無線載波以太網(wǎng)絡的技術要求綜述

[摘要]論述無線載波以太網(wǎng)絡的主要技術要求,這為如何提高該網(wǎng)絡的服務質(zhì)量具有明確的指導意義。

[關鍵詞]無線載波以太網(wǎng)回程寬帶聚合吞吐量超靜定性相應時間

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210110-01

伴隨著移動運營商對高速下聯(lián)數(shù)據(jù)包訪問技術的日益關注,載波以太網(wǎng)已經(jīng)獲得了廣泛的支持。由于可測量性、可靠性、服務質(zhì)量、服務管理等諸多屬性的實現(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。但同時我們面對的挑戰(zhàn)是,怎樣采用以太網(wǎng)——一項長期努力所研發(fā)的傳送技術——來提供載波級的性能。這里我們就幾個重要方面做出深入討論:

一、網(wǎng)絡主要技術指標的要求

針對目前高帶寬服務的需要,載波以太網(wǎng)滿足了吞吐量、速度、響應時間、可靠性等各項指標的要求。吞吐量是關鍵性的指標。微波鏈路的總?cè)萘渴怯蓭捄驼{(diào)制解調(diào)器的設置所決定的,實際可得到的有效數(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、網(wǎng)絡管理(包括遙測管理)等開銷。就運行在許可頻帶上的無線系統(tǒng)而言,其吞吐量是確定的。如果鏈路安裝正確,鏈路吞吐量將不會受到路徑和干擾的影響。

對于以太網(wǎng)上的數(shù)據(jù)來說,傳送技術是關鍵。把數(shù)據(jù)簡單地映射到準數(shù)據(jù)系列或同步光纖網(wǎng)等無線系統(tǒng)中會浪費帶寬和增加響應時間及不穩(wěn)定。理想的系統(tǒng)方案通常對以太網(wǎng)和遙測監(jiān)控數(shù)據(jù)是不加識別的,更恰當?shù)卣f,對這兩種數(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。當為以太網(wǎng)或遙測數(shù)據(jù)監(jiān)控設備進行配置時,最理想的解決方案應該是可以配置成在一條無線鏈路上其全雙工連接容量可達到300Mbps或更高。

響應時間是另一個關鍵因素。在無線以太網(wǎng)中,響應時間被定義為數(shù)據(jù)包經(jīng)過無線鏈路、路由器、其它網(wǎng)絡設備,從信源到信宿所引起的延遲時間。低響應時間對于語音呼叫尤為重要,單程語音延遲不應超過150毫秒,實況視頻單程延遲應該低于1秒。裝備載波以太網(wǎng)就可以滿足目前應用中的延遲要求。無線載波以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送支持在高容量應用中低于50微秒的單程響應時間,同時,也支持每次跳躍時間低于1微秒。

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

當今的無線傳輸設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,而不考慮數(shù)據(jù)流是否是同類的還是混合的。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)省由升級所帶來的開銷,也可以避免替換以前的設備。

超靜定性是另一個關鍵要求。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虛鏈接上合并幾個物理鏈路的容量來達到極高的吞吐量。顯然,聚合后的容量等于幾個單獨鏈路容量之和,并能在單一的光纖或電子式吉比特以太網(wǎng)接口上實現(xiàn),而采用單一接口就避免了對昂貴的外部交換機的需要。并且如果鏈路聚合中的某個鏈路出現(xiàn)故障,那么來自故障設備的數(shù)據(jù)可以在其余設備上得到自動恢復。

最理想的無線載波以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送方案是利用嵌入式二層以太網(wǎng)交換機把鏈路聚合并入無線設備內(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鏈路來實現(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最大化信道效率。

三、保護信息流不受到損壞

載波級無線傳輸設備,為了保護關鍵信息流不受鏈路或網(wǎng)絡故障的影響,應該支持多種方案選擇。設備維護措施防止了設備故障,同時,普遍采用帶有備用收發(fā)機并具有“被偵測過熱即暫停待命”性能的終端。可以采用備用設備來保護在線收發(fā)機,如果遇到故障,備用設備可以自動切換成在線狀態(tài)。路徑保護機制(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。

與設備維護相比,一個更好的網(wǎng)絡保護方法是避開故障點,實現(xiàn)信息流的自動切換。這可以通過把信息流切換到網(wǎng)絡的另一條路徑上來完成,類似于同步的SDN/SONET、TDM網(wǎng)絡所支持的自動調(diào)整機制。網(wǎng)絡保護方案可以采用簡單的環(huán)形結(jié)構(gòu)或者可以選擇更為復雜的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。

通常情況下,以太網(wǎng)環(huán)形和網(wǎng)形保護方案是由以太網(wǎng)交換機(采用快速生成樹協(xié)議)來實現(xiàn)的。然而,由這種方法所支持的切換和匯集時間是不可預料的,可以超過幾秒鐘,這就不能滿足運營商對載波一級標準的要求。理想的吉比特以太網(wǎng)交換機方案通過利用彈性分組環(huán)容量,支持先進的快速生成樹協(xié)議,這樣可以為以太網(wǎng)環(huán)形和網(wǎng)形網(wǎng)絡提供不到100毫秒的載波級的匯聚時間。

綜上所述,我們在設計無線載波以太網(wǎng)時必須全面考慮前面所提到的技術要求,這樣才能有效地保證理想的服務質(zhì)量。

參考文獻:

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[2]《Wireless Networks》,ISSN:1022-0038(print version).

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作者簡介:

車珂珉(1961-),男,沈陽鐵路機械學校講師,計算機應用專業(yè)碩士研究生。