可执行关键任务和提供高带宽服务的无线运营商级以太网

随着网络运营商为支持回传和光扩展业务而转向多业务微波系统,电信行业的领头人终于认识到在全球部署运营商级以太网带来的好处,尤其是给许多亚洲经济带来的好处。

实现运营商级以太网的好处是显而易见的——以太网本身就是一种可靠性高、互通性强、容易实现和使用的技术,对运营商而言也比较容易配置和部署。以太网可承载话音、数据和多媒体信息,随着其应用遍及商业、住宅和移动市场,这一点开始变得至关重要。采用运营商级以太网,移动运营商不但能降低回传成本,而且能增强更高速回传服务的能力,从而为其开展多媒体业务提供更大带宽和更高的数据吞吐量。

移动运营商转向以太网是有充分原因的。例如,以太网的可扩展性远胜于SONET、ATM或帧中继技术；同时,以太网对于正在向IP和分组网络转型的服务提供商也很具吸引力。这些服务提供商中有很多都已开始在其网络的接入和汇聚部分部署以太网,以便尽可能提高IPTV和存储等类似应用的效率。

随着亚洲移动运营商对高速下行分组接入(HSDPA)技术关注力的提高,运营商级以太网作为混合技术方案的一部分,在城域网、边缘网和核心网中已经成为十分重要的一个新角色。利用多种接入和中继产品来解决标准PDH、高级PDH、SONET/SDH和以太网互通问题的通用硬件平台也开始出现。

但这些并不意味着向以太网的转变将会是简单直接的。在转换过程的整合与运作方面仍存在挑战,包括网络的运作、管理和维护。而且,为避免采用低性价比的实现方案,对于传输以太网数据所采用的方法也必须审慎。运营商与设备厂商必须去适应以太网这种优秀的数据传输技术,才能使其网络达到过去采用PDH和SDH/SONET等TDM技术时的运营商级性能。在运营商与设备厂商的帮助下,城域以太网论坛(MEF)等组织正致力于通过一些新的手段应对这些挑战。

理想情况下,运营商级无线传输设备应支持多种能保护信息流不受链路或网络故障损害的方案。在出现故障时,传输设备应受到受控热备份( MHSB)终端技术的保护,这种技术配有冗余的收发机。在线收发机则可通过配备一组在故障时能自动切换的备用设备而得到保护。空间和频率的多样性与其他保护机制类似,也可以使网络在出现由路径故障导致的连接故障或连接中断时得到保护。

另一种性价比更好的网络保护方案是在故障点附近,通过网络中的另一个路由来实现信息交换的自恢复。这种方案可以采取简单的环状方式,也可由运营商选择一种更复杂的网状结构。

通常情况下,以太网的环状与网状网络保护是通过以太网交换机并采用快速生成树协议(RSTP)实现的。然而该方法所支持的交换或收敛次数很难预测,因而花费时间可能超过几秒,无法达到网络运营商要求的运营商级以太网标准。最理想的以太网交换方案是通过无线弹性分组环功能支持高级RSTP,因为它能使以太网环状和网状网络达到低于100毫秒的运营商级收敛时间。

网络的几大关键要求都可以满足

运营商级以太网满足了今天的高带宽服务对吞吐量、速度、延迟和可靠性的要求。其中,吞吐量是一个关键的性能因素,因为它规定了在一个以太网连接或链路上可以传输的最大数据量。一个微波链路的总数据容量由带宽和调制解调器的调制设置决定。以太网的吞吐量则指总共可用于传输有效载荷的流量,等于总数据容量减去用于辅助数据通道、前向纠错(FEC)和包括管理遥测在内的网络管理的开销。对于工作在许可频段上的无线系统,这一吞吐量是专用或有保证的。如果链路安装正确,其吞吐量不会受变化的路径条件或干扰的影响。

传输技术也很重要。简单地将数据映射到PDH (NxE1/DS1) 或SDH/SONET无线系统的数据帧中去是不行的,这样不但浪费带宽也会增大抖动和延迟。最佳方案是不区分数据是以太网数据还是TDM数据,而同时为两种数据提供“内在”支持,将数据映射到以字节为单位的帧中去,并利用这些帧来提供灵活高效的无线传输。在将接收数据配置为以太网数据和/或TDM数据时,配置的数据容量是完全可以达到的。最理想的方案应配置为全双工连接,其容量在单一无线链路上可高达300Mbps甚至更高。

延迟是另一个十分关键的因素。无线以太网的延迟定义为数据分组在一个由无线链路、路由器等设备构成的以太网中,由源向目的地传送过程所造成的延迟。在话音呼叫(不论是传统话音呼叫还是VoIP)中,低延迟尤其重要,整个网络上的延迟不应超过150毫秒。现场视频的单向延迟应低于1秒。运营商级以太网方案如今的配置已能满足新兴应用的延迟要求。在高容量应用中,无线运营商级以太网传输方案支持远低于50毫秒的单向链路延迟,而且每一跳的延迟通常不超过1毫秒。

今天的无线传输通信必须能在一套软硬件平台上支持多种传输方式,包括以太网、STM1/OC3、E3/DS3或E1/DS1,不论所处理的信息是单一形式还是混合形式。这种改变吞吐量、选择射频通道带宽以及允许将通过多种传输方式送来的有效载荷相混合的能力,为运营商节省了升级所需的成本,也使运营商在软件无线电实用之前以及升级换代之时,无需改换许多设备。因此,用户能将不同的网络服务混合搭配,并在需求发生增长或变化时重新调整网络容量。

另一个关键的因素是冗余度。千兆以太网只需较小的冗余度就能提供超高速连接和链路聚合。链路聚合是通过在单个虚拟连接上合并两个或多个物理链路的容量来实现极高的吞吐量。虚拟连接的聚合容量等于各条链路容量之和,在单个光或电的千兆以太网接口上进行接入。由于采用了单接口,所以不再需要昂贵的外部交换机。如果聚合链路群中有一个链路出现故障,那么故障链路所处理的数据会自动在剩余的正常链路上恢复。

理想的无线运营商以太网传输方案利用嵌入式两层以太网交换机在射频传输中实现链路聚合。因此可以对两个、三个或者四个物理链路进行聚合。两个以上的300 Mbps链路可通过聚合提供600 Mbps、900 Mbps甚至 1.2 Gbps的数据吞吐能力。此时,可采用交叉极性干扰抵消( XPIC)来尽可能提高通道效率。

射频效率较高

通道效率是指一台无线设备与同级的其他无线设备相比,在单一射频通道上发送大量数据的能力。无线链路可通过采用高效调制解调器设计实现较高调制率,从而达到提高射频效率的目的。因为高效的调制解调器设计能在给定的带宽内挤入更多有效载荷,从而提供比低效调制解调器更大的数据流量。但此方法有一个缺点:随着调制率变高,系统增益(一个衡量可用信号从发射机到达接收机的指标)降低,并且最大的跳间距离也缩短了。因此,一套灵活有效的方案应为网络运营商提供两种吞吐量供其选择:1).针对频率效率优化的系统；2)针对远距离传输性能优化的系统。

内置两层QoS功能

只要能在无需昂贵的QoS专用外部交换设备或性能监控功能的前提下实现以太网优秀的QoS与综合流量管理功能,那么它们对无线传输方案而言同样是必不可少的。

由于射频系统的带宽是固定的也是有限的,因此它们必须能够利用嵌入式两层交换机支持业界标准的QoS协议来管理峰值流量,从而使运营商能根据服务等级或话音、数据和视频应用的流量类型来分离不同的以太网流量并为其设定优先级。该交换机还应支持远程监控传输情况的统计,以便进行高级故障检修和分组网络优化。

大多数高级的无线运营商级以太网传输方案中都包含多端口、线速的快速以太网或千兆以太网两层交换机。而这些方案的QoS功能包含了端口优先级设置以及802.1p/DiffServ 与VLAN标签的优先级映射(包括QinQ)。高级RMON诊断则包括数据指示器以及对每个端口 和每个通道进行全面的远程监控统计。

支持从核心网到边缘网的各种网络

为了尽可能提高以太网的利用率并支持海量数据的有效传送,无线运营商级以太网方案应支持大于标准1518/1522字节的超长帧。核心网设备应能处理大于9000字节的帧。边缘网的设备则应支持稍短一些的超长帧。目前,大多数主流网络运营商都要求设备支持大至4000字节的超长帧。10/100/1000Base-T/Lx千兆以太网交换机支持从64字节到9600字节的帧长,因此既可用于核心网也可用于边缘网。

作者:Shaun McFall

行销副总裁

Harris Stratex Networks公司

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