E-Band微波在TD-LTE業務回傳等傳輸接入層場景下應用分析

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E-Band微波在TD-LTE業務回傳等傳輸接入層場景下應用分析

王京飛

（中國移動通信集團設計院有限公司重慶分公司，重慶 401147）

摘 要E-Band微波能夠提供超大帶寬，可用總頻寬高達10 GHz，具有比常規微波頻段更寬的可調制波道間隔，既是目前民用微波通信領域發布的最高傳送頻段，也是迄今為止ITU-R一次性發放的頻譜資源中波道間隔最大的一次，E-Band微波通信系統能夠傳輸吉比特以上容量的業務。本文重點對E-Band微波在TD-LTE基站回傳，大客戶集團專線接入及PTN接入層補環建設等各場景下應用可行性進行分析，并對E-Band微波商業化程度進行闡述。

關鍵詞E-Band微波；TD-LTE業務回傳；大客戶專線接入；PTN接入層補環

隨著中國移動TD-LTE建設的深入開展， TDLTE新建的業務回傳面臨巨大挑戰。一方面，TD-LTE大帶寬的業務需求使傳輸網承載至少提供GE以上的帶寬，而另一方面，受施工協調及站點選址位置限制，部分新建站無法實現光纖方式接入。以某省移動為例，TD-LTE一期和二期工程因光纜無法到達導致建設受影響的站點比例已高達10%以上，且隨著后期TD-LTE站點建設規模的不斷增加和站點密度的提高，光纜無法到達站點的比例有不斷增多的趨勢，這使得TD-LTE基站回傳業務及PTN光纖網絡成環均面臨巨大壓力。以第二代E-Band為代表的毫米波頻段微波技術能夠提供超大帶寬，并提供豐富的應用場景，能夠在TD-LTE基站回傳及PTN接入層補環等多種場景下替代光纖發揮重要作用。

1　E-Band微波特性及優勢分析

E-Band是指ETSI標準組織在2000年時對高頻段71～76 GHz和81～86 GHz微波的劃分，這既是目前民用微波通信領域發布的最高傳送頻段，也是迄今為止ITU-R一次性發放的頻譜資源中波道間隔最大的一次。E-Band可用總頻寬高達10 GHz，按照ETSI的標準，可分為19對250 MHz的子頻帶，多個子頻帶可組合使用，具有比常規微波頻段更寬的可調制波道間隔，使得E-Band微波通信系統能夠傳輸吉比特以上容量的業務。采用高階調制方式后，E-Band微波可以實現1～5 Gbit/s，甚至10 Gbit/s以上的高容量空口傳輸。ITU-R E-Band頻譜劃分頻段區間如圖1所示。

E-Band相比傳統微波具有更大的優勢，主要體現在如下方面。

（1）E-Band頻譜資源豐富，單頻段頻譜資源達10 GHz，幾乎是傳統頻譜資源的總和，可有效滿足密集部署需求。

（2）E-Band能夠實現更大帶寬的空口容量，其波道寬度為N×250 MHz，由于擁有250 MHz甚至更大的波道間隔資源，E-Band最大單頻點帶寬可達2.5 Gbit/s，未來通過MIMO等手段可以最大支持40 Gbit/s。

（3）E-Band頻譜資源更純凈，電磁環境干擾少，部署時無需掃頻，加之頻譜費用較低、備件種類大幅減少、全頻段調諧、一體化設計、設備體積小、硬件安裝簡單等特點，E-Band可實現快速交付，并且大幅降低運營商TCO。

（4）E-Band基本不受云霧的影響。即使能見度為50m、密度為0.1 g/m3的濃霧，對 E-Band也僅能產生0.4 dB/km的衰落，基本可以忽略不計。從部分廠家實際的測試情況來看，E-Band微波可以穩定工作在2～3 km的傳輸距離范圍內。

（5）目前國內使用的IP微波產品多采用簡單調制技術，如QPSK（四相相移鍵控信號），占用1 GHz及以上頻寬，傳輸帶寬僅為1 Gbit/s，并在電信級以太特性及電信級穩定性等方面存在不足，因此以企業網應用為主。

而第二代E-Band兩大核心特征就是高頻譜效率的大帶寬傳送和完備的電信級設計，現階段部分廠家已在使用的64QAM高調技術，可實現2.5 Gbit/s大帶寬，提升了頻譜效率，顯著降低了頻譜租賃成本。其次，第二代 E-Band微波引入了電信級設計，使其具備電信級的穩定性，支持各種場景下的同步以太和全模式IEEE 1588v2（BC/OC/TC）部署，具備豐富的網絡和管理特性，設備/鏈路/網絡級的保護機制，全面的L2以太特性；深層次的端到端QoS和SLA支持，特別是L2 OAM能夠及時完成復雜網絡中的各類故障排查和定位，支持MPLS-TP以提供可靠的端到端分組業務傳送和管理。

2　E-Band應用場景及商業化進程

2.1 E-Band微波應用場景

綜合對E-Band技術特點及優勢分析，E-Band微波應用場景可以大致分為以下5種場景。

（1）TD-LTE末端基站接入：在城市密集地區，單基站S222配置模式下帶寬最大需要達到660 Mbit/s以上，目前單站E-Band微波最大可提供2.5 Gbit/s傳輸帶寬，能夠滿足TD-LTE對傳輸帶寬的需求。在1～3 km短距場景下， E-Band微波擁有豐富的頻譜資源，可以用來解決傳統微波頻段資源緊張、傳輸帶寬小的問題，如圖2所示，E-Band微波可解決末端TDLTE基站業務接入回傳，解決新建站址光纖缺失的問題，實現TD-LTE基站快速部署。

圖1　ITU-R E-Band頻譜劃分

圖2　E-Band微波解決LTE基站業務回傳

（2）PTN 接入層補網成環：環網能提高承載網絡的可靠性和容災能力，對追求網絡高品質的中國移動而言，成環率是對網絡質量考核的重要指標之一，但常常由于各種各樣的現實困難，部分站點光纖資源缺失，接入層仍然有相當比例的網絡面臨成環壓力。由于目前接入環帶寬主要以GE容量為主，而E-Band微波產品容量完全可滿足帶寬要求。PTN分組微波的OAM功能，易于實現網絡性能監測和故障定位排查；PTN分組微波的保護功能豐富且完善，除了微波鏈路的熱備份保護（HSB）外，還可配置LSP線性保護和環網保護，完美匹配接入層PTN設備，保證TDLTE業務可靠傳送；PTN分組微波設備可提供IEEE 1588V2功能，適用于TD-LTE業務的傳送。如圖3所示，E-Band微波可作為光纖的替代品，配合現網PTN 設備進行成環補網，解決光纖資源缺失導致 PTN網絡無法成環的問題，為PTN網絡提供環網保護能力，提升傳輸網絡的可靠性。

（3）C-RAN：TD-LTE基站建設中，存在大量BBU＋RRU拉遠方式的站點，兩者間采用光纖傳輸，RRU再通過同軸電纜及功分器(耦合器)等連接至天線，實現對業務的傳輸。由于目前光纜建設難度的增大，TDLTE拉遠站建設中，BBU和RRU間較多站點由于光纜無法實施導致站點建設不可行。而BBU和RRU二者間接口是基于開放式CPRI接口，且E-Band微波支持提供CPRI接口，如圖4所示，E-Band微波可在TD-LTE基站建設中，解決TD-LTE BBU和RRU間連接應用。

在帶寬滿足上，現階段E-Band微波產品可提供2.51 Gbit/s速率BBU與RRU間連接，在現階段業務量較少的情況下，可滿足緊急開站及4G網絡信號覆蓋需要。根據各微波廠家發布的E-Band微波產品研發最新進展情況，在2015年，部分廠家將推出支持10 Gbit/s帶寬速率E-Band微波設備，并較傳統微波大大降低時延，完全滿足拉遠站BBU與RRU間接口帶寬速率及時延需求。

（4）大客戶專線：對于數據業務互聯專線、企業鏈路租賃等1 Gbit/s以上帶寬需求的業務，有些大樓因光纖鋪設困難、成本高、周期長而無法部署，E-Band微波可作為IP/MPLS路由器或L2交換機之間的光纖替代，解決光纖和部署困難問題。某省移動2014年公安專線采用了IP微波技術。

（5）通信應急搶險：當自然災害如地震，洪水來臨時，通信暢通是救災的最基本保障；在災難發生現場，原有的基站、光纖鏈路可能被摧毀，導致通信中斷，在通信搶通實施中，分組微波設備的靈活安裝，快速實施的特點可成為應急通信的有效傳輸手段。

2.2 E-Band微波商業化進程

E-Band全球商業應用已久，E-Band頻譜目前在全球47個國家已經開放，E-Band微波已經在歐洲、中東等地區開始規模部署，華為、愛立信、NEC 、SIAE等都推出了成熟方案，陸續推出E-Band微波產品。據市場調研機構Dell’Oro2013年發布的報告顯示：2013年1季度，以E-Band微波為主的毫米波傳輸市場產生井噴，同比增長94%，環比增長35%，顯示出全球市場對超大容量微波傳輸系統的強烈需求。E-Band工作于71～86 GHz頻段，相比傳統分體式微波，能提供光纖級別的傳輸容量，廣泛應用于移動回傳、光纖補網及企業應用等場景。

圖3　E-Band微波在PTN接入層補環應用

圖4　E-Band微波在解決TD-LTE BBU和RRU間連接應用

華為2012年率先發布了第二代E-Band產品RTN380， 提供高達2.5 Gbit/s吞吐量，以及針對運營商市場特別定制的業務保護和簡易運維特性。近3年第二代E-Band大量運用，其中西班牙沃達豐，沙特STC，德國TO2都規模運用部署，全球每年大概新增3萬跳部署。

但E-Band微波在國內尚處于實驗階段，目前國內License還沒有開放，日前中國移動和華為在北京移動現網建立了全國第一個E-Band試驗局，已經完成了E-Band物理鏈路、業務測試以及可靠性驗證，為頻譜開放提供詳細的實驗數據和技術評估。目前，該試驗局承載了現網TD-LTE業務和PTN混合組保護環網，提供高質量、大帶寬保障。

3　總結

隨著LTE網絡的規模部署，大帶寬業務的逐漸加載，支持更大帶寬、豐富的QoS功能、完善的保護機制、高精度的時間同步功能以及支持端到端配置及維護的E-Band分組微波設備成為業內的重點發展方向，目前已經完成了E-Band的國際標準化，且新一代E-Band設備在國際市場上如歐美一些國家已開始規模應用。

國內常規頻段分組微波設備的標準化工作已基本完成，且設備已開始實驗應用于TD-LTE回傳網絡中，在E-Band頻段標準化方面，CCSA已開展了包括頻率分配、信道劃分、設備技術要求和測試方法等內容的技術研究。我國應盡快完成毫米波傳送相關的頻譜規劃、標準制定、設備準入等程序，尤其是盡快明確、完善頻譜的開放政策，讓毫米波傳送產業鏈各環節可以更有針對性地推進產品研發和應用部署。

Application of E-Band microwave on TD-LTE business return and transmission access layer scene

WANG Jing-fei

(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Chongqing Branch, Chongqing 401147, China)

Abstract E-Band microwave can provide large bandwidth, the total available bandwidth of up to 10GHz, with a much wider than the conventional microwave frequency modulation channel interval, the highest transmission band is currently microwave communication field release, so far ITU-R one-time payment of the spectrum resource MW channel spacing of the largest one, capable of transmitting Gbit above capacity business E-Band microwave communication system. This paper focuses on the E-Band microwave in LTE base station back, carried on the analysis to the application feasibility of the scene big customer group dedicated access and PTN access layer reinforcing ring construction, and elaborated on the E-Band microwave commercial degree.

Keywords E-Band microwave; LTE business return; large customer access line; PTN access layer reinforcing ring

收稿日期：2015-02-26

文章編號1008-5599（2015）04-0058-04

文獻標識碼A

中圖分類號TN929.5