淺談數(shù)字微波通信及其優(yōu)于光纖的特點(diǎn)和發(fā)展

蔡 凝

（吉林省廣播電視廳652臺，吉林 長春 130021）

數(shù)字微波通信是在微波傳輸過程當(dāng)中使用數(shù)字信號處理技術(shù)的一種通信方式，它同時具備了微波通信投資很小、建線迅速、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，還擁有抗干擾強(qiáng)、傳輸可靠、傳輸線路很長等優(yōu)勢。如今數(shù)字微波通信在中國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著極大的作用。

一、我國數(shù)字微波通信發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段

1 發(fā)展模擬微波的階段

我國模擬微波通信技術(shù)的發(fā)展始于1958年，到20世紀(jì)70年代中，全數(shù)字化﹑全固態(tài)化﹑無人值守，三個技術(shù)問題始終沒有得到解決，影響它的推廣使用。

2 發(fā)展中、小容量數(shù)字微波的階段

20世紀(jì)80年代初期我們已經(jīng)掌握了中、小容量數(shù)字微波所有的技術(shù)，也逐步在通信專用網(wǎng)上實(shí)施應(yīng)用。

圖1 數(shù)字微波中繼通信線路示意圖

3 發(fā)展大容量數(shù)字微波的階段

20世紀(jì)80年代末期，國家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目提出，大容量數(shù)字微波通信將逐步進(jìn)入系統(tǒng)的研發(fā)過程。

20世紀(jì)80年代中、后期，我國的數(shù)字微波發(fā)展受阻，光纖通信技術(shù)的推廣成為了主要原因，而數(shù)字微波干線傳輸也逐步被光纖通信取代。因光纖通信具有超大的帶寬、極低的損耗以及建設(shè)超低成本而成為了干線傳輸?shù)闹饕绞剑瑥亩鴮?shù)字微波產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊。從20世紀(jì)90年代開始，大容量光纖傳輸成為了我國信息道路建設(shè)的重要傳輸方式。在這樣的現(xiàn)實(shí)面前，數(shù)字微波該如何發(fā)展已經(jīng)是該領(lǐng)域研發(fā)和使用的單位及人員非常關(guān)心的問題。

二、微波傳輸與光纖傳輸相比有如下優(yōu)勢

1 能很好地應(yīng)對突發(fā)情況

由于微波傳輸沒有固體介質(zhì)，所以鋪設(shè)簡單，在突發(fā)情況下可以迅速實(shí)現(xiàn)兩地通信。例如唐山大地震、20世紀(jì)90年代特大洪澇災(zāi)害中，當(dāng)別的通信手段均已失效時，微波傳輸及時地保證了通信的暢通，所以，微波傳輸?shù)钟匀粸?zāi)害的能力很強(qiáng)。

2 建設(shè)及維護(hù)的成本很低

在人煙稀少或地理環(huán)境復(fù)雜的山區(qū)、高原等地貌特征明顯的地區(qū)鋪設(shè)光纜難度很大、成本極高。相比之下，應(yīng)用無線電傳輸?shù)臄?shù)字微波方式，設(shè)備安裝簡單迅速，一般只需2-3個工作日即可組建好一對包含中繼器的微波設(shè)備。另一方面，在做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時也無需過分考慮地貌特征，比光纖或光纜傳輸要經(jīng)濟(jì)有效。

3 容易建設(shè)

在同樣路徑下組建數(shù)字微波需要的時間要比組建光纖通信系統(tǒng)、同軸電纜系統(tǒng)短得多，而且基本不受地形條件影響。

4 高頻段微波，可使用于城區(qū)內(nèi)短距離支路，如13GHz、15GHz、18GHz幾個頻段的點(diǎn)對點(diǎn)微波通信系統(tǒng)﹑移動通信基站的連接。

5 無線光纖，可應(yīng)用在寬帶業(yè)務(wù)的接入中，是未來重要的發(fā)展方向。

6 解決了加密及抗干擾問題，可以應(yīng)用于軍事通信中

由于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，各種通信都可以轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號傳輸，所以數(shù)字微波通信讓軍隊(duì)更加愛不釋手，軍方還將在未來向更高功率、更高頻率等多種發(fā)展方向研發(fā)升級數(shù)字微波系統(tǒng)。

中繼站也起到了非常大的作用，如圖1所示這個示意圖顯示的是一條數(shù)字微波通信線路，它的主干線最長可以達(dá)到上千千米，另外有許多條支路，還包含了兩端的終端站和大量分路站以及中繼站，它們共同組成了一條數(shù)字微波中繼通信的線路。

三、數(shù)字微波通信該如何發(fā)展

從電信技術(shù)的發(fā)展歷史上能看出通信傳輸向來都是多手段的，不可能由某種傳輸方式包打天下，如今通信網(wǎng)的兩個主流方式是移動通信及光纖通信，它們擁有巨大的用戶市場和產(chǎn)業(yè)資源。它們的存在漸漸把數(shù)字微波逐出原有的領(lǐng)地，這是科技發(fā)展及進(jìn)步所帶來的必然結(jié)果。所以，要想繼續(xù)發(fā)展數(shù)字微波技術(shù)，首先要接受現(xiàn)實(shí)，了解微波傳輸在當(dāng)前市場的需求程度和存在價值，數(shù)字微波涉及的關(guān)鍵技術(shù)需要不斷被突破，才會有更好的發(fā)展。

（1）高頻段傳輸技術(shù)是指包括毫米波頻段的10GHz以上的頻段。由于電信主管部門所做的規(guī)劃，即3GHz以下的頻段給個人通信，而3～10GHz之間的頻段已經(jīng)非常擁擠。所以，數(shù)字微波通信要向高頻段發(fā)展。

（2）兼容技術(shù)

電信主管部門在10GHz以下的頻段中也劃分了某些頻段給數(shù)字微波通信使用，由于該頻段內(nèi)傳播的條件好，設(shè)備已經(jīng)成熟，這些頻段要更好地利用，則需要利用抗干擾技術(shù)、擴(kuò)頻及跳頻等技術(shù)來解決兼容問題。

（3）可使用在不同種類的用戶組網(wǎng)和接口技術(shù)中。通過軟件無線電技術(shù)，根據(jù)用戶不同的組網(wǎng)要求完成各種接口功能從而使之成為一個公用的平臺。

（4）利用數(shù)字專用集成電路、全數(shù)字化處理等技術(shù)降低建設(shè)成本并提高可靠性。

四、未來發(fā)展

20世紀(jì)80年代之前的通信網(wǎng)基本為中繼線以衛(wèi)星、微波等無線方式為主，用戶線以市話電纜的有線方式為主。而未來通信網(wǎng)則是中繼線以有線為主，用戶線以無線為主。這就為數(shù)字微波通信帶來了新的發(fā)展方向和新的機(jī)遇。

站在用戶的角度來看，用戶線可以分為固定型和移動型兩類。移動通信均為移動型用戶線，隨著移動通信的發(fā)展，中國3G甚至4G用戶都在快速增多，3G、4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也日益增多，這使得移動回傳網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬產(chǎn)生了極大的壓力。當(dāng)前3G以及HSPA的傳送容量為10-20Mbit/s，而國內(nèi)第一個4G單網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的傳送容量超過了100Mbit/s，因此移動回傳網(wǎng)面臨著更高的挑戰(zhàn)。全球移動回傳網(wǎng)絡(luò)均以微波傳輸為主，解決傳輸容量瓶頸的兩種可行方案是選擇光纖或大容量微波進(jìn)行傳輸。因?yàn)槲⒉▊鬏敿夹g(shù)能加快組網(wǎng)效率，并能有效減少其建設(shè)成本，所以微波傳輸技術(shù)必然成為全球移動回傳網(wǎng)絡(luò)的重要接入、傳輸方式。當(dāng)前全世界有61%的基站通過微波連接。但是在我國，通過微波連接的3G節(jié)點(diǎn)只有不到5%。我國當(dāng)前常用的微波傳輸主要是SDH和PDH，最高傳輸速率只有155Mbit/s，傳送效率很低，極大地制約了微波技術(shù)在我國移動回傳網(wǎng)絡(luò)中的使用。如今的微波通信技術(shù)已經(jīng)徹底解決了帶寬和可靠性的瓶頸，5Gbit/s技術(shù)徹底解決帶寬不足的問題，在剛剛過去的幾年中，微波傳輸帶寬逐年飛速增長，愛立信公司逐年推出了1.25Gbit/s和2.5Gbit/s 的無線單元，2011年以前這個數(shù)值就已經(jīng)達(dá)到了5Gbit/s。實(shí)際使用時，微波系統(tǒng)的可靠性完全可以通過合理的微波鏈路設(shè)計(jì)從而保證足夠的余量來提高。我國的人口密度非常高，隨之而來的是人口密集區(qū)的基站密度也很高，所以對大容量的移動回傳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也提出了更高要求。同時，運(yùn)營商為了在激烈的競爭中通過快速建網(wǎng)來占得先機(jī)，MBH的靈活遷移、快速安裝就需要更多的技術(shù)支持來實(shí)現(xiàn)，而這恰好是短站距、大容量的E波段新一代微波傳輸系統(tǒng)所能解決的難題。最后，能否完善國家頻率資源利用率需要進(jìn)行詳細(xì)的分析規(guī)劃。第四代移動通信的應(yīng)用及寬帶業(yè)務(wù)的繼續(xù)發(fā)展，將對固定無線接入提出更加高的要求，微波傳輸通信中點(diǎn)對多點(diǎn)及點(diǎn)對點(diǎn)方式的快速建設(shè)、調(diào)整、可用等方面一直作為相較于光網(wǎng)絡(luò)非常大的優(yōu)勢。所以即便在4G甚至5G時代，被當(dāng)做光網(wǎng)絡(luò)的很好補(bǔ)充，它還是有很大的發(fā)展空間。在歐洲大陸，因?yàn)槌鞘械缆芳巴恋乇粐?yán)格管理，不允許輕易被破壞，所以有近60%的通信都是通過微波傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行。

伴著中國經(jīng)濟(jì)迅速前行的步伐，精神文明建設(shè)的不斷提高，假以時日，我國微波通信技術(shù)將得到大量的應(yīng)用。與此同時，因?yàn)槲覈鐣幱谵D(zhuǎn)型時期，有其特別的發(fā)展機(jī)遇，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，市場需求逐年增大，微波傳輸發(fā)展的土壤日益肥沃。我們有理由相信，在不遠(yuǎn)的將來我國微波通信會具有十分廣闊的市場前景，數(shù)字微波也將得到更快發(fā)展。

[1]微波與數(shù)字通信[M].北京：中國基礎(chǔ)科學(xué)，1999（01）.

[2]數(shù)字微波中繼通信[M].北京：水利電力出版社.

[3]潘景勝.移動寬帶掀建設(shè)高潮微波傳輸挑起大梁[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2011（10）.

[4]愛立信（中國）通信有限公司.微波傳輸賦予3G超強(qiáng)靈活性[N].通信產(chǎn)業(yè)報(bào)，2008.

[5]保婷婷.微波與數(shù)字通信技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[J].科學(xué)時報(bào)，2001.

[6]張?jiān)品?多頻段點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)字微波通信中繼站的研究[J].大連海事大學(xué)，2004.