中興通訊：打破常規，微波Multi-band方案助力5G承載

  ICCSZ訊 2018年6月14日，3GPP R15標準凍結，意味著(zhù)5G第一版標準確定，其中5G的典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景增強型移動(dòng)寬帶(eMBB)的需求已相對明確，超可靠低時(shí)延通信(uRLLC)和大規模機器類(lèi)通信(mMTC)的主要特性將在3GPP R16版本進(jìn)行標準化。

  由ITU-R劃分的5G三類(lèi)典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景(eMBB/uRLLC/mMTC)覆蓋移動(dòng)通信、超高清視頻、云辦公和游戲、VR/AR、智能穿戴、智能家居、智慧城市、工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛和高可靠應用等各類(lèi)應用。據預測，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)數據流量將比4G網(wǎng)絡(luò )增長(cháng)500~1000倍，單站峰值傳輸速率可達10Gbps，與此同時(shí)5G對于網(wǎng)絡(luò )時(shí)延、網(wǎng)絡(luò )切片、時(shí)鐘同步、可靠性和安全性等也有著(zhù)更高的要求，因此5G承載網(wǎng)絡(luò )面臨巨大的挑戰。

  微波Multi-Band解決方案聚合常規頻段微波和高頻段E-Band微波，傳輸容量最高可達10Gbps，支持高低優(yōu)先級業(yè)務(wù)保護，支持現有網(wǎng)絡(luò )的平滑演進(jìn)，是針對5G承載網(wǎng)絡(luò )挑戰的創(chuàng )新型解決方案。

  高頻段的特性及應用

  微波傳輸具有鏈路距離長(cháng)、傳輸容量大、抗災能力強、部署時(shí)間短等特點(diǎn)，被廣泛應用于運營(yíng)商承載網(wǎng)絡(luò )，以及水利、電力、石油和政企等專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò )。

  目前常規頻段(6GHz~42GHz)的頻譜資源已極其匱乏，雖然對于如何滿(mǎn)足未來(lái)網(wǎng)絡(luò )承載需求，業(yè)界提出了很多新的方案，但是受到波道3.5MHz~112MHz限制，常規頻段微波的傳輸容量依然稍顯不足。按照目前常規頻段配置為112MHz@1024QAM，一跳微波鏈路的L1傳輸容量也僅能達到1Gbps左右。60GHz及以上高頻段已成為必須研究的課題。

  頻譜劃分

  通常把低于42GHz的頻譜稱(chēng)為常規頻段，把57GHz~66GHz之間的頻譜稱(chēng)為V-Band，把71GHz~76GHz/81GHz~86GHz之間的頻譜稱(chēng)為E-Band，業(yè)界對于W-Band和D-Band還沒(méi)有統一的標準定義。目前W-Band泛指100GHz左右的頻譜，比如從92GHz~115GHz，而D-Band泛指130GHz~175GHz頻率范圍(見(jiàn)圖1)。

  V-Band

  V-Band頻段可選帶寬一般為50MHz~2GHz，該頻段既可以作為FDD解決方案，也可以作為T(mén)DD模式來(lái)使用。該波段受氧氣吸收的影響非常大，所以傳輸距離大多在300m~800m，可作為街道級別的傳輸解決方案來(lái)使用。當V-Band產(chǎn)品作為FDD模式工作時(shí), 大多采用點(diǎn)對點(diǎn)方式，為企業(yè)和Small Cell進(jìn)行數據傳輸。當V-Band產(chǎn)品作為T(mén)DD模式工作時(shí)，不需要區分上下行，經(jīng)常作為PtMP解決方案來(lái)使用。由于該頻段在大多數國家和地區均為非授權頻段，所以在實(shí)際部署中更多為企業(yè)用戶(hù)所使用。

  E-Band

  E-Band可選帶寬為62.5MHz~2GHz，大帶寬提高了傳輸容量的同時(shí)也大大降低時(shí)延，當配置為2GHz@128QAM時(shí)，E-Band鏈路傳輸容量可達10Gbps，且鏈路時(shí)延低于20ms。未來(lái)兩年E-band將會(huì )通過(guò)支持更高調制、更大帶寬、XPIC和MIMO等技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提升傳輸容量。E-Band頻段頻率高波束窄，電磁環(huán)境干擾少，使得頻率規劃非常靈活，更加適合密集城區的大量部署。

  但是，由于E-Band頻段的波長(cháng)很短，所以受到空間損耗和降雨天氣的影響很?chē)乐?，傳輸距離普遍比較近。E-Band頻段在保障99.999%的鏈路可靠性的要求下，普遍傳輸距離在1km左右。在一些特別干旱的區域或者可靠性要求較低的鏈路上，可以適當延長(cháng)傳輸距離到3km。

  E-Band產(chǎn)品目前是業(yè)界應用最成熟的高頻段微波設備，可以為L(cháng)TE和5G網(wǎng)絡(luò )提供短距離大容量回傳方案及CPRI接口前傳方案。

  W/D-Band

  W/D-Band目前還沒(méi)有明確的標準組織定義，然而可用頻譜資源更加豐富，并且大氣吸收的性質(zhì)其實(shí)并沒(méi)有隨著(zhù)頻譜的提高而迅速惡化，或許這兩個(gè)頻段在未來(lái)將成為提供大容量解決方案的主要頻段。

  Multi-Band解決方案特性

  目前，常規頻段微波傳輸容量略有不足，V-Band微波受氧氣吸收影響其鏈路距離非常有限，W/D-Band標準尚未明確無(wú)法正式商用。僅E-Band產(chǎn)品成熟，然而受到空間損耗和降雨天氣的影響很?chē)乐?，其鏈路距離僅為3km以?xún)?，限制了其?G承載網(wǎng)絡(luò )中的部署場(chǎng)景。

  Multi-Band解決方案將常規頻段和高頻段聚合，通常把常規頻段微波和E-BAND微波組合應用，具有傳輸容量大、可靠性高和成本低等特性，且鏈路距離可達10km(見(jiàn)圖2)。

  容量大

  E-Band微波傳輸容量極大，Multi-Band解決方案聚合了常規頻段微波和E-band微波后，Multi-Band傳輸容量最高可達14Gbps(常規頻段微波配置為4+0，E-Band微波配置為1+0)，在E-Band微波支持XPIC和MIMO等新功能后Multi-Band傳輸容量還會(huì )有較大提升。

  可靠性高

  由于E-Band的波長(cháng)很短，受到空間損耗和降雨天氣的影響嚴重，距離較長(cháng)時(shí)鏈路可用度較低。Multi-Band由于聚合了常規頻段，且常規頻段受空間損耗和降雨天氣的影響非常小，則所承載的業(yè)務(wù)可用度非常高，在同樣距離條件下，Multi-band解決方案的可用度高于E-Band微波鏈路。

  Multi-Band解決方案支持常規頻段微波和E-Band微波之間相互保護，提升鏈路整體可用度。通常情況下常規頻段微波承載高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，E-band微波傳輸低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，如果常規頻段微波鏈路中斷，則高優(yōu)先級業(yè)務(wù)會(huì )發(fā)生切換由E-Band微波傳輸。反之亦然，如果E-Band微波鏈路中斷，則低優(yōu)先級業(yè)務(wù)也會(huì )切換由常規頻段微波傳輸。

  同時(shí)，當發(fā)生鏈路擁塞時(shí)常規頻段微波和E-Band微波會(huì )根據QoS策略完成業(yè)務(wù)丟棄。

  成本低

  目前一些主流天線(xiàn)廠(chǎng)家陸續發(fā)布了Multi-Band天線(xiàn)，集成常規頻段和E-band的創(chuàng )新型天線(xiàn)，容易安裝、空間占用小、天線(xiàn)負載小，從而能夠節省工程費用、降低鐵塔空間租用費用、延長(cháng)鐵塔壽命。

  隨著(zhù)聚合技術(shù)的逐步成熟，Multi-Band解決方案可以聚合異廠(chǎng)家微波鏈路，利舊現有網(wǎng)絡(luò )微波設備，降低5G網(wǎng)絡(luò )初期擴容成本。另外，常規頻段的載波聚合功能等功能，以及E-Band功耗低和頻譜費用低等特性也降低了Multi-Band解決方案的應用成本。

  2018年底3GPP R15還將新增一個(gè)版本，即R15 Late Drop，涉及5G新空口(波形、編碼、參數集、幀結構、大規模陣列天線(xiàn)等)和網(wǎng)絡(luò )架構(NSA、SA、DU/CU切分等)，5G標準已經(jīng)確定并初步細化且對承載網(wǎng)絡(luò )的要求逐步清晰，5G承載網(wǎng)絡(luò )建設指日可待。

  微波Multi-Band解決方案完成了最初的概念驗證后又完成多個(gè)運營(yíng)商的內場(chǎng)測試驗證，測試結果符合預期，目前該方案已處于試商用階段。在5G時(shí)代，微波產(chǎn)品憑借安裝靈活、部署迅速和成本較低等優(yōu)勢依然會(huì )大有可為。大容量、高可靠性、低成本的微波Multi-Band解決方案將成為5G承載網(wǎng)絡(luò )的重要組成部分。

  作者: 裴宗南 中興通訊