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射頻/無線  

可提供高頻寬服務的無線電信級乙太網路

上網時間: 2007年10月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電信  乙太網路  核心網路 

隨著網路廠商為支援回傳和光擴展服務而轉向多服務微波系統,電信產業終於體認到在全球部署電信級乙太網路帶來的好處,特別是能為亞洲經濟帶來的好處。

實現電信級乙太網路的好處是顯而易見的──乙太網路本身就是一種可靠性高、互通性強、容易實現和使用的技術,對廠商而言也比較容易配置和部署。乙太網路可承載語音、數據和多媒體資訊,隨著其應用遍及商業、住宅和行動市場,這一點開始變得至關重要。採用電信級乙太網路,行動廠商不但能降低回傳成本,而且能增強更高速回傳服務的能力,為其展開多媒體服務提供更大頻寬和更高的數據吞吐量

行動廠商轉向乙太網路是有充分原因的。例如,乙太網路的可擴展性遠勝於SONET、ATM或訊框中繼技術;同時,乙太網路對於正向IP和封包網路轉型的服務供應商也很具吸引力。這些服務供應商中有很多都已開始在其網路的接取和匯聚部份部署乙太網路,以便盡可能提高IPTV和儲存網路等類似應用的效率。

隨著亞洲行動廠商對高速下行封包接取(HSDPA)技術關注力的提升,電信級乙太網路作為混合技術方案的一部份,在都會區域網路、邊緣網路和核心網路中已經成為十分重要的一環。利用多種接取和中繼產品來解決標準PDH、高級PDH、SONET/SDH和乙太網路互通問題的通用硬體平台也開始出現。

但這些並不意味著向乙太網路的轉變將會是簡單直接的。在轉換過程的整合與運作方面仍存在挑戰,包括網路的運作、管理和維護。而且,為避免採用低性價比的實現方案,對於傳輸乙太網路數據所採用的方法也必須審慎。廠商與設備廠商必須適應乙太網路這種優秀的數據傳輸技術,才能使其網路達到過去採用PDH和SDH/SONET等TDM技術時的電信級性能。在廠商與設備廠商的幫助下,都會區域乙太網路論壇(MEF)等組織正致力於透過一些新方法應對這些挑戰。

理想情況下,電信級無線傳輸設備應支援多種能保護資訊串流不受鏈路或網路故障損害的方案。在出現故障時,傳輸設備應受到受控熱備份(MHSB)終端技術的保護,這種技術配有冗餘的收發機。在線收發機則可透過配備一組在故障時能自動切換的備用設備獲得保護。空間和頻率的多樣性與其他保護機制類似,也可以使網路在出現由路徑故障導致的連接故障或連接中斷時得到保護。

另一種性價比更好的網路保護方案是在故障點附近,透過網路中的另一個路由來實現資訊交換的自恢復。這種方案可以採取簡單的環狀方式,也可由廠商選擇一種更複雜的網狀結構。

通常情況下,乙太網路的環狀與網狀網路保護是透過乙太網路交換機,並採用快速產生樹協議(RSTP)實現的。然而該方法所支援的交換或收斂次數很難預測,花費時間可能超過幾秒,無法達到網路廠商要求的電信級乙太網路標準。最理想的乙太網路交換方案是透過無線彈性封包環功能支援高階RSTP,因為它能使乙太網路環狀和網狀網路達到低於100毫秒的電信級收斂時間。

滿足網路關鍵要求

電信級乙太網路滿足了今天的高頻寬服務對吞吐量、速度、延遲和可靠性的要求。其中,吞吐量是關鍵的性能因素,因為它規定了在一個乙太網路連接或鏈路上可以傳輸的最大數據量。一個微波鏈路的總數據容量由頻寬和數據機的調變設置決定。乙太網路的吞吐量則是總共適用於傳輸有效載荷的流量,等於總數據容量減去用於輔助數據通道、前向糾錯(FEC)和包括管理遙測在內等網路管理的開銷。對於工作在授權頻段上的無線系統,這一吞吐量是專用或有保證的。如果鏈路安裝正確,其吞吐量不會受變化的路徑條件或干擾影響。

傳輸技術也很重要。簡單地將數據映射到PDH(NxE1/DS1)或SDH/SONET無線系統的數據訊框中去是不可行的,這樣不但浪費頻寬,也會增大抖動和延遲。最佳方案是不區分數據是乙太網路數據還是TDM數據,同時為兩種數據提供‘內在’支援,將數據映射到以位元組為單位的訊框中去,並利用這些訊框來提供靈活高效的無線傳輸。在將接收數據配置為乙太網路數據和/或TDM數據時,配置的數據容量是完全可以達到的。最理想的方案應配置為全雙工連接,其容量在單一無線鏈路上可高達300Mbps甚至更高。

延遲是另一個關鍵因素。無線乙太網路的延遲定義為數據封包在一個由無線鏈路、路由器等設備構成的乙太網路中,由源向目的地傳送過程所造成的延遲。在語音呼叫(無論傳統語音呼叫或VoIP)中,低延遲尤其重要,整個網路上的延遲不應超過150毫秒。現場視訊的單向延遲應低於1秒。今天,電信級乙太網路方案的配置已能滿足新興應用的延遲要求。在高容量應用中,無線電信級乙太網路傳輸方案支援遠低於50毫秒的單向鏈路延遲,而且每一跳的延遲通常不超過1毫秒。

今天的無線傳輸通訊必須能在一套軟硬體平台上支援多種傳輸方式,包括乙太網路、STM1/OC3、E3/DS3或E1/DS1,不論所處理的資訊是單一形式還是混合形式。這種改變吞吐量、選擇射頻通道頻寬以及能將透過多種傳輸方式送來的有效載荷相混合的能力,為廠商節省了升級所需的成本,也使廠商在軟體無線電實用之前以及升級換代之時,無需更換許多設備。因此,用戶能將不同的網路服務混合搭配,並在需求產生長或變化時重新調整網路容量。

另一個關鍵的因素是冗餘度。Gb乙太網路只需較小的冗餘度就能提供超高速連接和鏈路聚合。鏈路聚合是透過在單個虛擬連接上合併兩個或多個實體鏈路的容量來實現極高的吞吐量。虛擬連接的聚合容量等於各條鏈路容量之和,在單個光或電的Gb乙太網路介面上進行接取。由於採用了單介面,所以不再需要昂貴的外部交換機。如果聚合鏈路群中有一個鏈路出現故障,那麼故障鏈路所處理的數據會自動在剩餘的正常鏈路上恢復。

理想的無線廠商乙太網路傳輸方案利用嵌入式兩層乙太網路交換機在射頻傳輸中實現鏈路聚合。因此可對兩個、三個或者四個實體鏈路進行聚合。兩個以上的300Mbps鏈路可透過聚合提供600Mbps、900Mbps甚至1.2Gbps的數據吞吐能力。此時,可採用交叉極性干擾抵銷(XPIC)來盡可能提高通道效率。

射頻效率較高

通道效率是指一台無線設備與同級的其他無線設備相較,在單一射頻通道上發送大量數據的能力。無線鏈路可透過採用高效數據機設計實現較高調變率,達到提高射頻效率的目的。因為高效的數據機設計能在特定的頻寬內擠入更多有效載荷,可提供比低效數據機更大的數據流量。但此方法有一個缺點:隨著調變率變高,系統增益(衡量可用訊號從發射機到達接收機的指標)降低,且最大的跳間距離也縮短了。因此,一套靈活有效的方案應為網路廠商提供兩種吞吐量供其選擇:1. 針對頻率效率最佳化的系統;2. 針對遠距離傳輸性能最佳化的系統。

內建兩層QoS功能

若能在無需昂貴QoS專用外部交換設備或性能監控功能的前提下實現乙太網路的QoS與合成流量管理功能,那麼它們也將成為無線傳輸方案的關鍵功能。

由於射頻系統的頻寬是固定且有限的,因此它們必須能利用嵌入式兩層交換機支援業界標準的QoS協議,以管理峰值流量,使廠商能根據服務等級或語音、數據和視訊應用的流量類型來分離不同的乙太網路流量,並為其設定優先級。該交換機還應支援遠端監控傳輸情況的統計,以便進行高階故障檢修和封包網路最佳化。

大多數高階的無線電信級乙太網路傳輸方案中都包含多埠、線速的快速乙太網路或Gb乙太網路兩層交換機。這些方案的QoS功能包含了埠優先級設置以及802.1p/DiffServ與VLAN標籤的優先級映射(包含QinQ)。高階RMON診斷則包括數據指示器以及對每個埠和每個通道進行全面的遠端監控統計。

本文小結

為了盡可能提高乙太網路的利用率並支援大量數據的有效傳送,無線電信級乙太網路方案應支援大於標準1518/1522位元組的超長訊框。核心網路設備應能處理大於9,000位元組的訊框。邊緣網路的設備則應支援稍短一些的超長訊框。目前,大多數主流網路廠商都要求設備支援大至4,000位元組的超長訊框。10/100/1,000Base-T/LxGb乙太網路交換機支援從64位元組到9,600位元組的訊框長度,因此既適用於核心網路也適用於邊緣網路。

作者:Shaun McFall

行銷副總裁

Harris Stratex Networks公司




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