性

全分组系统可以将业内一流的分组和射频机制结合起来

多信道机制在一个单一的逻辑管道中可以为所有业务提供带宽

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全分组长距微波架构具有商业意义,不但可以降低成本,还能改善性能。所涉及的市场包括:

移动回传- 移动回传正在向分组过渡。通常部署长距系统的传输和汇聚网络也正在向分组过渡,这是满足现在LTE和未来LTE-A带宽需求的唯一选择。

固网汇聚- 运营商需要满足家庭业务日益快速增长的带宽需求。这需要解决新的高速接入技术(如矢量化)所带来的瓶颈,在很多区域,长距微波连接已被用于替代光纤

高效的过渡- 分组技术能够以比混合技术更低地成本、无缝地从现有传统网络向未来全分组网络过渡。他们能够让TDM流量通过更高效的面向分组的解决方案来传输,如采用业务仿真。

相对于光纤的优势- 与光纤相比,微波可以提供:

更短的商用时间。有时浩大的土木工程或施工许可会阻碍新建光纤项目的进度。

更低的成本。不管链路的距离,部署微波的成本更加趋于平稳,而且受到经常发生的与容量相关的费用的影响更少。

更大的灵活性。通过简单的频谱重新分配就能很好的适应流量的变化。

什么是全分组长距微波系统?

全分组长距微波系统的技术特点包括:

业务融合- 在所有的分组微波平台上,以太网技术被作为唯一的传输技术来承载所有的业务。传统业务被翻译并适配到以太网分组中( 例如,通过业务仿真), 同时这类业务所指定的SLAs也能得到执行。

容量扩展- 全分组长距微波系统将多种一流的以太网机制(如分组压缩和多通道传输)与一流的射频机制(如高阶调制,高系统增益和强大的调制解调签名)结合起来。特别是多通道操作将带来一种新的操作模式,可以扩展容量和提升可用性。

操作效率- 基于多通道的模式简化了容量配置,改变了原来的链路设计方式。在传统的设计中,需要对空口上所承载的T1/E1或OC3/STM-1电路的数量进行考虑。多通道方式作为一种新的设计模式可以基于以Mbps所表达的吞吐量请求。这种方式所带来的简化系统架构降低了总拥有成本。

多通道方式的优势

多通道方式允许系统将捆绑后的射频链路当成一条大的管道,其容量是所有单条链路容量的总和。总的容量可以灵活地被分配给基于特定SLA的任何业务或运营商所定义的规则。

多通道功能架构

图1. 多通道功能架构

有几个要素可以描述多通道技术架构:

任意数量的链路都可以进行捆绑。通常部署时包括捆绑4条通道,而更复杂的配置可以达到8~10条链路。

不需要备用通道,如N+0模式中的0就意味着没有分配预留的保护通道。这让运营商可以从传统的N+1模式中脱离出来,在原来的模式中,需要预留一条静态的通道用于保护,这增加了总拥有成本且降低了灵活性。

对频带、通道带宽或所使用射频机制无限制。在多通道机制中,这些元素的任意组合都是被允许的。例如一个4+0的配置可以在一个频带上采用2条14MHZ的通道,在另一个频带上2条28MHz的通道。

多通道引擎了解其自身的状态。基于业务的优先级或SLA,当其进入这个引擎时将会获得适当的处理。

业务分布在捆绑的多条链路中传输,并在接收侧重新组合在一起,这不会带来性能的下降和延时。

业务分布在捆绑的多条链路中进行传输是提升业务总体可用性的关键。

在N+0多通道应用中,一个业务(如STM-1)从不与任何一条特定的链路相关联,它只是简单地在这个绑定中展开。在传统的N+1应用中,如果一条承载着STM-1业务的链路发生故障(如调制降阶),那么业务就会丢失。

在N+0的应用中,如果其中一条链路出现问题并需要降低原来的容量, 那么所承载的业务会实时地在剩余的链路中重新分配。这时绑定的链路总容量将会减少,但是高优先级的业务将不会受到影响,只有“尽力而为”的流量会被抛弃。

欧洲运营商使用案例

一家融合的固网/移动网欧洲运营商希望将地中海上现有的2+1模式链路升级到多通道系统来对系统进行扩容。由于这条65km的链路在海上,因此存在多径衰减的影响。这个运营商的需求包括:

消除空闲的SDH VC-12容器来在空口上释放更多的容量(利用通道化STM-1接口)

尽量采用高达1024QAM的自适应调制方式

采用4+0多通道捆绑

升级后的系统性能改善如图2所示。

Alcatel-Lucent performance of the 4+0 multichannel bundle – Measured versus expected TX modulation scheme probability

  图2. 4+0多通道捆绑机制的性能

图中显示了4条通道中的2条(因为每条通道都代表往/返方向)。Y轴表示任何通道能达到的最高调制方式的可能性 – 如最大容量。

在最高调制方式中,每一条立柱取得了非常接近1x100的可能性。换句话说,每条通道几乎可以在所有时间内均能在1024QAM模式下进行工作 -- 对于一条在海上带有很强的多径效应的长距链路来说,这是一个有意义的结果。

在非常短时间内,4条通道同时降低调制阶数,这种情况发生的可能性非常小。在某些情况下,通道质量会很好,并从来也不会低于某种调制方式的质量之下。例如,图中黄色和红色的立柱分别不会低于256QAM和64QAM时的质量。

整个系统的性能与Alcatel-Lucent在部署前所做的预测分析相一致,如图3所示。

Alcatel-Lucent Prediction of the system’s behavior – SDH N+! vs LAG M+0

  图3. 系统行为的预测

对于传统的N+1应用模式与N+0应用模式的配置,这个分析与容量和可用性相关。X轴的容量单位为Mbps,Y轴的可用性指标则用取得相应容量的可能性来衡量。

这个分析显示,从传统的N+1模式到多通道 N+0模式,随着捆绑的通道数的增加,系统的性能得到改善。

黄色的星形代表传统N+1系统的工作条件,由于其容量和可用性已确定,因此其对应的状态也是固定的。例如,以前安装的2+1模式的系统的可用性值在1x10-5左右,整体吞吐量在300Mbps左右。将该系统升级为3+1或甚至4+1模式的系统后的性能结果如图中黄色的虚线所示。

多通道系统的行为依靠一组连续的可能状态,由所有可能的工作条件的组合构成。这样的话,多通道系统的行为由整条曲线来表示。图中绿色的曲线,对应着一个2+0模式的多通道系统,相对于传统的2+1模式,该系统可以轻松地扩展到更高的容量或达到更高的可用性指标。3+0和4+0模式的多通道系统分别由橙色和蓝色曲线所代表。

4+0模式的多通道系统与传统的4+1模式系统有明显的差别。在同样的可用性水平上,前者可以获得更高的容量,达700Mbps。这比传统的4+1模式的容量高出了100Mbps左右。在600Mbps(名义容量),前者能获得更高的可用性,在3x10-4到1x10-5左右。

阿尔卡特朗讯的解决方案

阿尔卡特朗讯在一年之前就发布了9500 MPR(Microwave Packet Radio)长距系统。从那以后,该系统满足了市场的各种期待:

最具扩展性的长距系统

实际中已验证的由多通道引擎所带来的高达10Gbps的吞吐量 – 在市场上无人匹敌

强大的抗衰落效应的射频能力

能在部署前进行准确地系统行为预测

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