移動寬帶掀建設高潮 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)務也日益普及，這對移動回傳網(wǎng)絡(MBH)的傳輸帶寬造成了巨大的壓力。目前3G和HSPA節(jié)點典型傳輸容量為10-20Mbit/s，而國內首個4G(LTE)試驗網(wǎng)的單網(wǎng)元節(jié)點的傳輸容量已經(jīng)超過了100Mbit/s，這些都對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)務也日益普及，這對移動回傳網(wǎng)絡(MBH)的傳輸帶寬造成了巨大的壓力。目前3G和HSPA節(jié)點典型傳輸容量為10-20Mbit/s，而國內首個4G(LTE)試驗網(wǎng)的單網(wǎng)元節(jié)點的傳輸容量已經(jīng)超過了100Mbit/s，這些都對MBH提出了更高的要求。 


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

--- 大容量節(jié)點( 三個移動運營商同站工作)
　　--- 最高容量站( 一個HSPA運營商)
　　--- 平均容量站( 一個HSPA 運營商)
　　--- 低容量站( 一個HSPA 運營商)
　　--- 高容量站( 一個LTE 運營商)

        長期以來，國內在MBH領域應用微波傳輸較少，這緣于一些對微波傳輸的偏見或過時的觀念。實際上，微波傳輸是實現(xiàn)高帶寬MBH快速、低成本建設的優(yōu)先選項，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。由于微波技術可以有效節(jié)約移動寬帶的建設成本，并加快建網(wǎng)速度，目前已經(jīng)成為全球移動回傳網(wǎng)絡(MBH)中主要的接入傳輸手段。如今全球范圍內，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)點之間以微波相連的卻僅有5%甚至更低。究其原因，主要是運營商對微波傳輸的帶寬和可靠性有顧慮。國內現(xiàn)有的微波方案多集中在準同步數(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MBH中的應用。至于可靠性，人們習慣性的認為微波與光纖相比處于弱勢。然而現(xiàn)實是，隨著微波技術的進步，無論是帶寬還是可靠性，都已經(jīng)不再是問題。

        5Gbit/s技術打破帶寬瓶頸

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

        2009年以前，由于調制方式由4QAM提高到256QAM，其對應的28MHZ帶寬的傳輸容量增長了5倍之多。目前微波調制方式已經(jīng)提高到了512QAM，到2012年，愛立信將推出1024QAM的調制方式，從而進一步提高單信道固定信道帶寬的傳輸容量。


        圖2，微波調制方式的演進

        與此同時，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，通過分組傳輸?shù)钠脚_，再利用無線鏈路綁定(Radio Link Bonding)技術，將兩個路徑的傳輸容量合二為一，從而傳輸容量翻倍。


        圖3: XPIC技術使傳輸容量翻倍

        同時使用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收發(fā)信機。在同一站點上的發(fā)信機使用相同極化方式應用同一頻率，在接收端使用MIMO消除器，將同極化同頻的發(fā)射信號分離開，從而達到傳輸雙倍的目的，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，這個紀錄已經(jīng)上升到5Gbit/s。

        下圖為2011年MWC大會上，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信號源，也用來測量誤比特率。無線發(fā)射/接收機在波導口處以固定衰減器相連接。光纖連接無線發(fā)射/接收機的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。由于帶寬高，具備了與光纖系統(tǒng)并駕齊驅的水平，業(yè)內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充

        在可靠性方面，國內運營商也需要改變對微波傳輸方面的偏見。在實際應用中，只要對微波鏈路作出合理的設計，預留足夠的余量，微波系統(tǒng)的可靠性完全可以提高到滿意的水平。

        我們還應該注意到，中國是一個人口密度較高的國家，在人口密集地區(qū)，基站的密度也會非常高，這就要求MBH的傳輸容量必須要足夠大。與此同時，為了實現(xiàn)快速部署，在激烈的競爭中贏得先手，運營商希望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)完全符合國內運營商的需求。
 
        最后，頻率資源作為國家資源，束之高閣不加利用就是浪費；既然要投入使用，就應該早做規(guī)劃。我們建議國家相關部門積極關注E波段頻率的應用發(fā)展，并對這一珍貴的波段善加規(guī)劃，在頻率占用費方面給予一定的優(yōu)惠，為運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。