面向LTE的精细化微波宽带管理方案

     随着移动无线网络技术由2G向3G以及LTE演进，数据业务的带宽正以指数级迅速增长。按照最新的3GPP技术规范，HSPA+和LTE技术理论下行峰值速率都已经超过了300Mbps。即使按照目前LTE 150Mbps的下行峰值速率，一个末端站如果包含3个扇区，下行峰值速率也达到了450Mbps。如果在汇聚站，其下行的峰值速率将会更高，达到1Gbps以上。

    微波传输作为移动回程网的重要传输手段，具有成本低、部署灵活、建网快的特点。在除北美和中国地区外，微波设备在移动回程网中的比例高达55%~65%，甚至在一些地区达到75%以上。但是微波传输由于受限于频率资源和无线调制技术，目前能够实用的单载波最大传输带宽在400Mbps左右，已经难以满足3G、LTE汇聚链路的业务传输需求。如何在现有的硬件条件下进一步提升微波的传输效率和传输容量，是微波厂商面临的共同问题。本文介绍物理层链路汇聚PLA（Physical Layer Link Aggregation）+帧头压缩HC（Header Compression）的精细化带宽管理方案，在同样的频谱资源和配置下，最大限度提升了微波传输效率和传输容量。

微波多通道传输，带宽无法充分利用

    目前典型微波大容量汇聚链路通常是采用CCDP/XPIC（Co-Channel Dual-Polarization/ Cross Polar Interference Canceller）技术，在单载波的情况下能够提供两个传输通道，使传输容量增加一倍；在56MHz/256QAM配置下，单载波达到800Mbps，再配合链路汇聚技术LAG（Link Aggregation Group），将业务分配到两个通道上。但是LAG业务分配具有很大的不均衡性和不确定性，导致传输带宽并不能被完全利用，大部分应用场景中真实的传输容量远远低于800Mbps。

    例如，有20个基站，每个基站40Mbps峰值容量需求，汇聚后共计800Mbps，汇聚侧采用一跳2+2XPIC微波设备，提供两个物理上400Mbps容量的微波传输通道。理想情况下每个微波通道承载10个基站，则微波带宽刚好满足传输需求。但是LAG负载均衡是通过哈希映射算法，根据IP/MAC地址直接将报文交换到一条微波通道上。由于哈希算法是固定的，因此所有来自于同一IP/MAC地址的报文只能被映射到同一条微波通道上。因此LAG配置下，业务的分配与IP/MAC地址的分布有很大关系，实际中的IP/MAC很难完全均匀分布，从而就会造成一条微波通道宽不足，而另一条微波通道带宽浪费。

    理论上，基站的数量越多，业务平均分配的概率越大。但实际上随着数据业务的带宽需求越来越大，微波汇聚链路所能覆盖的基站数量越来越小。尤其是在LTE时代，单站的容量已经达到450Mbps，一跳2+2 XPIC汇聚链路最多只能覆盖3~4个基站，在这种情况下采用LAG技术已经无法满足微波多通道传输的需求。

物理层链路汇聚PLA，动态业务分配

    为了解决微波多通道传输业务分配不均的问题，物理层链路汇聚PLA技术应运而生。PLA技术的基本原理是在交换模块和微波通道之间增加一个适配模块，专门负责微波通道的捆绑和业务的负载均衡，如图1所示，当数据报文到达PLA模块后，会被缓存起来，然后重新被分成更小的切片，并根据每条微波通道空闲状态，动态地将这些切片均衡分配到多条微波通道上传输，最后在另外一端再将接收到的分片进行重组，恢复出原始的数据报文。从用户的角度来看，多条微波通道就相当于一条物理传输通道。

    PLA与LAG的根本区别在于负载均衡方式，LAG采用哈希映射技术，不关心链路的带宽情况，负载均衡的结果与基站IP/MAC的分布和基站数量有关；而PLA则根据每条无线链路带宽的空闲状态来分配负载，能够把微波的传输带宽完全利用起来，从根本上解决了微波多通道传输带宽浪费的问题。

帧头压缩技术，进一步提升传输效率

    帧头压缩技术可以在PLA技术的基础上进一步提升微波链路的传输效率。其原理是当太网帧头中的帧间隔、前导码、MAC地址、VLAN标签、IP头等字段重复出现时，用更短的字段进行替换，然后在另外一端将其恢复出来。不同帧长的以太网帧的压缩率如表1所示，帧长越小压缩效率越高。

    通常在移动回程网中，各种帧长的数据报文都占有一定的比例，表1最后一列是某移动运营商的3G网络中各种业务报文的比例统计，按照第二列中各帧长的压缩效率计算，综合的压缩效率为32.45%。如果微波链路的带宽为800Mbps，则通过帧头压缩，微波链路的有效带宽将达到1.06Gbps，如果开启UDP头压缩，或者是IPv6的业务，压缩效率会进一步提升。

    在当前的无线技术条件下，大容量移动Backhaul汇聚站采用多通道微波传输已经是必然趋势。PLA+HC精细化带宽管理方案，解决了微波多通道负载均衡问题，并大大提升了微波传输效率，是今后大容量微波设备的一个必备功能。中兴通讯NR8000微波产品率先推出2+0/2+2/4+0等多种配置下的PLA+HC带宽管理方案，为3G/LTE大容量汇聚站传输提供了一个最优的微波传输解决方案。