移动宽带掀建设高潮 微波传输挑起大梁

        经过两年多的商用推广，中国3G用户正在迅速增加，3G数据业务也日益普及，这对移动回传网络(MBH)的传输带宽造成了巨大的压力。目前3G和HSPA节点典型传输容量为10-20Mbit/s，而国内首个4G(LTE)试验网的单网元节点的传输容量已经超过了100Mbit/s，这些都对MBH提出了更高的要求。经过两年多的商用推广，中国3G用户正在迅速增加，3G数据业务也日益普及，这对移动回传网络(MBH)的传输带宽造成了巨大的压力。目前3G和HSPA节点典型传输容量为10-20Mbit/s，而国内首个4G(LTE)试验网的单网元节点的传输容量已经超过了100Mbit/s，这些都对MBH提出了更高的要求。 


       图1: 移动回传(MBH)容量需求. 资料来源: Heavy Reading Ethernet Backhaul Quarterly Market Tracker August 2010

--- 大容量节点( 三个移动运营商同站工作)
　　--- 最高容量站( 一个HSPA运营商)
　　--- 平均容量站( 一个HSPA 运营商)
　　--- 低容量站( 一个HSPA 运营商)
　　--- 高容量站( 一个LTE 运营商)

        长期以来，国内在MBH领域应用微波传输较少，这缘于一些对微波传输的偏见或过时的观念。实际上，微波传输是实现高带宽MBH快速、低成本建设的优先选项，而且非常适合中国的市场环境。

        全球MBH微波为主

        光纤和自建大容量微波传输方案是解决传输容量瓶颈的两种可选手段，这是业界的共识。由于微波技术可以有效节约移动宽带的建设成本，并加快建网速度，目前已经成为全球移动回传网络(MBH)中主要的接入传输手段。如今全球范围内，有60%的基站是以微波相连。除去中国和美国之外，以微波相连的基站甚至超过了80%。

        在中国，3G节点之间以微波相连的却仅有5%甚至更低。究其原因，主要是运营商对微波传输的带宽和可靠性有顾虑。国内现有的微波方案多集中在准同步数字体系(PDH)或同步数字体系(SDH)微波上，最高传输带宽仅有155Mbit/s，传输效率太低，大大约束了微波方案在国内MBH中的应用。至于可靠性，人们习惯性的认为微波与光纤相比处于弱势。然而现实是，随着微波技术的进步，无论是带宽还是可靠性，都已经不再是问题。

        5Gbit/s技术打破带宽瓶颈

        仅仅在几年前，基于PDH复用结构的“中等容量”微波还只能提供16XE1(16×2Mbit/s)，如今基于平复用结构的微波技术，单载波无线微波系统已经可以提供80E1，同时基于分组的纯IP微波系统，由于减少了PDH或SDH的帧结构，其传输效率比纯PDH或SDH微波有了很大的提高。

        2009年以前，由于调制方式由4QAM提高到256QAM，其对应的28MHZ带宽的传输容量增长了5倍之多。目前微波调制方式已经提高到了512QAM，到2012年，爱立信将推出1024QAM的调制方式，从而进一步提高单信道固定信道带宽的传输容量。


        图2，微波调制方式的演进

        与此同时，使用微波的正交极化干扰消除(XPIC)功能，可以在信道频谱有限的情况下，将传输容量提高一倍。如图3所示，在链路中利用XPIC功能，分别在垂直极化和水平极化的同信道上传输业务，通过分组传输的平台，再利用无线链路绑定(Radio Link Bonding)技术，将两个路径的传输容量合二为一，从而传输容量翻倍。


        图3: XPIC技术使传输容量翻倍

        同时使用MIMO和正交极化干扰消除(XPIC)功能，可以在信道频谱有限的情况下，将传输容量提高四倍。图4所示的是2+2MIMO的系统配置，即一跳的两端使用不同天线和两个收发信机。在同一站点上的发信机使用相同极化方式应用同一频率，在接收端使用MIMO消除器，将同极化同频的发射信号分离开，从而达到传输双倍的目的，然后再使用XPIC使传输容量再次翻倍。 


图4

        因此，新一代大容量微波系统的陆续推出，已经有效的解决了微波传输的带宽瓶颈问题。在过去的三年间，微波传输带宽每年都翻倍，2008年、2009年，爱立信分别推出了1.25Gbit/s 和2.5Gbit/s 无线单元，到2010年，这个纪录已经上升到5Gbit/s。

        下图为2011年MWC大会上，爱立信现场演示的5Gbit/s的E波段（70GHz/80GHz）微波系统。系统使用BERT作为2X2.5Gbit/s信号源，也用来测量误比特率。无线发射/接收机在波导口处以固定衰减器相连接。光纤连接无线发射/接收机的数据输入/输出口。由于带宽高，具备了与光纤系统并驾齐驱的水平，业内将其称为类光纤的无线微波系统。 


        图5, 5Gbit/s 大容量微波系统演示

        微波与光纤各具特色相互补充

        在可靠性方面，国内运营商也需要改变对微波传输方面的偏见。在实际应用中，只要对微波链路作出合理的设计，预留足够的余量，微波系统的可靠性完全可以提高到满意的水平。

        我们还应该注意到，中国是一个人口密度较高的国家，在人口密集地区，基站的密度也会非常高，这就要求MBH的传输容量必须要足够大。与此同时，为了实现快速部署，在激烈的竞争中赢得先手，运营商希望MBH也能够快速安装、灵活迁移。这些正是E-波段的大容量、短站距的新一代微波系统着力解决的问题。因此，新一代微波系统完全符合国内运营商的需求。
 
        最后，频率资源作为国家资源，束之高阁不加利用就是浪费；既然要投入使用，就应该早做规划。我们建议国家相关部门积极关注E波段频率的应用发展，并对这一珍贵的波段善加规划，在频率占用费方面给予一定的优惠，为运营商积极使用该频段创造有利的政策环境。政府主管部门采取的政策是否得力，将直接影响到我国微波行业的继续健康发展。