戴建忠

（重慶廣播電視技術中心，重慶 400000）

1 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的定義、類型及應用

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)利用微波頻段進行數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為微波信號，并通過微波傳輸介質(zhì)進行傳輸，是一種高速和可靠的傳輸方式。數(shù)字微波傳輸網(wǎng)通常由傳輸設備、傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡管理系統(tǒng)組成，能夠滿足不同用戶對通信帶寬和服務質(zhì)量的需求。

1.1 數(shù)字微波的主要類型

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)可以使用多種微波類型進行數(shù)據(jù)傳輸，常見的微波類型為點對點微波和多點微波。

1.1.1 點對點微波

點對點微波是最常見、最基本的微波類型，通過單個發(fā)射器和接收器之間的直接通信進行數(shù)據(jù)傳輸，一般用于2 個特定地點之間的數(shù)據(jù)傳輸。點對點微波具有傳輸距離遠、傳輸速率高、抗干擾能力強等特點，適用于長距離通信。

1.1.2 多點微波

多點微波是一種將多個發(fā)射器和接收器連接在一起的微波傳輸方式。這種微波類型允許在一個發(fā)射站點和多個接收站點之間進行數(shù)據(jù)傳輸，可以實現(xiàn)多個站點之間的通信，具有較高的靈活性和可擴展性。通常使用扇形天線來覆蓋一個特定區(qū)域，從而連接多個接收站點。

1.2 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的類型和應用

微波的類型和特點決定了數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的類型和特點，文章講解了4 種常見的數(shù)字微波傳輸網(wǎng)類型及其應用。

1.2.1 點對點傳輸網(wǎng)

點對點傳輸網(wǎng)是最基本、最常見的數(shù)字微波傳輸網(wǎng)類型，如圖1 所示。通過天線之間建立直接的無線連接，用單個傳輸鏈路連接2 個節(jié)點，通常用于連接2 個固定位置之間的通信。點對點傳輸網(wǎng)簡單可靠，且具有高帶寬、低延遲的特點，適用于小范圍、長距離傳輸及高質(zhì)量通信。

圖1 點對點傳輸網(wǎng)

1.2.2 點對多點傳輸網(wǎng)

點對多點傳輸網(wǎng)是一種將一個節(jié)點與多個節(jié)點連接起來的傳輸網(wǎng)絡類型，允許一個節(jié)點與多個節(jié)點進行通信，實現(xiàn)一對多的通信（見圖2）。點對多點傳輸網(wǎng)具有較高的靈活性和可擴展性，可以滿足多個用戶的通信需求，通常用于廣播和多點通信，如廣播、多點會議、多媒體傳輸?shù)葢脠鼍啊?/p>

圖2 點對多點傳輸網(wǎng)

1.2.3 網(wǎng)狀傳輸網(wǎng)

網(wǎng)狀傳輸網(wǎng)在多個天線之間建立無線連接，是一種多節(jié)點互聯(lián)的傳輸網(wǎng)絡，每個節(jié)點都可以與其他節(jié)點直接通信，形成一個復雜的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（見圖3）。網(wǎng)狀傳輸網(wǎng)具有高度的可靠性和冗余性，即使某個節(jié)點發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然可以通過其他路徑傳輸，適用于需要高可靠性和容錯性的關鍵通信系統(tǒng)，如緊急救援通信。

圖3 網(wǎng)狀傳輸網(wǎng)

1.2.4 環(huán)形傳輸網(wǎng)

環(huán)形傳輸網(wǎng)的每個節(jié)點都與相鄰節(jié)點直接相連，數(shù)據(jù)沿著環(huán)形路徑傳輸，形成一個閉合環(huán)路，是一種將多個節(jié)點連接成環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)的傳輸網(wǎng)絡（見圖4）。雖然環(huán)形傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單且成本較低，但是對于節(jié)點故障的容錯性較差。環(huán)形傳輸網(wǎng)具有較低的延遲和較高的帶寬利用率，適用于需要高效率傳輸?shù)膽脠鼍?，如高速?shù)據(jù)傳輸和視頻流媒體。

圖4 環(huán)形傳輸網(wǎng)

2 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)應用現(xiàn)狀和問題分析

2.1 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)應用現(xiàn)狀與特性

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的發(fā)展歷程可以分為早期模擬微波傳、數(shù)字微波傳輸引入、脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation，PCM）技術的應用、數(shù)字微波傳輸?shù)募杉肮饫w傳輸?shù)呐d起6 個階段，具有高帶寬傳輸、高可靠性、覆蓋范圍廣3 個特性。

2.1.1 高帶寬傳輸

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)是一種用于高帶寬傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡，通過無線傳輸數(shù)字信號，并使用高頻率的載波信號進行傳輸，可以提供更大的帶寬，以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆３Ｓ玫恼{(diào)制技術包括頻分多址（Frequency Division Multiple Access，F(xiàn)DMA）、時分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）及碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA），這些技術可以在同一頻段上同時傳輸多個信號，提高傳輸效率和帶寬利用率。

目前，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)常應用于高帶寬傳輸，在許多領域發(fā)揮著重要作用，特別是在需要快速部署、遠距離傳輸及靈活性的場景中。數(shù)字微波傳輸網(wǎng)可以提供高質(zhì)量的語音通信和大容量的數(shù)據(jù)傳輸，滿足現(xiàn)代通信需求；也可用于連接數(shù)據(jù)中心之間的高速網(wǎng)絡，支持大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的運營和互聯(lián)，提供低延遲、高帶寬的連接。

2.1.2 高可靠性

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)通常采用冗余設計，包括冗余鏈路、冗余設備及冗余路徑，即使某個鏈路或設備發(fā)生故障，仍然可以通過備用鏈路或設備來保持通信的連續(xù)性。該傳輸網(wǎng)具有自動恢復機制，可以在故障發(fā)生時自動切換到備用鏈路或設備，同時配備故障檢測和監(jiān)控系統(tǒng)，以實時監(jiān)測鏈路和設備的狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以及時采取措施進行修復。例如，基于無線傳感器網(wǎng)絡和單片機技術的微波加熱溫度測量系統(tǒng)，以STM32 作為微控制器、CC1101 作為無線收發(fā)器組成星型無線傳感器網(wǎng)絡，并開發(fā)簡易的上位機顯示程序，實現(xiàn)微波加熱過程中多點位置的實時溫度測量[1]。

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的高可靠性使其成為許多關鍵領域的重要通信基礎設施。例如，用于電信運營商的核心傳輸網(wǎng)絡，確保電話、數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)的連通性；用于公共安全通信，警察、消防以及醫(yī)療機構(gòu)可以使用這種網(wǎng)絡進行緊急通信，確保及時響應和協(xié)調(diào)。

2.1.3 覆蓋范圍廣

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)通過高頻傳輸。與低頻信號相比，高頻信號的傳輸能力更強，能夠在較長的距離內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。此外，它采用直線傳輸方式，通過設置傳輸站點和天線，信號可以直接傳輸?shù)侥繕说攸c，減少信號傳輸?shù)穆窂綋p耗。這種直線傳輸方式使數(shù)字微波傳輸網(wǎng)能夠覆蓋較大的地理范圍，且無須鋪設地面線路。

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)覆蓋范圍廣，能夠滿足不同地理條件和環(huán)境的數(shù)據(jù)傳輸需求，可用于無線通信、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)及軍事通信等領域。微波通信具有跨越空間、抵抗自然災害能力強、建設周期短等特點，在廣播電視高山臺站中有著廣泛應用[2]。

2.2 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)存在問題及原因

2.2.1 頻譜資源緊張

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)頻譜資源緊張問題指在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡中可用的頻譜資源有限，無法滿足所有用戶的需求。這個問題由多個因素引起，主要包括頻譜資源分配不合理、頻譜資源利用率低、頻譜資源需求增加3 個方面。頻譜資源在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中需要被多個用戶共享，但由于分配不合理，某些用戶占用過多的頻譜資源，導致其他用戶無法得到足夠的頻譜資源。在傳輸網(wǎng)絡中，傳輸設備的技術限制、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不合理及傳輸協(xié)議設計不當?shù)?，會導致頻譜資源的利用率較低。依據(jù)國家廣播電視節(jié)目無線覆蓋工程建設的相關要求，全國各省廣播電視臺結(jié)合數(shù)字化建設實際，積極運用新建的微波傳輸線路，高效完成對省內(nèi)各微波傳輸節(jié)點的備份信源覆蓋任務[3]。用戶對帶寬需求的不斷增加，對頻譜資源的需求也在不斷增加。然而頻譜資源有限，無法無限制地滿足用戶的需求，最終導致頻譜資源緊張。

2.2.2 安全隱私性不足

由于數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的信號可以被竊聽或干擾，在一些特定應用場景中具有安全隱私性風險。如果缺乏足夠的加密措施來保護傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可能導致數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊聽或篡改。例如，在文件傳輸過程中，如果沒有使用加密協(xié)議或工具，那么文件的內(nèi)容將以明文形式在網(wǎng)絡上傳輸，使攻擊者能夠訪問和篡改文件的內(nèi)容，導致數(shù)據(jù)泄露或損壞。在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中，身份驗證是確保通信安全的重要環(huán)節(jié)，然而攻擊者可以通過偽造身份信息冒充合法用戶，從而獲取未經(jīng)授權的訪問權限。

2.2.3 技術更新困難

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術是一種高度復雜的通信技術，涉及微波傳輸、數(shù)字信號處理及網(wǎng)絡協(xié)議等。首先，更新技術前需要深入了解這些領域的最新發(fā)展，并進行復雜的系統(tǒng)集成和測試。其次，更新數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術需要更換設備、升級軟件、規(guī)劃網(wǎng)絡等，因此需要投入大量資金。特別是對于已經(jīng)建立起來的傳輸網(wǎng)而言，更新技術需要改造或替換現(xiàn)有設備，會增加成本和風險。最后，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術的更新可能會涉及不同供應商的設備和系統(tǒng)，而這些設備和系統(tǒng)之間的兼容性和互操作性可能存在問題。

3 解決方案和管理建議

首先，通過合理的頻譜資源管理和分配策略，采用動態(tài)頻譜分配技術，根據(jù)用戶的實際需求和網(wǎng)絡負載情況，動態(tài)分配頻譜資源。優(yōu)化利用頻譜資源，通過優(yōu)化傳輸設備的技術和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，采用更高效的調(diào)制解調(diào)技術、多址技術及信道編碼技術等，提高頻譜資源的利用效率。在滿足一定條件下，考慮擴大頻譜資源的供給，來解決數(shù)字微波傳輸網(wǎng)頻譜資源緊張問題。其次，嘗試利用強大的加密算法和協(xié)議來保護傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，例如，使用端到終端加密，以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中始終得到保護；引入強大的身份驗證措施，如雙因素身份驗證或基于證書的身份驗證，確保只有授權用戶能夠訪問網(wǎng)絡，提升安全性和隱私性。其次，針對技術更新困難的問題，應該在更新數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術之前，進行充分的準備和規(guī)劃工作，包括技術調(diào)研、成本評估及風險分析等，確保有足夠的資源和方案應對更新過程中可能出現(xiàn)的問題，如落實預配置能夠有效避免業(yè)務中斷，提高傳輸效率[4]。最后，在此基礎上，采取逐步更新的方式，先更新一部分網(wǎng)絡，然后逐步擴大范圍，從而降低更新過程中的風險和影響[5]。

4 結(jié) 論

目前，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術已經(jīng)逐漸成熟，其原理和使用方式逐漸普及。但數(shù)字微波傳輸網(wǎng)并非毫無缺點，如何合理管理和分配頻譜資源、保護傳輸數(shù)據(jù)的隱私性、更新其應用技術，是當下重要的研究方向。