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基于多核射頻架構(gòu)解決網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膽?yīng)用挑戰(zhàn)

電子設(shè)計 ? 來源:百度學(xué)術(shù) ? 作者:百度學(xué)術(shù) ? 2021-06-28 15:37 ? 次閱讀
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作者:Ceragon Networks公司研發(fā)副總裁Ron Nadiv

雖然光纖電纜在容量上一直優(yōu)于微波,但大量通信鏈路并不需要光纖的全部能力。隨著低成本和可更快部署的微波技術(shù)在容量上的不斷提升,在以前僅由光纖把持的應(yīng)用領(lǐng)域,微波的比較優(yōu)勢正變得益發(fā)有吸引力。多核射頻技術(shù)的突破,現(xiàn)在已將微波傳輸能力提高到以前從未達(dá)到的數(shù)千兆位/每秒的容量水平,從而使系統(tǒng)設(shè)計人員在采用光纖過于昂貴的場合,能以更具成本效益的微波方案而代之。

多核技術(shù)不僅增加了容量,還延長了傳輸距離、且同時降低了功耗、縮小了體積,從而進(jìn)一步降低了總體擁有成本。因可實施遠(yuǎn)程配置,多核射頻降低了傳輸鏈路當(dāng)下的營運開支,且同時確保了無需多大花銷就可在以后實施網(wǎng)絡(luò)升級。

多核架構(gòu)

這項突破性的多核射頻架構(gòu)基于一款先進(jìn)的并行射頻處理引擎,該引擎是基于Ceragon的基帶調(diào)制解調(diào)器和RFIC芯片組打造的。該架構(gòu)是針對處理多個射頻信號流優(yōu)化的,與目前的技術(shù)相比,該架構(gòu)倍增了傳輸容量、提升了系統(tǒng)增益。使用射頻終端內(nèi)核的常見處理資源,多核系統(tǒng)降低了功耗且保持了小型化,使其對眾多的網(wǎng)絡(luò)回程應(yīng)用特別有吸引力。

圖1:多核系統(tǒng)示意圖。

并行射頻處理引擎使多核射頻迥異于其它緊湊型多載波方案,后者其實就是將多個射頻系統(tǒng)裝進(jìn)同一個外殼。緊湊型多載波方案并不提供多核技術(shù)擁有的集中式資源的諸多好處。

靈活的工作模式

多核射頻技術(shù)本質(zhì)上是普適的、可適用于許多不同的部署場合。多核射頻開始可配置為一種大容量、單核方案工作,以適應(yīng)當(dāng)今傳輸?shù)闹T多要求。隨著網(wǎng)絡(luò)演進(jìn),可遠(yuǎn)程激活第二個核、以遠(yuǎn)高于以往任何時候的微波容量、優(yōu)化眾多其它應(yīng)用的性能,以適應(yīng)幾乎任何回程、fronthaul、或其他部署應(yīng)用。

基本性能:為進(jìn)行說明,考慮一款在容量、傳輸距離和天線尺寸方面具有高性能的通用、1+0單核射頻:

工作在單核模式下,該射頻具有類似于標(biāo)準(zhǔn)的性能,但基于其先進(jìn)調(diào)制(2048QAM)方案,它可提供額外容量。

使容量翻倍:啟動第二個核將自動加倍單核射頻的帶寬(在此,我們使用相鄰頻道或與正交極化相同的頻道,如XPIC)。雖然顯著提升了容量,但并沒犧牲系統(tǒng)的增益或可用性,因為容量的提升來自以相同調(diào)制、相同發(fā)射功率和接收靈敏度,使用額外的載波,且同時保持了同樣的小尺寸。事實上,它實實在在把容量翻了一番,且沒任何負(fù)作用。

使傳輸距離倍增:還可利用多核射頻來增加傳輸距離。在我們的實現(xiàn)中,多核設(shè)備(FibeAir IP-20C)使用多載波自適應(yīng)帶寬控制將其傳輸?shù)谋忍亓鞣峙浣o其兩個核,這反過來又使采用更低階的調(diào)制方案成為可能,從而顯著提高了系統(tǒng)增益(更高發(fā)射功率和更低接收靈敏度雙美兼收)。增加了的系統(tǒng)增益可實現(xiàn)更長的通信距離。多核射頻能顯著增加鏈路覆蓋范圍,甚至可將距離翻番。

例如,我們可考慮這樣一種情況:多核射頻,工作于1+0配置(只激活一個核),在28MHz通道,采用2048QAM調(diào)制、可傳輸260Mbps。激活第二個核后,可將調(diào)制降階為64QAM,且還可傳輸更多容量:280Mbps(2×140Mbps,28MHz信道)。將調(diào)制從2048QAM降階為64QAM,還分別在發(fā)射功率和接收靈敏度方面帶來4dB和15dB的提升,從而將整體系統(tǒng)增益增加19dB。通過這種提升,我們可將鏈路傳輸距離延長一倍,且同時將總?cè)萘吭黾恿?0Mbps 。

使天線尺寸減半:多核射頻帶來的系統(tǒng)增益的提升可被用來縮小天線尺寸。射頻經(jīng)驗表明,鏈路一端的天線尺寸每增加一倍,可帶來鏈路預(yù)算6dB的增加。上例描述的19db系統(tǒng)增益的增加,可被用來減半鏈路兩端的天線尺寸(使用增加的19db增益中的12dB),而仍然多出的7db,還可用于進(jìn)一步縮小鏈路兩端的天線尺寸。小天線的成本更低、需要更少空間,因此采用多核部署,降低了網(wǎng)絡(luò)運營商的硬件資本支出(CAPEX),而降低了的信號塔租賃費也減少了運營商的運營成本(OPEX)開支。

單核與多核:當(dāng)關(guān)乎不可避免的未來升級時,多核的優(yōu)勢非常明顯??紤]一個很現(xiàn)實的場景:現(xiàn)場運行中的1+0鏈路,為滿足對容量不斷增長的需求,必須升級為2+0。下面對單核設(shè)備和多核設(shè)備的升級進(jìn)行比較。

單核設(shè)備

單核設(shè)備的升級復(fù)雜、耗時且花費不菲。它包括:

* 購買新射頻

* 指派安裝隊伍到現(xiàn)場

* 拆卸現(xiàn)有射頻

* 更換單體式射頻天線接口,以滿足兩個載波的需要(單極化場合是耦合器,若使用交叉極化干擾抵消器[XPIC]則為OMT)

* 將新、舊射頻整合在一起并重新裝回

* 將兩個射頻接入一個開關(guān)以提供L2 LAG,以獲得2+0多載波鏈路

多核設(shè)備

為確保未來的可升級性,開始時,網(wǎng)絡(luò)運營商可以單核模式安裝/運行多核系統(tǒng),在提供足以滿足眼下容量需求的同時,同時確保以后有能力在設(shè)備不間斷工作的條件下,便捷地擴大容量。多核系統(tǒng)最初安裝/設(shè)置為1+0、同于單核射頻,但它總是可隨時升級為2+0。當(dāng)有必要升級為2+0時,運營商僅需:

* 遠(yuǎn)程上傳許可證并通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)激活第二個核

不需要下現(xiàn)場,幾乎沒有停機時間;用戶享有連續(xù)、不間斷的服務(wù)。不需額外開關(guān),因為系統(tǒng)可在其多個核間、在內(nèi)部實施N+0多載波自適應(yīng)帶寬控制,Ceragon的方法以比L2 LAG有效率得多的方式利用多通道能力。網(wǎng)絡(luò)運營商享有比2+0系統(tǒng)(由單核射頻構(gòu)造)低得多功耗的好處,因為沒有安裝額外硬件,場地租賃費也不會增加。

總結(jié)

在單頻信道上,多核射頻技術(shù)將微波容量提至新高——千兆位/每秒的射頻吞吐量。部署成本遠(yuǎn)低于昂貴光纖實現(xiàn)的多核微波方案以最具成本效益的方式解決了當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)傳輸挑戰(zhàn)。因其天生的普適性,多核射頻適用于多種部署場合,并可通過遠(yuǎn)程軟件定義進(jìn)行升級,以滿足動態(tài)部署應(yīng)用場合對更大容量、更長傳輸距離的要求。多核技術(shù)顯著降低了運營商的資本開支和運營支出,同時保證了其網(wǎng)絡(luò)可滿足未來對容量升級的需求。

責(zé)任編輯:gt

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