4G回傳有新招:毫米波傳送萬事俱備 只欠東風
發布時間:2016-07-27
[導讀]LTE時代的到來,在給用戶提供更快網絡速率、更好業務體驗的同時,也給運營商的移動承載網絡帶來了新的挑戰:一方面是海量LTE新建站點的迫切需求,另一方面卻是部分新建站點光纖資源短缺的殘酷現實。
LTE時代的到來,在給用戶提供更快網絡速率、更好業務體驗的同時,也給運營商的移動承載網絡帶來了新的挑戰:一方面是海量LTE新建站點的迫切需求,另一方面卻是部分新建站點光纖資源短缺的殘酷現實,這使得LTE基站業務回傳面臨著前所未有的壓力。
作為移動回傳的重要解決方案之一,微波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,傳統微波頻段頻譜資源緊張、波道間隔較小,難以滿足LTE基站對承載網絡的超大帶寬需求。因此,業界開始將目光投向以E-Band和V-Band為代表的能夠提供超大帶寬來滿足4G回傳需求的毫米波頻段。
4G建設催生毫米波傳送需求
當前,LTE在全球范圍內遍地開花,一場史無前例的LTE網絡建設大會戰已經全面打響,迅速部署更多的LTE基站成為運營商在4G時代搶得先機的關鍵。不過,由于LTE基站的覆蓋范圍較小,部署密度遠高于GSM基站和3G基站,據估算LTE基站需求數量大約是2G時代的40倍,因此LTE網絡建設將面臨大量的新建站點需求。但是,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基站業務回傳面臨巨大挑戰。
由于站點過于密集,光纖無法在短期內實現完全覆蓋,微波就成了4G移動回傳可選的重要方式。據了解,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網絡的快速部署。但是,傳統微波頻段(6-42GHz)頻譜資源緊張,波道間隔小(國內目前最大波道間隔為 28MHz),難以滿足4G基站回傳所需要的超大鏈路容量的需求。
毫米波的出現,使上述難題有了解決之道。與傳統微波頻段相比,毫米波頻段頻譜資源更為豐富,特別是E-Band和V-Band能夠輕松實現Gbps 速率;同時,毫米波設備體積更小,更適應密集城區部署,能夠提供足夠的帶寬來滿足4G基站回傳需求;此外,不同毫米波頻段憑借各自的傳播特性,也能分別滿足4G宏基站和小基站的回傳要求。
E-Band和V-Band各有千秋
在應用場景方面,E-Band和V-Band可謂各顯其能。首先,我們來說一下E-Band。早在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,這就是我們現在所說的E-Band。
相對于傳統微波頻段,E-Band優勢非常明顯:第一,E-Band頻譜資源豐富,單頻段頻譜資源達10GHz,幾乎是傳統頻譜資源的總和,可有效滿足密集部署需求;第二,E-Band能夠實現更大帶寬的空口容量,其波道寬度為N×250MHz,由于擁有250MHz甚至更大的波道間隔資源,E- BAND最大單頻點帶寬可達2.5Gbps,未來通過MIMO等手段可以最大支持40Gbps;第三,E-Band頻譜資源更純凈,電磁環境干擾少,部署時無需掃頻,加之頻譜費用較低、備件種類大幅減少、全頻段調諧、一體化設計、設備體積小、硬件安裝簡單等特點,E-Band可實現快速交付,并且大幅降低運營商TCO。
由于E-Band傳送距離一般超過2KM、小于3KM,綜合上述特點來看,E-Band微波非常適合大帶寬傳輸應用場景,可以滿足LTE基站對回傳網絡大帶寬的需求,尤其是LTE在城區的密集部署與熱點覆蓋,非常適于使用E-Band進行回傳。
再來看一下V-Band。據了解,V-Band頻譜范圍從57-66GHz,各國家和各地區開放的V-Band頻譜資源也不盡相同(從5GHz到 9GHz不等)。由于V-Band擁有5GHz到9GHz的頻率資源,且ITU對其波道帶寬定義是50MHz為一個單位進行劃分,或將幾個甚至幾十個 50MHz進行捆綁,這就意味著如果加上數字調制技術,V-Band可以支持幾百M的帶寬,可以很好的滿足移動回傳的帶寬需求。
但是,由于V-Band頻段氧衰和雨衰都較大,導致其傳送距離小于300米,所以比較適合小站回傳。當前,為了應對LTE時代的數據洪流,運營商在部署LTE宏基站的同時也在不斷增加小基站的部署數量,而日益增加、密度較大的小基站同樣需要小站回傳網絡實現接入業務的回傳。
小站的部署非常密集、部署量較大、安裝體積小、帶寬需求幾百M,且站間距一般小于300米,而V-Band的種種特性都完全匹配小站的回傳應用場景,目前業界包括運營商和設備商都非常傾向將V-Band應用于小站回傳中。
此外,小站在進入規模部署時,頻譜的費用也是運營商重點考慮的方面。而V-Band的免費申請以及非常低廉的頻譜費用,使得海量部署具有了天然的優勢,其部署費用相對傳統微波頻段大大降低,V-Band也被業界廣泛認為是以無線方式實現小站回傳的最佳選擇之一。
產業鏈日趨成熟
由于毫米波頻段傳送技術,可以有效地解決運營商在LTE基站回傳上所面臨的痛點,因此產業鏈各方已經提早布局推出了較為成熟的商用產品。E-Band方面,華為、愛立信、阿朗、NEC、Siklu、Bridge WAVE等廠商已經推出了各自的E-Band產品;V-Band方面,華為、愛立信、NEC、Sub10、Siklu、BridgeWave、VubiQ等廠商也推出了各自的V-Band產品。
隨著相關產品的不斷成熟,國外部分市場已經率先部署了毫米波傳送方案。其中,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,華為在全球已經有40個E-band微波的成功商用。
同時,在毫米波傳送的頻譜劃分上,各個國家的差異較大,頻譜管理模式上也各有不同。V-Band方面,美國、英國均免費開放了57-64GHz頻段,但英國對64-66GHz頻段收費;日本免費開放59-66GHz頻段;澳大利亞免費開放59.4-62.9GHz頻段;德國軍方與公眾共用 59-64GHz頻段,64-66GHz則只給公眾使用且傾向于License方式;瑞士也是License方式開放59-66GHz頻段;捷克則是以 light license方式開放64-66GHz頻段。E-band方面,E-band在已公開該頻段的國家以light license/License方式為主。
對此,華為微波產品線副總裁Renato Lombardi建議,針對V-Band微波點對點傳輸的應用,應該放寬EIRP限制到55dBm或以上,允許更遠距離的傳輸;NLoS應用則通過反射實現連接的情況下使用;同時增加對于最小天線增益的限制,避免密集部署時的相互干擾;此外,隨著未來5G無線接入帶寬的猛增,小站回傳需要更多的頻譜資源,因此建議將V-Band頻譜范圍擴大至57-66GHz。
對于E-band,Renato Lombardi指出,E-band微波設備在市場上已有一定應用,已公開該頻段的國家以light license/License方式為主。License化是運營商網絡應用的主流趨勢,因此近年來歐洲的德國、意大利等主要國家均將E-band頻段開放為License模式,運營商網絡通常需要相對較高的可靠性,License模式能夠盡力避免來自其它使用者的干擾。此外,目前E-band的信道以 250MHz和1.25GHz為主,不過隨著E-band License化,歐洲CEPT機構目前正在開展E-band更小信道分配的工作,后續將支持62.5MHz/125MHz信道。
國內處于探索階段亟需放開頻譜
相對于國外市場,國內市場在毫米波傳送方面還處于探索階段,標準、規范都有待進一步完善,尤其是最關鍵的頻譜分配亟待明確。目前,國內現有微波設備標準的系統參數要求均未覆蓋E-band頻段設備的射頻要求,如頻譜模板、接收機要求等。國家無線電管理局發布的《信部無705號》文件定義了目前用于國內微波通信的頻段和信道劃分,其覆蓋了23GHz及以下頻段,而對于E-band頻段尚未分配。
據了解,由中國移動、華為、愛立信牽頭起草的《E波段數字微波通信設備和系統技術要求》和《V波段數字微波通信設備和系統技術要求》兩個行業標準于2014年8月5日的CCSA會議上正式立項,預期要在2015年6月能夠完成標準化工作。
對于毫米波傳送,在近日舉行的“2014毫米波傳送產業技術論壇”上,工信部無線電管理局頻率規劃處和綜合處處長常若艇表示,毫米波傳輸將成為4G回傳的重要組成部分,對國家寬帶戰略的落實提供有力的支持。目前,從國際到國內,從政府到產業鏈各方都在積極協作,推動毫米波頻譜的相關規劃以及產品的研發、應用。
運營商需求迫切先行試驗探路
國內毫米波頻段傳送標準和規范的進一步完善,以及頻譜分配信號的逐步明確,可謂是恰逢其時。因為目前奮戰在LTE網絡建設一線的三大運營商,對于毫米波頻段傳送的需求相當迫切。
據了解,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,為國內毫米波頻段傳送的頻譜開放提供了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。
目前,國內毫米波傳送產業可謂萬事俱備,只欠東風——在市場需求、技術儲備、產品研發、部署經驗等方面,國內在毫米波傳送產業端到端都已經做好了準備。業內人士認為,我國應盡快完成毫米波傳送相關的頻譜規劃、標準制定、設備準入等程序,尤其是盡快明確、完善頻譜的開放政策,讓毫米波傳送產業鏈各環節可以更有針對性地推進產品研發和應用部署。
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