無(wú)線載波以太網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求綜述

[摘要]論述無(wú)線載波以太網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)要求,這為如何提高該網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量具有明確的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]無(wú)線載波以太網(wǎng)回程寬帶聚合吞吐量超靜定性相應(yīng)時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào):TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1210110-01

伴隨著移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)高速下聯(lián)數(shù)據(jù)包訪問(wèn)技術(shù)的日益關(guān)注,載波以太網(wǎng)已經(jīng)獲得了廣泛的支持。由于可測(cè)量性、可靠性、服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)管理等諸多屬性的實(shí)現(xiàn),載波以太網(wǎng)在回程和寬帶聚合中扮演著更重要的角色。但同時(shí)我們面對(duì)的挑戰(zhàn)是,怎樣采用以太網(wǎng)——一項(xiàng)長(zhǎng)期努力所研發(fā)的傳送技術(shù)——來(lái)提供載波級(jí)的性能。這里我們就幾個(gè)重要方面做出深入討論:

一、網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)指標(biāo)的要求

針對(duì)目前高帶寬服務(wù)的需要,載波以太網(wǎng)滿足了吞吐量、速度、響應(yīng)時(shí)間、可靠性等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。吞吐量是關(guān)鍵性的指標(biāo)。微波鏈路的總?cè)萘渴怯蓭捄驼{(diào)制解調(diào)器的設(shè)置所決定的,實(shí)際可得到的有效數(shù)據(jù)流量便是以太網(wǎng)吞吐量,它等于總數(shù)據(jù)容量減去輔助數(shù)據(jù)信道、前向糾錯(cuò)、網(wǎng)絡(luò)管理(包括遙測(cè)管理)等開(kāi)銷(xiāo)。就運(yùn)行在許可頻帶上的無(wú)線系統(tǒng)而言,其吞吐量是確定的。如果鏈路安裝正確,鏈路吞吐量將不會(huì)受到路徑和干擾的影響。

對(duì)于以太網(wǎng)上的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō),傳送技術(shù)是關(guān)鍵。把數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地映射到準(zhǔn)數(shù)據(jù)系列或同步光纖網(wǎng)等無(wú)線系統(tǒng)中會(huì)浪費(fèi)帶寬和增加響應(yīng)時(shí)間及不穩(wěn)定。理想的系統(tǒng)方案通常對(duì)以太網(wǎng)和遙測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是不加識(shí)別的,更恰當(dāng)?shù)卣f(shuō),對(duì)這兩種數(shù)據(jù)都提供支持,也就是把這兩種數(shù)據(jù)都映射到字節(jié)寬度的數(shù)據(jù)幀上,這種數(shù)據(jù)幀提供了有效和靈活的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)為以太網(wǎng)或遙測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行配置時(shí),最理想的解決方案應(yīng)該是可以配置成在一條無(wú)線鏈路上其全雙工連接容量可達(dá)到300Mbps或更高。

響應(yīng)時(shí)間是另一個(gè)關(guān)鍵因素。在無(wú)線以太網(wǎng)中,響應(yīng)時(shí)間被定義為數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)無(wú)線鏈路、路由器、其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,從信源到信宿所引起的延遲時(shí)間。低響應(yīng)時(shí)間對(duì)于語(yǔ)音呼叫尤為重要,單程語(yǔ)音延遲不應(yīng)超過(guò)150毫秒,實(shí)況視頻單程延遲應(yīng)該低于1秒。裝備載波以太網(wǎng)就可以滿足目前應(yīng)用中的延遲要求。無(wú)線載波以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送支持在高容量應(yīng)用中低于50微秒的單程響應(yīng)時(shí)間,同時(shí),也支持每次跳躍時(shí)間低于1微秒。

二、以太網(wǎng)的二層解決方案實(shí)現(xiàn)了其靈活性、可擴(kuò)展性、超靜定性

當(dāng)今的無(wú)線傳輸設(shè)備必須能夠支持各種傳送手段,包括以太網(wǎng)、STM1/OC3、DS3或E1/DS1,所有這些傳送手段都采用單一硬件軟件平臺(tái),而不考慮數(shù)據(jù)流是否是同類(lèi)的還是混合的。能夠更改吞吐量和有效載荷又能選擇信道帶寬的能力,可以節(jié)省由升級(jí)所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo),也可以避免替換以前的設(shè)備。

超靜定性是另一個(gè)關(guān)鍵要求。吉比特以太網(wǎng)利用劃算的超靜定性提供了超高速鏈路和鏈路聚合。鏈路聚合采用在一個(gè)虛鏈接上合并幾個(gè)物理鏈路的容量來(lái)達(dá)到極高的吞吐量。顯然,聚合后的容量等于幾個(gè)單獨(dú)鏈路容量之和,并能在單一的光纖或電子式吉比特以太網(wǎng)接口上實(shí)現(xiàn),而采用單一接口就避免了對(duì)昂貴的外部交換機(jī)的需要。并且如果鏈路聚合中的某個(gè)鏈路出現(xiàn)故障,那么來(lái)自故障設(shè)備的數(shù)據(jù)可以在其余設(shè)備上得到自動(dòng)恢復(fù)。

最理想的無(wú)線載波以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送方案是利用嵌入式二層以太網(wǎng)交換機(jī)把鏈路聚合并入無(wú)線設(shè)備內(nèi)部。這使得兩條以上物理鏈路的聚合成為可能?？梢跃酆蟽蓷l以上的300Mbps鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)600Mbps、900Mbps或1.2Gbps的吞吐量。然后,可以使用優(yōu)化的交叉極化干擾消除器來(lái)最大化信道效率。

三、保護(hù)信息流不受到損壞

載波級(jí)無(wú)線傳輸設(shè)備,為了保護(hù)關(guān)鍵信息流不受鏈路或網(wǎng)絡(luò)故障的影響,應(yīng)該支持多種方案選擇。設(shè)備維護(hù)措施防止了設(shè)備故障,同時(shí),普遍采用帶有備用收發(fā)機(jī)并具有“被偵測(cè)過(guò)熱即暫停待命”性能的終端?？梢圆捎脗溆迷O(shè)備來(lái)保護(hù)在線收發(fā)機(jī),如果遇到故障,備用設(shè)備可以自動(dòng)切換成在線狀態(tài)。路徑保護(hù)機(jī)制(空間和頻率多樣性)可以防止象大氣和環(huán)境條件所引起的路徑故障和中斷。

與設(shè)備維護(hù)相比,一個(gè)更好的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方法是避開(kāi)故障點(diǎn),實(shí)現(xiàn)信息流的自動(dòng)切換。這可以通過(guò)把信息流切換到網(wǎng)絡(luò)的另一條路徑上來(lái)完成,類(lèi)似于同步的SDN/SONET、TDM網(wǎng)絡(luò)所支持的自動(dòng)調(diào)整機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案可以采用簡(jiǎn)單的環(huán)形結(jié)構(gòu)或者可以選擇更為復(fù)雜的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。

通常情況下,以太網(wǎng)環(huán)形和網(wǎng)形保護(hù)方案是由以太網(wǎng)交換機(jī)(采用快速生成樹(shù)協(xié)議)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而,由這種方法所支持的切換和匯集時(shí)間是不可預(yù)料的,可以超過(guò)幾秒鐘,這就不能滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)載波一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。理想的吉比特以太網(wǎng)交換機(jī)方案通過(guò)利用彈性分組環(huán)容量,支持先進(jìn)的快速生成樹(shù)協(xié)議,這樣可以為以太網(wǎng)環(huán)形和網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)提供不到100毫秒的載波級(jí)的匯聚時(shí)間。

綜上所述,我們?cè)谠O(shè)計(jì)無(wú)線載波以太網(wǎng)時(shí)必須全面考慮前面所提到的技術(shù)要求,這樣才能有效地保證理想的服務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]李白萍、王志明主編,《現(xiàn)代通信系統(tǒng)》,北京大學(xué)出版社,2007.

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[3]《無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng):架構(gòu)、協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)》,電子工業(yè)出版社,ISBN:7121068818/9787121068812.

作者簡(jiǎn)介:

車(chē)珂珉(1961-),男,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校講師,計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)碩士研究生。