第二代E-Band微波：LTE時代的選擇
來源：《華為技術(shù)》
作者：章海松
摘要： 第二代E-Band微波可應(yīng)用于大帶寬匯聚鏈路及光網(wǎng)補環(huán)、宏站回傳和高密度Small Cell微站接入等場景，能夠很好地適應(yīng)運營商建設(shè)高質(zhì)量超大帶寬回傳網(wǎng)絡(luò)的需求，日益受到全球運營商的青睞，沃達豐、法國電信、德國電信、西班牙電信、挪威電信、俄羅斯MegaFon等領(lǐng)先的跨國運營商已紛紛啟動了第二代E-Band的商用進程。
Abstract：
Key words :
第二代E-Band微波可應(yīng)用于大帶寬匯聚鏈路及光網(wǎng)補環(huán)、宏站回傳和高密度Small Cell微站接入等場景，能夠很好地適應(yīng)運營商建設(shè)高質(zhì)量超大帶寬回傳網(wǎng)絡(luò)的需求，日益受到全球運營商的青睞，沃達豐、法國電信、德國電信、西班牙電信、挪威電信、俄羅斯MegaFon等領(lǐng)先的跨國運營商已紛紛啟動了第二代E-Band的商用進程。
隨著移動寬帶的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)容量增長迅猛，作為承載網(wǎng)主要回傳方式之一的微波網(wǎng)絡(luò)，面臨超大業(yè)務(wù)容量和站址密集部署的雙重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)頻段微波（6-42GHz）頻譜資源日趨緊張，帶寬容量有限，難以滿足G比特級大帶寬站點的回傳需求，而E-Band微波（80GHz）因其頻帶資源豐富、傳輸容量大、頻譜使用費低廉以及高頻窄波束適應(yīng)密集部署等優(yōu)勢，逐漸從傳統(tǒng)的企業(yè)市場應(yīng)用向運營商級的大帶寬業(yè)務(wù)承載網(wǎng)方向發(fā)展。
E-Band輕松應(yīng)對大容量回傳業(yè)務(wù)
E-Band是指頻率在80GHz（71-76GHz和81-86GHz）的微波頻段，是目前用于商用微波通信的最高頻段。根據(jù)ITU-R的頻譜分配建議（見圖1），E-Band可用總頻寬高達10GHz，按照ETSI的標準，可分為19對250MHz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G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)1-5Gbps，甚至10Gbps以上的高容量空口傳輸。
E-Band微波天然具有傳輸大容量業(yè)務(wù)的能力。以一個GSM/UMTS/LTE共站的站點為例，假設(shè)其最大回傳業(yè)務(wù)容量為400Mbps（其中LTE業(yè)務(wù)300Mbps），正常情況下，常規(guī)頻段微波（6-42GHz）需占用頻譜定義中的最大子頻帶56MHz，在256QAM調(diào)制下才能勉強滿足傳輸帶寬需求，這幾乎是不采用其它容量增強技術(shù)時，常規(guī)頻段微波能夠達到的最大容量。
而對E-Band微波來說，傳輸400Mbps業(yè)務(wù)僅需使用標準定義中的一個250MHz（E-Band最小子頻帶），在最低調(diào)制模式QPSK下即可輕松完成。若采用高調(diào)模式（如64QAM）以及2個250MHz的頻帶（500MHz），E-Band可實現(xiàn)2.5Gbps的超大傳輸帶寬。對于當前實際部署和規(guī)劃的GSM/UMTS基站，盡管其單站容量一般不超過100Mbps，但在較大的匯聚站點，仍然會面臨向核心網(wǎng)匯聚傳輸Gbps級業(yè)務(wù)容量的需求，這意味著E-Band同樣適用于城域大匯聚節(jié)點的無線傳輸。
此外，E-Band所在的80GHz高頻段具有極窄的波束角，頻譜重用的干擾相對較小，適合密集的LTE接入網(wǎng)，在實際頻率規(guī)劃中可以靈活組合1個或多個250MHz粒度的子頻帶，配合自適應(yīng)調(diào)制（AM）和自適應(yīng)波道調(diào)整（AC）技術(shù)，能在城區(qū)密集部署回傳網(wǎng)絡(luò)時更靈活有效地規(guī)劃頻譜，方便同一區(qū)域內(nèi)多家運營商同時部署E-Band微波。
目前，全球已有40多個國家和地區(qū)開放了E-Band頻段，其中多數(shù)國家和地區(qū)對E-Band頻譜的管理均實行免費或低資費的策略，以鼓勵和推動更多的應(yīng)用，緩解微波頻譜資源日趨緊張的問題，盡可能減少和保護運營商在頻譜上的投資。
第二代E-Band面向未來電信級應(yīng)用
目前市場上應(yīng)用的E-Band微波多用于企業(yè)級傳輸場景，在傳輸容量、頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)特性和管理等方面有很多不足之處，具體表現(xiàn)在：只支持低調(diào)制模式（BPSK），最大僅1Gbps傳輸容量，且需占用1GHz頻帶實現(xiàn)，頻譜效率極低；缺乏分組數(shù)據(jù)特性，L2或L3等功能通過外置交換機或路由器實現(xiàn)；同步特性欠缺，沒有或僅能支持同步以太，不支持IEEE 1588v2；缺少完善的網(wǎng)管功能，僅提供最基本的配置和管理；主要應(yīng)用于企業(yè)級市場，無法滿足電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求的高可靠性；部署數(shù)量少，應(yīng)用面窄，器件和設(shè)備成本高昂，無規(guī)模交付及維護能力，整體TCO高等。
隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，未來單站傳輸容量需求可持續(xù)增長至G比特級，LTE在數(shù)據(jù)特性、同步、管理等諸多方面也對回傳提出了更高要求。顯然，以企業(yè)級應(yīng)用為主的第一代E-Band微波產(chǎn)品無法滿足LTE對大帶寬、高性能和低成本回傳的訴求。為此，領(lǐng)先的微波廠商紛紛投入到新一代E-Band產(chǎn)品的開發(fā)中，適應(yīng)未來電信級應(yīng)用的第二代E-Band微波應(yīng)運而生。
2012年10月，華為率先發(fā)布了業(yè)界首個第二代E-Band微波產(chǎn)品，該產(chǎn)品在傳輸容量、分組特性、同步、網(wǎng)絡(luò)管理和降低TCO等各方面的性能均比第一代E-Band有了質(zhì) 的提升。
超大傳輸容量和極高頻譜效率
第二代E-Band支持64QAM高調(diào)技術(shù)，在不采用以太幀頭壓縮等容量增強技術(shù)的情況下，使用一個250MHz子頻帶即可實現(xiàn)1.2Gbps的傳輸容量。若組合采用2個250MHz子頻帶，E-Band微波單鏈路傳輸容量可達2.5Gbps（采用以太幀頭壓縮技術(shù)時，1個250MHz即可實現(xiàn)2.5Gbps傳輸容量），完全能夠滿足未來G比特級基站對超大容量業(yè)務(wù)的回傳需求。相比第一代E-Band需占用1GHz頻段才能實現(xiàn)G比特級別的傳輸，第二代E-Band的頻譜利用率顯然大大提升。
先進的容量增強技術(shù)
為最大限度減少天氣、環(huán)境變化對微波鏈路的影響，第二代E-Band微波采用了自適應(yīng)調(diào)制和自適應(yīng)波道調(diào)整技術(shù)來進一步增強鏈路的容量和可靠性，支持從QPSK到64QAM，多達6級的隨天氣變化自適應(yīng)的調(diào)制級別，以及250MHz和500MHz調(diào)制頻帶的動態(tài)調(diào)整，能夠提供從數(shù)百Mbps到2.5Gbps的精細彈性大帶寬管道，提升了站點規(guī)劃部署的靈活性。
另一個提高運營商無線分組業(yè)務(wù)傳輸效率的重要技術(shù)是以太幀頭壓縮技術(shù)（也稱“帶寬加速器”）。 第二代E-Band支持深度的以太幀頭壓縮，能夠在微波空口鏈路對以太分組中的二層以太幀頭（L2 Ethernet）和三層IP報文頭（UDP/IP/IPv4/IPv6）進行壓縮后傳輸，幀頭占比較大的短包分組（≤128Bytes）傳輸效率可明顯提升50%-60%。由于LTE業(yè)務(wù)常含有較大比例的短包分組，以太幀頭壓縮技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著提升E-Band微波在傳輸LTE分組業(yè)務(wù)時的吞吐量。
完善的時鐘同步機制
時鐘同步是微波承載網(wǎng)部署時需要考慮的一個重要環(huán)節(jié)，第一代E-Band微波僅支持同步以太技術(shù)以提供頻率同步功能，無法滿足LTE業(yè)務(wù)承載所需的相位同步需求。第二代E-Band微波從電信級應(yīng)用的需求出發(fā)，支持各種場景下的同步以太和全模式IEEE 1588v2（BC/OC/TC）部署，還采取了帶外同步傳輸?shù)葯C制來確保分組網(wǎng)絡(luò)中同步信息的精準傳送。
豐富的以太數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)管理特性
第二代E-Band具備豐富的網(wǎng)絡(luò)和管理特性：設(shè)備/鏈路/網(wǎng)絡(luò)級的保護機制；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。
顯著降低TCO
除了E-Band頻段本身具有較低的頻譜使用費外，第二代E-Band產(chǎn)品還采用電信級的產(chǎn)品設(shè)計，從而提供高可靠性；高頻譜效率和帶寬能夠極大降低單位比特傳輸成本和功耗；全室外型設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，多GE口易于擴展；獨特USB口配置利于快速開局和備份，多功能（業(yè)務(wù)/供電/網(wǎng)管）一線連接免上塔維護；使用與光網(wǎng)/路由器/微波端到端統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺……這些特性都能顯著降低運營商的TCO。
第二代E-Band微波可應(yīng)用于大帶寬匯聚鏈路及光網(wǎng)補環(huán)、宏站回傳和高密度Small Cell微站接入等場景，能夠很好地適應(yīng)運營商建設(shè)高質(zhì)量超大帶寬回傳網(wǎng)絡(luò)的需求，日益受到全球運營商的青睞，沃達豐、法國電信、德國電信、西班牙電信、挪威電信、俄羅斯MegaFon等領(lǐng)先的跨國運營商已紛紛啟動了第二代E-Band的商用進程。根據(jù)Dell’Oro公司的預(yù)測，未來5年以E-Band為主的超大容量微波市場將會有高達26%的年均持續(xù)增長。E-Band產(chǎn)品和技術(shù)本身也在不斷發(fā)展中，結(jié)合更高調(diào)和MIMO等大容量無線傳輸技術(shù)，未來E-Band傳輸帶寬有望達到5-10Gbps，使微波真正成為“光纖級”容量的可靠傳輸平臺。
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