近兩年來,LTE網絡在國內外已開始規模部署,LTE移動回傳網絡成為各大運營商重點關注和建設的對象,眾多標準化組織和技術論壇紛紛探討 MBH(Mobile Backhaul)的各種技術解決方案。目前LTE MBH的主流技術解決方案是L2VPN+L3VPN,主要產品解決方案包括核心層L3PTN+接入匯聚層L2PTN網絡和核心匯聚層IP/MPLS路由器+接入層L2 MPLS-TP或以太網交換機(業內也稱該方案為IP RAN)兩大類。分組微波技術作為主流解決方案的必要及有效補充,在LTE移動回傳中扮演著重要角色,主要解決光纖部署困難地區的基站回傳和熱點地區快速覆蓋等應用需求,目前分組微波設備已在歐洲、北美地區、非洲、拉美和南太平洋等地區應用在LTE移動回傳網絡中。本文分別從分組微波的技術優勢、LTE基站的末端接入承載、LTE移動回傳網絡接入層的補環、LTE業務的應急通信以及E-Band分組微波設備的展望等五個方面闡述分組微波技術在LTE移動回傳網中的應用策略。
一、分組微波設備六大技術優勢助力LTE移動回傳
根據分組傳送技術的差異,分組微波設備可劃分為基于PTN的分組微波和基于以太網的分組微波兩類設備形態。根據微波頻段的不同,又可劃分為常規頻段設備和E-Band設備。
分組微波設備的技術特點和優勢令其輕松應對LTE回傳網絡需求,具體體現在以下六個方面:
第一,先進的容量提升技術。常規頻段(6G~42GHz)的分組微波設備可滿足LTE建設初期的網絡帶寬需求,在56MHz中頻帶寬和2048QAM調制模式下設備支持的單頻點最大系統容量可達600Mbps。通過多種容量增強技術,如單頻點帶寬增倍的XPIC(交叉極化干擾抵消,Cross- polarization interference cancellation)技術,多頻點帶寬倍增的ODU綁定技術,可提高業務封裝效率的幀頭壓縮技術等,可大幅提升微波鏈路帶寬;另外分組微波設備還可根據天氣條件的惡化自適應降低調制模式,保證高優先級業務的傳送;分組微波設備在LTE帶寬需求適配方面有天然的靈活性。
第二,E- Band微波設備的大帶寬傳送能力。隨著LTE建設的開展,更大的帶寬是對移動回傳網提出的必然要求,新一代的E-Band微波設備天然具有傳輸大容量業務的能力。E-Band工作在71~76GHz或81~86GHz頻段,提供可達10GHz的可規劃單頻段頻譜資源,其中頻帶寬可支持250MHz和 500MHz,目前調制模式最大可支持64QAM。由于采用了更高的工作頻段和更寬的中頻帶寬,E-Band分組微波設備在500M中頻帶寬和64QAM 調制模式下的系統單頻點容量可達2.5Gbps。相比常規頻段分組微波設備,系統容量成倍提升。在應用場景上, E-Band微波更適用于城區內的短距離(通常小于3km)大帶寬密集覆蓋。
第三,豐富的電信級保護機制。在微波鏈路方面,可通過對每跳微波鏈路兩端的中頻單元和ODU進行熱備份實現保護HSB(Hot Standby)保護功能;在接入鏈路方面支持GE接口的LAG保護,部分支持STM-N接口的設備還提供MSP保護功能;PTN分組微波設備在網絡側保護方面和PTN設備一脈相承,完美匹配,支持LSP的線性保護,部分廠商支持環網保護;以太網分組微波設備在網絡側保護方面主要支持以太網環網保護;完善的保護機制為分組微波設備承載LTE回傳業務保駕護航。
第四,多業務承載能力和豐富的QoS機制保證。分組微波設備可提供點到點的EP-Line和EVP-Line、多點到多點的EP-LAN和EVP- LAN業務類型,PTN分組微波設備和部分以太網分組微波設備還支持TDM業務。分組微波設備提供較完善的QoS機制:支持流分類和優先級映射、入口 CAR、8級隊列優先級調度(SP和SP+WFQ)、擁塞控制策略等功能。
第五,強大的OAM功能和面向業務的運維管控功能。PTN和以太網分組微波設備均支持以太網業務OAM、以太網接入鏈路OAM 。PTN分組微波設備還支持LSP和PW層的MPLS-TP OAM,部分廠商支持LSP段層OAM。為了提高分組微波設備的維護操作管理功能,部分廠商網管可提供端到端中射頻參數設置與查詢、端到端業務創建、微波鏈路衰落儲備測試、偽隨機碼測試、空間掃頻測試等網管功能。
第六,較完善的頻率和時間同步技術。PTN和以太網分組微波設備均可提供穩定可靠的頻率同步功能。PTN分組微波設備還支持高精度的時間同步功能,滿足TD-LTE基站移動回傳需求。
二、分組微波設備實現無光纖接入資源區域的LTE基站的末端接入
在無法實現光纖接入的區域部署基站是分組微波設備在LTE移動回傳中的主要應用場景。LTE網絡為了提高覆蓋,宏站和小站協同組網,宏站負責網絡覆蓋,小站負責覆蓋補盲和數據熱點吸收等,分組微波可以靈活適應LTE回傳承載時宏站和小站協同組網下的不同應用需求。
首先,分體式分組微波應用于LTE宏基站的末端接入,提供多方向業務匯聚能力
LTE宏基站通常安置在固定站址的機房,多采用IDU和ODU分離的分體式分組微波設備承載接入,以提供多業務接入和匯聚能力。如果LTE基站通過城域 PTN接入層上聯到EPC(Evolved Packet Core,演進的分組核心網),則建議采用同廠家的基于PTN的分組微波設備實現基站末端接入,并通過NNI接口互聯,實現分組微波設備和PTN網絡的端到端統一維護管理。如果LTE基站通過其他方式上聯到EPC,微波設備的選取可根據實際需求靈活配置。
其次,全室外分組微波在LTE小基站的末端接入上大顯身手
LTE小基站的數量眾多,分布更密集,且其多分布在一些人口密度較大的繁華街道、樓宇、廣場等區域,站點部署環境復雜,通常不能提供固定的站址或機房,常需要安裝在墻壁、燈桿等上面,對于沒有光纖接入資源的地方,全室外的分組微波設備有了用武之地。與分體式分組微波設備相比,全室外微波設備提供的數據接口少,功能較簡單,但其輕便安裝、易維護、低功耗、即插即用和低成本的特點很好地適應了小站接入模式。
小站的回傳應用模式主要包括小站和宏站(支持hub)之間傳送、小站和小站匯聚網關之間傳送、小站網關和回傳網絡的匯聚節點之間傳送。
最后,E-Band分組微波將在高密度、大帶寬和短距離末端接入上凸顯價值
隨著LTE網絡的大規模鋪設,在國內的4G牌照發放之后,LTE業務的發展將步入快速發展的軌道,LTE基站接入業務的帶寬會很快耗盡常規頻段的微波鏈路資源,在國內開放E-Band頻段之后,E-Band分組微波設備的大帶寬傳送能力的優勢將得以盡興發揮,在光纖接入資源匱乏的區域繼續凸顯分組微波設備最后一跳的價值。
三、分組微波設備實現LTE移動回傳網絡接入層補環,提高網絡健壯性
鑒于微波傳輸性能受天氣影響較大,LTE移動回傳網絡的物理鏈路在當前及可預見的未來仍然以光纖為主,但現有光纖資源因業務開展逐漸消耗殆盡,部分區域可能無光纖資源可用,尤其是在人口密度較大的中心城市,鋪設新光纖資源難度大、周期長,造成該區域接入層網絡鏈型較多,成環率較低,在可靠性上存在隱患,分組微波設備因靈活部署可作為接入層補環的有效手段,提高網絡健壯性,如圖1所示。
圖1 LTE回傳網絡接入層分組微波設備補環應用
采用分組微波設備進行接入層補環時,如果接入層采用PTN設備,建議優先考慮和接入層設備同廠商的PTN分組微波設備,它的優點顯而易見:可以進行端到端的維護管理,不存在管理盲區;PTN分組微波的OAM功能比較完善,易于實現網絡性能監測和故障定位排查;PTN分組微波的保護功能豐富且完善,除了微波鏈路的熱備份保護(HSB)外,還可配置LSP線性保護和環網保護,完美匹配接入層PTN設備,保證LTE業務可靠傳送;PTN分組微波設備可提供 IEEE 1588V2功能,適用于TD-LTE業務的傳送。
接入層網絡采用PTN設備承載時,也可基于實際情況考慮采用以太網分組微波來補環,此時PTN網絡把以太網分組微波設備提供的微波鏈路當作透明通道,進行端到端業務配置、OAM監控和保護配置,但存在著監控盲區,需增配以太網分組設備網管進行維護管理,增加了維護量和復雜度,且需考慮以太網微波設備和PTN設備的QoS映射配置;由于以太網微波與PTN設備采用NNI接口互連,無法配置LAG保護,存在保護盲區,若采用UNI接口對接可實現LAG保護,但會影響到PTN設備接入的業務不能進行端到端配置管理;另外當前以太網分組微波設備對IEEE 1588V2時間同步功能支持情況欠佳,難以滿足TD-LTE基站回傳的應用需求。
如果接入層為IP RAN等其它類型設備,可基于實際情況選擇適當的分組微波設備。
四、分組微波的快速接入是LTE業務應急通信不可或缺的手段
分組微波設備應用于LTE業務應急通信時,包含但不限于以下兩種情況:
第一,用于臨時的熱點覆蓋
對于某些臨時的大型體育活動和文藝演出,因人員密度很高,原來配置的LTE基站帶寬不能滿足業務的接入需要,需要增設基站,但可能的情況是光纖或其他有線接入資源匱乏,此時分組微波設備快速部署、靈活配置的特點得以充分發揮,對于可靈活選址的全室外微波尤其如此。
第二,用于救災
當自然災害如地震,洪水或人為災難如戰爭來臨時,通信暢通是救災的最基本保障;在災難發生現場,原有的基站、光纖鏈路可能被摧毀,導致通信中斷,在通信搶通實施中,分組微波設備的靈活安裝,快速實施的特點可成為應急通信的有效傳輸手段。
五、E-Band分組微波設備的應用發展需各方共同推進
隨著LTE網絡的規模部署,大帶寬業務的逐漸加載,支持更大帶寬、豐富的QoS功能、完善的保護機制、高精度的時間同步功能以及支持端到端配置及維護的 E-Band分組微波設備成為業內的重點發展方向,目前已經完成了E-Band的國際標準化,且新一代E-Band設備在國際市場上如歐美一些國家已開始規模應用;國內常規頻段分組微波設備的標準化工作已基本完成,且設備已開始應用于LTE回傳網絡中;在E-Band頻段標準化方面,CCSA已開展了包括頻率分配、信道劃分、設備技術要求和測試方法等內容的技術研究,由于國內尚未開放E-Band頻段,暫無法轉化為E-Band標準,E-Band分組微波設備產業鏈的健康快速發展仍然需要國家管理部門、標準化組織、運營商和設備制造商的共同推進。
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