4G網絡中的微波傳輸解決方案

2014-9-17

       在2013年12月4日，工信部向中國移動、中國聯通、中國電信頒發TD-LTE（4G）經營許可之后，中國移動通信市場在2014年進入了4G網絡元年。2014年6月27日，工信部進一步向中國聯通和中國電信發放了用于混合組網實驗的FD-LTE牌照，標志著中國移動通信4G網絡將進入高速的發展和建設階段。

4G網絡建設需求

        根據中國移動2014年4G建設的目標，年底前計劃將建設50萬個TD-LTE基站。截止目前，中國聯通和中國電信混合組網的城市也分別由各自最初的16個城市發展到了40個城市。隨著大規模的4G網絡建設進行，建設過程中的也面對著越來越多的問題。

        一方面，從4G網絡覆蓋的廣度考慮，由于4G基站的覆蓋范圍要小于3G基站，因此4G網絡中LTE站點將更加密集。其中，為了滿足4G網絡連續覆蓋，將需要在現有站點的4G覆蓋盲區中新建站點，而在部分新建站點中，光纖資源短缺。尤其是在超級大城市中，如北京、上海、廣州等，光纖部署的進度和困難程度都無法滿足網絡建設的要求，移動回傳網絡資源面臨著巨大的壓力和挑戰。另一方面，從4G網絡覆蓋的深度考慮，對于數據熱點區域和覆蓋邊緣區域，為了改善用戶的感知和體驗，基于宏基站下的Small Cell小站將在下一階段4G建設中更加廣泛的部署。Small Cell小站的部署將更加的靈活、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絡建設提出了新的挑戰。

 
        在上述的情況下，國內運營商已經開始將微波傳輸解決方案正式納入了4G網絡建設規劃中。微波傳輸產品作為移動回傳的重要解決方案，由于其結構緊湊、部署靈活、安裝快速、維護簡單等特點，在全球運營商的網絡中廣泛的部署。隨著近年來LTE網絡在全球的大量部署和微波傳輸技術的發展，微波傳輸產品在4G網絡中起到了日益更加重要的作用。

大容量大帶寬技術

        隨著移動通信網絡的發展和演進，目前在3G和4G網絡中應用的微波主要以分組微波產品為主。得益于芯片工藝和系統技術的發展，以及更加開放的頻率政策和資源，分組微波產品的傳輸容量已經大大超過了上一代TDM微波產品。目前最先進的微波產品的調制解調模式已經可以最高支持到2048QAM，相比于傳統TDM微波最高256QAM的調制方式，頻譜的利用效率提高了40%。另外，在傳統頻段開放使用的56MHz或更大的頻率帶寬和近期運營商關注的E-band頻段(80GHz)，使微波產品的傳輸容量進一步提升。在傳統頻段上的微波系統在2048QAM調制方式和56MHz帶寬條件下，通過XPIC技術可以在一個頻點上實現1Gbps以上的空口業務傳輸容量。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）實現超大的空口業務傳輸容量，例如在E-band頻段，256QAM調制方式和500MHz帶寬條件下，最大實現3.2Gbps的空口業務傳輸容量。

自適應調制解調技術和QoS功能

        針對4G移動網絡的業務特點，微波傳輸設備通過自適應調制解調接收對抗傳輸過程中的各種衰落，在傳輸環境和條件惡化的時候，通過調制解調方式的變化來改變微波系統的性能，從而保證業務的正常傳輸。調制解調變化而引起的帶寬變化，通過微波系統的QoS功能，實現對不同優先級業務的分類處理。微波設備內部8個級別的QoS機制，包括分類、調度、整形、沖突避免機制等可以實現對4G業務更加精細和靈活的處理。通過對內部每個業務隊列長度的調整，可以根據不同業務的類型和性質，優化業務傳輸的時延和吞吐量。

V-Band微波產品應用

        根據全球的V-Band (60GHz)微波產品部署情況，主要優點在于該頻段可免費使用，降低了頻譜占用費用；在256QAM調制解調方式下可以支持400Mbps以上業務吞吐量。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已經商用的V-Band微波產品已經在5個國家的多個運營商網絡中部署。該產品集成度非常高，采用全室外的產品結構，內置高增益平板天線，微波產品總重量僅為5Kg，非常適合各種環境條件下的部署，包括街道、墻面、路桿、公交站、報刊廳等。

高集成、低功耗

        隨著4G網絡的全面部署和快速建設，功耗已經成為網絡建設中最大的問題之一，由于設備功耗帶來的網絡運行和維護開支將非常巨大。新一代微波產品在射頻技術和工藝發展的基礎上，微波系統的集成程度日益提高，結構更加簡單且小型化，以進一步降低微波產品的功耗。其中，NEC以其領先的射頻技術和制造工藝，在2013年在全球發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品。相比NEC之前的微波產品，該款新型室外單元(ODU)將體積減少1/3，重量減少1/2，僅為2公斤；功耗節約至少30%，最低僅為18W。

Fronthaul微波解決方案

       目前新一代的微波產品已經可以輕松實現千兆速率的傳輸容量。隨著微波技術的發展和新頻譜資源的開放，微波產品的傳輸容量進一步提升，產品的種類更加多樣，微波應用場景也更加廣泛。依靠微波產品穩定可靠的性能和大容量的傳輸能力，NEC在2014年發布了首款E-band頻段的CPRI微波產品，應用于分布式基站的基帶處理單元(BBU)和射頻拉遠模塊(RRU)之間的無線連接，提供了移動網絡的前程網(Fronthaul)回傳一種全新的室外解決方案。NEC的CPRI微波產品的傳輸容量達到2.5Gbps，可以滿足CPRI Ver5.0 Option-3(2457.6Mbps)的速率要求，提供標準的CPRI業務接口，可以用于解決BBU+RRU的多通道傳輸方案。CPRI微波產品的引入，使運營商的移動網絡建設更加多樣化，網絡的結構更加靈活。

        多樣化的產品、先進的技術和功能、穩定的系統性能、簡單緊湊的結構和超低的功耗、強大的環境適應能力、部署快速安裝方便，使微波產品在移動傳輸網絡建設過程中作為重要的傳輸手段，受到運營商普遍的重視。在國內未來4G網絡建設過程中，微波產品也將日益發揮重要的作用，為各運營商的網絡建設提供更多的選擇并提高網絡建設的效率。

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