微波通信網(wǎng)絡(luò )擴容的兩個(gè)策略

作者：時(shí)間：2014-04-25 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/259482.htm

隨著(zhù)需要大量帶寬的智能手機和無(wú)線(xiàn)平板電腦變得越來(lái)越普及，微波網(wǎng)路的擴容就變得必不可少了。

進(jìn)一步說(shuō)，運營(yíng)商必須考慮在無(wú)線(xiàn)層和在分組層的擴容選擇。在現代微波網(wǎng)絡(luò )中基于每條鏈路的頻譜優(yōu)化方案已經(jīng)不現實(shí)，他們必須采用基于網(wǎng)絡(luò )的方案來(lái)擴充容量。采用基于網(wǎng)絡(luò )的方案，運營(yíng)商能夠：

· 避免僅針對小規模的有效優(yōu)化。
· 減少頻譜使用的數量以幫助節省使用權成本。

擴容原理

本文比較了在現代微波網(wǎng)絡(luò )中采用的兩種擴容方法：

· 分層正交幅度調制（HQAM）法，即通過(guò)在微波通信信道中使用更高階的調制來(lái)達到頻譜效率最大化。
· 包壓縮原理，即通過(guò)在全分組的環(huán)境中減少由于幀或包結構引入的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)提高頻譜效率。

HQAM 格式在傳輸星座圖中增加了調制符號的密度。例如，512態(tài)正交幅度調制（512QAM）和1024QAM格式相比，256QAM在可用的業(yè)務(wù)容量上提供了約25%的連續組合增益。而2048QAM和4096QAM格式相比512QAM和1024QAM又帶來(lái)了15%的額外容量增益。

包壓縮是對IP包的協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)部分進(jìn)行處理。對屬于以太網(wǎng)、多協(xié)議標簽交換（MPLS）、IP以及TCP/UDP部分的字段在傳輸前進(jìn)行壓縮，并在微波鏈路的接收端進(jìn)行重建。這將減少通過(guò)鏈路發(fā)送的比特數，從而增加業(yè)務(wù)和應用的容量。

包壓縮的效果依賴(lài)于業(yè)務(wù)混合及條件，因而難以計算平均值。但是，如果基于IPv4的互聯(lián)網(wǎng)混合（IMIX）業(yè)務(wù)特征能將容量增加30%至40%的話(huà)，那么基于IPv6的容量增加至少翻倍。那就是說(shuō)，包壓縮得到的擴容增益將在運營(yíng)商從IPv4轉向IPv6時(shí)效果變得更加明顯。

鏈路與網(wǎng)絡(luò )頻譜效率對比

頻譜效率常?；诠铝㈡溌穪?lái)衡量，也就是說(shuō)這些鏈路沒(méi)有受到來(lái)自相鄰無(wú)線(xiàn)電沖突和干擾的損害，并且它們自己也不是干擾源。不幸的是，干擾是普遍存在的，因而這種方式僅能提供理想鏈路情況下而不是現實(shí)網(wǎng)絡(luò )條件下的信息。

優(yōu)化單個(gè)鏈路并不是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )設計。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )設計應當提供必需的網(wǎng)絡(luò )容量且頻譜占用最小，基于2個(gè)原因：

· 頻譜是有限的資源
· 頻譜有其相應的使用價(jià)格

因此，使用盡可能少的頻譜將幫助運營(yíng)商減少近期的網(wǎng)絡(luò )運作成本（OPEX），并為未來(lái)容量增長(cháng)保留頻譜。

基于網(wǎng)絡(luò )的擴容方案則將重點(diǎn)放在增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的容量而不是單個(gè)鏈路的容量。增加調制格式的決策來(lái)自于對端到端的網(wǎng)絡(luò )設計以及由此導致干擾水平的規劃。對干擾水平的分析意味著(zhù)：

· 運營(yíng)商應當仔細地評估，在高密度、短距離節點(diǎn)或匯聚點(diǎn)，以及在那些最容易受干擾損害的地方使用高階調制是否有意義。
· 最后一英里鏈路受到干擾損害的影響較少。

長(cháng)途微波傳輸更適合于高階調制格式：組成網(wǎng)絡(luò )的鏈路數較少，并且網(wǎng)絡(luò )中也較少見(jiàn)到這些鏈路匯聚到一個(gè)地理點(diǎn)，因而干擾較少。

真實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò )模型

為了更好地理解高階調制和包壓縮方法是如何影響無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )擴容的，我們分析了一個(gè)有890個(gè)短程鏈路、已經(jīng)運營(yíng)的歐洲移動(dòng)回程網(wǎng)絡(luò )。其最大的鏈路群-含有146個(gè)鏈路-工作在38GHz頻段，它包括最后一英里連接、或端接及節點(diǎn)鏈路。分析如下：

· 定義理論上網(wǎng)絡(luò )可能的最大吞吐率。這將幫助確定網(wǎng)絡(luò )支持的最大容量，而不必涉及任何網(wǎng)絡(luò )單元。
· 在需要重新設計網(wǎng)絡(luò )來(lái)支持HSPA+和LTE業(yè)務(wù)之前確定網(wǎng)絡(luò )的限制。
· 為采取何種技術(shù)或技術(shù)組合來(lái)提高網(wǎng)絡(luò )容量提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò )指南。

圖1顯示38GHz通信頻段以及信道是如何在該部分頻譜分布的。這是網(wǎng)絡(luò )分析的開(kāi)始。按照當前的頻譜利用率，該微波網(wǎng)絡(luò )的整體吞吐率大約是1.9Gb/s。所有的鏈路采用固定的調制來(lái)支持網(wǎng)絡(luò )可用性達99.999%，或每年的失效時(shí)間不超過(guò)5分鐘。