微波通信網絡擴容的兩個策略

這個方案是調制方案升級和網絡頻譜效率之間的一種折中。通過在整個試驗網絡實施這種方法，整個網絡容量增加到7Gb/s，即4倍提升。

圖2顯示了可實現的特定調制系數情況下的鏈路百分比–無論是最后一英里還是節點鏈路

圖2. 能支撐由于調制增加而導致的容量增加下降所需的鏈路數百分比

圖2揭示了3個要點：

· 當調制速率高于128QAM時，只有不到50%的鏈路能維持更高的增長。
· 在1024QAM時，鏈路的百分比降至25%。
· 當速率高于1024QAM時，支持更高階調制的可能性開始下降，但下降幅度減小。

包壓縮方案

包壓縮增益與承載包的長度和類型直接相關。

一旦運營商了解了包的業務特征，他們就能從包壓縮原理確定以容量增加百分比計算的增益。了解業務特征很關鍵，因為包壓縮得到的容量增益是包長度的函數，包越小則增益越高。這方面對移動回程應用特別重要，因為其話音主叫業務的包非常小，介于64至128字節之間。

包壓縮分析是基于保守的假定：

· 業務分布接近于IMIX特征
· 業務通過IPv4承載
· 業務引導是基于虛擬局域網（VLAN）并采用雙VLAN標記

基于這些假設，包壓縮實現約40%的增益，從而實現整個網絡容量從1.9Gb/s提高到約2.7Gb/s。

圖3對比了包壓縮與在14MHz信道上通過改變調制系數而獲得的凈吞吐量。為了簡化，僅顯示1024QAM為最大調制。實紅線代表通過包壓縮獲得的容量增益與凈無線容量之比。

圖3. 當凈吞吐量和包壓縮增加時系統容量增益減少

圖3揭示了2個主要觀點：

· 在給定的容量值情況下- 比如100Mb/s，以虛的藍黑線表示，可以使用低的調制系數來實現容量。在這個例子中，當使用包壓縮時，采用128QAM而不是512QAM。
· 低調制方案意味著較低的發射功率。在這個例子中，功率低5個dB，以兩個黃點線之間的差來表示。使用低功率可以節省能源成本，也能減少無線頻率（RF）的污染危害并降低整個網絡的干擾。

分析得出的決定

這個分析為微波網絡設計總結了關鍵的考慮：

· 發現提高調制方式最潛在的地方是無線網絡的末端，在這些地方HQAM能充分發揮作用；或者用于長途傳輸，這些地方的潛在干擾較少。

在短程傳輸，調制系數超過128QAM的HQAM應用可能性不大。即使在網絡末端，采用1024QAM以及更高階調制格式都必須仔細考慮，除非業務的可用性不是基本關注因素。這可能導致可用性從99.995%降低到99.99%。

對于已經運行在64QAM至128QAM的匯聚鏈路，提升到更高階調制格式可能沒有意義。這些鏈路通常被設計的運行值在99.999%，因為它們在網絡中間起業務傳遞的作用。

· 當短程應用中增加調制系數為擴容的基本方式時，具有一定的不確定性。比如，網絡狀況可能導致某一鏈路達不到期望的容量水平。

注：自適應調制是一個增加信道帶寬的有效選擇；但是這在本文中沒有討論，因為它是一項已經確定可應用于全網的技術。

交叉極化干擾消除（XPIC）是相對于HQAM更為可行的選擇。XPIC不是當前分析的一部分，但它可帶來2 倍的容量增加。XPIC在網絡中比HQAM更適用，但會帶來新的設備成本。相反，包壓縮僅提供1.4倍增益，但能在任何地方應用而不會改變無線環境。

· 除非網絡特殊的限制使得運營商只能采用一種方案，否則最好的方案一般是采用多種技術的混合。比如，在干擾比較嚴重的網絡匯聚點，組合XPIC和包壓縮可以為運營商增加3倍容量并可用于網絡的任何地方。

HQAM和包壓縮是互相獨立的技術，可以同時應用來擴充微波鏈路和網絡的容量。展望未來，基于包的擴容技術將在微波傳輸中擔當越來越重要的角色。這些技術支持在現有的射頻（RF）上增加容量而不會影響微波中與無線相關的CAPEX或OPEX投資。

隨著LTE、小蜂窩以及LTE-Advanced (LTE-A)更廣泛的應用，微波網絡需要更多的優化技術來滿足回程傳輸的要求。