Преимущества РРЛ Eclipse (AVIAT Networks)

Eclipse Super PDH

    Технология Super PDHTM, как следует из ее названия, позволяет передавать в радиостволе повышенные пропускные способности PDH - до 100хE1 в одном радиоканале. В зависимости от выбранной пропускной способности и полосы пропускания, Eclipse поддерживает модуляцию от QPSK до 256 QAM. Super PDH позволяет передавать в одном радиостволе PDH значительно больше информации, чем позволяет передать один радиоствол SDH (63xE1 для STM1) или стандартные PDH-решения на 16х или 20хЕ1.

    Super PDH по сравнению с SDH

    Технология SDH в свое время нашла широкое применение благодаря ограниченности оборудования PDH по части пропускной способности и возможностям защиты трафика - SDH предлагала большую пропускную способность и большее надежную работу.

    Технология Super PDH исправила все недостатки PDH по сравнению с SDH и позволяет полностью избежать использования оборудования SDH в беспроводных каналах связи. Super PDH поддерживает топологии "звезда" и "кольцо", а соответствующее решение на оборудовании Eclipse будет стоить гораздо дешевле, чем аналогичное решение SDH + PDH.

При построении беспроводной транспортной сети логичен подход, подразумевающий использование только одной технологии, особенно если он подкреплен меньшей стоимостью и лучшими техническими характеристиками.
Для случаев, где передавать по радиоканалам SDH необходимо, Eclipse позволяет организовать радиостволы STM1 и 2хSTM1.
В Eclipse для шасси INU/INUe предусмотрен модуль терминального мультиплексора, преобразующего внешний канал 1хSTM1 в 63хЕ1 на кросс-коммутационной шине шасси.

---

 

Пропускная способность

    Eclipse поддерживает стандартные значения полосы частот в соответствии с ETSI, от 3,5 до 56 МГц. Для максимального использования частотного ресурса применяются высокоуровневые схемы модуляции, позволяющие достичь следующих значений пропускной способности:

190 Мбит/с или 93хЕ1 в полосе 28 МГц; 204 Мбит/с или 100хЕ1 в полосе 56 МГц.
360 Мбит/с в полосе 56 МГц.
1хSTM1 в полосе 28 МГц, 2хSTM1 в полосе 56 МГц.


    Примечение. 1хSTM1 поддерживает максимум 63хЕ1, поэтому частотный ресурс используется эффективней, если вместо STM1 в радиоканале передавать 75/93xE1. Если требуется большая пропускная способность на частотный канал, то при помощи Eclipse можно организовывать режим совмещения кросс-поляризованных каналов в одной полосе частот (технология CCDP), что позволяет достичь пропускных способностей 720 Мбит/с, 200хЕ1 или 4хSTM1.

---

 

Адаптивная модуляция

    Во многих случаях, в силу ограниченности частотного ресурса, невозможно достичь больших пропускных способностей за счет увеличения ширины полосы частот. Применение высокоуровневых схем модуляции позволяет увеличить емкость радиоканалов, но в то же это приводит к ухудшению энергетических характеристик радиотрактов и, следовательно, к меньшей надежности. Для решения данной задачи была создана технология адаптивной модуляции (Adaptive Modulation).

    Вместо использования фиксированной схемы модуляции, с целью предоставления гарантированной пропускной способности и необходимых показателей надежности при любых погодных условиях, индексы модуляции, а соответственно и пропускная способность, увеличиваются, когда это позволяют сделать условия на тракте. В случае типового радиоканала это означает, что будет доступна большая пропускная способность в течение 99,5% времени.

Адаптивная модуляция означает динамическое изменение индексов модуляции с целью увеличения пропускной способности радиоканала в зависимости от условий на тракте.
Радиорелейные каналы связи традиционно проектируются с показателями надежности 99,999% при любых погодных условиях. Радиоканал, использующий модуляцию QPSK, может иметь до 30 дБ запаса на замирание, необходимого для защиты канала в самых худших условиях на тракте, продолжительность которых может составлять всего несколько минут в год; в остальное время запас на замирание может не использоваться.
За счет использования менее надежных но более эффективных схем модуляции, доступный запас на замирание может быть преобразован в большую пропускную способность. В этом и заключается суть адаптивной модуляции, динамически подстраивающей модуляцию под условия на тракте.
При использовании адаптивной модуляции совместно с функциями QoS и приоритезации трафика (встроенными в Eclipse), имеется возможность устанавливать высокий приоритет важному трафику, передача которого тем самым будет осуществляться с максимальной надежностью при любых условиях; ухудшение условий будет сказываться только на низкоприоритетном трафике ("best effort").

    На рисунке 1 иллюстрируются возможности адаптивной модуляции. QPSK, наиболее надежная схема модуляции, используется для передачи критически важного трафика с надежностью 99,999%. Менее важный трафик при помощи использования более высоких индексов модуляции передается с надежностью не менее 99,5% большую часть времени.

    Функция адаптивной модуляции доступна в стандартном модуле радиомодема Eclipse, поддерживающем трафик TDM, Ethernet или смесь трафиков TDM и Ethernet. При работе адаптивной модуляции используется пять типов модуляции - QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 128 QAM и 256 QAM, выбор между которыми осуществляется динамически благодаря блоку обработки, реагирующему на флуктуации затухания на тракте со скоростями до 100 дБ/c. Для полосы частот 7, 14 или 28 МГц изменение модуляции с QPSK до 16 QAM приводит к двукратному, а с QPSK до 256 QAM - к четырехкратному увеличению пропускной способности радиоканала.

    Адаптивная модуляция позволяет избегать увеличения размеров антенн и мощности передатчиков. К примеру, для радиоканала 7 МГц с модуляцией QPSK и пропускной способностью 5хЕ1 при надежности 99,999% воздействие адаптивной модуляции приводит к увеличению индекса модуляции до 256 QAM и пропускной способности до 45 Мбит/с, доступной, как правило, не менее 99,5% времени, при этом размеры антенн и мощности передатчиков остаются неизменными.

    Изменение модуляции не влияет на доступность радиоканала. При переключении на более низкие индексы модуляции высокоприоритетный трафик не пропадает. Аналогично, при переключении на более высокие индексы модуляции существующий трафик также не обрывается.

Совмещение кросс-поляризованных каналов (CCDP)

    В случаях, когда частотный ресурс ограничен, а дальнейшее увеличение индексов модуляции не обеспечивает требуемой пропускной способности, технология совмещения каналов с разной поляризацией в одной полосе частот (CCDP) позволяет удвоить пропускную способность беспроводного соединения. При объединении с адаптивной модуляцией функция CCDP позволяет добиться восьмикратного увеличения емкости каналов связи.

    Возможности CCDP становятся особенно актуальны в свете появления на горизонте новых базовых станций стандартов 3G HSPA и 4G, требующих подключения до 50 Мбит/с. К примеру, радиоканал 7 МГц с модуляцией QPSK и пропускной способностью 10 Мбит/с может быть расширен до пропускной способности 45 Мбит/с при помощи адаптивной модуляции до 256 QAM, после чего удвоен до 90 Мбит/c с использованием CCDP.

    CCDP подразумевает параллельную передачу двух радиоканалов с разной поляризацией в одной полосе частот. Антенны с двойной поляризацией устанавливаются с каждой стороны канала связи, а технология подавления кросс-поляризационной помехи (XPIC) позволяет устранить влияние каналов друг на друга.

    Добавление функционала CCDP к существующему радиотракту Eclipse предполагает замену антенн на двухполяризационные, установку дополнительного внешнего радиоблока и функционального модуля в шасси на каждой стороне радиоканала.

Функционал CCDP доступен в полосах частот от 7 до 56 МГц.
Поддерживается модуляция от QPSK до 256 QAM, фиксированная или адаптивная.
Пропускная способность (суммарная) до 720 Мбит/с, 200xE1 или 4хSTM1.
Если оба радиоканала передают трафик Ethernet, то они могут быть агрегированы на уровне L1 или L2 в один канал.
Емкость каждого радиоканала может быть использована под Ethernet, TDM или смесь Ethernet и TDM.
Каналы CCDP могут быть зарезервированы по схеме 1+1 (горячий резерв или разнесение) и работать в кольце Super PDH.

---

 

Eclipse Ethernet

    Eclipse позволяет организовывать соединения Fast и Gigabit Ethernet, трафик Ethernet при этом передается по радиоканалам в естественном, непреобразованном виде. Кроме того, Eclipse позволяет одновременно передавать Ethernet и TDM в одном радиоканале, предоставляя возможности для гибкого распределения пропускной способности канала связи между этими типами трафика.

    Сегодня многие операторы, у которых уже есть работающая сеть PDH, планируют внедрить Ethernet-соединения в существующие каналы связи, постепенно переходя от TDM к TDM + Ethernet и в конечном счете к All-Ethernet. При этом операторам требуется наиболее простое, эффективное, гибкое и недорогое решение.

    Eclipse, благодаря возможности одновременно передавать TDM и Ethernet в одном радиоканале, полностью удовлетворяет данным требованиям. К примеру, для добавления Ethernet к радиоканалу Super PDH необходимо просто вставить в шасси интерфейсный модуль с портами Gigabit или Fast Ethernet, после чего оператор может удаленно переконфигурировать пропускную способность радиоканала с шагом 1xE1 или 2 Мбит/с - часть оставить PDH-трафику, часть назначить Ethernet-трафику; все остальное оборудование, включая радиомодемы, радиоблоки и антенны, менять не надо. Тем самым при использовании Eclipse добавление Ethernet-функций сопровождается минимальным количеством нового оборудования и минимальными затратами на ввод в эксплуатацию.

Одно шасси Eclipse поддерживает до шести независимых радионаправлений, каждое из которых может передавать только TDM, смесь TDM + Ethernet или только Ethernet трафик.
Максимальная пропускная способность одного радиоканала составляет 360 Мбит/с.
Распределение пропускной способности между TDM и Ethernet осуществляется программно, с шагом 2 Мбит/с.
Пропускная способность может быть удвоена при использовании кросс-поляризованных каналов (CCDP).
Eclipse содержит встроенный коммутатор L2 с полным набором функций по обработке Ethernet-трафика операторского класса (Carrier Class Ethernet).

---

 

Функции Carrier Class Ethernet

    Для того, чтобы Ethernet-устройство могло считаться полноценным устройством операторского класса, оно должно обладать расширенным по сравнению с простой маршрутизацией на уровне L2 набором функций. Как определено форумом MEF (Metro Ethernet Forum) для устройств операторского класса должны соблюдаться определенные требования по стандартизации услуг, надежности, масштабируемости, качеству обслуживания (QoS) и возможностям управления и мониторинга (OAM).

Гигабитные решения Eclipse сертифицированы MEF по стандартам Carrier Ethernet MEF 9 и MEF 14. MEF 9 определяет UNI (Universal Network Interface - универсальный сетевой интерфейс); MEF 14 определяет стандарты QoS (Quality of Service - качество обслуживания).
Сертификация MEF гарантирует, что Eclipse будет совместим с любым другим решением операторского класса.
AVIAT Networks является основателем группы MEF Mobile Backhaul Group, в чьи задачи входит продвижение стандартов Carrier Ethernet в сети мобильной связи.

    В соответствии с требованиями MEF в Eclipse имеется встроенный Ethernet-коммутатор L2, поддерживающий следующие функции:

Приоритезация портов. Возможность расставлять приоритеты между Ethernet-портами.
Приоритезация VLAN. Ethernet-трафик приоритезируется путем использования либо битов CoS (Class of Service) в поле VLAN заголовка Ethernet, либо битов поля DiffServ заголовка IP-пакета.
Тэгирование 802.1Q и Q-in-Q. Используются биты CoS/802.1p. В случае с Q-in-Q Eclipse может агрегировать до 4-х независимых пользовательских сетей VLAN в общий радиоканал.
PWPRTM (Resilient Wireless Packet Ring). Технология RWPR является усовершенствованной технологией RSTP и позволяет организовывать на Eclipse кольца Ethernet, с временем восстановления служб в случае неисправности менее 50 мс.
Контроль потока (Flow Control). Позволяет контролировать скорость передачи от абонентского оборудования.
Агрегация каналов (Link Aggregation). Два и более радиоканалов могут логически объединяться в один агрегационный линк, пропускная способность которого складывается из пропускных способностей отдельных каналов. Два радиоканала емкостью 360 Мбит/с каждый могут объединиться в одно Ethernet-соединение емкостью 720 Мбит/с, а четыре таких канала - в соединение емкость 1,4 Гбит/с.

    Функция агрегации каналов также обеспечивает дополнительную защиту трафика: в случае, если один из агрегированных каналов падает, то весь его трафик распределяется между остальными каналами, за время, меньшее чем 50 мс. Если остальные каналы не обладают достаточной пропускной способностью для передачи трафика от неисправного линка, то механизмы QoS обеспечивают гарантированную передачу высокоприоритетного трафика.

    Eclipse предлагает два механизма агрегации:

Агрегация Layer 2 (802.3ad) использует MAC-адреса в кадрах Ethernet.
Агрегация Layer 1 работает на уровне битов информации. В отличие от агрегации L2, данная функция обеспечивает равномерную нагрузку на агрегированные каналы независимо от типа трафика, что идеально подходит для организации канала связи между маршрутизаторами.

---

 

Мониторинг и управление Ethernet

    Стандарты OAM (ITU Y-1731, IEEE 802.1ag, MEF) подразумевают наличие функций по обнаружению/устранению неисправностей, мониторингу производительности, диагностике и обслуживанию сети Ethernet. Это означает, что каждое устройство сети должно быть "видимо" оператором с целью мониторинга статуса и производительности устройства и принятия необходимых действий в случае необходимости.

    Система сетевого управления ProVision EMS производства Harris Stratex Networks поддерживает все эти функции, как на уровне радиоканала, так и на уровне коммутатора L2:

В случаях, когда с оборудованием беспроводной передачи данных используются внешние коммутаторы сторонних производителей, как правило, общее решение по управлению и мониторингу отсутствует вследствие наличия разных систем управления.
В Eclipse функции мониторинга и управления "радиочастью" и уровнем L2 полностью интегрированы в единую оболочку. К примеру, в случае ухудшения Ethernet-характеристик из-за проблем в радиоканале, неисправность легко выявляется при помощи общего интуитивно понятного графического интерфейса.

    Возможности Eclipse по диагностике Ethernet-трафика включают в себя данные RMON, историю для Ethernet, а также различные диаграммы для пропускной способности, ошибок и отброшенных пакетов. Помимо сбора данных по одтельным радиоканалам, имеется возможность также просматривать статистику по отдельным сетям VLAN.

Eclipse NTU

    Многофункциональная платформа Eclipse позволяет организовывать специальное бюджетное решение Eclipse NTU, предназначенное для операторов, которые желают внедрить Ethernet-трафик в свои транспортные сети, при этом сохранив существующее TDM-оборудование, не поддерживающее Ethernet-трафик.

    Eclipse NTU представляет собой шасси INU/INUe, в которое установлены только интерфейсные модули ввода/вывода трафика - в нем нет модулей радиомодема и, соответственно, подключенных внешних радиоблоков и антенн.

Основная функция NTU - преобразование трафика Ethernet (например, от базовых станций 3G) в потоки E1, которые можно завести в существующую радиорелейную станцию TDM и передавать по существующему TDM-радиоканалу.
Минимальная конфигурация NTU поддерживает 4 порта Gigabit Ethernet (3хRJ45 + SFP) и 16xE1 (2x mini RJ-21), что позволяет преобразовать до 32 Мбит/с Ethernet в 16хЕ1.
NTU поддерживает весь функционал уровня L2 по обработке Ethernet-трафика, доступный в стандартном решении Eclipse.
В NTU можно в любой момент установить один (или несколько, если необходимо не одно радионаправление) модуль радиомодема, подключить внешний радиоблок и антенну и получить полноценную радиорелейную станцию Eclipse, способную передавать до 200 Мбит/c трафика Ethernet, до 100xE1 или смесь Ethernet и TDM.
В NTU можно установить дополнительные интерфейсные модули с портами E1 и/или Ethernet.

Технология Pseudowire

    Технология Pseudowire применяется в сетях мобильной связи в тех случаях, когда необходимо передать TDM-трафик через пакетную сеть. Harris Stratex Networks содержит в своем портфолио полноценное решение Pseudowire, представленное на данный момент как отдельное устройство, полностью совместимое с радиорелейным оборудованием Eclipse (в ближайшем будущем функционал Pseudowire будет интегрирован в шасси Eclipse в качестве дополнительного функционального модуля). В соответствии с требованиями MEF 8 PWE3 решение Pseudowire от Harris Stratex поддерживает следующие режимы:

TDM over IP/MPLS (CESoPSN - structured E1)
TDM over IP/MPLS (SAToP - unstructured E1)
TDM over Ethernet (CESoETH - MEF 8)
ATM pseudo wires (трафик R99)
HDLC and PPP pseudo wires (CDMA).

    Дополнительные функциональные возможности решения, предназначенные для оптимизации трафика, позволяют добиться экономии полосы до 60% для каналов Abis и до 40% для каналов lub ATM.

Синхронизация

    В сетях PDH для синхронизации базовых станций используются потоки E1, поэтому при переходе на транспортную сеть "all-Ethernet" необходим альтернативный источник синхронизации. Существует несколько способов синхронизации через сеть Ethernet:

Через GPS-приемник на каждом сайте.
Синхронизация через TDM посредством транспорта в радиоканалах смеси трафика TDM и Ethernet.
Синхронизация по пакетным сетям:

IEEE 1588v2 (Precision Time Protocol, PTP)
Synchronous Ethernet
Adaptive clock recovery.

    Многие производители оборудования для сетей 3G/4G (к примеру, Ericsson) планируют выбрать 1588v2 как стандарт для синхронизации своих базовых станций. В таком случае, главный тактовый генератор (Master Clock) 1588v2 должен работать либо на RNC, либо в качестве дополнительного PTP-сервера (например, Symmetricom TimeProvider 5000). Базовые станции Node B в этом случае необходимо оборудовать интегрированными модулями клиентов PTP (Slave Clock). В качестве альтернативы рядом с базовой станцией устанавливается внешний блок клиента PTP (Clock Translator), обеспечивающий синхронизацию через G.703 E1, 2МГц.

    В настоящее время Eclipse прозрачно передает кадры IEEE 1588v2 и может быть напрямую подключен к базовой станции Node B Rev.5, в которую интегрирован модуль IEEE 1588v2 Slave.

    В самом ближайшем будущем в Eclipse появится интегрированное решение для синхронизации - внутренний клиент IEEE 1588v2. Кроме того, интерфейсы Eclipse Gigabit Ethernet будут поддерживать режим Synchronous Ethernet.

    Однако до сих пор все возможные стандарты передачи синхронизации через сети Ethernet (в том числе 1588v2) находятся в стадии разработки и еще не были внедрены ни у одного крупного оператора мобильной связи. Поэтому полноценно проверить эти стандарты на работающих и сильно загруженных трафиком сетях пока еще не удалось.

    В качестве альтернативы синхронизации по пакетным сетям Eclipse предлагает уникальное решение "sync-circuit", позволяющее синхронизировать базовые станции через служебные каналы PDH-линка, не отнимая полезной емкости каналов связи. Данное решение может использовано как при передаче смеси PDH и Ethernet в одном радиоканале, так и при передаче только Ethernet. Технические параметры такой синхронизации соответствуют рекомендациям ITU-T G.823 и G.8261. Решение "sync-circuit" полностью интегрировано в Eclipse.

    Управление и мониторинг

    Существует два программных продукта, предназначенных для работы с оборудованием Eclipse:

Portal - программное обеспечение, предназначенное для настройки и диагностики отдельных радиорелейных станций Eclipse.
ProVision - система управления сетью Eclipse, позволяющая осуществлять мониторинг и диагностику сети, а также групповые операции настройки.

Portal

    Portal является программным продуктом производства Harris Stratex Networks, предназначенным для настройки и диагностики отдельных радиорелейных станций Eclipse. Система Portal поставляется бесплатно вместе с оборудованием.

    Portal позволяет:

Устанавливать параметры радиоканалов и цифровых интерфейсов
Настраивать кросс-коннекцию между функциональными модулями
Устанавливать защищенные конфигурации
Отслеживать состояние оборудования
Просматривать историю событий
Осуществлять диагностические тесты системы.

ProVision

    ProVision - это система управления сетью радиорелейных станций Eclipse. ProVision устанавливается на сервер Windows или Solaris и связывается с сетевыми элементами с использованием стандартной LAN/WAN IP-адресации и маршрутизации, при которой каждая станция Eclipse имеет свой собственный уникальный IP-адрес.

    Основные особенности и функции:

Клиент-серверная архитектура; до десяти клиентов на один сервер.
Масштабируемая архитектура: лицензии в зависимости от количества элементов сети и набора функций.
Поддержка до 6000 элементов на один сервер.
Поддержка Windows и Solaris в качестве ОС на серверах.
Поддержка LAN и WAN.
Отображение сети в физическом виде при помощи карт.
Широкие возможности поиска.
Настраиваемые параметры браузера событий, фильтрации и диаграмм.
Автоматическое уведомление по электронной почте, SMS, а также при помощи аудио- и видеосигналов.
Возможности по управлению Ethernet-трафиком:

Отображение в графическом виде размера и типа пакетов для каждого порта и канала.
Отображение в графическом виде отвергнутых и ошибочных пакетов Ethernet для каждого порта и канала.
Отображение в графическом виде степени использования пропускной способности Ethernet для выбранного сегмента сети, определяемого регионом, устройствами или цепью трафика.
Ethernet History.
Performance Thresholds.
Управление конфигурацией группы устройств: групповое обновление программного обеспечения, групповые диагностические возможности, групповая настройка.
Доступ к Portal для полноценной настройки отдельных элементов сети.
Различные варианты отчетов: по оборудованию, по неисправностям элементов, по неисправностям сети, по пропускной способности и т.д.
Northbound Interface, основанный на SNMP, ASCII или XML.
Поддержка устройств других производителей, поддерживающих протокол SNMP.

    Система ProVision приобретается отдельно от оборудования Eclipse по желанию заказчика. Стоимость системы зависит от количества обслуживаемых узлов.