淺析分組微波方案在移動回傳網中的應用及發展

孫三戰

【摘要】 本文對分組微波技術在LTE網絡建設中的應用做了研究和分析，首先微波的發展和應用場景進行概述，然后對分組微波方案的技術特點進行了分析，最后介紹了分組微波在LTE移動回傳網絡的發展方向。 在LTE時代，分組微波技術作為光纖直連的最佳補充方案，將成為LTE網絡建設中的研究和應用熱點。

【關鍵詞】 LTE 微波 分組微波

從2013年開始，LTE基站在國內開始大量部署，LTE移動回傳網絡成為各大運營商重點關注和建設的對象，截至2014年12月，僅中國移動完成建設70萬個4G基站，綜合聯通和電信的4G基站建設，全國4G基站建設總數將超過80萬個，遠遠超過3G時代的基站建設速度和密度由于早在3G時代。承載4G基站的分組接入設備之間采用光纖直連，對于主城區或者市區等光纖光纜已覆蓋的區域來說，光纖直連不是難事；但是對于郊區、農村、山區、海島等光纖光纜未覆蓋的區域，鋪設光纜或者海纜需要耗費大量的時間和人力、財力等。因此各大運營商考慮將分組微波技術引入作為光纖光纜直連的替代方案。

分組微波技術將在LTE時代扮演著重要角色，主要解決光纖部署困難地區的基站回傳和熱點地區快速覆蓋等應用需求，目前分組微波設備已在亞非拉美等地區應用在LTE移動回傳網絡中。本文分別從微波技術的發展，微波技術的應用場景，分組微波的優勢以及分組微波技術的發展等四個方面闡述分組微波技術方案在LTE移動回傳網絡的應用。

一、微波的發展

伴隨移動通信網絡的發展，微波的發展分為三個階段：

1）TDM微波。。2G和3G早期的網絡主要是TDM語音業務，其應用特點是業務傳送帶寬固定， TDM微波采用QPSK～128QAM固定調制方式，帶寬低；接入采用PDH微波，匯聚采用SDH微波，以太網業務采用EOS（Ethernet over SDH）方式進行封裝。在數據業務大量出現后，TDM微波缺陷明顯

2）混合（TDM+Ethernet）微波。隨著3G的普及，尤其是數據業務的爆炸式增長，使得3G基站Iub接口帶寬增大且動態變化。混合微波承載TDM業務和Ethernet業務，調制方式采用QPSK～256QAM，并引入了AM（自適應調制技術），可以動態自適應的提供大帶寬。在3G時代，數據業務流量的增加，對基站回傳網傳送帶寬將會產生更大的需求，那么在原有TDM微波設備上增加分組交換能力無疑是移動回傳網絡演進過渡期的最佳解決方案。

3）分組微波。4G時代的到來，混合微波對于移動數據業務的快速演進趨勢也出現了瓶頸，特別就是混合所能提供的最大帶寬已不能滿足4G時代的移動帶寬需求。相對于TDM微波和混合微波，分組微波可采用QPSK～2056QAM自適應調制模式，提供超大帶寬，任何業務都可以封裝進是3G/4G 業務全IP化的最佳方案。

微波技術的發展，如圖1所示。

二、微波技術的應用場景

微波技術的應用場景主要有以下幾個方面：1）應急通信場景。由于應急通信對于傳輸容量需求小，主要考慮架設的靈活性、易用性 ，采用微波是最佳解決方案。如遭遇火災、地震、洪澇等自然災害區域的應急通信。2）光纖與微波混合組網。通過接入層光纖和微波混合組網完成接入層成環需求，對于光纖暫未鋪設到位，或光纖鋪設成本較高，而又有通信需求的場景。如圖2所示。3）微波備份應用。微波鏈路作為備用通信通道，在光纖鏈路發生故障時，仍能保證通信業務的正常，通常微波備份方案用來保護非常重要的客戶業務，如軍事、金融、政府等。 4）山區通信應用。較之平原和丘陵地區，山區鋪設光纖光纜的周期長，難度大。另外山區通信有以下幾個特點：以語音業務為主，數據業務較少；帶狀連續覆蓋；包含各種未知地形地貌和氣候；兼顧山區高速公路和鐵路。5）專網通信應用。對于大型企業廠區之間或者分公司之間通信網絡傳輸需求，可使用微波傳輸方案，具備架設周期短，建網快等優勢，可以根據需求靈活更改站址。6）海島通信應用。采用海底光纜施工困難，成本高，島上基站無法回傳，采用大容量微波是最佳解決方案

三、分組微波方案技術特點分析

1）調制方式。分組微波支持固定調制（Fixed Modulation）和自適應調制（Adaptive Modulation）兩種方式。

固定調制方式（Fixed Modulation）是在微波鏈路運行狀態下，采用恒定的調制模式進行工作的一種調制方式。采用固定調制方式時，可通過軟件設置使用的調制模式，調制方式可設置QPSK～256QAM。

自適應調制（Adaptive Modulation）是一項根據信道質量自動調整調制模式的技術，在相同的波道間隔下，調制模式不同，微波的業務帶寬也不同。在信道質量良好時（如晴天），設備采用高調制模式，盡力傳送更多的用戶業務。當信道質量惡化時（如雷雨、大霧天氣），網元采用低調制模式方式，只傳送可用帶寬內的高優先級業務（比如 語音，信令等業務），以提高鏈路的抗干擾能力，保證高優先級業務的鏈路可用性。

2）分組承載方案。采用MPLS（多協議標簽交換）/ PWE3（偽線封裝）技術。當接入TDM E1業務時，通過PWE3技術實現CES電路仿真，將E1業務封裝為PW報文。各種業務封裝后形成的PW報文，經過分組處理平臺統一處理后傳送到微波端口，映射成微波幀，從而實現在分組微波統一傳送各種類型的業務。如下圖3所示。

3）帶寬提升方案。主要包括CCDP+XPIC方案和空口鏈路聚合PLA方案。CCDP（同波道雙極化）是一種在一個信道中采用水平極化波和垂直極化波傳輸兩路信號的技術，采用此技術可以使傳輸帶寬加倍，但是水平和垂直兩個方向的波，極易闡述交叉極化的干擾，配合XPIC（交叉極化消除）技術，可以消除交叉極化的干擾，最終達到帶寬提升的效果。

空口鏈路聚合PLA方案，類似傳輸設備支持的鏈路聚合技術。如果是分組業務，2個業務流可以集合到一個用戶接口，相當于業務帶寬加倍。另外還可以實現微波鏈路保護，即如果一個鏈路中斷，它的全部業務將集中到剩余的鏈路。

4）QoS方案。分組微波技術支持從微波鏈路到光纖鏈路的端到端的QoS，如圖4所示。可以實現分級按類的業務保障：每個基站/用戶/用戶組的多種業務，精細調度，保證網絡資源充分利用，容納更多用戶，AM結合QoS技術，實現了業務的可靠性與業務容量的最優化。

5）業務保護方案。如圖7所示，全微波組網或者微波與光纖混合組網的保護方案主要分為三種：網絡級保護、設備級保護、微波鏈路保護。 分組微波技術中的三種級別的保護，均是微波技術和分組技術進行硬件層面和軟件層面的配合，下面重點介紹一下微波鏈路保護中的HSB+SD（熱備份+波道側空間分級）保護。如上圖5所示。

發送方向：在1+1 SD配置時，正常情況下，備用 ODU處于靜默狀態，不發射頻信號，交叉板選收主用中頻單板的業務從業務單板來的信號經過交換單元雙發到主用和備用中頻單板，然后分別發送到主用和備用ODU，但只有主用ODU將射頻信號發送天線后發射出去；

接收方向：兩個天線分別接收射頻信號送給主用和備用ODU，然后送給主用和備用中頻單板，再送給交換單元，交換單元選收主用中頻板的業務送給業務單板，正常情況下中頻板選收本板的業務。當HSB+SD保護生效時，接收方向的業務流向為，從備用天線到備用ODU，再到備用中頻板，主用中頻板，然后經過交換單元送給業務板

6）同步方案。同步時鐘源在承載網核心層設備主備注入，通過逐跳1588v2全BC模式同步時間和頻率到接入端。各節點支持BMC算法跟蹤主時鐘源，基站提取鏈路時鐘，實現時間同步；以太信號以 8B/10B 的方式編碼，采用同步以太技術，節點從中恢復出數據和時鐘信號，達到時鐘頻率同步。

四、分組微波應用展望

1）分組微波設備形態的發展。目前主流的PTN廠家，都在其PTN設備上開發出支持分組微波的接口或者板卡。常規的微波設備組成主要包括IDU（室內單元）+ODU（室外單元）+天線，而分組微波產品則會朝著更集成的方向發展，如圖6所示。

2）E-BAND頻段的使用。2000年，ITU-R和ETSI標準組織進行了高頻段71～76GHz和81～86GHz微波的劃分，即E-BAND頻段。相對于傳統頻段，E-Band頻率資源豐富，比傳統頻段（6～42GHZ）支持更大的帶寬，單頻點帶寬達到了2.5Gbps，后續可發展10Gbps，是短距離（2～3KM）、大帶寬傳輸（2.5Gbps以上）的最佳解決方案。

五、 總結

隨著LTE網絡的發展以及大帶寬業務的逐漸加載，分組微波技術支持大帶寬、豐富的QoS功能、完善的保護機制、高精度的時間同步功能，作為光纖的有力補充，必將成為移動回傳網絡建設的加速器。

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