80GHz頻段E-Band微波應(yīng)用介紹

12月4日，工信部正式向中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通頒發(fā)TD-LTE制式4G牌照，中國(guó)正式邁入4G時(shí)代。根據(jù)第三方分析機(jī)構(gòu)GSMA intelligence的報(bào)告預(yù)測(cè)，到2017年底，全球?qū)⒂谐�過(guò)128個(gè)國(guó)家部署約500張LTE網(wǎng)絡(luò)。 4G在提供更大的帶寬、給人們帶來(lái)更好的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)的同時(shí)，也會(huì)讓運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)承載網(wǎng)面臨挑戰(zhàn)。

隨著國(guó)內(nèi)4G牌照的發(fā)放，LTE 網(wǎng)絡(luò)將會(huì)快速部署。但LTE基站的覆蓋范圍小，部署密度遠(yuǎn)高于GSM基站和3G基站，LTE建設(shè)將面臨大量的新建站點(diǎn)需求，而部分新建站點(diǎn)光纖資源短缺，國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)將有20％的新建站點(diǎn)光纖資源缺失，使得LTE基站業(yè)務(wù)回傳和PTN光纖網(wǎng)絡(luò)成環(huán)均面臨壓力。微波作為移動(dòng)回傳的重要解決方案，能替代或作為光纖的補(bǔ)充，解決光纖短缺問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)快速部署。但是傳統(tǒng)微波頻段(6～42GHz)頻譜資源緊張，波道間隔�。▏�(guó)內(nèi)目前最大波道間隔為28MHz），難以滿足LTE基站對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的大帶寬需求。在這種情況下，業(yè)界將眼光投向了能提供超大帶寬的E-Band微波。什么是E-Band微波，E-Band微波傳輸能提供多大帶寬，又適用于哪些應(yīng)用場(chǎng)景呢？

E-Band頻段微波介紹

E-Band射頻波道配置

2000年，ITU-R和ETSI標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行了高頻段71～76GHz和81～86GHz微波的劃分，這就是后來(lái)我們常說(shuō)的E-Band。

圖1. E-Band射頻定義

同時(shí)，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)ITU-R、FCC、CEPT分別對(duì)E-Band的射頻波道配置做了相關(guān)的建議，信道劃分以250MHz和1.25GHz為主。 正是有了250MHz甚至更大的波道間隔資源，E-BAND微波單頻點(diǎn)能提供更大的帶寬，目前業(yè)界最大單頻點(diǎn)帶寬達(dá)2.5Gbps，未來(lái)甚至能提供10G的空口傳輸帶寬。

圖2. ETSI和FCC定義的E-Band射頻波道配置

E-Band微波傳輸距離

微波傳輸?shù)木嚯x同時(shí)受到自由空間損耗、大氣損耗和雨衰的影響，接下來(lái)我們重點(diǎn)分析下E-Band微波的傳輸性能：

自由空間損耗：

71GHz～76GHz的自由空間路徑損耗大約是130dB，81GHz～86GHz的自由空間損耗是131dB。這個(gè)值普遍高于傳統(tǒng)頻段下的自由空間損耗，這就直接造成E-Band的傳輸距離要遠(yuǎn)小于其它傳統(tǒng)頻段。

大氣損耗：

在下面的大氣窗口圖中可以看到，在71GHz～86GHz這個(gè)范圍內(nèi)，大氣對(duì)E-Band的衰耗是很低的，基本小于0.5dB/km。

圖3. 大氣衰耗圖示

雨衰：

對(duì)于10GHz以上的微波，雨衰會(huì)直接限制微波傳輸?shù)木嚯x。對(duì)于E-Band微波，在非常嚴(yán)重的情況下，如熱帶雨林降雨（100毫米/小時(shí)），雨衰在30dB/km左右，但這一般只發(fā)生在短時(shí)間內(nèi)，而且在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)預(yù)留余量來(lái)適應(yīng)天氣變化。部分廠家還支持自適應(yīng)調(diào)制功能：即可以通過(guò)降低調(diào)制模式來(lái)適應(yīng)天氣的變化，配合QOS配置，保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)可以正常通信，從而提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。

E-Band基本不受云霧的的影響。即使是能見(jiàn)度為50米，密度為0.1g/立方米的濃霧，對(duì)E-Band也僅能產(chǎn)生0.4dB/km的衰落，基本可以忽略不計(jì)。

從實(shí)際的測(cè)試情況來(lái)看，E-BAND微波可以穩(wěn)定工作在2～3km的傳輸距離范圍內(nèi)。

E-Band微波的應(yīng)用場(chǎng)景

相對(duì)于傳統(tǒng)頻段，E-Band頻率資源豐富，支持比傳統(tǒng)頻段更大的帶寬，單頻點(diǎn)帶寬達(dá)到了2.5Gbps。

表1 傳統(tǒng)頻段和E-Band對(duì)比

從上面的分析數(shù)據(jù)來(lái)看，E-Band微波非常適合大帶寬傳輸應(yīng)用場(chǎng)景，滿足LTE對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，結(jié)合中國(guó)移動(dòng)的業(yè)務(wù)需求，我們可以大致分為以下四種場(chǎng)景。

1. PTN接入層補(bǔ)網(wǎng)成環(huán)：

環(huán)網(wǎng)能提高承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性和容災(zāi)能力，運(yùn)營(yíng)商通常對(duì)網(wǎng)絡(luò)成環(huán)率都有一定要求，尤其是追求高品質(zhì)的中國(guó)移動(dòng)。但常常由于各種各樣的現(xiàn)實(shí)困難，部分站點(diǎn)光纖資源缺失，接入層仍然有相當(dāng)比例的網(wǎng)絡(luò)面臨成環(huán)壓力。E-Band微波可以作為光纖替代，配合現(xiàn)網(wǎng)PTN設(shè)備進(jìn)行成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)（目前接入環(huán)的帶寬在1Gbps），解決光纖資源缺失導(dǎo)致PTN網(wǎng)絡(luò)無(wú)法成環(huán)的問(wèn)題，為PTN網(wǎng)絡(luò)提供環(huán)網(wǎng)保護(hù)能力，提升傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性。

2. LTE末端基站接入：

在城市密集地區(qū)，單基站（S333配置模式下）帶寬需求達(dá)900Mbps以上。在1~3Km短距場(chǎng)景下，E-Band微波擁有豐富的頻譜資源，可以用來(lái)解決傳統(tǒng)微波頻段資源緊張、傳輸帶寬小的問(wèn)題，作為末端LTE基站業(yè)務(wù)接入，解決部分新建站址光纖缺失的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)LTE基站快速部署。

3. 大客戶(hù)專(zhuān)線：

對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互聯(lián)專(zhuān)線、企業(yè)鏈路租賃等1Gbps以上帶寬需求的業(yè)務(wù)，有些大樓因光纖鋪設(shè)困難，成本高、周期長(zhǎng)而無(wú)法部署，E-Band微波可作為IP/MPLS路由器或L2交換機(jī)之間的光纖替代，解決光纖和部署困難問(wèn)題。

4. 綜合業(yè)務(wù)接入：

E-Band微波提供2.5G大帶寬，可同時(shí)輕松承載基站/Wi-Fi、大客戶(hù)、寬帶等多種業(yè)務(wù)，在光纖缺失，并且有綜合業(yè)務(wù)承載需求的場(chǎng)景下，可以通過(guò)E-BAND微波大帶寬優(yōu)勢(shì)快速部署，從而樹(shù)立起領(lǐng)先品牌、吸引更多高價(jià)值客戶(hù)。

圖4. E-Band微波主要四種應(yīng)用場(chǎng)景

E-Band頻譜目前在全球47個(gè)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)放，E-Band 微波已經(jīng)在歐洲、中東等地區(qū)開(kāi)始規(guī)模部署，華為在全球有40個(gè)E-band 微波的成功商用。但E-band微波在國(guó)內(nèi)尚處于實(shí)驗(yàn)階段。日前中國(guó)移動(dòng)和華為在北京移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)建立了全國(guó)第一個(gè)E-Band試驗(yàn)局，已經(jīng)完成了E-Band物理鏈路、業(yè)務(wù)測(cè)試以及可靠性驗(yàn)證，為頻譜開(kāi)放提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)評(píng)估。目前該試驗(yàn)局承載了現(xiàn)網(wǎng)LTE業(yè)務(wù)，和PTN混合組保護(hù)環(huán)網(wǎng)，提供高質(zhì)量、大帶寬保障。

記者：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)北京公司 虞春鳴 曹子午 王書(shū)勛