基于多核射频架构解决网络传输的应用挑战

作者：Ceragon Networks公司研发副总裁Ron Nadiv

虽然光纤电缆在容量上一直优于微波，但大量通信链路并不需要光纤的全部能力。随着低成本和可更快部署的微波技术在容量上的不断提升，在以前仅由光纤把持的应用领域，微波的比较优势正变得益发有吸引力。多核射频技术的突破，现在已将微波传输能力提高到以前从未达到的数千兆位/每秒的容量水平，从而使系统设计人员在采用光纤过于昂贵的场合，能以更具成本效益的微波方案而代之。

多核技术不仅增加了容量，还延长了传输距离、且同时降低了功耗、缩小了体积，从而进一步降低了总体拥有成本。因可实施远程配置，多核射频降低了传输链路当下的营运开支，且同时确保了无需多大花销就可在以后实施网络升级。

多核架构

这项突破性的多核射频架构基于一款先进的并行射频处理引擎，该引擎是基于Ceragon的基带调制解调器和RFIC芯片组打造的。该架构是针对处理多个射频信号流优化的，与目前的技术相比，该架构倍增了传输容量、提升了系统增益。使用射频终端内核的常见处理资源，多核系统降低了功耗且保持了小型化，使其对众多的网络回程应用特别有吸引力。

图1：多核系统示意图。

并行射频处理引擎使多核射频迥异于其它紧凑型多载波方案，后者其实就是将多个射频系统装进同一个外壳。紧凑型多载波方案并不提供多核技术拥有的集中式资源的诸多好处。

灵活的工作模式

多核射频技术本质上是普适的、可适用于许多不同的部署场合。多核射频开始可配置为一种大容量、单核方案工作，以适应当今传输的诸多要求。随着网络演进，可远程激活第二个核、以远高于以往任何时候的微波容量、优化众多其它应用的性能，以适应几乎任何回程、fronthaul、或其他部署应用。

基本性能：为进行说明，考虑一款在容量、传输距离和天线尺寸方面具有高性能的通用、1+0单核射频：

工作在单核模式下，该射频具有类似于标准的性能，但基于其先进调制（2048QAM）方案，它可提供额外容量。

使容量翻倍：启动第二个核将自动加倍单核射频的带宽（在此，我们使用相邻频道或与正交极化相同的频道，如XPIC）。虽然显著提升了容量，但并没牺牲系统的增益或可用性，因为容量的提升来自以相同调制、相同发射功率和接收灵敏度，使用额外的载波，且同时保持了同样的小尺寸。事实上，它实实在在把容量翻了一番，且没任何负作用。

使传输距离倍增：还可利用多核射频来增加传输距离。在我们的实现中，多核设备（FibeAir IP-20C）使用多载波自适应带宽控制将其传输的比特流分配给其两个核，这反过来又使采用更低阶的调制方案成为可能，从而显著提高了系统增益（更高发射功率和更低接收灵敏度双美兼收）。增加了的系统增益可实现更长的通信距离。多核射频能显著增加链路覆盖范围，甚至可将距离翻番。

例如，我们可考虑这样一种情况：多核射频，工作于1+0配置（只激活一个核），在28MHz通道，采用2048QAM调制、可传输260Mbps。激活第二个核后，可将调制降阶为64QAM，且还可传输更多容量：280Mbps（2×140Mbps，28MHz信道）。将调制从2048QAM降阶为64QAM，还分别在发射功率和接收灵敏度方面带来4dB和15dB的提升，从而将整体系统增益增加19dB。通过这种提升，我们可将链路传输距离延长一倍，且同时将总容量增加了20Mbps 。

使天线尺寸减半：多核射频带来的系统增益的提升可被用来缩小天线尺寸。射频经验表明，链路一端的天线尺寸每增加一倍，可带来链路预算6dB的增加。上例描述的19db系统增益的增加，可被用来减半链路两端的天线尺寸（使用增加的19db增益中的12dB），而仍然多出的7db，还可用于进一步缩小链路两端的天线尺寸。小天线的成本更低、需要更少空间，因此采用多核部署，降低了网络运营商的硬件资本支出（CAPEX），而降低了的信号塔租赁费也减少了运营商的运营成本（OPEX）开支。

单核与多核：当关乎不可避免的未来升级时，多核的优势非常明显。考虑一个很现实的场景：现场运行中的1+0链路，为满足对容量不断增长的需求，必须升级为2+0。下面对单核设备和多核设备的升级进行比较。

单核设备

单核设备的升级复杂、耗时且花费不菲。它包括：

* 购买新射频

* 指派安装队伍到现场

* 拆卸现有射频

* 更换单体式射频天线接口，以满足两个载波的需要（单极化场合是耦合器，若使用交叉极化干扰抵消器［XPIC］则为OMT）

* 将新、旧射频整合在一起并重新装回

* 将两个射频接入一个开关以提供L2 LAG，以获得2+0多载波链路

多核设备

为确保未来的可升级性，开始时，网络运营商可以单核模式安装/运行多核系统，在提供足以满足眼下容量需求的同时，同时确保以后有能力在设备不间断工作的条件下，便捷地扩大容量。多核系统最初安装/设置为1+0、同于单核射频，但它总是可随时升级为2+0。当有必要升级为2+0时，运营商仅需：

* 远程上传许可证并通过网络管理系统激活第二个核

不需要下现场，几乎没有停机时间；用户享有连续、不间断的服务。不需额外开关，因为系统可在其多个核间、在内部实施N+0多载波自适应带宽控制，Ceragon的方法以比L2 LAG有效率得多的方式利用多通道能力。网络运营商享有比2+0系统（由单核射频构造）低得多功耗的好处，因为没有安装额外硬件，场地租赁费也不会增加。

总结

在单频信道上，多核射频技术将微波容量提至新高——千兆位/每秒的射频吞吐量。部署成本远低于昂贵光纤实现的多核微波方案以最具成本效益的方式解决了当今的网络传输挑战。因其天生的普适性，多核射频适用于多种部署场合，并可通过远程软件定义进行升级，以满足动态部署应用场合对更大容量、更长传输距离的要求。多核技术显著降低了运营商的资本开支和运营支出，同时保证了其网络可满足未来对容量升级的需求。

责任编辑：gt