IP微波承載LTE基站接入的應(yīng)用探討

楊波 華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司工程師

王獻(xiàn)森 華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司高級(jí)工程師

梅儀國(guó) 華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司副所長(zhǎng)，高級(jí)工程師

陳明華 華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司所長(zhǎng)，高級(jí)工程師

IP微波承載LTE基站接入的應(yīng)用探討

楊波 華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司工程師

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陳明華 華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司所長(zhǎng)，高級(jí)工程師

從IP化和寬帶化兩方面分析了IP微波的特點(diǎn)，闡述了IP微波承載LTE基站接入的解決方案，并通過應(yīng)用實(shí)例比較了IP微波承載和光纜接入的優(yōu)缺點(diǎn)，為IP微波的應(yīng)用提供建議。

IP微波 LTE 寬帶 應(yīng)用

1 引言

為了滿足用戶日益增長(zhǎng)的移動(dòng)互聯(lián)需求，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商都相繼啟動(dòng)了4GLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。然而，傳統(tǒng)的MSTP承載網(wǎng)絡(luò)由于存在不支持流量統(tǒng)計(jì)復(fù)用、承載效率低、無法承載多點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)承載擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，無法滿足LTE網(wǎng)絡(luò)突發(fā)的流量以及基站間的通信需求，運(yùn)營(yíng)商紛紛采用基于IP技術(shù)的IPRAN、PTN傳送網(wǎng)絡(luò)，解決LTE基站IP化、寬帶化傳輸?shù)男枨蟆Ｅc此同時(shí)，LTE基站的站間距縮小，站址增加，管線光纜資源難以及時(shí)滿足LTE基站接入的需求，部署迅速的大容量IP微波設(shè)備成為加速推進(jìn)LTE回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的利器。

2 IP微波介紹

微波是指頻率為0.3～300GHz的電磁波，而目前常見商用的微波頻段是6～80GHz。隨著通信技術(shù)的發(fā)展和無線網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)，微波設(shè)備主要朝著IP化和寬帶化兩個(gè)方向不斷演進(jìn)，IP微波的具體特性如下：

（1）IP化

傳統(tǒng)TDM微波為物理層微波，提供固定的傳送管道，僅做數(shù)據(jù)透?jìng)鳎m合于傳統(tǒng)2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)。隨著3G通信網(wǎng)絡(luò)的普及和移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，IP微波成為主流。新型IP微波不僅在業(yè)務(wù)接入、處理、空口傳輸?shù)热矫嬷С諭P分組化業(yè)務(wù)，同時(shí)兼容傳統(tǒng)的PDH、SDH等TDM傳統(tǒng)業(yè)務(wù)。接口單元包含了E1、STM-1、 FE/GE，能夠無縫對(duì)接各種類型和速率的業(yè)務(wù)；控制單元包含時(shí)隙交叉單元和IP分組交換單元，支持對(duì)TDM和以太業(yè)務(wù)原生處理，也支持對(duì)TDM和以太業(yè)務(wù)進(jìn)行PWE3封裝，可動(dòng)態(tài)分配以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬和E1電路帶寬，自適應(yīng)LTE時(shí)代不同運(yùn)營(yíng)商、不同地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求。

（2）寬帶化

IP微波產(chǎn)品的寬帶化主要通過幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：更高的調(diào)制格式、交叉極化技術(shù)（XPIC）、幀頭壓縮技術(shù)等。采用更高的調(diào)制格式會(huì)提高接收機(jī)靈敏度的要求，傳統(tǒng)微波產(chǎn)品的最高調(diào)制模式一般為256QAM，新的IP微波產(chǎn)品的最高調(diào)制格式已經(jīng)可以達(dá)到2048QAM，相比256QAM，帶寬提升了37%。IP微波還可以通過自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)，在不同的調(diào)制格式QPSK～2048QAM之間切換，優(yōu)先保證高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)，適應(yīng)空口環(huán)境的變換和惡劣環(huán)境的影響。交叉極化技術(shù)通過在一個(gè)信道中采用水平極化波和垂直極化波傳輸兩路信號(hào)，可以在同等的信道條件下將傳輸容量提高一倍，頻譜效率加倍。IP微波幀頭壓縮技術(shù)采用短字節(jié)代替微波發(fā)送端不發(fā)生變化的內(nèi)容，在接收端還原，從而提升微波傳輸?shù)挠行ё止?jié)，當(dāng)微波傳輸中的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)主要為64kB等短字節(jié)時(shí)，吞吐量甚至可以提升一倍以上。

某運(yùn)營(yíng)商委托泰爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)3家投標(biāo)廠商的IP微波進(jìn)行了關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：在56MHz頻譜帶寬、單個(gè)ODU、1024QAM的條件下，廠家的IP微波產(chǎn)品均能實(shí)現(xiàn)450Mbit/s的吞吐量。再通過結(jié)合交叉極化技術(shù)、多ODU、幀頭壓縮技術(shù)，某些廠家的IP微波產(chǎn)品已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)2Gbit/s的吞吐量。與此同時(shí)，IP微波還開發(fā)出完善的QoS能力、時(shí)鐘特性和保護(hù)倒換能力，來契合LTE基站承載網(wǎng)絡(luò)的要求。

3 IP微波承載LTE基站接入的解決方案

根據(jù)LTE基站承載需求和IP微波技術(shù)特點(diǎn)，IP微波已具備了承載LTE基站接入的能力和特性。另一方面，全球范圍內(nèi)有60%的基站通過微波相連，IP微波在承載LTE基站接入中具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 IP微波應(yīng)用場(chǎng)景

在我國(guó)，IPRAN和PTN技術(shù)是承載LTE基站回傳的主要手段，承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為核心層、匯聚層和接入層。目前，IP微波主要應(yīng)用于LTE承載網(wǎng)絡(luò)的接入層，同光設(shè)備混合使用，分為成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)、鏈?zhǔn)侥┒私尤牒腿轂?zāi)備份3種應(yīng)用場(chǎng)景，具體參見圖1。

圖1 IP微波在LTE基站回傳中的應(yīng)用場(chǎng)景

（1）成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)

LTE基站的流量均值為150M左右，每個(gè)接入環(huán)包含4～8個(gè)基站，形成GE環(huán)路。當(dāng)采用IP微波成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)建設(shè)時(shí)，要求IP微波的吞吐量能達(dá)到GE，并且支持和光設(shè)備進(jìn)行保護(hù)倒換，保護(hù)倒換時(shí)間應(yīng)小于50ms。

（2）鏈?zhǔn)侥┒?/p>

針對(duì)光纜接入難的站點(diǎn)，可以采用IP微波鏈?zhǔn)侥┒私尤氲姆绞健陌踩钥紤]，鏈?zhǔn)浇尤氩粦?yīng)超過兩級(jí)。IP微波容量需滿足LTE基站的峰值速率，最好達(dá)到450M以上。

（3）容災(zāi)備份、應(yīng)急通信

在多災(zāi)害地區(qū)，為了防止兩個(gè)重要LTE站點(diǎn)間的光纜斷裂，可以將IP微波傳輸作為光傳輸?shù)膫浞?，保證信息傳輸?shù)陌踩?。而?dāng)遇到應(yīng)急搶險(xiǎn)時(shí)，采用IP微波恢復(fù)通訊可以節(jié)省大量時(shí)間。

3.2 IP微波承載LTE基站接入的應(yīng)用實(shí)例

某運(yùn)營(yíng)商在2013年開始部署LTE基站，采用IP RAN承載方式，計(jì)劃首期建設(shè)892個(gè)基站，其中460個(gè)基站與2/3G基站共址，432個(gè)基站為L(zhǎng)TE新建站址。由于接入層光纜基礎(chǔ)資源極其匱乏，光纜不可達(dá)的基站數(shù)有160個(gè)，光纜未達(dá)率為18%。

該運(yùn)營(yíng)商通過IP微波測(cè)試的技術(shù)論證和招投標(biāo)，采用了IP微波補(bǔ)網(wǎng)建設(shè)的方案，并選擇華為公司的RTN905設(shè)備。RTN905采用分體式設(shè)計(jì)，有室內(nèi)單元和室外單元組成，接口包含了2×GE光口，4×GE/FE電口，16×E1和2×STM-1，主要工作頻率為13GHz和15GHz；RTN9052A有2個(gè)室外單元，最大吞吐量為1Gbit/s，RTN9051A只有1個(gè)室外單元，最大吞吐量為500Mbit/s。

在具體的應(yīng)用中，IP微波承載設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：

（1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇具體型號(hào)，如RTN9051A適合鏈?zhǔn)浇尤?，RTN9052A適合成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)。

（2）根據(jù)基站位置，設(shè)計(jì)IP微波路由，因微波空間傳輸損耗較大，設(shè)計(jì)微波鏈路時(shí)盡量選擇傳輸距離較短的方案。

（3）現(xiàn)場(chǎng)勘查，進(jìn)行干擾分析、確定天線掛高、配置頻道和極化方式。

IP微波相較光纜接入的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）進(jìn)站容易，開通時(shí)間快。

（2）一次性投資較小。

表1說明了IP微波承載和光纜接入方案在投資和建設(shè)時(shí)間上的區(qū)別。本次工程若采用增敷光纜的方式，需新建240km光纜，24km管道資源，投資960萬，耗時(shí)960工日。通過建設(shè)IP微波，大約可節(jié)省一次性投資410萬，節(jié)約640個(gè)工時(shí)。因此，IP微波承載不僅能夠解決基站光纜接入難的問題，保障LTE網(wǎng)絡(luò)的順利開通，還能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 IP微波和光纜接入方案對(duì)比

據(jù)統(tǒng)計(jì)，160跳IP微波中超過95%的應(yīng)用場(chǎng)景為鏈?zhǔn)侥┒私尤?，成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)的情況較少。主要原因在于微波本身的一些局限性，表現(xiàn)為：

（1）易受干擾，隨著微波承載LTE基站越來越密集，傳輸區(qū)域相互重疊，使用IP微波時(shí)需要嚴(yán)格規(guī)劃頻譜信道。

（2）IP微波組網(wǎng)穩(wěn)定性較差，微波為視距傳播，城市中新建的建筑物容易擋住原有微波路線，造成組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

總的來說，IP微波成環(huán)補(bǔ)網(wǎng)方案涉及到環(huán)路中的所有LTE基站，對(duì)微波的安全性、穩(wěn)定性和傳輸容量擴(kuò)展性的要求均更高，適合短期應(yīng)用，待光纜接入條件成熟時(shí)，應(yīng)改為光纜成環(huán)；鏈?zhǔn)侥┒私尤氲姆桨父鼮殪`活，受鏈路環(huán)境變動(dòng)的影響較小，可應(yīng)用場(chǎng)景更為廣泛。

4 結(jié)束語(yǔ)

IP微波憑借其完善的IP特性，大容量的帶寬，與光網(wǎng)無縫對(duì)接的特點(diǎn)，成為承載LTE基站的一種有效手段。合理應(yīng)用IP微波技術(shù)，可快速解決光纖部署困難地區(qū)的LTE基站回傳需求，順利推進(jìn)LTE承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

1 殷曉偉.現(xiàn)代微波傳輸技術(shù)的演進(jìn)與應(yīng)用.通信技術(shù).2014

2 韓笑,朱武增.IP微波在傳送網(wǎng)中的應(yīng)用.黑龍江科技信息.2012

3 潘景勝.移動(dòng)寬帶掀建設(shè)高潮微波傳輸挑起大梁.電信網(wǎng)技術(shù).2011

Analysisonthe Application of IPMicrowave Bearing LTE Base Station Access

The characteristics of IPmicrowave are firstly introduced from two aspects: IPand broadband, then the solution of IP microwave carrying the LTE base station access is expounded. Through application examples, the advantages and disadvantages of IPmicrowave and optical cable are compared so as to provide suggestions for the application of IPmicrowave.

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