工信部曾于2014年正式向中國移動、中國電信、中國聯通頒發TD-LTE制式4G牌照,中國正式邁入4G時代。根據第三方分析機構GSMA intelligence的報告預測,到2017年底,全球將有超過128個國家部署約500張LTE網絡。 4G在提供更大的帶寬、給人們帶來更好的移動互聯網體驗的同時,也會讓運營商的移動承載網面臨挑戰。
隨著國內4G牌照的發放,LTE 網絡也得到快速部署。但LTE基站的覆蓋范圍小,部署密度遠高于GSM基站和3G基站,LTE建設將面臨大量的新建站點需求,而部分新建站點光纖資源短缺,國內預計將有20%的新建站點光纖資源缺失,使得LTE基站業務回傳和PTN光纖網絡成環均面臨壓力。微波作為移動回傳的重要解決方案,能替代或作為光纖的補充,解決光纖短缺問題,實現LTE網絡快速部署。但是傳統微波頻段(6~42GHz)頻譜資源緊張,波道間隔?。▏鴥饶壳白畲蟛ǖ篱g隔為28MHz),難以滿足LTE基站對承載網絡的大帶寬需求。在這種情況下,業界將眼光投向了能提供超大帶寬的E-Band微波。什么是E-Band微波,E-Band微波傳輸能提供多大帶寬,又適用于哪些應用場景呢?
E-Band頻段微波介紹
E-Band射頻波道配置
2000年,ITU-R和ETSI標準組織進行了高頻段71~76GHz和81~86GHz微波的劃分,這就是后來我們常說的E-Band。
圖1. E-Band射頻定義
同時,業界標準機構ITU-R、FCC、CEPT分別對E-Band的射頻波道配置做了相關的建議,信道劃分以250MHz和1.25GHz為主。 正是有了250MHz甚至更大的波道間隔資源,E-BAND微波單頻點能提供更大的帶寬,目前業界最大單頻點帶寬達2.5Gbps,未來甚至能提供10G的空口傳輸帶寬。
圖2. ETSI和FCC定義的E-Band射頻波道配置
E-Band微波傳輸距離
微波傳輸的距離同時受到自由空間損耗、大氣損耗和雨衰的影響,接下來我們重點分析下E-Band微波的傳輸性能:
自由空間損耗:
71GHz~76GHz的自由空間路徑損耗大約是130dB,81GHz~86GHz的自由空間損耗是131dB。這個值普遍高于傳統頻段下的自由空間損耗,這就直接造成E-Band的傳輸距離要遠小于其它傳統頻段。
大氣損耗:
在下面的大氣窗口圖中可以看到,在71GHz~86GHz這個范圍內,大氣對E-Band的衰耗是很低的,基本小于0.5dB/km。
圖3. 大氣衰耗圖示
雨衰:
對于10GHz以上的微波,雨衰會直接限制微波傳輸的距離。對于E-Band微波,在非常嚴重的情況下,如熱帶雨林降雨(100毫米/小時),雨衰在30dB/km左右,但這一般只發生在短時間內,而且在網絡設計時,可以通過預留余量來適應天氣變化。部分廠家還支持自適應調制功能:即可以通過降低調制模式來適應天氣的變化,配合QOS配置,保證高優先級業務可以正常通信,從而提升網絡可靠性。
E-Band基本不受云霧的的影響。即使是能見度為50米,密度為0.1g/立方米的濃霧,對E-Band也僅能產生0.4dB/km的衰落,基本可以忽略不計。
從實際的測試情況來看,E-BAND微波可以穩定工作在2~3km的傳輸距離范圍內。
E-Band微波的應用場景
相對于傳統頻段,E-Band頻率資源豐富,支持比傳統頻段更大的帶寬,單頻點帶寬達到了2.5Gbps。
表1 傳統頻段和E-Band對比
從上面的分析數據來看,E-Band微波非常適合大帶寬傳輸應用場景,滿足LTE對回傳網絡帶寬需求,結合中國移動的業務需求,我們可以大致分為以下四種場景。
1. PTN接入層補網成環:
環網能提高承載網絡的可靠性和容災能力,運營商通常對網絡成環率都有一定要求,尤其是追求高品質的中國移動。但常常由于各種各樣的現實困難,部分站點光纖資源缺失,接入層仍然有相當比例的網絡面臨成環壓力。E-Band微波可以作為光纖替代,配合現網PTN設備進行成環補網(目前接入環的帶寬在1Gbps),解決光纖資源缺失導致PTN網絡無法成環的問題,為PTN網絡提供環網保護能力,提升傳輸網絡可靠性。
2. LTE末端基站接入:
在城市密集地區,單基站(S333配置模式下)帶寬需求達900Mbps以上。在1~3Km短距場景下,E-Band微波擁有豐富的頻譜資源,可以用來解決傳統微波頻段資源緊張、傳輸帶寬小的問題,作為末端LTE基站業務接入,解決部分新建站址光纖缺失的問題,實現LTE基站快速部署。
3. 大客戶專線:
對于數據業務互聯專線、企業鏈路租賃等1Gbps以上帶寬需求的業務,有些大樓因光纖鋪設困難,成本高、周期長而無法部署,E-Band微波可作為IP/MPLS路由器或L2交換機之間的光纖替代,解決光纖和部署困難問題。
4. 綜合業務接入:
E-Band微波提供2.5G大帶寬,可同時輕松承載基站/Wi-Fi、大客戶、寬帶等多種業務,在光纖缺失,并且有綜合業務承載需求的場景下,可以通過E-BAND微波大帶寬優勢快速部署,從而樹立起領先品牌、吸引更多高價值客戶。
圖4. E-Band微波主要四種應用場景
E-Band頻譜目前在全球47個國家已經開放,E-Band 微波已經在歐洲、中東等地區開始規模部署,華為在全球有40個E-band 微波的成功商用。但E-band微波在國內尚處于實驗階段。日前中國移動和華為在北京移動現網建立了全國第一個E-Band試驗局,已經完成了E-Band物理鏈路、業務測試以及可靠性驗證,為頻譜開放提供詳細的實驗數據和技術評估。目前該試驗局承載了現網LTE業務,和PTN混合組保護環網,提供高質量、大帶寬保障。
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原文標題:80GHz頻段E-Band微波應用介紹
文章出處:【微信號:rfsister,微信公眾號:RFsister創客射頻空間】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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