+7 (495) 797-3311
Узнать цену
Компания Решения Продукция
Сервис Новости Где купить

Узнать цену
ФИО *
E-mail *
Телефон *
Компания
Оборудование
* - поля, обязательные для заполнения
Отправить
QTECH - Quality Technology
Ethernet коммутаторы
Интеллектуальные решения
Оптические модули
Оборудование PON
Оборудование TDM
Мультимедиа
Транспортные сети передачи данных
Оборудование VoIP
Системы питания и контроля
Мобильные устройства и аксессуары
Пассивное телекоммуникационное оборудование
Абонентское оборудование
Беспроводные системы связи
Системы видеонаблюдения
Системы безопасности
Архив оборудования
 
РЕШЕНИЯ
ЗАЯВКА НА ТЕСТИРОВАНИЕ
СЕРТИФИКАТЫ
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
ПУБЛИКАЦИИ


 

Системы радиорелейной связи: от гибридных к пакетным

www.vestnik-sviazy.ru, №2 2011г.

П.В. МОСКАЛЕВ, А.А. ПЕТРЕНК0, ведущие менеджеры отдела беспроводных транспортных решений компании Alcatel-Lucent

При стремительном развитии технологий радиодоступа, вполне сопоставимых сегодня по скорости передачи информации с проводными технологиями, и применении скоростной оптики на магистрали уровень распределения (backhaul) может оказаться тем узким местом, которое будет препятствовать развитию бизнеса операторов сотовой связи. На этом уровне требуются решения, способные помимо высокой пропускной способности обеспечить экономически эффективную передачу как классического голосового трафика, так и данных.

К числу таких решений относятся современные системы радиорелейной связи (PPC). На их долю приходится примерно половина всех подключений в сетях backhaul, и это свидетельствует о том, что они составляют серьезную конкуренцию проводным решениям. Сегодня операторы связи, в том числе российские, проявляют все больший интерес к перспективному внедрению пакетных PPC, основанных на технологии Ethernet, которые приходят на смену классическим (TDM) и гибридным решениям. Как показывают исследования, Ethernet-решения будут довольно быстро замещать PPC, основанные на TDM-технологии (рис. 1).


Рис. 1. Число новых подключений (в тысячах) в сетях backhaul операторов мобильной связи

Традиционно сети распределения операторов сотовой связи строились на базе технологий TDM и ATM. Однако с повышением популярности мультимедиа-приложений и связанным с этим стремительным ростом трафика такие сети уже не в состоянии обеспечить эффективное увеличение пропускной способности. Решить задачу позволяет новое поколение сетевого оборудования, которое базируется на Ethernet и оптимизировано для пакетной передачи данных. Одними из основных достоинств этой технологии являются ее широкое распространение, относительная простота и гибкость, связанная с поддержкой различных транспортных сред (медь, оптика, радиоканал).

Развитие

Долгие годы распределительные сети, связывающие базовые станции сотовой связи с контроллерами, проектировались, строились и развивались на базе технологии коммутации каналов (TDM). Эта технология очень эффективна, когда по сети передается преимущественно голосовой трафик, а для подключения одной базовой станции достаточно одного или двух соединений E1 (2 Мбит/С). При выборе в пользу беспроводного подключения базовых станций применялись широко представленные на рынке PPC на технологиях PDH или более скоростные варианты с поддержкой SDH.

С появлением спроса на широкополосные услуги и ростом объемов трафика операторы развивали свои распределительные сети путем увеличения числа подключений E1. Производители PPC отвечали на новые потребности выпуском систем супер-PDH, поддерживающих более 30 каналов E1, встраиванием в них кросс-коннекторов и другими мерами. Но при дальнейшем повышении интереса абонентов к мультимедиа-сервисам и внедрении технологий, все больше ориентированных на передачу данных, стало понятно, что дальнейшее развитие TDM-платформ является бесперспективным, поскольку они не в состоянии справиться со взрывным ростом трафика данных.

Для решения задачи были разработаны так называемые гибридные PPC, которые продолжали передавать голосовой трафик в его родном (TDM) формате, а трафик данных обрабатывали и передавали отдельно (но по тому же радиоканалу). На определенном этапе это оказалось довольно-таки эффективным инструментом, позволившим разгрузить каналы TDM-E1. Однако с внедрением новых технологий (таких как HSPA+, WiMAX и LTE) стало понятно, что гибридные решения недостаточно масштабируемы и гибки. В частности, они не позволяют “смешивать” в одном канале традиционный (TDM) голосовой трафик и трафик ІР-телефонии (VoIP). Поэтому на повестку дня встала потребность в полностью пакетных PPC, поддерживающих эффективные способы передачи пакетами унаследованного трафика TDM и ATM.

Есть мнение!

С. Краишкин, директор по развитию бизнеса компании QTECH

Идеология, которой руководствуются авторы статьи, указывает на развитие, прежде всего, пакетных сетей Ethernet, и то решение, которое они предлагают, адаптировано исключительно для этого. Вызывает определенные сомнения эмуляция TDM-сервисов в беспроводных сетях.

Когда речь идет об оптических Ethernet-сетях, то эмуляция через них TDM-сервисов является проверенным и хорошо зарекомендовавшим себя решением (используя CEP, SaToP, CES, ATM IMA).

В радиорелейных системах TDM-эмуляция не приводит к оптимальному использованию ресурса радиоканала, вследствие длительных заголовков, вносимых псевдоэмуляцией.

Гибридные РРЛ, с нашей точки зрения, являются золотой серединой, позволяющей прозрачно передавать любой тип трафика и гибко выделять ресурс для каждого типа сервиса, как это сделано, например, в Qtech QXR-400.

Другим важным аспектом развития РРЛ является адаптивная модуляции и кодирование, что позволяет более гибко планировать сетевые ресурсы. Поскольку радиоканал по определению является узкополосным, то увеличение степени его использования дает реальную прибыль оператору. Эта технология очень хорошо функционирует в пакетных Ethernet-сетях.

Другой важной тенденцией развития является использование передовых систем FEC. Поскольку рынок требует большой скорости, это приводит к увеличению порядка модуляции, что в свою очередь ухудшает системное усиление.

Качество FEC - наиболее экономичный способ компенсировать это ухудшение. Сейчас наблюдается все больший интерес к системам турбокодирования и LDPC.

Использование LDPC дает выигрыш в усилении системы на 4,5 - 5 дБм по сравнению с традиционными системами FEC. Например, типовое значение чувствительности приема для модуляции 128QAM составляет -б8 дБм, в то время как в Qtech QXR-400, использующем LDPC, эта цифра составляет -73дБм.

Говоря о перспективах перевода сетей backhaul на пакетный способ передачи данных и технологию Ethernet, следует упомянуть рекомендацию MEF 22 Carrier Ethernet for Mobile Backhaul Implementation Agreement (MBIA), подготовленную авторитетной организацией MEF (бывший форум Metr Ethernet). В ней рассмотрены оптимальные способы внедрения решений Carrier Ethernet в сетях сотовой связи различных поколений (2G. 3G, 4G). Одним из ключевых условий, учтенных разработчиками MBIA, является поддержка традиционной голосовой связи при обеспечении эволюции к сервисам передачи данных, которые будут доминировать в сетях нового поколения.

В MEF 22 определены основные механизмы передачи через пакетные сети унаследованного трафика TDM и ATM. Эти механизмы предусматривают использование так называемых псевдопроводов (pseudowires) или эмуляцию выделенных линий (Circuit Emulation). Псевдопровода - рекомендация RFC4717: Encapsulation Methods for Transport of ATM over MPLS Networks. Эмуляция выделенных линий:
MEF8:Implementation Agreement for the Emulation of PDH Circuits over Metro Ethernet Networks;
RFC 4553: Structure-Agnostic TDM over Packet (SaToP);
RFC 5086: Structure-Aware TDM Circuit Emulation Service over Packet-Switched Network (CESoPSN).

Проблемы переходного периода

Хотя большинство экспертов предсказывают переход в перспективе к полностью пакетным сетям, нет сомнений и в том, что в ближайшие годы распределительные сети должны поддерживать унаследованные подключения E1 и ATM. А значит, какое-то время будут активно использоваться гибридные решения, передающие голосовой трафик по каналам TDM, а трафик данных - по Ethernet. При этом крайне желательно, чтобы такие решения обеспечили максимально простой переход к полностью пакетной сети.

Часть гибридных PPC, представленных сегодня на рынке, поддерживает такой переход, но при этом требует аппаратной модернизации. Компания Alcatel-Lucent пошла по иному пути, разработав систему 9500 MPR, которая способна эволюционировать от гибридной к пакетной сети без замены аппаратных элементов путем простого обновления операционной системы. Гибридная ОС (Hybrid OS) обеспечивает возможность передачи всех типов трафика без преобразований, тогда как пакетная ОС (Packet OS) - с преобразованием всех типов входящего трафика (E1, ATM, SDH) в Ethernet. Для этого могут применяться указанные выше механизмы псевдопроводов и эмуляции выделенных линий, указанные в рекомендации MEF 22.

Пакетная специфика

Серьезным недостатком технологии Ethernet, долгое время препятствовавшим ее применению в сетях операторов сотовой связи, являлось отсутствие механизма синхронизации, необходимого для подключения базовых станций сотовой связи. Однако на сегодня есть несколько вариантов решения данной проблемы: это технологии Synchronous Ethernet (SyncE) и протокол Precision Time Protocol версии 2 (PTPv2), определенный в стандарте ІЕЕЕ 1588v2. Первая технология, функционирующая на физическом уровне сети, обеспечивает только частотную синхронизацию, а вторая - как частотную, так и фазовую. В системе 9500 MPR реализована поддержка обеих технологий, кроме того, возможно использование классических методов синхронизации при работе в TDM-режиме.

Изначально пакетные сети плохо подходили для передачи чувствительного к временным задержкам трафика в реальном времени. Сегодня эта проблема решается применением хорошо отработанных механизмов гарантированного качества обслуживания (QoS). Для повышения эффективности использования радиоканала и качества связи компания Alcatel-Lucent разработала ряд дополнительных алгоритмов QoS, о которых речь пойдет дальше.

Как известно, в классических пакетных сетях при повреждении пакета во время транспортировки запрашивается его повторная передача. Для мультимедиа-коммуникаций это неприемлемо ввиду существенного повышения задержки. Система 9500 MPR при приеме поврежденного в радиоканале пакета, несущего TDM-трафик, просто пропускает ошибочный бит - на качестве голосовой связи это практически не сказывается.

Еще одна проблема - длинные пакеты, размеры которых могут доходить до 1500 байт. Даже при самых продвинутых алгоритмах обслуживания очередей в сетевых устройствах такой пакет-гигант может надолго занять канал, существенно повысив задержку пакетов, несущих трафик реального времени. Чтобы не допустить этого, в системе все пакеты разбиваются на фрагменты по 128 байт, что снижает вариацию задержки до 20 мкс и делает обслуживание трафика предсказуемым.

Битва за ресурс

Радио - ресурс дорогостоящий и дефицитный. А заголовки пакетов могут занять существенную часть полосы пропускания под передачу служебной информации. Для передачи пакетами TDM-трафика специалисты нашей компании разработали специальный алгоритм, убирающий часть служебной информации и сжимающий заголовки перед передачей по радиоканалу. На приемной стороне происходит восстановление заголовков. Это повышает эффективность использования радиоканала.

Непрекращающийся рост объемов трафика заставляет операторов и разработчиков телекоммуникационного оборудования осваивать новые частотные диапазоны.

Для PPC перспективным видится работа на миллиметровых волнах, в частности, в диапазоне 70/80 ГГц (традиционно PPC используют частоты от 5 до 38 ГГц). В этом диапазоне можно задействовать более широкие полосы частот, что позволит увеличить скорости до гигабитного уровня.

Важно и то, что решениями ГКРЧ предусмотрен упрощенный порядок регистрации миллиметровых линий в ряде диапазонов, в том числе 70/80 ГГц. Для названного диапазона Alcatel-Lucent разработала систему, обеспечивающую скорость 1,2 Гбит/с на одной радионесущей при полосе 1 ГГц. Разработка предусматривает гибкую настройку частоты, при этом для передачи используется полоса в диапазоне 71 - 76 ГГц, а для приема - 81 - 86 ГГц.

Важной характеристикой современных PPC является функция подстройки скорости передачи (Adaptive Rate Modulation, ARM), которая позволяет постепенно изменять скорость и модуляцию при изменении условий распространения, что дает возможность поддерживать высокую доступность соединений даже при самой плохой погоде.

Например, если потери в тракте снижают уровень сигнала, системы MPT изменяют модуляцию с QPSK на BPSK, при этом пошагово снижается пропускная способность (рис. 2). Для поддержания качества обслуживания при новой скорости передачи данных система выполняет необходимую приоритезацию трафика Ethernet и TDM. При снижении уровня потерь PPC автоматически восстанавливает пропускную способность.


Рис. 2. Подстройки скорости передачи при изменении условий распространения сигнала

Помимо радио для оператора важен и другой ресурс - техническое пространство для размещения оборудования. В этом отношении пакетные PPC, будучи более компактными, имеют также серьезные преимущества перед гибридными системами. Следует отметить, что, например, система 9500 MRT может работать как в классическом исполнении (внутренний и внешний блоки), так и в исполнении full outdoor, когда все функции реализованы в одном внешнем блоке, который можно легко монтировать на имеющихся вышках. При этом используется одно и то же "железо".

Итак, новое поколение пакетных PPC позволяет операторам связи, продолжая обслуживать существующие типы трафика, обеспечить поддержку взрывного роста трафика данных и подготовить инфраструктуру к внедрению полностью пакетных систем, например, LTE. При этом пакетное оборудование максимально эффективно использует как радиочаcтоты, так и другие ресурсы оператора, что служит гарантией сокращения сроков возврата инвестиций и снижения стоимости передачи единицы информации.



Все публикации

comments powered by Disqus
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Подписавшись на рассылку новостей, Вы будете 4-5 раз в месяц получать профессиональные обзоры сетевого оборудования QTECH, практичные готовые решения для организации сетей связи, информацию о новинках и специальных акциях компании.