（中國聯(lián)通網絡技術研究院，北京 100044）

1 引言

隨著LTE的建設，eNodeB的數量將呈爆炸式增長態(tài)勢，并且越來越密集。在LTE網絡建設過程中，回傳的光纖鋪設成本隨之提高，接入點獲取也將遇到越來越大的困難。作為光網補網最適合的回傳設備，IP微波是順應LTE時代的產物，具有大帶寬、高可靠、強IP特性，并能與光傳輸設備互通，使其成為LTE回傳的一種重要方式[1-4]。目前全球有許多運營商已經實現(xiàn)用IP微波作為LTE回傳[5-9]，高質量的IP微波毋庸置疑必將成為LTE/LTE-A回傳網絡建設優(yōu)化的生力軍[10-11]。本文將從IP微波的產品生態(tài)和典型應用案例出發(fā)，分析IP微波部署中的關鍵問題、設備選型和網絡演進過程中面臨的風險等，為運營商提供了詳細的IP微波應用建議。

2 IP微波產品生態(tài)

2.1 IP微波設備形態(tài)

對IP微波設備的分類方法有：設備結構、工作頻率、業(yè)務映射和處理方法，不同的設備形態(tài)可適應不同的應用場景。

依據設備結構的不同，IP微波分為全室內微波、分體式微波、全室外微波。具體如表1所示：

表1 IP微波設備結構分類

依據工作頻率，IP微波主要分為：

（1）傳統(tǒng)IP微波：工作頻率為6—42GHz，該頻段是目前產品最為成熟、應用最為廣泛的頻段，部分國內廠家只支持6—23GHz。

（2）E波段IP微波：工作頻率為71—76GHz、81—86GHz，國內目前尚未完全開放該頻段，部分廠家已有產品商用。

依據業(yè)務映射和處理方法，IP微波分為：

（1）混合（Hybrid）分組微波：其中TDM（Time Division Multiplexing，時分復用）業(yè)務通過原生方式直接映射到微波幀，分組業(yè)務通過分組報文的方式直接映射到微波幀。

（2）純分組（Packet）微波：TDM業(yè)務和分組業(yè)務通過統(tǒng)一的分組處理后映射到微波幀進行傳送，其中分組業(yè)務通過分組報文的方式直接映射到微波幀，TDM業(yè)務通過CES（Circuit Emulation Service，電路仿真業(yè)務）映射到分組報文后再映射到微波幀。

混合分組微波是目前IP微波的主流，而純分組微波是IP微波的發(fā)展趨勢。兩套IP微波設備形成一跳收發(fā)微波鏈路，多方向分體式IP微波設備可支持多個ODU（Outdoor Unit，室外單元）+天線，從而匯聚來自多個鏈路的業(yè)務。采用多個ODU可通過鏈路聚合實現(xiàn)大帶寬傳輸，能夠做到幾百兆甚至G比特級別的傳輸帶寬。

2.2 當前IP微波廠家市場占有情況

圖1為主要IP微波廠家的市場占有情況，其中愛立信、華為、NEC為全球市場占有量最大的3個廠家。

圖1 主要IP微波廠家的市場占有情況

3 產品典型應用案例技術介紹

新建任意一跳微波鏈路時，需要為其選定合適的傳輸頻率、天線口徑、傳輸波道帶寬、調制方式、發(fā)射功率、鏈路保護方法、設備選型等，而這些參數通常由微波鏈路的鏈路環(huán)境、站點情況和通信要求決定。

3.1 鏈路規(guī)劃方法

鏈路規(guī)劃需要滿足如下：

（1）微波鏈路衰耗

公式如下：

其中，F(xiàn)為發(fā)射頻率，單位為GHz；D為傳輸距離，單位為km。因此，頻率越高，鏈路衰耗就越大。

（2）發(fā)射功率

輸出功率跟調制模式相關，調制模式越高，輸出功率就越小。

（3）接收靈敏度

接收靈敏度跟波道帶寬和調制模式相關，波道越寬或調制模式越高，靈敏度就越差。另外，靈敏度跟頻段也有關系，頻率越高，靈敏度相對就越差。如6GHz頻段，3.5M帶寬、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移鍵控）調制模式的靈敏度是最高的。

（4）天線增益

天線口徑決定天線增益。相同頻段口徑越大，增益就越高，但半功率角越??；相同口徑頻率越高，增益就越高，但半功率角也越小。

（5）鏈路衰耗儲備

鏈路衰耗儲備由鏈路環(huán)境和鏈路可用度要求決定，微波鏈路所處雨區(qū)越大，單位距離雨衰就越大，傳輸距離也越短。鏈路可用度要求越高，需要的衰落儲備就越大，傳輸距離也越短。微波鏈路客戶一般要求是5個9（99.999%，一年中斷5分鐘），鏈路可用度一般可由廠家微波鏈路規(guī)劃工具計算得到。

（6）調制方式

調制方式決定于微波鏈路的空口容量，即該鏈路的通信要求。

下面將通過以下典型應用案例來介紹微波鏈 路規(guī)劃方法。

3.2 海島長距離綜合業(yè)務承載

2013年中國聯(lián)通利用微波技術鏈接了海島之間及海島與大陸的通信，以承載大客戶專線（中國海油、島上五星級酒店等）、固定寬帶和移動通信業(yè)務等。站點部署如圖2所示，系統(tǒng)共有四跳，其中最長的為35.37km。

圖2 珠海聯(lián)通海島通信拓撲示意圖

微波鏈路部署在島嶼之間，受水域地理條件限制，不利于微波傳輸（存在平面反射）。當地臺風和海水腐蝕自然條件要求ODU能抗10級臺風，并有較強的抗腐蝕能力。由于通信距離較遠，視通沒有阻擋。因此，要求能夠接入抗臺風與海水腐蝕等惡劣自然環(huán)境，通信容量為600Mbps以上。站點具有室外小機房條件。

為了提高微波鏈路的穩(wěn)定性和傳輸鏈路距離，本鏈路應采用分體式傳輸設備，并需要通過空分技術來滿足鏈路環(huán)境要求。工作頻段在7GHz頻點，利用28MHz帶寬、128QAM+XPIC方式實現(xiàn)624Mbps的吞吐量。采用2.4m/1.8m口徑天線，發(fā)射功率為22dBm，衰落余量為31.77，微波鏈路采用1+1 SD分集提高鏈路穩(wěn)定性，鏈路的穩(wěn)定性可達99.998 25%（一年中斷9分鐘）。IP微波設備的室內單元放置在全室外小機房中。從2013年底開通日起至今已經歷了10次大風（7級），業(yè)務運行良好。

淇澳北大-桂山島鏈路案例鏈路規(guī)劃如表2所示：

表2 淇澳北大-桂山島鏈路案例鏈路規(guī)劃

3.3 3G+LTE末端回傳及全室外設備在城區(qū)的應用

在光纖不可達的情況下解決3G/4G基站的業(yè)務傳輸是IP微波技術中常見的應用場景，特別是在城區(qū)光纖建設困難的場景下。2014年中國聯(lián)通在廣州市內的建設案例如下：

接入站點（省電技校西）具有機房條件，上游站點（柯木華美南）為全室外站點，要求能夠滿足3G/LTE的混合業(yè)務傳輸，傳輸容量不低于400Mbps。該微波鏈路位于城市環(huán)境，傳輸距離為1km左右，視通沒有阻擋。由于廣東地區(qū)氣候條件以亞熱帶季風氣候為主，且大氣折射梯度相對穩(wěn)定，折射概率小于5%（-100Nunits/km），同時參與外場測試的微波鏈路距離較短，因此大氣傳輸條件較為穩(wěn)定，多徑傳輸影響相對較小。廣東地區(qū)每年99.99%的時間內最大降雨量每小時不超過95mm，屬于N性雨區(qū)（源自ITU相關建議），故微波鏈路傳輸性能主要受降雨衰落的影響。

考慮到站點情況及通信距離，該鏈路利用分體式設備（省電技校西）和全室外設備（柯木華美南）在13GHz頻點上，56MHz帶寬內采用512QAM實現(xiàn)400Mbps的吞吐量。采用0.6m口徑天線，發(fā)射功率為11dBm，衰落余量為29.9dB，鏈路的穩(wěn)定性可達99.999 999 55%（一年中斷2秒）。目前3G和LTE業(yè)務已經由測試的微波系統(tǒng)進行承載，運行穩(wěn)定。

省電技校西-柯木華美南鏈路案例鏈路規(guī)劃如表3所示：

表3 省電技校西-柯木華美南鏈路案例鏈路規(guī)劃

4 IP微波部署應用場景及部署建議

4.1 IP微波應用定位與應用場景

IP微波可應用于以下視距場景中：

（1）IP微波在3G/LTE末端回傳網的接入，作為中國聯(lián)通IP RAN回傳網絡的補充，可實現(xiàn)末端基站業(yè)務回傳。

（2）IP微波對IP RAN光纖網絡補網。

（3）IP微波應用于海島等特殊場景。

（4）IP微波解決光纖缺失場景下的綜合業(yè)務承載。

（5）應急網絡。

（6）具有快速網絡開通需求的區(qū)域。

4.2 部署中的關鍵問題

從上述應用案例中可以分析得出，在部署應用時應關注以下問題：

（1）IP微波部署需滿足視距傳輸條件：當前微波通信仍限于視距傳輸，微波鏈路部署時需要注意微波設備天線的掛高和選址，從而形成視距傳輸。

（2）IP微波部署應合理規(guī)劃鏈路冗余，并配合自適應調制技術和功率自適應控制技術，以保障傳輸的可靠性：由于IP微波鏈路受雨衰影響大，因此在應用中需保證傳輸的可靠性，應根據當地氣候條件、傳輸環(huán)境及距離，規(guī)劃合理的鏈路冗余，選擇合適的設備和天線口徑。

（3）IP微波鏈路部署應考慮其靈活性和可擴展能力，以便于在回傳需求擴展或對接主設備改變時，可以簡便地擴容與升級。

（4）IP微波設備需滿足不同廠家本地承載網的同步要求；在采用1588 V2同步技術的網絡中，建議不開啟幀頭壓縮技術，以免影響同步性能。

（5）同頻或緊鄰頻IP微波鏈路應予以地理隔離，以避免微波設備間干擾。

（6）IP微波室外設備需要適應室外工作環(huán)境：應具備良好的防水、防塵、防雷電能力，能在一定低溫、高溫等環(huán)境下工作。

（7）微波鏈路的穩(wěn)定通信有賴于微波設備的安裝工藝。

4.3 IP微波設備選型

IP微波設備的選擇需要綜合考慮站點的區(qū)域特點以及通信要求，具體如下：

（1）首先要能夠滿足站點的混合業(yè)務接口和微波鏈路方向需求。

（2）需充分考慮站點供電及塔桅情況。

（3）能夠滿足地市公司對微波設備的網管需求。

（4）應充分考慮通信距離選擇合適的頻點、ODU發(fā)射功率及天線口徑。全室內設備通常用于匯聚點回傳或長距離傳輸；低頻點、大功率ODU和大口徑天線通常用于長距離傳輸；高頻點及小口徑天線通常用于城域網接入環(huán)。

4.4 網絡演進過程中IP微波系統(tǒng)面臨的風險分析

微波頻段非運營商固有頻段，部署微波鏈路時向地市無線電管理委員會申請即可使用。隨著日后LTE，特別是Small Cell的大規(guī)模部署，IP微波的部署量有可能出現(xiàn)激增現(xiàn)象。因此，在未來網絡演進中，IP微波系統(tǒng)可能面臨如下風險：

（1）微波鏈路間出現(xiàn)干擾。

（2）目前本地網網管沒有IP微波設備網管功能（可升級或購買微波小網管實現(xiàn)微波網管功能），微波設備激增將導致維護難度加大。

5 結束語

本文通過對IP微波設備的研究和中國聯(lián)通在LTE網絡建設中的IP微波應用案例，提出了IP微波部署的應用場景、部署中的關鍵問題等。一方面，IP微波設備具備大容量、業(yè)務接口豐富、開通快等優(yōu)點；另一方面，微波通信又受到視距通信的限制。因此，運營商應根據實際的部署需求與站點環(huán)境來選擇最優(yōu)的部署方式及設備形態(tài)。

[1] 李明勇. IP微波的先進性[J]. 科技致富向導, 2012(17):396.

[2] 楊波,王獻森,梅儀國,等. IP微波承載LTE基站接入的應用探討[J]. 電信網技術, 2015(6): 45-52.

[3] 白輝森,張蒙. 面向LTE接入的海島傳輸解決方案[J]. 通訊世界, 2014(10): 26-27.

[4] 趙光磊. 多種回傳技術確保LTE網絡無縫體驗[J]. 通信世界, 2013(23): 42.

[5] 陳丹,聶昌,裴郁杉. IP微波在3G/LTE移動回傳網絡中的應用研究[A]. 2014全國無線及移動通信學術大會論文集[C]. 北京: 人民郵電出版社, 2014: 84-87.

[6] 殷曉偉. 現(xiàn)代微波傳輸技術的演進與應用[J]. 數字技術與應用, 2014(5): 40-41.

[7] 李偉,趙俊峰,李芳. 分組微波技術在LTE移動回傳網中的應用[EB/OL]. (2014-01-06). http://view.catr.cn/jshqsh/201401/t20140106_991023.html.

[8] 完瑞萍. IP微波在咸陽機場SDH通信網中的應用[J]. 中國新通信, 2015(4): 71.

[9] 翁先正. IP微波助推貴州移動傳送網應急通信建設[J].中國新通信, 2012(12): 13-15.

[10] 潘景勝. 移動寬帶掀建設高潮 微波傳輸挑起大梁[J].電信技術, 2011(9): 134-135.

[11] 中國信息產業(yè)網. IP微波：LTE回傳網絡建設生力軍[EB/OL]. (2013-07-03). http://www.cnii.com.cn/wireless/2013-07/03/content_1175154_2.htm.