分組微波技術(shù)在LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)中的應(yīng)用

近兩年來(lái)，LTE網(wǎng)絡(luò)在國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始規(guī)模部署，LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)成為各大運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)關(guān)注和建設(shè)的對(duì)象，眾多標(biāo)準(zhǔn)化組織和技術(shù)論壇紛紛探討MBH（Mobile Backhaul）的各種技術(shù)解決方案。目前LTE MBH的主流技術(shù)解決方案是L2VPN+L3VPN，主要產(chǎn)品解決方案包括核心層L3PTN+接入?yún)R聚層L2PTN網(wǎng)絡(luò)和核心匯聚層IP/MPLS路由器+接入層L2 MPLS-TP或以太網(wǎng)交換機(jī)（業(yè)內(nèi)也稱(chēng)該方案為IP RAN）兩大類(lèi)。分組微波技術(shù)作為主流解決方案的必要及有效補(bǔ)充，在LTE移動(dòng)回傳中扮演著重要角色，主要解決光纖部署困難地區(qū)的基站回傳和熱點(diǎn)地區(qū)快速覆蓋等應(yīng)用需求，目前分組微波設(shè)備已在歐洲、北美地區(qū)、非洲、拉美和南太平洋等地區(qū)應(yīng)用在LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)中。本文分別從分組微波的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、LTE基站的末端接入承載、LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)接入層的補(bǔ)環(huán)、LTE業(yè)務(wù)的應(yīng)急通信以及E-Band分組微波設(shè)備的展望等五個(gè)方面闡述分組微波技術(shù)在LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)中的應(yīng)用策略。

一、分組微波設(shè)備六大技術(shù)優(yōu)勢(shì)助力LTE移動(dòng)回傳

根據(jù)分組傳送技術(shù)的差異，分組微波設(shè)備可劃分為基于PTN的分組微波和基于以太網(wǎng)的分組微波兩類(lèi)設(shè)備形態(tài)。根據(jù)微波頻段的不同，又可劃分為常規(guī)頻段設(shè)備和E-Band設(shè)備。

分組微波設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)令其輕松應(yīng)對(duì)LTE回傳網(wǎng)絡(luò)需求，具體體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：

第一，先進(jìn)的容量提升技術(shù)。常規(guī)頻段（6G~42GHz）的分組微波設(shè)備可滿(mǎn)足LTE建設(shè)初期的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，在56MHz中頻帶寬和2048QAM調(diào)制模式下設(shè)備支持的單頻點(diǎn)最大系統(tǒng)容量可達(dá)600Mbps。通過(guò)多種容量增強(qiáng)技術(shù)，如單頻點(diǎn)帶寬增倍的XPIC（交叉極化干擾抵消，Cross-polarization interference cancellation）技術(shù)，多頻點(diǎn)帶寬倍增的ODU綁定技術(shù)，可提高業(yè)務(wù)封裝效率的幀頭壓縮技術(shù)等，可大幅提升微波鏈路帶寬；另外分組微波設(shè)備還可根據(jù)天氣條件的惡化自適應(yīng)降低調(diào)制模式，保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳送；分組微波設(shè)備在LTE帶寬需求適配方面有天然的靈活性。

第二，E-Band微波設(shè)備的大帶寬傳送能力。隨著LTE建設(shè)的開(kāi)展，更大的帶寬是對(duì)移動(dòng)回傳網(wǎng)提出的必然要求，新一代的E-Band微波設(shè)備天然具有傳輸大容量業(yè)務(wù)的能力。E-Band工作在71~76GHz或81~86GHz頻段，提供可達(dá)10GHz的可規(guī)劃單頻段頻譜資源，其中頻帶寬可支持250MHz和500MHz，目前調(diào)制模式最大可支持64QAM。由于采用了更高的工作頻段和更寬的中頻帶寬，E-Band分組微波設(shè)備在500M中頻帶寬和64QAM調(diào)制模式下的系統(tǒng)單頻點(diǎn)容量可達(dá)2.5Gbps。相比常規(guī)頻段分組微波設(shè)備，系統(tǒng)容量成倍提升。在應(yīng)用場(chǎng)景上， E-Band微波更適用于城區(qū)內(nèi)的短距離（通常小于3km）大帶寬密集覆蓋。

第三，豐富的電信級(jí)保護(hù)機(jī)制。在微波鏈路方面，可通過(guò)對(duì)每跳微波鏈路兩端的中頻單元和ODU進(jìn)行熱備份實(shí)現(xiàn)保護(hù)HSB（Hot Standby）保護(hù)功能；在接入鏈路方面支持GE接口的LAG保護(hù)，部分支持STM-N接口的設(shè)備還提供MSP保護(hù)功能；PTN分組微波設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)側(cè)保護(hù)方面和PTN設(shè)備一脈相承，完美匹配，支持LSP的線(xiàn)性保護(hù)，部分廠商支持環(huán)網(wǎng)保護(hù)；以太網(wǎng)分組微波設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)側(cè)保護(hù)方面主要支持以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)保護(hù)；完善的保護(hù)機(jī)制為分組微波設(shè)備承載LTE回傳業(yè)務(wù)保駕護(hù)航。

第四，多業(yè)務(wù)承載能力和豐富的QoS機(jī)制保證。分組微波設(shè)備可提供點(diǎn)到點(diǎn)的EP-Line和EVP-Line、多點(diǎn)到多點(diǎn)的EP-LAN和EVP-LAN業(yè)務(wù)類(lèi)型，PTN分組微波設(shè)備和部分以太網(wǎng)分組微波設(shè)備還支持TDM業(yè)務(wù)。分組微波設(shè)備提供較完善的QoS機(jī)制：支持流分類(lèi)和優(yōu)先級(jí)映射、入口CAR、8級(jí)隊(duì)列優(yōu)先級(jí)調(diào)度（SP和SP+WFQ）、擁塞控制策略等功能。

第五，強(qiáng)大的OAM功能和面向業(yè)務(wù)的運(yùn)維管控功能。PTN和以太網(wǎng)分組微波設(shè)備均支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)OAM、以太網(wǎng)接入鏈路OAM 。PTN分組微波設(shè)備還支持LSP和PW層的MPLS-TP OAM，部分廠商支持LSP段層OAM。為了提高分組微波設(shè)備的維護(hù)操作管理功能，部分廠商網(wǎng)管可提供端到端中射頻參數(shù)設(shè)置與查詢(xún)、端到端業(yè)務(wù)創(chuàng)建、微波鏈路衰落儲(chǔ)備測(cè)試、偽隨機(jī)碼測(cè)試、空間掃頻測(cè)試等網(wǎng)管功能。

第六，較完善的頻率和時(shí)間同步技術(shù)。PTN和以太網(wǎng)分組微波設(shè)備均可提供穩(wěn)定可靠的頻率同步功能。PTN分組微波設(shè)備還支持高精度的時(shí)間同步功能，滿(mǎn)足TD-LTE基站移動(dòng)回傳需求。

二、分組微波設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)光纖接入資源區(qū)域的LTE基站的末端接入

在無(wú)法實(shí)現(xiàn)光纖接入的區(qū)域部署基站是分組微波設(shè)備在LTE移動(dòng)回傳中的主要應(yīng)用場(chǎng)景。LTE網(wǎng)絡(luò)為了提高覆蓋，宏站和小站協(xié)同組網(wǎng)，宏站負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，小站負(fù)責(zé)覆蓋補(bǔ)盲和數(shù)據(jù)熱點(diǎn)吸收等，分組微波可以靈活適應(yīng)LTE回傳承載時(shí)宏站和小站協(xié)同組網(wǎng)下的不同應(yīng)用需求。

首先，分體式分組微波應(yīng)用于LTE宏基站的末端接入，提供多方向業(yè)務(wù)匯聚能力

LTE宏基站通常安置在固定站址的機(jī)房，多采用IDU和ODU分離的分體式分組微波設(shè)備承載接入，以提供多業(yè)務(wù)接入和匯聚能力。如果LTE基站通過(guò)城域PTN接入層上聯(lián)到EPC（Evolved Packet Core，演進(jìn)的分組核心網(wǎng)），則建議采用同廠家的基于PTN的分組微波設(shè)備實(shí)現(xiàn)基站末端接入，并通過(guò)NNI接口互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)分組微波設(shè)備和PTN網(wǎng)絡(luò)的端到端統(tǒng)一維護(hù)管理。如果LTE基站通過(guò)其他方式上聯(lián)到EPC，微波設(shè)備的選取可根據(jù)實(shí)際需求靈活配置。

其次，全室外分組微波在LTE小基站的末端接入上大顯身手

LTE小基站的數(shù)量眾多，分布更密集，且其多分布在一些人口密度較大的繁華街道、樓宇、廣場(chǎng)等區(qū)域，站點(diǎn)部署環(huán)境復(fù)雜，通常不能提供固定的站址或機(jī)房，常需要安裝在墻壁、燈桿等上面，對(duì)于沒(méi)有光纖接入資源的地方，全室外的分組微波設(shè)備有了用武之地。與分體式分組微波設(shè)備相比，全室外微波設(shè)備提供的數(shù)據(jù)接口少，功能較簡(jiǎn)單，但其輕便安裝、易維護(hù)、低功耗、即插即用和低成本的特點(diǎn)很好地適應(yīng)了小站接入模式。

小站的回傳應(yīng)用模式主要包括小站和宏站（支持hub）之間傳送、小站和小站匯聚網(wǎng)關(guān)之間傳送、小站網(wǎng)關(guān)和回傳網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)之間傳送。

最后，E-Band分組微波將在高密度、大帶寬和短距離末端接入上凸顯價(jià)值

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模鋪設(shè)，在國(guó)內(nèi)的4G牌照發(fā)放之后，LTE業(yè)務(wù)的發(fā)展將步入快速發(fā)展的軌道，LTE基站接入業(yè)務(wù)的帶寬會(huì)很快耗盡常規(guī)頻段的微波鏈路資源，在國(guó)內(nèi)開(kāi)放E-Band頻段之后，E-Band分組微波設(shè)備的大帶寬傳送能力的優(yōu)勢(shì)將得以盡興發(fā)揮，在光纖接入資源匱乏的區(qū)域繼續(xù)凸顯分組微波設(shè)備最后一跳的價(jià)值。

三、分組微波設(shè)備實(shí)現(xiàn)LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)接入層補(bǔ)環(huán)，提高網(wǎng)絡(luò)健壯性

鑒于微波傳輸性能受天氣影響較大，LTE移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路在當(dāng)前及可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)仍然以光纖為主，但現(xiàn)有光纖資源因業(yè)務(wù)開(kāi)展逐漸消耗殆盡，部分區(qū)域可能無(wú)光纖資源可用，尤其是在人口密度較大的中心城市，鋪設(shè)新光纖資源難度大、周期長(zhǎng)，造成該區(qū)域接入層網(wǎng)絡(luò)鏈型較多，成環(huán)率較低，在可靠性上存在隱患，分組微波設(shè)備因靈活部署可作為接入層補(bǔ)環(huán)的有效手段，提高網(wǎng)絡(luò)健壯性，如圖1所示。

圖1 LTE回傳網(wǎng)絡(luò)接入層分組微波設(shè)備補(bǔ)環(huán)應(yīng)用

采用分組微波設(shè)備進(jìn)行接入層補(bǔ)環(huán)時(shí)，如果接入層采用PTN設(shè)備，建議優(yōu)先考慮和接入層設(shè)備同廠商的PTN分組微波設(shè)備，它的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)：可以進(jìn)行端到端的維護(hù)管理，不存在管理盲區(qū)；PTN分組微波的OAM功能比較完善，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)和故障定位排查；PTN分組微波的保護(hù)功能豐富且完善，除了微波鏈路的熱備份保護(hù)（HSB）外，還可配置LSP線(xiàn)性保護(hù)和環(huán)網(wǎng)保護(hù)，完美匹配接入層PTN設(shè)備，保證LTE業(yè)務(wù)可靠傳送；PTN分組微波設(shè)備可提供IEEE 1588V2功能，適用于TD-LTE業(yè)務(wù)的傳送。

接入層網(wǎng)絡(luò)采用PTN設(shè)備承載時(shí)，也可基于實(shí)際情況考慮采用以太網(wǎng)分組微波來(lái)補(bǔ)環(huán)，此時(shí)PTN網(wǎng)絡(luò)把以太網(wǎng)分組微波設(shè)備提供的微波鏈路當(dāng)作透明通道，進(jìn)行端到端業(yè)務(wù)配置、OAM監(jiān)控和保護(hù)配置，但存在著監(jiān)控盲區(qū)，需增配以太網(wǎng)分組設(shè)備網(wǎng)管進(jìn)行維護(hù)管理，增加了維護(hù)量和復(fù)雜度，且需考慮以太網(wǎng)微波設(shè)備和PTN設(shè)備的QoS映射配置；由于以太網(wǎng)微波與PTN設(shè)備采用NNI接口互連，無(wú)法配置LAG保護(hù)，存在保護(hù)盲區(qū)，若采用UNI接口對(duì)接可實(shí)現(xiàn)LAG保護(hù)，但會(huì)影響到PTN設(shè)備接入的業(yè)務(wù)不能進(jìn)行端到端配置管理；另外當(dāng)前以太網(wǎng)分組微波設(shè)備對(duì)IEEE 1588V2時(shí)間同步功能支持情況欠佳，難以滿(mǎn)足TD-LTE基站回傳的應(yīng)用需求。

如果接入層為IP RAN等其它類(lèi)型設(shè)備，可基于實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)姆纸M微波設(shè)備。

四、分組微波的快速接入是LTE業(yè)務(wù)應(yīng)急通信不可或缺的手段

分組微波設(shè)備應(yīng)用于LTE業(yè)務(wù)應(yīng)急通信時(shí)，包含但不限于以下兩種情況：

第一，用于臨時(shí)的熱點(diǎn)覆蓋

對(duì)于某些臨時(shí)的大型體育活動(dòng)和文藝演出，因人員密度很高，原來(lái)配置的LTE基站帶寬不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的接入需要，需要增設(shè)基站，但可能的情況是光纖或其他有線(xiàn)接入資源匱乏，此時(shí)分組微波設(shè)備快速部署、靈活配置的特點(diǎn)得以充分發(fā)揮，對(duì)于可靈活選址的全室外微波尤其如此。

第二，用于救災(zāi)

當(dāng)自然災(zāi)害如地震，洪水或人為災(zāi)難如戰(zhàn)爭(zhēng)來(lái)臨時(shí)，通信暢通是救災(zāi)的最基本保障；在災(zāi)難發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)，原有的基站、光纖鏈路可能被摧毀，導(dǎo)致通信中斷，在通信搶通實(shí)施中，分組微波設(shè)備的靈活安裝，快速實(shí)施的特點(diǎn)可成為應(yīng)急通信的有效傳輸手段。

五、E-Band分組微波設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展需各方共同推進(jìn)

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模部署，大帶寬業(yè)務(wù)的逐漸加載，支持更大帶寬、豐富的QoS功能、完善的保護(hù)機(jī)制、高精度的時(shí)間同步功能以及支持端到端配置及維護(hù)的E-Band分組微波設(shè)備成為業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)發(fā)展方向，目前已經(jīng)完成了E-Band的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化，且新一代E-Band設(shè)備在國(guó)際市場(chǎng)上如歐美一些國(guó)家已開(kāi)始規(guī)模應(yīng)用；國(guó)內(nèi)常規(guī)頻段分組微波設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化工作已基本完成，且設(shè)備已開(kāi)始應(yīng)用于LTE回傳網(wǎng)絡(luò)中；在E-Band頻段標(biāo)準(zhǔn)化方面，CCSA已開(kāi)展了包括頻率分配、信道劃分、設(shè)備技術(shù)要求和測(cè)試方法等內(nèi)容的技術(shù)研究，由于國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)放E-Band頻段，暫無(wú)法轉(zhuǎn)化為E-Band標(biāo)準(zhǔn)，E-Band分組微波設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的健康快速發(fā)展仍然需要國(guó)家管理部門(mén)、標(biāo)準(zhǔn)化組織、運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商的共同推進(jìn)。

作者：李偉 趙俊峰 李芳 來(lái)源：工業(yè)和信息化部電信研究院