第二代E-Band微波：LTE時代的選擇
來源：《華為技術》
作者：章海松
摘要： 第二代E-Band微波可應用于大帶寬匯聚鏈路及光網補環、宏站回傳和高密度Small Cell微站接入等場景，能夠很好地適應運營商建設高質量超大帶寬回傳網絡的需求，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微波可應用于大帶寬匯聚鏈路及光網補環、宏站回傳和高密度Small Cell微站接入等場景，能夠很好地適應運營商建設高質量超大帶寬回傳網絡的需求，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展，網絡容量增長迅猛，作為承載網主要回傳方式之一的微波網絡，面臨超大業務容量和站址密集部署的雙重挑戰。傳統頻段微波（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密集部署等優勢，逐漸從傳統的企業市場應用向運營商級的大帶寬業務承載網方向發展。
E-Band輕松應對大容量回傳業務
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，具有比常規微波頻段更寬的可調制波道間隔，使得E-Band微波通信系統能夠傳輸G比特以上容量的業務。采用高階調制方式后，E-Band微波可以實現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務的能力。以一個GSM/UMTS/LTE共站的站點為例，假設其最大回傳業務容量為400Mbps（其中LTE業務300Mbps），正常情況下，常規頻段微波（6-42GHz）需占用頻譜定義中的最大子頻帶56MHz，在256QAM調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時，常規頻段微波能夠達到的最大容量。
而對E-Band微波來說，傳輸400Mbps業務僅需使用標準定義中的一個250MHz（E-Band最小子頻帶），在最低調制模式QPSK下即可輕松完成。若采用高調模式（如64QAM）以及2個250MHz的頻帶（500MHz），E-Band可實現2.5Gbps的超大傳輸帶寬。對于當前實際部署和規劃的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匯聚傳輸Gbps級業務容量的需求，這意味著E-Band同樣適用于城域大匯聚節點的無線傳輸。
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，在實際頻率規劃中可以靈活組合1個或多個250MHz粒度的子頻帶，配合自適應調制（AM）和自適應波道調整（AC）技術，能在城區密集部署回傳網絡時更靈活有效地規劃頻譜，方便同一區域內多家運營商同時部署E-Band微波。
目前，全球已有40多個國家和地區開放了E-Band頻段，其中多數國家和地區對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面向未來電信級應用
目前市場上應用的E-Band微波多用于企業級傳輸場景，在傳輸容量、頻譜效率、網絡特性和管理等方面有很多不足之處，具體表現在：只支持低調制模式（BPSK），最大僅1Gbps傳輸容量，且需占用1GHz頻帶實現，頻譜效率極低；缺乏分組數據特性，L2或L3等功能通過外置交換機或路由器實現；同步特性欠缺，沒有或僅能支持同步以太，不支持IEEE 1588v2；缺少完善的網管功能，僅提供最基本的配置和管理；主要應用于企業級市場，無法滿足電信網絡設備要求的高可靠性；部署數量少，應用面窄，器件和設備成本高昂，無規模交付及維護能力，整體TCO高等。
隨著LTE網絡的快速發展，未來單站傳輸容量需求可持續增長至G比特級，LTE在數據特性、同步、管理等諸多方面也對回傳提出了更高要求。顯然，以企業級應用為主的第一代E-Band微波產品無法滿足LTE對大帶寬、高性能和低成本回傳的訴求。為此，領先的微波廠商紛紛投入到新一代E-Band產品的開發中，適應未來電信級應用的第二代E-Band微波應運而生。
2012年10月，華為率先發布了業界首個第二代E-Band微波產品，該產品在傳輸容量、分組特性、同步、網絡管理和降低TCO等各方面的性能均比第一代E-Band有了質 的提升。
超大傳輸容量和極高頻譜效率
第二代E-Band支持64QAM高調技術，在不采用以太幀頭壓縮等容量增強技術的情況下，使用一個250MHz子頻帶即可實現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時，1個250MHz即可實現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務的回傳需求。相比第一代E-Band需占用1GHz頻段才能實現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
為最大限度減少天氣、環境變化對微波鏈路的影響，第二代E-Band微波采用了自適應調制和自適應波道調整技術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的調制級別，以及250MHz和500MHz調制頻帶的動態調整，能夠提供從數百Mbps到2.5Gbps的精細彈性大帶寬管道，提升了站點規劃部署的靈活性。
另一個提高運營商無線分組業務傳輸效率的重要技術是以太幀頭壓縮技術（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業務常含有較大比例的短包分組，以太幀頭壓縮技術的應用能夠顯著提升E-Band微波在傳輸LTE分組業務時的吞吐量。
完善的時鐘同步機制
時鐘同步是微波承載網部署時需要考慮的一個重要環節，第一代E-Band微波僅支持同步以太技術以提供頻率同步功能，無法滿足LTE業務承載所需的相位同步需求。第二代E-Band微波從電信級應用的需求出發，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等機制來確保分組網絡中同步信息的精準傳送。
豐富的以太數據及網絡管理特性
第二代E-Band具備豐富的網絡和管理特性：設備/鏈路/網絡級的保護機制；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能夠及時完成復雜網絡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務傳送和管理。
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產品還采用電信級的產品設計，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；全室外型設備結構緊湊，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（業務/供電/網管）一線連接免上塔維護；使用與光網/路由器/微波端到端統一的網管平臺……這些特性都能顯著降低運營商的TCO。
第二代E-Band微波可應用于大帶寬匯聚鏈路及光網補環、宏站回傳和高密度Small Cell微站接入等場景，能夠很好地適應運營商建設高質量超大帶寬回傳網絡的需求，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Dell’Oro公司的預測，未來5年以E-Band為主的超大容量微波市場將會有高達26%的年均持續增長。E-Band產品和技術本身也在不斷發展中，結合更高調和MIMO等大容量無線傳輸技術，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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