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E-Band微波在TD-LTE業(yè)務(wù)回傳等傳輸接入層場景下應(yīng)用分析

王京飛

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)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(dá)10 GHz，具有比常規(guī)微波頻段更寬的可調(diào)制波道間隔，既是目前民用微波通信領(lǐng)域發(fā)布的最高傳送頻段，也是迄今為止ITU-R一次性發(fā)放的頻譜資源中波道間隔最大的一次，E-Band微波通信系統(tǒng)能夠傳輸吉比特以上容量的業(yè)務(wù)。本文重點對E-Band微波在TD-LTE基站回傳，大客戶集團(tuán)專線接入及PTN接入層補環(huán)建設(shè)等各場景下應(yīng)用可行性進(jìn)行分析，并對E-Band微波商業(yè)化程度進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞E-Band微波；TD-LTE業(yè)務(wù)回傳；大客戶專線接入；PTN接入層補環(huán)

隨著中國移動TD-LTE建設(shè)的深入開展， TDLTE新建的業(yè)務(wù)回傳面臨巨大挑戰(zhàn)。一方面，TD-LTE大帶寬的業(yè)務(wù)需求使傳輸網(wǎng)承載至少提供GE以上的帶寬，而另一方面，受施工協(xié)調(diào)及站點選址位置限制，部分新建站無法實現(xiàn)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(dá)導(dǎo)致建設(shè)受影響的站點比例已高達(dá)10%以上，且隨著后期TD-LTE站點建設(shè)規(guī)模的不斷增加和站點密度的提高，光纜無法到達(dá)站點的比例有不斷增多的趨勢，這使得TD-LTE基站回傳業(yè)務(wù)及PTN光纖網(wǎng)絡(luò)成環(huán)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(shù)能夠提供超大帶寬，并提供豐富的應(yīng)用場景，能夠在TD-LTE基站回傳及PTN接入層補環(huán)等多種場景下替代光纖發(fā)揮重要作用。

1　E-Band微波特性及優(yōu)勢分析

E-Band是指ETSI標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域發(fā)布的最高傳送頻段，也是迄今為止ITU-R一次性發(fā)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(dá)10 GHz，按照ETSI的標(biāo)準(zhǔn)，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(guī)微波頻段更寬的可調(diào)制波道間隔，使得E-Band微波通信系統(tǒng)能夠傳輸吉比特以上容量的業(yè)務(wù)。采用高階調(diào)制方式后，E-Band微波可以實現(xiàn)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(qū)間如圖1所示。

E-Band相比傳統(tǒng)微波具有更大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在如下方面。

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

（2）E-Band能夠?qū)崿F(xiàn)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(dá)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(huán)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(diào)諧、一體化設(shè)計、設(shè)備體積小、硬件安裝簡單等特點，E-Band可實現(xiàn)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(chǎn)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(wěn)定工作在2～3 km的傳輸距離范圍內(nèi)。

（5）目前國內(nèi)使用的IP微波產(chǎn)品多采用簡單調(diào)制技術(shù)，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(wěn)定性等方面存在不足，因此以企業(yè)網(wǎng)應(yīng)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(shè)計，現(xiàn)階段部分廠家已在使用的64QAM高調(diào)技術(shù)，可實現(xiàn)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(shè)計，使其具備電信級的穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)和管理特性，設(shè)備/鏈路/網(wǎng)絡(luò)級的保護(hù)機(jī)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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)傳送和管理。

2　E-Band應(yīng)用場景及商業(yè)化進(jìn)程

2.1 E-Band微波應(yīng)用場景

綜合對E-Band技術(shù)特點及優(yōu)勢分析，E-Band微波應(yīng)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(qū)，單基站S222配置模式下帶寬最大需要達(dá)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(tǒng)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(yè)務(wù)接入回傳，解決新建站址光纖缺失的問題，實現(xiàn)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(yè)務(wù)回傳

（2）PTN 接入層補網(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，對追求網(wǎng)絡(luò)高品質(zhì)的中國移動而言，成環(huán)率是對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量考核的重要指標(biāo)之一，但常常由于各種各樣的現(xiàn)實困難，部分站點光纖資源缺失，接入層仍然有相當(dāng)比例的網(wǎng)絡(luò)面臨成環(huán)壓力。由于目前接入環(huán)帶寬主要以GE容量為主，而E-Band微波產(chǎn)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(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測和故障定位排查；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TDLTE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。如圖3所示，E-Band微波可作為光纖的替代品，配合現(xiàn)網(wǎng)PTN 設(shè)備進(jìn)行成環(huán)補網(wǎng)，解決光纖資源缺失導(dǎo)致 PTN網(wǎng)絡(luò)無法成環(huán)的問題，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)的可靠性。

（3）C-RAN：TD-LTE基站建設(shè)中，存在大量BBU＋RRU拉遠(yuǎn)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(xiàn)對業(yè)務(wù)的傳輸。由于目前光纜建設(shè)難度的增大，TDLTE拉遠(yuǎn)站建設(shè)中，BBU和RRU間較多站點由于光纜無法實施導(dǎo)致站點建設(shè)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(shè)中，解決TD-LTE BBU和RRU間連接應(yīng)用。

在帶寬滿足上，現(xiàn)階段E-Band微波產(chǎn)品可提供2.51 Gbit/s速率BBU與RRU間連接，在現(xiàn)階段業(yè)務(wù)量較少的情況下，可滿足緊急開站及4G網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋需要。根據(jù)各微波廠家發(fā)布的E-Band微波產(chǎn)品研發(fā)最新進(jìn)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(shè)備，并較傳統(tǒng)微波大大降低時延，完全滿足拉遠(yuǎn)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互聯(lián)專線、企業(yè)鏈路租賃等1 Gbit/s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、周期長而無法部署，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題。某省移動2014年公安專線采用了IP微波技術(shù)。

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

2.2 E-Band微波商業(yè)化進(jìn)程

E-Band全球商業(yè)應(yīng)用已久，E-Band頻譜目前在全球47個國家已經(jīng)開放，E-Band微波已經(jīng)在歐洲、中東等地區(qū)開始規(guī)模部署，華為、愛立信、NEC 、SIAE等都推出了成熟方案，陸續(xù)推出E-Band微波產(chǎn)品。據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Dell’Oro2013年發(fā)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(chǎn)生井噴，同比增長94%，環(huán)比增長35%，顯示出全球市場對超大容量微波傳輸系統(tǒng)的強(qiáng)烈需求。E-Band工作于71～86 GHz頻段，相比傳統(tǒng)分體式微波，能提供光纖級別的傳輸容量，廣泛應(yīng)用于移動回傳、光纖補網(wǎng)及企業(yè)應(yīng)用等場景。

圖3　E-Band微波在PTN接入層補環(huán)應(yīng)用

圖4　E-Band微波在解決TD-LTE BBU和RRU間連接應(yīng)用

華為2012年率先發(fā)布了第二代E-Band產(chǎn)品RTN380， 提供高達(dá)2.5 Gbit/s吞吐量，以及針對運營商市場特別定制的業(yè)務(wù)保護(hù)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(dá)豐，沙特STC，德國TO2都規(guī)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(nèi)尚處于實驗階段，目前國內(nèi)License還沒有開放，日前中國移動和華為在北京移動現(xiàn)網(wǎng)建立了全國第一個E-Band試驗局，已經(jīng)完成了E-Band物理鏈路、業(yè)務(wù)測試以及可靠性驗證，為頻譜開放提供詳細(xì)的實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)評估。目前，該試驗局承載了現(xiàn)網(wǎng)TD-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。

3　總結(jié)

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)的重點發(fā)展方向，目前已經(jīng)完成了E-Band的國際標(biāo)準(zhǔn)化，且新一代E-Band設(shè)備在國際市場上如歐美一些國家已開始規(guī)模應(yīng)用。

國內(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)備已開始實驗應(yīng)用于TD-LTE回傳網(wǎng)絡(luò)中，在E-Band頻段標(biāo)準(zhǔn)化方面，CCSA已開展了包括頻率分配、信道劃分、設(shè)備技術(shù)要求和測試方法等內(nèi)容的技術(shù)研究。我國應(yīng)盡快完成毫米波傳送相關(guān)的頻譜規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)制定、設(shè)備準(zhǔn)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(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)可以更有針對性地推進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)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(xiàn)標(biāo)識碼A

中圖分類號TN929.5