无线载波以太网络的技术要求综述

[摘要]论述无线载波以太网络的主要技术要求,这为如何提高该网络的服务质量具有明确的指导意义。

[关键词]无线载波以太网回程宽带聚合吞吐量超静定性相应时间

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210110-01

伴随着移动运营商对高速下联数据包访问技术的日益关注,载波以太网已经获得了广泛的支持。由于可测量性、可靠性、服务质量、服务管理等诸多属性的实现,载波以太网在回程和宽带聚合中扮演着更重要的角色。但同时我们面对的挑战是,怎样采用以太网——一项长期努力所研发的传送技术——来提供载波级的性能。这里我们就几个重要方面做出深入讨论:

一、网络主要技术指标的要求

针对目前高带宽服务的需要,载波以太网满足了吞吐量、速度、响应时间、可靠性等各项指标的要求。吞吐量是关键性的指标。微波链路的总容量是由带宽和调制解调器的设置所决定的,实际可得到的有效数据流量便是以太网吞吐量,它等于总数据容量减去辅助数据信道、前向纠错、网络管理(包括遥测管理)等开销。就运行在许可频带上的无线系统而言,其吞吐量是确定的。如果链路安装正确,链路吞吐量将不会受到路径和干扰的影响。

对于以太网上的数据来说,传送技术是关键。把数据简单地映射到准数据系列或同步光纤网等无线系统中会浪费带宽和增加响应时间及不稳定。理想的系统方案通常对以太网和遥测监控数据是不加识别的,更恰当地说,对这两种数据都提供支持,也就是把这两种数据都映射到字节宽度的数据帧上,这种数据帧提供了有效和灵活的数据传送。当为以太网或遥测数据监控设备进行配置时,最理想的解决方案应该是可以配置成在一条无线链路上其全双工连接容量可达到300Mbps或更高。

响应时间是另一个关键因素。在无线以太网中,响应时间被定义为数据包经过无线链路、路由器、其它网络设备,从信源到信宿所引起的延迟时间。低响应时间对于语音呼叫尤为重要,单程语音延迟不应超过150毫秒,实况视频单程延迟应该低于1秒。装备载波以太网就可以满足目前应用中的延迟要求。无线载波以太网数据传送支持在高容量应用中低于50微秒的单程响应时间,同时,也支持每次跳跃时间低于1微秒。

二、以太网的二层解决方案实现了其灵活性、可扩展性、超静定性

当今的无线传输设备必须能够支持各种传送手段,包括以太网、STM1/OC3、DS3或E1/DS1,所有这些传送手段都采用单一硬件软件平台,而不考虑数据流是否是同类的还是混合的。能够更改吞吐量和有效载荷又能选择信道带宽的能力,可以节省由升级所带来的开销,也可以避免替换以前的设备。

超静定性是另一个关键要求。吉比特以太网利用划算的超静定性提供了超高速链路和链路聚合。链路聚合采用在一个虚链接上合并几个物理链路的容量来达到极高的吞吐量。显然,聚合后的容量等于几个单独链路容量之和,并能在单一的光纤或电子式吉比特以太网接口上实现,而采用单一接口就避免了对昂贵的外部交换机的需要。并且如果链路聚合中的某个链路出现故障,那么来自故障设备的数据可以在其余设备上得到自动恢复。

最理想的无线载波以太网数据传送方案是利用嵌入式二层以太网交换机把链路聚合并入无线设备内部。这使得两条以上物理链路的聚合成为可能。可以聚合两条以上的300Mbps链路来实现600Mbps、900Mbps或1.2Gbps的吞吐量。然后,可以使用优化的交叉极化干扰消除器来最大化信道效率。

三、保护信息流不受到损坏

载波级无线传输设备,为了保护关键信息流不受链路或网络故障的影响,应该支持多种方案选择。设备维护措施防止了设备故障,同时,普遍采用带有备用收发机并具有“被侦测过热即暂停待命”性能的终端。可以采用备用设备来保护在线收发机,如果遇到故障,备用设备可以自动切换成在线状态。路径保护机制(空间和频率多样性)可以防止象大气和环境条件所引起的路径故障和中断。

与设备维护相比,一个更好的网络保护方法是避开故障点,实现信息流的自动切换。这可以通过把信息流切换到网络的另一条路径上来完成,类似于同步的SDN/SONET、TDM网络所支持的自动调整机制。网络保护方案可以采用简单的环形结构或者可以选择更为复杂的网形结构。

通常情况下,以太网环形和网形保护方案是由以太网交换机(采用快速生成树协议)来实现的。然而,由这种方法所支持的切换和汇集时间是不可预料的,可以超过几秒钟,这就不能满足运营商对载波一级标准的要求。理想的吉比特以太网交换机方案通过利用弹性分组环容量,支持先进的快速生成树协议,这样可以为以太网环形和网形网络提供不到100毫秒的载波级的汇聚时间。

综上所述,我们在设计无线载波以太网时必须全面考虑前面所提到的技术要求,这样才能有效地保证理想的服务质量。

参考文献:

[1]李白萍、王志明主编,《现代通信系统》,北京大学出版社,2007.

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

[3]《无线网状网:架构、协议与标准》,电子工业出版社,ISBN:7121068818/9787121068812.

作者简介:

车珂珉(1961-),男,沈阳铁路机械学校讲师,计算机应用专业硕士研究生。