銅線、光纖、微波三種傳輸技術(shù)在移動寬帶網(wǎng)絡的差異
固定/移動網(wǎng)絡匯流將提升電信營運商競爭優(yōu)勢。在移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)量暴增之下,電信商透過固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡無縫串連的設計模式,可將寬帶網(wǎng)絡無縫延伸至任何地方,并有助加速布建時程及縮減維護成本,進一步提升市場競爭力。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201610/306460.htm隨著智能型手機與平板計算機的崛起,越來越多的用戶透過移動裝置全年無休地與網(wǎng)絡保持聯(lián)機,手機不再只是講電話的工具,消費者使用手機所接取的服務已從傳統(tǒng)的語音和簡訊轉(zhuǎn)向娛樂、社交、網(wǎng)絡互動等數(shù)據(jù)服務,消費者對移動網(wǎng)絡的依賴持續(xù)加深,現(xiàn)代數(shù)字化生活逐漸成形。Any Content、Any Where、Any Device成為普羅大眾的生活形態(tài)(圖1)。
圖1 Any Content、Any Where、Any Device新網(wǎng)絡生活型
若以移動裝置的使用率來看,全球智能型手機使用者年成長率為42%,總使用人數(shù)已超過11億人,但此數(shù)字僅占全球手機使用者17%,在未來仍有相當大的成長空間。因此面對移動數(shù)據(jù)服務需求暴增,以及移動裝置普及率快速成長,全球電信運營商無不加快腳步,積極改善其無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)建設,以因應移動寬帶網(wǎng)絡時代的來臨。
如何建構(gòu)下一代的移動通訊網(wǎng)絡以滿足快速成長的帶寬需求,是電信運營商未來幾年最迫切的營運重點。為提供移動通訊裝置高帶寬與高質(zhì)量的網(wǎng)絡服務,無線移動網(wǎng)絡正朝向下一代第四代移動通訊(4G)網(wǎng)絡技術(shù)演進,近年來,4G長程演進計劃(LTE)已成為電信運營商選擇部署無線網(wǎng)絡的主流技術(shù)。
固定/移動網(wǎng)絡匯流勢不可當
移動網(wǎng)絡朝向4G LTE發(fā)展,未來移動網(wǎng)絡基地臺將以小型蜂巢式基地臺(Small Cell)為主。根據(jù)Informa Telecoms Media公布的市場報告顯示,98%的移動電信業(yè)者認為Small Cell在未來的移動網(wǎng)絡是不可或缺的,并預估在2015年Small Cell存取點(Access Point)將達到六千萬臺。
隨著4G LTE Small Cell基地臺的擴建,衍生了另一個重要議題:如何將龐大的寬帶數(shù)據(jù)流量從LTE基地臺回程(Backhaul)到電信機房中心(Central Office)?因此移動通訊回程網(wǎng)絡(Mobile Backhaul)的寬帶網(wǎng)絡建設成為下一代移動網(wǎng)絡發(fā)展的關(guān)鍵重點。
當Small Cell大量部署時,必須采用有線寬帶網(wǎng)絡當Backhaul傳輸,根據(jù)Infonetics市場分析預估,2016年移動網(wǎng)絡Backhaul寬帶傳輸設備商機將高達97億美元,約有新臺幣3,000億元市場規(guī)模。無線4G LTE與有線(光纖或銅線)寬帶網(wǎng)絡結(jié)合的固定/移動網(wǎng)絡匯流(Fixed Mobile Convergence, FMC),可望成為未來10年網(wǎng)絡建設的新興主流方案。
揀選移動寬帶網(wǎng)絡回程方案
固定/移動網(wǎng)絡匯流時代來臨,布建微型基地臺(Picocell)可以解決無線訊號不佳的盲點或用戶數(shù)量過多之熱點帶寬不足的問題,但是分散在外的Picocell基地臺與電信機房的連接卻是另一項棘手的問題。
Mobile Backhaul傳輸網(wǎng)絡的線路鋪設、設備建置、網(wǎng)絡維護等,都遠比部署Picocell更困難,且投入資金更大。Mobile Backhaul傳輸網(wǎng)絡最常見的解決方案有下列幾種(圖2):
1.以數(shù)字用戶回路(DSL)銅線傳輸技術(shù),配合下一代同步數(shù)字階層(SDH)或10Gigabit IP或被動光纖網(wǎng)絡(PON)等FTTx(Fiber To The x)光纖網(wǎng)絡,連接Picocell與電信機房。
2.以完全的光纖網(wǎng)絡架構(gòu)(Fiber All The Way)當作Backhaul網(wǎng)絡。
3.以微波(Microwave)通訊系統(tǒng)當作Backhaul網(wǎng)絡。
圖2 Mobile Backhaul傳輸網(wǎng)絡常見解決方案
對電信營運商而言,以有線寬帶網(wǎng)絡當作移動網(wǎng)絡Backhaul傳輸是大勢所趨,固網(wǎng)與移動通訊網(wǎng)絡間的藩籬逐漸消失,網(wǎng)絡匯流及技術(shù)的演進,代表新興服務的無限可能性。
不管是以銅線為傳輸介質(zhì)的數(shù)字用戶線存取多任務器(DSLAM),或者光纖(Fiber)傳輸?shù)腜ON和Active Ethernet,未來電信運營商在Backhaul的傳輸網(wǎng)絡建設都將耗費大量的資本支出(Capital Expenditures, CAPEX)與營運成本(Operation Expenditures, OPEX),如何能提升服務的帶寬與質(zhì)量,同時又能有效降低CAPEX和OPEX,是各國移動運營商競爭力的關(guān)鍵。 Mobile Backhaul技術(shù)探析
目前寬帶網(wǎng)絡最常使用的傳輸媒介以銅線、光纖、微波三種最為普遍。以下將分別針對三種傳輸媒介的技術(shù)演進過程概要說明。
銅線普及度最高
銅線是目前電信運營商最普及的傳輸媒介,如何對銅線做最有效率的利用,一直是運營商努力的目標。
從超高速數(shù)字用戶回路(VDSL)綁定(Bonding)、向量運算處理(Vectoring)到幻象模式(Phantom Mode),第二代超高速數(shù)字用戶回路(VDSL2)各項新技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,使得傳輸速度不斷提高,不但滿足帶寬需求,也可以讓電信業(yè)者重復利用既有銅線,對于Backhaul設備會因流量負載(Traffic Loading)狀況做動態(tài)調(diào)整的特性,普及性高的銅線在供裝上還是具有相對的優(yōu)勢。
銅線傳輸以DSL技術(shù)為主,HDSL/HDSL2可以提供相當于傳統(tǒng)T1/E1接口上下行1.544Mbit/s及2Mbit/s的速度,面對更高速的帶寬需求,SHDSL可提供5.7Mbit/s的速度。而第二代加強型非對稱性數(shù)字用戶回路(ADSL2+)則可達到28Mbit/s。
至于更先進的VDSL2加上Bonding和Vectoring技術(shù),利用多對銅線與串音消除(Crosstalk Cancellation)技術(shù),可在既有的銅在線實現(xiàn)高達400M?500Mbit/s的傳輸速率,滿足高速封包存取(HSPA)及LTE Backhaul的帶寬需求。
因此VDSL Bonding和Vectoring技術(shù)將延長銅線的生命周期,并擴大銅線的使用率,是目前Backhaul傳輸技術(shù)中,最具經(jīng)濟效益及未來發(fā)展?jié)摿Φ慕鉀Q方案。
光纖為下一代回程網(wǎng)絡布建首選
光纖是大家公認最終也是最佳的解決方案。高帶寬及不受電波干擾的穩(wěn)定傳輸特性,使光纖成為移動基地臺聚合(Cell Site Aggregation)以及移動核心網(wǎng)絡最佳的傳輸媒體,而且光纖可以提供超過1Gbit/s的傳輸帶寬。到2015年,三個基地臺共享Backhaul的帶寬需求可能高達3Gbit/s,光纖是唯一可達到pre-Aggregation 10Gbit/s帶寬需求的傳輸媒介。
光纖網(wǎng)絡可以提供主動(Active)及被動(Passive)兩種不同的傳輸模式。被動式光纖傳輸一方面可以滿足帶寬分享的經(jīng)濟模式,也可以提供高安全性需求的保密傳輸模式。在目前日漸趨于合理的供裝成本下,光纖是部署下一代Backhaul寬帶網(wǎng)絡的首選,也是回程聚合(Backhaul Aggregation)及核心網(wǎng)絡的主要傳輸技術(shù)。
根據(jù)不同的光纖傳輸技術(shù),可以采用xPON(APON/BPON/GEPON/GPON)和P2P Active Ethernet兩種不同的解決方案,用來建設下一代Mobile Backhaul寬帶網(wǎng)絡。
對于高帶寬需求的Cell Sites,P2P Active Ethernet對稱式帶寬能滿足高質(zhì)量(High Quality)的上行帶寬。從網(wǎng)絡安全問題的角度衡量,xPON技術(shù)本身是分享媒體(Shared Media),雖然用在一般開放式存取網(wǎng)絡(Access Network)比較有安全上的顧慮,但用作Mobile Backhaul的封閉性專屬網(wǎng)絡,則比較無安全上的顧慮。
至于P2P Active Ethernet可以提供非分享式的高帶寬服務,更適用于Backhaul和Aggregation網(wǎng)絡。
微波技術(shù)部署彈性高
微波技術(shù)有著簡易快速供裝的優(yōu)點,隨著移動技術(shù)的演進,微波Backhaul也不斷有新技術(shù)推出來提升帶寬。
舉例來說,業(yè)界已開始討論使用新的頻譜,進一步增加頻道帶寬的方式;或采用異步及多重輸入多重輸出(MIMO)技術(shù)來因應高帶寬的需求;混合型無線電(Hybrid Radio)的傳輸模式則滿足從分時多任務(TDM)服務(Service)逐步邁向以封包為基礎(chǔ)的服務(Packet Based Service)的轉(zhuǎn)換需求。
有些區(qū)域運營商不會布建大型的基地臺,轉(zhuǎn)而布建Small Cell,因此增加Backhaul鏈接(Link)的網(wǎng)絡需求。
一方面固網(wǎng)的鏈接密度通常不會太高,無法在最佳的Small Cell布建地點找到專線(Fixed Line)的連接點,也不可能犧牲Small Cell的覆蓋率來將就固網(wǎng)連接點,若要鋪設新的光纖又不敷成本,因此微波的彈性部署成了電信業(yè)者的最佳選擇。
由于微波Backhaul設備須要具備兩個天線間的直視路線(Line of Sight, LOS),這在建筑物林立的都會區(qū)是一大難題。然而在郊區(qū)或鄉(xiāng)村,Small Cell通常須要裝設在非電信業(yè)者的資產(chǎn)上(如電線桿或房屋外墻),這些地方很難有光纖或銅線的布線,但卻比較容易具備直視路線的條件,適合Backhual微波的部署。目前最常見的微波技術(shù)有下列三種:
1.微波PTP
微波PTP是點對點傳輸,當距離太遠或是無法直視路線時,需要多一組跳躍點(HOP)來完成聯(lián)機,通常使用樹狀分支(Tree-and-Branch)及環(huán)形(Ring)的網(wǎng)絡架構(gòu),來增加Backhaul的效率、傳輸距離及可靠度。
2.E-band PTP
E-band PTP是點對點對稱式帶寬的傳輸技術(shù)。E-band PTP使用70G~80GHz頻段,因為是高頻,可達通訊距離變短,而且較容易受天候的影響,但頻譜取得的成本較低。
3.微波PMP
允許點對多點的連結(jié)方式,因此不需要對稱式帶寬連結(jié),可能會有某些無線電占用較大Backhaul帶寬的現(xiàn)象發(fā)生,但只要一個頻譜頻道(Channel)就可以分享給多個基地臺,解決這個問題。
FMC提升電信業(yè)者競爭優(yōu)勢
顯而易見,新型態(tài)的固定/移動網(wǎng)絡匯流設計,將使固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡得以無縫(Seamless)連接,以發(fā)揮更強大的功能突破網(wǎng)絡界線,將寬帶網(wǎng)絡無縫延伸至任何地方。
基于上述的設計優(yōu)勢,固定/移動網(wǎng)絡匯流將成為下一代全球無線、移動、寬帶網(wǎng)絡發(fā)展的新趨勢。全球電信營運商也希望藉由部署快速、維護成本低、簡單有效率的下一代網(wǎng)絡,從而實現(xiàn)各種可以獲利的創(chuàng)新服務,以擴大營運規(guī)模。
除此之外,對電信運營商而言,固定/移動網(wǎng)絡匯流還可創(chuàng)造更多元的營收機會與服務型態(tài),進一步提升電信業(yè)者競爭優(yōu)勢。
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