2013年年底,工信部正式向中国移动、中国电信、中国联通颁发TD-LTE制式4G牌照,中国正式迈入4G时代。根据第三方分析机构GSMAintelligence的报告预测,到2017年年底,全球将有超过128个国家部署约500张LTE网络。4G在提供更大的带宽、给人们带来更好的移动互联网体验的同时,也会让运营商的移动承载网面临挑战。
E-Band支持超大带宽
随着国内4G牌照的发放,LTE网络将会快速部署。但LTE基站的覆盖范围小,部署密度远高于GSM基站和3G基站,LTE建设将面临新建大量站点的需求。而部分新建站点光纤资源短缺,国内预计将有20%的新建站点光纤资源缺失,使得LTE基站业务回传和PTN光纤网络成环均面临压力。微波作为移动回传的重要解决方案,能替代或作为光纤的补充,解决光纤短缺问题,实现LTE网络快速部署。但是传统微波频段(6GHz~42GHz)频谱资源紧张,波道间隔小(国内目前最大波道间隔为28MHz),难以满足LTE基站对承载网络的大带宽需求。在这种情况下,业界将目光投向了能提供超大带宽的E-Band微波。什么是E-Band微波,E-Band微波传输能提供多大带宽,又适用于哪些应用场景呢?
2000年,ITU-R和ETSI标准组织进行了高频段71GHz~76GHz和81GHz~86GHz微波的划分,这就是后来我们常说的E-Band。
同时,业界标准机构ITU-R、FCC、CEPT分别对E-Band的射频波道配置提出了相关建议,信道划分以250MHz和1.25GHz为主。有了250MHz甚至更大的波道间隔资源,E-Band微波单频点才能提供更大的带宽。目前业界最大单频点带宽达2.5Gbps,未来甚至能提供10G的空口传输带宽。
微波传输的距离同时受到自由空间损耗、大气损耗和雨衰的影响。
自由空间损耗:71GHz~76GHz的自由空间路径损耗大约是130dB,81GHz~86GHz的自由空间损耗是131dB。这个值普遍高于传统频段下的自由空间损耗,这就直接造成E-Band的传输距离要远小于其他传统频段的传输方式。
大气损耗:在71GHz~86GHz这个范围内,大气对E-Band的衰耗是很低的,基本小于0.5dB/km。
雨衰:对于10GHz以上的微波,雨衰会直接限制微波传输的距离。对于E-Band微波,在非常恶劣的情况下,如热带雨林降雨(100毫米/小时),雨衰在30dB/km左右,但这一般只发生在短时间内,而且在网络设计时,可以通过预留余量来适应天气变化。部分厂家还支持自适应调制功能,即可以通过调整调制模式来适应天气的变化,配合QoS配置,保证高优先级业务可以正常通信,从而提升网络可靠性。
E-Band基本不受云雾的影响。即使能见度为50米、密度为0.1g/立方米的浓雾,对E-Band也仅能产生0.4dB/km的衰落,基本可以忽略不计。从实际的测试情况来看,E-Band微波可以稳定工作在2km~3km的传输距离范围内。
E-Band的应用场景丰富
相对于传统频段,E-Band频率资源丰富,支持比传统频段更大的带宽,单频点带宽达到了2.5Gbps。
E-Band微波非常适合大带宽传输应用场景,满足LTE对回传网络的带宽需求,结合中国移动的业务需求,可以大致分为以下四种场景。
PTN接入层补网成环:环网能提高承载网络的可靠性和容灾能力,运营商通常对网络成环率都有一定要求,尤其是追求高品质的中国移动。但常常由于各种各样的现实困难,部分站点光纤资源缺失,接入层仍然有相当比例的网络面临成环压力。E-Band微波可以作为光纤的替代品,配合现网PTN设备进行成环补网(目前接入环的带宽一般为1Gbps),解决光纤资源缺失导致PTN网络无法成环的问题,为PTN网络提供环网保护能力,提升传输网络的可靠性。
LTE末端基站接入:在城市密集地区,单基站(S333配置模式下)带宽需要达到900Mbps以上。在1km~3km短距场景下,E-Band微波拥有丰富的频谱资源,可以用来解决传统微波频段资源紧张、传输带宽小的问题,作为末端LTE基站业务接入,解决部分新建站址光纤缺失的问题,实现LTE基站快速部署。
大客户专线:对于数据业务互联专线、企业链路租赁等1Gbps以上带宽需求的业务,有些大楼因光纤铺设困难、成本高、周期长而无法部署,E-Band微波可作为IP/MPLS路由器或L2交换机之间的光纤替代,解决光纤和部署困难问题。
综合业务接入:E-Band微波提供2.5G大带宽,可同时轻松承载基站/WiFi、大客户、宽带等多种业务,在光纤缺失并且有综合业务承载需求的场景下,可以通过E-Band微波大带宽优势快速部署,从而树立起领先品牌,吸引更多高价值客户。
E-Band频谱目前在全球47个国家已经开放,并在欧洲、中东等地区开始规模部署,但E-band微波在我国尚处于实验阶段。目前,北京移动现网已建立了全国第一个E-Band试验局,已经完成了E-Band物理链路、业务测试以及可靠性验证,可以为相关频谱开放提供详细的实验数据和技术评估参考。