中兴通讯：打破常规，微波Multi-band方案助力5G承载

  ICCSZ讯 2018年6月14日，3GPP R15标准冻结，意味着5G第一版标准确定，其中5G的典型业务场景增强型移动宽带(eMBB)的需求已相对明确，超可靠低时延通信(uRLLC)和大规模机器类通信(mMTC)的主要特性将在3GPP R16版本进行标准化。

  由ITU-R划分的5G三类典型业务场景(eMBB/uRLLC/mMTC)覆盖移动通信、超高清视频、云办公和游戏、VR/AR、智能穿戴、智能家居、智慧城市、工业自动化、自动驾驶和高可靠应用等各类应用。据预测，未来5G网络的移动数据流量将比4G网络增长500~1000倍，单站峰值传输速率可达10Gbps，与此同时5G对于网络时延、网络切片、时钟同步、可靠性和安全性等也有着更高的要求，因此5G承载网络面临巨大的挑战。

  微波Multi-Band解决方案聚合常规频段微波和高频段E-Band微波，传输容量最高可达10Gbps，支持高低优先级业务保护，支持现有网络的平滑演进，是针对5G承载网络挑战的创新型解决方案。

  高频段的特性及应用

  微波传输具有链路距离长、传输容量大、抗灾能力强、部署时间短等特点，被广泛应用于运营商承载网络，以及水利、电力、石油和政企等专属网络。

  目前常规频段(6GHz~42GHz)的频谱资源已极其匮乏，虽然对于如何满足未来网络承载需求，业界提出了很多新的方案，但是受到波道3.5MHz~112MHz限制，常规频段微波的传输容量依然稍显不足。按照目前常规频段配置为112MHz@1024QAM，一跳微波链路的L1传输容量也仅能达到1Gbps左右。60GHz及以上高频段已成为必须研究的课题。

  频谱划分

  通常把低于42GHz的频谱称为常规频段，把57GHz~66GHz之间的频谱称为V-Band，把71GHz~76GHz/81GHz~86GHz之间的频谱称为E-Band，业界对于W-Band和D-Band还没有统一的标准定义。目前W-Band泛指100GHz左右的频谱，比如从92GHz~115GHz，而D-Band泛指130GHz~175GHz频率范围(见图1)。

  V-Band

  V-Band频段可选带宽一般为50MHz~2GHz，该频段既可以作为FDD解决方案，也可以作为TDD模式来使用。该波段受氧气吸收的影响非常大，所以传输距离大多在300m~800m，可作为街道级别的传输解决方案来使用。当V-Band产品作为FDD模式工作时, 大多采用点对点方式，为企业和Small Cell进行数据传输。当V-Band产品作为TDD模式工作时，不需要区分上下行，经常作为PtMP解决方案来使用。由于该频段在大多数国家和地区均为非授权频段，所以在实际部署中更多为企业用户所使用。

  E-Band

  E-Band可选带宽为62.5MHz~2GHz，大带宽提高了传输容量的同时也大大降低时延，当配置为2GHz@128QAM时，E-Band链路传输容量可达10Gbps，且链路时延低于20ms。未来两年E-band将会通过支持更高调制、更大带宽、XPIC和MIMO等技术来进一步提升传输容量。E-Band频段频率高波束窄，电磁环境干扰少，使得频率规划非常灵活，更加适合密集城区的大量部署。

  但是，由于E-Band频段的波长很短，所以受到空间损耗和降雨天气的影响很严重，传输距离普遍比较近。E-Band频段在保障99.999%的链路可靠性的要求下，普遍传输距离在1km左右。在一些特别干旱的区域或者可靠性要求较低的链路上，可以适当延长传输距离到3km。

  E-Band产品目前是业界应用最成熟的高频段微波设备，可以为LTE和5G网络提供短距离大容量回传方案及CPRI接口前传方案。

  W/D-Band

  W/D-Band目前还没有明确的标准组织定义，然而可用频谱资源更加丰富，并且大气吸收的性质其实并没有随着频谱的提高而迅速恶化，或许这两个频段在未来将成为提供大容量解决方案的主要频段。

  Multi-Band解决方案特性

  目前，常规频段微波传输容量略有不足，V-Band微波受氧气吸收影响其链路距离非常有限，W/D-Band标准尚未明确无法正式商用。仅E-Band产品成熟，然而受到空间损耗和降雨天气的影响很严重，其链路距离仅为3km以内，限制了其在5G承载网络中的部署场景。

  Multi-Band解决方案将常规频段和高频段聚合，通常把常规频段微波和E-BAND微波组合应用，具有传输容量大、可靠性高和成本低等特性，且链路距离可达10km(见图2)。

  容量大

  E-Band微波传输容量极大，Multi-Band解决方案聚合了常规频段微波和E-band微波后，Multi-Band传输容量最高可达14Gbps(常规频段微波配置为4+0，E-Band微波配置为1+0)，在E-Band微波支持XPIC和MIMO等新功能后Multi-Band传输容量还会有较大提升。

  可靠性高

  由于E-Band的波长很短，受到空间损耗和降雨天气的影响严重，距离较长时链路可用度较低。Multi-Band由于聚合了常规频段，且常规频段受空间损耗和降雨天气的影响非常小，则所承载的业务可用度非常高，在同样距离条件下，Multi-band解决方案的可用度高于E-Band微波链路。

  Multi-Band解决方案支持常规频段微波和E-Band微波之间相互保护，提升链路整体可用度。通常情况下常规频段微波承载高优先级业务，E-band微波传输低优先级业务，如果常规频段微波链路中断，则高优先级业务会发生切换由E-Band微波传输。反之亦然，如果E-Band微波链路中断，则低优先级业务也会切换由常规频段微波传输。

  同时，当发生链路拥塞时常规频段微波和E-Band微波会根据QoS策略完成业务丢弃。

  成本低

  目前一些主流天线厂家陆续发布了Multi-Band天线，集成常规频段和E-band的创新型天线，容易安装、空间占用小、天线负载小，从而能够节省工程费用、降低铁塔空间租用费用、延长铁塔寿命。

  随着聚合技术的逐步成熟，Multi-Band解决方案可以聚合异厂家微波链路，利旧现有网络微波设备，降低5G网络初期扩容成本。另外，常规频段的载波聚合功能等功能，以及E-Band功耗低和频谱费用低等特性也降低了Multi-Band解决方案的应用成本。

  2018年底3GPP R15还将新增一个版本，即R15 Late Drop，涉及5G新空口(波形、编码、参数集、帧结构、大规模阵列天线等)和网络架构(NSA、SA、DU/CU切分等)，5G标准已经确定并初步细化且对承载网络的要求逐步清晰，5G承载网络建设指日可待。

  微波Multi-Band解决方案完成了最初的概念验证后又完成多个运营商的内场测试验证，测试结果符合预期，目前该方案已处于试商用阶段。在5G时代，微波产品凭借安装灵活、部署迅速和成本较低等优势依然会大有可为。大容量、高可靠性、低成本的微波Multi-Band解决方案将成为5G承载网络的重要组成部分。

  作者: 裴宗南 中兴通讯