移動(dòng)寬帶掀建設(shè)高潮 微波傳輸挑起大梁

        經(jīng)過(guò)兩年多的商用推廣，中國(guó)3G用戶正在迅速增加，3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也日益普及，這對(duì)移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)(MBH)的傳輸帶寬造成了巨大的壓力。目前3G和HSPA節(jié)點(diǎn)典型傳輸容量為10-20Mbit/s，而國(guó)內(nèi)首個(gè)4G(LTE)試驗(yàn)網(wǎng)的單網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的傳輸容量已經(jīng)超過(guò)了100Mbit/s，這些都對(duì)MBH提出了更高的要求。經(jīng)過(guò)兩年多的商用推廣，中國(guó)3G用戶正在迅速增加，3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也日益普及，這對(duì)移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)(MBH)的傳輸帶寬造成了巨大的壓力。目前3G和HSPA節(jié)點(diǎn)典型傳輸容量為10-20Mbit/s，而國(guó)內(nèi)首個(gè)4G(LTE)試驗(yàn)網(wǎng)的單網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的傳輸容量已經(jīng)超過(guò)了100Mbit/s，這些都對(duì)MBH提出了更高的要求。 


       圖1: 移動(dòng)回傳(MBH)容量需求. 資料來(lái)源: Heavy Reading Ethernet Backhaul Quarterly Market Tracker August 2010

--- 大容量節(jié)點(diǎn)( 三個(gè)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商同站工作)
　　--- 最高容量站( 一個(gè)HSPA運(yùn)營(yíng)商)
　　--- 平均容量站( 一個(gè)HSPA 運(yùn)營(yíng)商)
　　--- 低容量站( 一個(gè)HSPA 運(yùn)營(yíng)商)
　　--- 高容量站( 一個(gè)LTE 運(yùn)營(yíng)商)

        長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)在MBH領(lǐng)域應(yīng)用微波傳輸較少，這緣于一些對(duì)微波傳輸的偏見(jiàn)或過(guò)時(shí)的觀念。實(shí)際上，微波傳輸是實(shí)現(xiàn)高帶寬MBH快速、低成本建設(shè)的優(yōu)先選項(xiàng)，而且非常適合中國(guó)的市場(chǎng)環(huán)境。

        全球MBH微波為主

        光纖和自建大容量微波傳輸方案是解決傳輸容量瓶頸的兩種可選手段，這是業(yè)界的共識(shí)。由于微波技術(shù)可以有效節(jié)約移動(dòng)寬帶的建設(shè)成本，并加快建網(wǎng)速度，目前已經(jīng)成為全球移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)(MBH)中主要的接入傳輸手段。如今全球范圍內(nèi)，有60%的基站是以微波相連。除去中國(guó)和美國(guó)之外，以微波相連的基站甚至超過(guò)了80%。

        在中國(guó)，3G節(jié)點(diǎn)之間以微波相連的卻僅有5%甚至更低。究其原因，主要是運(yùn)營(yíng)商對(duì)微波傳輸的帶寬和可靠性有顧慮。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的微波方案多集中在準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)或同步數(shù)字體系(SDH)微波上，最高傳輸帶寬僅有155Mbit/s，傳輸效率太低，大大約束了微波方案在國(guó)內(nèi)MBH中的應(yīng)用。至于可靠性，人們習(xí)慣性的認(rèn)為微波與光纖相比處于弱勢(shì)。然而現(xiàn)實(shí)是，隨著微波技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)論是帶寬還是可靠性，都已經(jīng)不再是問(wèn)題。

        5Gbit/s技術(shù)打破帶寬瓶頸

        僅僅在幾年前，基于PDH復(fù)用結(jié)構(gòu)的“中等容量”微波還只能提供16XE1(16×2Mbit/s)，如今基于平復(fù)用結(jié)構(gòu)的微波技術(shù)，單載波無(wú)線微波系統(tǒng)已經(jīng)可以提供80E1，同時(shí)基于分組的純IP微波系統(tǒng)，由于減少了PDH或SDH的幀結(jié)構(gòu)，其傳輸效率比純PDH或SDH微波有了很大的提高。

        2009年以前，由于調(diào)制方式由4QAM提高到256QAM，其對(duì)應(yīng)的28MHZ帶寬的傳輸容量增長(zhǎng)了5倍之多。目前微波調(diào)制方式已經(jīng)提高到了512QAM，到2012年，愛(ài)立信將推出1024QAM的調(diào)制方式，從而進(jìn)一步提高單信道固定信道帶寬的傳輸容量。


        圖2，微波調(diào)制方式的演進(jìn)

        與此同時(shí)，使用微波的正交極化干擾消除(XPIC)功能，可以在信道頻譜有限的情況下，將傳輸容量提高一倍。如圖3所示，在鏈路中利用XPIC功能，分別在垂直極化和水平極化的同信道上傳輸業(yè)務(wù)，通過(guò)分組傳輸?shù)钠脚_(tái)，再利用無(wú)線鏈路綁定(Radio Link Bonding)技術(shù)，將兩個(gè)路徑的傳輸容量合二為一，從而傳輸容量翻倍。


        圖3: XPIC技術(shù)使傳輸容量翻倍

        同時(shí)使用MIMO和正交極化干擾消除(XPIC)功能，可以在信道頻譜有限的情況下，將傳輸容量提高四倍。圖4所示的是2+2MIMO的系統(tǒng)配置，即一跳的兩端使用不同天線和兩個(gè)收發(fā)信機(jī)。在同一站點(diǎn)上的發(fā)信機(jī)使用相同極化方式應(yīng)用同一頻率，在接收端使用MIMO消除器，將同極化同頻的發(fā)射信號(hào)分離開(kāi)，從而達(dá)到傳輸雙倍的目的，然后再使用XPIC使傳輸容量再次翻倍。 


圖4

        因此，新一代大容量微波系統(tǒng)的陸續(xù)推出，已經(jīng)有效的解決了微波傳輸的帶寬瓶頸問(wèn)題。在過(guò)去的三年間，微波傳輸帶寬每年都翻倍，2008年、2009年，愛(ài)立信分別推出了1.25Gbit/s 和2.5Gbit/s 無(wú)線單元，到2010年，這個(gè)紀(jì)錄已經(jīng)上升到5Gbit/s。

        下圖為2011年MWC大會(huì)上，愛(ài)立信現(xiàn)場(chǎng)演示的5Gbit/s的E波段（70GHz/80GHz）微波系統(tǒng)。系統(tǒng)使用BERT作為2X2.5Gbit/s信號(hào)源，也用來(lái)測(cè)量誤比特率。無(wú)線發(fā)射/接收機(jī)在波導(dǎo)口處以固定衰減器相連接。光纖連接無(wú)線發(fā)射/接收機(jī)的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。由于帶寬高，具備了與光纖系統(tǒng)并駕齊驅(qū)的水平，業(yè)內(nèi)將其稱(chēng)為類(lèi)光纖的無(wú)線微波系統(tǒng)。 


        圖5, 5Gbit/s 大容量微波系統(tǒng)演示

        微波與光纖各具特色相互補(bǔ)充

        在可靠性方面，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商也需要改變對(duì)微波傳輸方面的偏見(jiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，只要對(duì)微波鏈路作出合理的設(shè)計(jì)，預(yù)留足夠的余量，微波系統(tǒng)的可靠性完全可以提高到滿意的水平。

        我們還應(yīng)該注意到，中國(guó)是一個(gè)人口密度較高的國(guó)家，在人口密集地區(qū)，基站的密度也會(huì)非常高，這就要求MBH的傳輸容量必須要足夠大。與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)快速部署，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中贏得先手，運(yùn)營(yíng)商希望MBH也能夠快速安裝、靈活遷移。這些正是E-波段的大容量、短站距的新一代微波系統(tǒng)著力解決的問(wèn)題。因此，新一代微波系統(tǒng)完全符合國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的需求。
 
        最后，頻率資源作為國(guó)家資源，束之高閣不加利用就是浪費(fèi)；既然要投入使用，就應(yīng)該早做規(guī)劃。我們建議國(guó)家相關(guān)部門(mén)積極關(guān)注E波段頻率的應(yīng)用發(fā)展，并對(duì)這一珍貴的波段善加規(guī)劃，在頻率占用費(fèi)方面給予一定的優(yōu)惠，為運(yùn)營(yíng)商積極使用該頻段創(chuàng)造有利的政策環(huán)境。政府主管部門(mén)采取的政策是否得力，將直接影響到我國(guó)微波行業(yè)的繼續(xù)健康發(fā)展。