IP微波承載LTE基站接入的應用探討

楊波 華信咨詢設計研究院有限公司工程師

王獻森 華信咨詢設計研究院有限公司高級工程師

梅儀國 華信咨詢設計研究院有限公司副所長，高級工程師

陳明華 華信咨詢設計研究院有限公司所長，高級工程師

IP微波承載LTE基站接入的應用探討

楊波 華信咨詢設計研究院有限公司工程師

王獻森 華信咨詢設計研究院有限公司高級工程師

梅儀國 華信咨詢設計研究院有限公司副所長，高級工程師

陳明華 華信咨詢設計研究院有限公司所長，高級工程師

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

IP微波 LTE 寬帶 應用

1 引言

為了滿足用戶日益增長的移動互聯需求，國內三大運營商都相繼啟動了4GLTE網絡建設。然而，傳統的MSTP承載網絡由于存在不支持流量統計復用、承載效率低、無法承載多點到多點業務、業務承載擴展性差等缺點，無法滿足LTE網絡突發的流量以及基站間的通信需求，運營商紛紛采用基于IP技術的IPRAN、PTN傳送網絡，解決LTE基站IP化、寬帶化傳輸的需求。與此同時，LTE基站的站間距縮小，站址增加，管線光纜資源難以及時滿足LTE基站接入的需求，部署迅速的大容量IP微波設備成為加速推進LTE回傳網絡建設的利器。

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。隨著通信技術的發展和無線網絡的升級，微波設備主要朝著IP化和寬帶化兩個方向不斷演進，IP微波的具體特性如下：

（1）IP化

傳統TDM微波為物理層微波，提供固定的傳送管道，僅做數據透傳，適合于傳統2G語音業務。隨著3G通信網絡的普及和移動寬帶業務的發展，IP微波成為主流。新型IP微波不僅在業務接入、處理、空口傳輸等全方面支持IP分組化業務，同時兼容傳統的PDH、SDH等TDM傳統業務。接口單元包含了E1、STM-1、 FE/GE，能夠無縫對接各種類型和速率的業務；控制單元包含時隙交叉單元和IP分組交換單元，支持對TDM和以太業務原生處理，也支持對TDM和以太業務進行PWE3封裝，可動態分配以太網業務帶寬和E1電路帶寬，自適應LTE時代不同運營商、不同地區的網絡業務需求。

（2）寬帶化

IP微波產品的寬帶化主要通過幾個方面實現：更高的調制格式、交叉極化技術（XPIC）、幀頭壓縮技術等。采用更高的調制格式會提高接收機靈敏度的要求，傳統微波產品的最高調制模式一般為256QAM，新的IP微波產品的最高調制格式已經可以達到2048QAM，相比256QAM，帶寬提升了37%。IP微波還可以通過自適應調制技術，在不同的調制格式QPSK～2048QAM之間切換，優先保證高優先級的業務，適應空口環境的變換和惡劣環境的影響。交叉極化技術通過在一個信道中采用水平極化波和垂直極化波傳輸兩路信號，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微波幀頭壓縮技術采用短字節代替微波發送端不發生變化的內容，在接收端還原，從而提升微波傳輸的有效字節，當微波傳輸中的以太網數據主要為64kB等短字節時，吞吐量甚至可以提升一倍以上。

某運營商委托泰爾實驗室對3家投標廠商的IP微波進行了關鍵參數測試，測試結果表明：在56MHz頻譜帶寬、單個ODU、1024QAM的條件下，廠家的IP微波產品均能實現450Mbit/s的吞吐量。再通過結合交叉極化技術、多ODU、幀頭壓縮技術，某些廠家的IP微波產品已經可以實現2Gbit/s的吞吐量。與此同時，IP微波還開發出完善的QoS能力、時鐘特性和保護倒換能力，來契合LTE基站承載網絡的要求。

3 IP微波承載LTE基站接入的解決方案

根據LTE基站承載需求和IP微波技術特點，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用前景。

3.1 IP微波應用場景

在我國，IPRAN和PTN技術是承載LTE基站回傳的主要手段，承載網絡結構可分為核心層、匯聚層和接入層。目前，IP微波主要應用于LTE承載網絡的接入層，同光設備混合使用，分為成環補網、鏈式末端接入和容災備份3種應用場景，具體參見圖1。

圖1 IP微波在LTE基站回傳中的應用場景

（1）成環補網

LTE基站的流量均值為150M左右，每個接入環包含4～8個基站，形成GE環路。當采用IP微波成環補網建設時，要求IP微波的吞吐量能達到GE，并且支持和光設備進行保護倒換，保護倒換時間應小于50ms。

（2）鏈式末端

針對光纜接入難的站點，可以采用IP微波鏈式末端接入的方式。從安全性考慮，鏈式接入不應超過兩級。IP微波容量需滿足LTE基站的峰值速率，最好達到450M以上。

（3）容災備份、應急通信

在多災害地區，為了防止兩個重要LTE站點間的光纜斷裂，可以將IP微波傳輸作為光傳輸的備份，保證信息傳輸的安全。而當遇到應急搶險時，采用IP微波恢復通訊可以節省大量時間。

3.2 IP微波承載LTE基站接入的應用實例

某運營商在2013年開始部署LTE基站，采用IP RAN承載方式，計劃首期建設892個基站，其中460個基站與2/3G基站共址，432個基站為LTE新建站址。由于接入層光纜基礎資源極其匱乏，光纜不可達的基站數有160個，光纜未達率為18%。

該運營商通過IP微波測試的技術論證和招投標，采用了IP微波補網建設的方案，并選擇華為公司的RTN905設備。RTN905采用分體式設計，有室內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個室外單元，最大吞吐量為1Gbit/s，RTN9051A只有1個室外單元，最大吞吐量為500Mbit/s。

在具體的應用中，IP微波承載設計應遵循以下幾點：

（1）根據網絡拓撲結構，選擇具體型號，如RTN9051A適合鏈式接入，RTN9052A適合成環補網。

（2）根據基站位置，設計IP微波路由，因微波空間傳輸損耗較大，設計微波鏈路時盡量選擇傳輸距離較短的方案。

（3）現場勘查，進行干擾分析、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勢在于：

（1）進站容易，開通時間快。

（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時間上的區別。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960工日。通過建設IP微波，大約可節省一次性投資410萬，節約640個工時。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網絡的順利開通，還能取得良好的經濟效益。

表1 IP微波和光纜接入方案對比

據統計，160跳IP微波中超過95%的應用場景為鏈式末端接入，成環補網的情況較少。主要原因在于微波本身的一些局限性，表現為：

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

（2）IP微波組網穩定性較差，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，造成組網結構的調整。

總的來說，IP微波成環補網方案涉及到環路中的所有LTE基站，對微波的安全性、穩定性和傳輸容量擴展性的要求均更高，適合短期應用，待光纜接入條件成熟時，應改為光纜成環；鏈式末端接入的方案更為靈活，受鏈路環境變動的影響較小，可應用場景更為廣泛。

4 結束語

IP微波憑借其完善的IP特性，大容量的帶寬，與光網無縫對接的特點，成為承載LTE基站的一種有效手段。合理應用IP微波技術，可快速解決光纖部署困難地區的LTE基站回傳需求，順利推進LTE承載網絡建設。

1 殷曉偉.現代微波傳輸技術的演進與應用.通信技術.2014

2 韓笑,朱武增.IP微波在傳送網中的應用.黑龍江科技信息.2012

3 潘景勝.移動寬帶掀建設高潮微波傳輸挑起大梁.電信網技術.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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