4G網(wǎng)絡(luò)中的微波傳輸解決方案

    在2013年12月4日，工信部向中國移動、中國聯(lián)通、中國電信頒發(fā)TD-LTE（4G）經(jīng)營許可之后，中國移動通信市場在2014年進(jìn)入了4G網(wǎng)絡(luò)元年。2014年6月27日，工信部進(jìn)一步向中國聯(lián)通和中國電信發(fā)放了用于混合組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的FD-LTE牌照，標(biāo)志著中國移動通信4G網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)入高速的發(fā)展和建設(shè)階段。

4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求

    根據(jù)中國移動2014年4G建設(shè)的目標(biāo)，年底前計(jì)劃將建設(shè)50萬個(gè)TD-LTE基站。截至目前，中國聯(lián)通和中國電信混合組網(wǎng)的城市也分別由各自最初的16個(gè)城市發(fā)展到了40個(gè)城市。隨著大規(guī)模的4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行，建設(shè)過程也面對著越來越多的問題。

    一方面，從4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣度考慮，由于4G基站的覆蓋范圍要小于3G基站，因此4G網(wǎng)絡(luò)中LTE站點(diǎn)將更加密集。其中，為了滿足4G網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，將需要在現(xiàn)有站點(diǎn)的4G覆蓋盲區(qū)中新建站點(diǎn)，而在部分新建站點(diǎn)中，光纖資源短缺。尤其是在超級大城市中，如北京、上海、廣州等，光纖部署的進(jìn)度和困難程度都無法滿足網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要求，移動回傳網(wǎng)絡(luò)資源面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)。另一方面，從4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的深度考慮，對于數(shù)據(jù)熱點(diǎn)區(qū)域和覆蓋邊緣區(qū)域，為了改善用戶的感知和體驗(yàn)，基于宏基站下的Small Cell小站將在下一階段4G建設(shè)中更加廣泛地部署。Small Cell小站的部署將更加靈活、覆蓋范圍更小、部署密度更大，基于Small Cell小站的回傳方案也對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)。

    在上述情況下，國內(nèi)運(yùn)營商已經(jīng)開始將微波傳輸解決方案正式納入了4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃中。微波傳輸產(chǎn)品作為移動回傳的重要解決方案，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、部署靈活、安裝快速、維護(hù)簡單等特點(diǎn)，在全球運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛部署。隨著近年來LTE網(wǎng)絡(luò)在全球的大量部署和微波傳輸技術(shù)的發(fā)展，微波傳輸產(chǎn)品在4G網(wǎng)絡(luò)中起到了更加重要的作用。

大容量大帶寬技術(shù)

    隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)，目前在3G和4G網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的微波主要以分組微波產(chǎn)品為主。得益于芯片工藝和系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，以及更加開放的頻率政策和資源，分組微波產(chǎn)品的傳輸容量已經(jīng)大大超過了上一代TDM微波產(chǎn)品。目前最先進(jìn)的微波產(chǎn)品的調(diào)制解調(diào)模式已經(jīng)可以最高支持到2048QAM，相比于傳統(tǒng)TDM微波最高256QAM的調(diào)制方式，頻譜的利用效率提高了40%。另外，在傳統(tǒng)頻段開放使用的56MHz或更大的頻率帶寬和近期運(yùn)營商關(guān)注的E-band頻段（80GHz），使微波產(chǎn)品的傳輸容量進(jìn)一步提升。在傳統(tǒng)頻段上的微波系統(tǒng)在2048QAM調(diào)制方式和56MHz帶寬條件下，通過XPIC技術(shù)可以在一個(gè)頻點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)1Gbps以上的空口業(yè)務(wù)傳輸容量。在E-band頻段，由于其豐富和干凈的頻譜資源，可以通過分配更大的帶寬（如：250MHz~1.25GHz）實(shí)現(xiàn)超大的空口業(yè)務(wù)傳輸容量，例如在E-band頻段，256QAM調(diào)制方式和500MHz帶寬條件下，最大實(shí)現(xiàn)3.2Gbps的空口業(yè)務(wù)傳輸容量。

自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)和QoS功能

    針對4G移動網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，微波傳輸設(shè)備通過自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)接收對抗傳輸過程中的各種衰落，在傳輸環(huán)境和條件惡化的時(shí)候，通過調(diào)制解調(diào)方式的變化來改變微波系統(tǒng)的性能，從而保證業(yè)務(wù)的正常傳輸。調(diào)制解調(diào)變化而引起的帶寬變化，通過微波系統(tǒng)的QoS功能，實(shí)現(xiàn)對不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的分類處理。微波設(shè)備內(nèi)部8個(gè)級別的QoS機(jī)制，包括分類、調(diào)度、整形、沖突避免機(jī)制等可以實(shí)現(xiàn)對4G業(yè)務(wù)更加精細(xì)和靈活地處理。通過對內(nèi)部每個(gè)業(yè)務(wù)隊(duì)列長度的調(diào)整，可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)的類型和性質(zhì)，優(yōu)化業(yè)務(wù)傳輸?shù)臅r(shí)延和吞吐量。

V-Band微波產(chǎn)品應(yīng)用

    根據(jù)全球的V-Band （60GHz）微波產(chǎn)品部署情況，主要優(yōu)點(diǎn)在于該頻段可免費(fèi)使用，降低了頻譜占用費(fèi)用；在256QAM調(diào)制解調(diào)方式下可以支持400Mbps以上業(yè)務(wù)吞吐量。另外，由于在V-Band頻段的氧氣衰減非常大，微波傳輸距離非常有限（最大約300m），因此V-Band微波的頻率復(fù)用效率非常高，微波傳輸鏈路間的頻率干擾非常有限，非常適用于作為密集部署的Smallcell小站的回傳解決方案。目前，NEC已經(jīng)商用的V-Band微波產(chǎn)品已經(jīng)在5個(gè)國家的多個(gè)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中部署。該產(chǎn)品集成度非常高，采用全室外的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高增益平板天線，微波產(chǎn)品總重量僅為5kg，非常適合各種環(huán)境條件下的部署，包括街道、墻面、路桿、公交站、報(bào)刊亭等。

高集成、低功耗

    隨著4G網(wǎng)絡(luò)的全面部署和快速建設(shè)，功耗已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中最大的問題之一，由于設(shè)備功耗帶來的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)開支將非常巨大。新一代微波產(chǎn)品在射頻技術(shù)和工藝發(fā)展的基礎(chǔ)上，微波系統(tǒng)的集成程度日益提高，結(jié)構(gòu)更加簡單且小型化，以進(jìn)一步降低微波產(chǎn)品的功耗。其中，NEC以其領(lǐng)先的射頻技術(shù)和制造工藝，在2013年在全球發(fā)布了首款超級緊湊和小型化的掌上型微波室外單元(IAG/IAP ODU)，無論從體積、重量還是功耗方面均全面超越目前市場上的同類產(chǎn)品。相比NEC之前的微波產(chǎn)品，該款新型室外單元(ODU)將體積減小三分之一，重量減少二分之一，僅為2kg；功耗節(jié)約至少30%，最低僅為18W。

Fronthaul微波解決方案

    目前新一代的微波產(chǎn)品已經(jīng)可以輕松實(shí)現(xiàn)千兆速率的傳輸容量。隨著微波技術(shù)的發(fā)展和新頻譜資源的開放，微波產(chǎn)品的傳輸容量將進(jìn)一步提升，產(chǎn)品的種類更加多樣，微波應(yīng)用場景也更加廣泛。依靠微波產(chǎn)品穩(wěn)定可靠的性能和大容量的傳輸能力，NEC在2014年發(fā)布了首款E-band頻段的CPRI微波產(chǎn)品，應(yīng)用于分布式基站的基帶處理單元（BBU）和射頻拉遠(yuǎn)模塊（RRU）之間的無線連接，提供了移動網(wǎng)絡(luò)的前程網(wǎng)（Fronthaul）回傳一種全新的室外解決方案。NEC的CPRI微波產(chǎn)品的傳輸容量達(dá)到2.5Gbps，可以滿足CPRI Ver5.0 Option-3(2457.6Mbps)的速率要求，提供標(biāo)準(zhǔn)的CPRI業(yè)務(wù)接口，可以用于解決BBU+RRU的多通道傳輸方案。CPRI微波產(chǎn)品的引入，使運(yùn)營商的移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更加多樣化，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更加靈活。

    多樣化的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和功能、穩(wěn)定的系統(tǒng)性能、簡單緊湊的結(jié)構(gòu)和超低的功耗、強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力、部署快速安裝方便，使微波產(chǎn)品在移動傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中作為重要的傳輸手段，受到運(yùn)營商普遍的重視。在國內(nèi)未來4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，微波產(chǎn)品也將日益發(fā)揮重要的作用，為各運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供更多的選擇并提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的效率。

作者：抒文 來源：人民郵電報(bào)