移動(dòng)寬帶掀建設(shè)高潮 微波傳輸挑起大梁

        經(jīng)過兩年多的商用推廣，中國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)超過了100Mbit/s，這些都對(duì)MBH提出了更高的要求。經(jīng)過兩年多的商用推廣，中國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)營商同站工作)
　　--- 最高容量站( 一個(gè)HSPA運(yùn)營商)
　　--- 平均容量站( 一個(gè)HSPA 運(yùn)營商)
　　--- 低容量站( 一個(gè)HSPA 運(yùn)營商)
　　--- 高容量站( 一個(gè)LTE 運(yùn)營商)

        長期以來，國內(nèi)在MBH領(lǐng)域應(yīng)用微波傳輸較少，這緣于一些對(duì)微波傳輸的偏見或過時(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)，而且非常適合中國的市場環(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。除去中國和美國之外，以微波相連的基站甚至超過了80%。

        在中國，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)營商對(duì)微波傳輸的帶寬和可靠性有顧慮。國內(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。然而現(xiàn)實(shí)是，隨著微波技術(shù)的進(jìn)步，無論是帶寬還是可靠性，都已經(jīng)不再是問題。

        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)，通過分組傳輸?shù)钠脚_(tái)，再利用無線鏈路綁定(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，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題。在過去的三年間，微波傳輸帶寬每年都翻倍，2008年、2009年，愛立信分別推出了1.25Gbit/s 和2.5Gbit/s 無線單元，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，愛立信現(xiàn)場演示的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，也用來測量誤比特率。無線發(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)將其稱為類光纖的無線微波系統(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，國內(nèi)運(yùn)營商也需要改變對(duì)微波傳輸方面的偏見。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，中國是一個(gè)人口密度較高的國家，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，在激烈的競爭中贏得先手，運(yùn)營商希望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)著力解決的問題。因此，新一代微波系統(tǒng)完全符合國內(nèi)運(yùn)營商的需求。
 
        最后，頻率資源作為國家資源，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。我們建議國家相關(guān)部門積極關(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。政府主管部門采取的政策是否得力，將直接影響到我國微波行業(yè)的繼續(xù)健康發(fā)展。