基站接入微波組網策略研究

潘詩柱

［摘 要］為了應對我國山區的復雜地形和有線傳輸建設的困難，引入有線傳輸接入和微波傳輸相結合的組網策略進行傳輸網絡建設，提高了運營商的投資建設效率，為我國山區的基站建設提供了有力保障。文章主要分析接入網和微波的相關技術，涉及接入網和微波的相關設備介紹；同時對因地理條件限制基站接入網的環路，基于原有的“環、星、樹、鏈”等形式的網絡結構，新建微波傳輸結合原有接入網進行聯合組網，并對基站接入微波組網的策略進行探討。

［關鍵詞］接入網；基站；基站接入；微波；微波設備；微波組網

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2024.06.058

［中圖分類號］TN925［文獻標識碼］A［文章編號］1673-0194（2024）06-0181-04

1? ? ?基站接入微波組網的原因及需求

隨著通信網絡的飛速發展和5G網絡的普及，5G基站的建設速度加快，基站建設也由城區、縣城發展至鄉鎮、行政村乃至自然村。隨著基站建設逐漸深入農村偏遠地區，部分偏遠山區及人員稀少區域中出現傳統有線接入無法建設的地方或者是可以建設但投資過大的區域，有線傳輸網的建設條件也越來越惡劣。就目前我國云貴地區來說，轄區內的行政村、自然村地處偏遠，山高林密，要在這樣的條件下建設傳輸網絡非常困難。因此，近年來基站接入網的建設逐步采用有線光纜接入和微波結合組網的方式。由于現有移動網規模已較完善，而且每年還在改擴建，基站基數已相對較大，基站分布位置比較分散，相對中繼電路數較少。網絡結構采用“環、星、樹、鏈”相結合的方式進行組網，部分環路由于地理條件限制，無法建設雙路由。在這種情況下，部分通信運營商引入有線傳輸接入和微波相結合的組網方案，根據具體的基站分布情況和傳輸路由情況，綜合考慮將部分微波站點接入城域網保護環。

2? ? ?基站接入微波傳輸技術

基站接入微波傳輸技術是一種將微波信號進行基站接入數據傳輸的一種技術。它具有傳輸速率較高、傳輸距離較遠等優點，適用于城市和山區等不同地域的通信網絡。微波傳輸與其他通信網絡傳輸方式的區別在于其直接以微波為介質進行通信傳輸，無須采用其他固體介質，在兩點間以無障礙的直線距離采用微波進行通信傳輸［1］。一般來說，微波設備主要由室內單元（InDoor Unit，IDU）、收發信機（Optical channel Data Unit，ODU）、同軸電纜（用于IDU與ODU間互連）、天線、網管系統（可選）等組成。微波傳輸具有容量大、頻帶寬、效率高等特點，在發生山體滑坡、泥石流、洪澇等自然災害時，依然可以準確地發出信息并報警，也不會因為自然災害對通信產生影響，對于現有通信傳輸來說是一種路由保障［2］。

2.1? ?基站接入微波傳輸采用的主要技術

隨著有線傳輸的發展，曾經的模擬微波傳輸已逐漸被數字微波取代，數字微波傳輸具有更好的穩定性、抗干擾能力強、線路噪聲不堆積、保密性更強。數字微波傳輸的資金投入較大，所采用的器件便于固態和集成化。數字微波傳輸設備的特點是體積小、耗電低、安裝及投入使用方便，便于綜合業務數字網組網，這是數字微波傳輸被廣泛應用的原因之一［3］。

基站接入微波傳輸技術可以根據實際需要搭配，不同的搭配方式各具優缺點。同時，還需要考慮設備的兼容性和接口標準等因素。以下是基站接入微波傳輸主要技術。

（1）數字調制技術：數字調制技術是基站接入微波傳輸中的關鍵部分。它使用數字信號來調制載波信號，以便在傳輸過程中攜帶信息。數字調制技術可以提供更高的抗干擾性能和更好的頻譜效率，從而提高傳輸的可靠性和效率。

（2）信號壓縮技術：信號壓縮技術用于在有限的頻帶內傳輸更多的信息。在基站接入微波傳輸中，信號壓縮技術可以減少信號占用的帶寬，從而增加傳輸容量。

（3）信號擴頻技術：信號擴頻技術是一種信號帶寬擴展的方法，它可以增加信號的冗余性和保密性。在基站接入微波傳輸中，信號擴頻技術可以增加信號的可靠性和安全性。

（4）信號加密技術：信號加密技術用于保護傳輸的信息不被非法獲取或竊聽。在基站接入微波傳輸中，信號加密技術可以保護信息的機密性和完整性。

（5）信道編碼技術：信道編碼技術是一種增加冗余信息的方法，它可以糾正傳輸過程中的錯誤。在基站接入微波傳輸中，信道編碼技術可以增強傳輸的可靠性。

（6）信道復用技術：信道復用技術是一種將多個信號合并到同一信道中進行傳輸的方法。信道復用技術可以提高信道的利用率，增加傳輸容量。

（7）多址接入技術：多址接入技術是一種允許多個用戶同時訪問共享資源的方法。在基站接入微波傳輸中，多址接入技術允許多個用戶同時訪問同一信道，實現高效的資源共享。

2.2? ?基站接入微波傳輸采用的主流設備

微波傳輸的一點對多點傳輸系統是一種分布式無線電傳輸系統，它可以在空間中從一點到多點進行信息傳輸，是一種常見的傳輸方式。該系統由基站和用戶共同組成網絡進行傳輸。基站應構成360°覆蓋的圓形無線區域，而用戶側需要設置一個面對基站方向的小型定向天線，容易建立通信線路［4］。緊急情況下也可以通過微波中繼傳輸數據至上千公里外的用戶。

該系統采用一對多的預分配時分多址（Time Division Multiple Address，TDMA），多用戶共用同一種載頻和一個基站設備，因此，無線頻率可得到高效利用，且設備利用率也高。基站監控可高效監控每個用戶線路與設備狀態，并且基站能為用戶進行修正。對于一些地形分散、業務量小的用戶，如城郊、農村、山區、海島等的用戶很適用。

現有10 GE微波設備可為無線分布式基站中的基帶處理單元（Base Band Unit，BBU）和射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）之間提供微波鏈路傳輸協議數據，也可支持多路業務傳輸，代替光纖傳輸分布式基站BBU與RRU之間的信號，實現RRU拉遠。

10 GGE微波設備可為4G基站提供大容量微波回傳鏈路，尤其是在光纖鋪設困難的市區密集部署基站提供大容量微波鏈路；也可為5G基站回傳網絡中匯聚站點提供“1+1”保護的10 GE空口容量微波鏈路。這類微波設備還可與匯聚層傳輸設備組合，提供全室外的微波解決方案，實現零站址、大帶寬、易部署的回傳鏈路，應用于無機房或室外機柜等末梢站點。

3? ? ?基站接入微波組網的思路及策略

3.1? ?基站接入網及相關介紹

無線核心網對傳輸的需求主要由傳輸骨干層光傳送網（Optical Transport Network，OTN）環網實現，基站接入對傳輸的需求主要是提供相應的數據業務處理和匯聚能力的電路傳送，其主要由傳輸網的接入層切片分組網絡（Slicing Packet Network，SPN）環網和匯聚層SPN環網實現。目前建設中的基站數量已相對較少，分散、分布面積廣、地形復雜是規劃中亟須解決的重點問題。

基站接入主要是將固網側接入網和無線接入網側基站通過光纖進行連接。基站接入只需接入傳輸設備，傳輸設備與無線基站之間通過跳纖連接［5］，4G基站傳統接入方式也是采用此種方式，傳輸設備采用分組傳送網（Packet Transport Network，PTN），近年來由于5G基站發展，接入方式逐步更新為采用SPN傳輸設備替換原PTN設備。

接入網（Access Network，AN）由業務節點接口（Secure Network Infrastructure，SNI）和用戶網絡接口（User Network Interface，UNI）間的所有傳送實體等組成；為傳輸通信業務提供所需通信承載能力的系統，可經由網管接口進行配置和管理；傳輸線路與設備聯合構成了傳輸系統，不同業務類型的傳輸系統的拓撲結構也不同。接入網主要包含匯聚節點以下到基站和各類客戶接入節點間的一系列傳送實體。城域傳送網網絡拓撲圖如圖1所示，接入網中主流的技術如圖2所示。

3.2? ?基站接入微波組網的策略

目前，我國山區的基站接入網采用接入層SPN環網接入匯聚層SPN環網，再匯聚進入骨干層OTN環網；基站微波接入涉及接入層SPN環網中的部分站點。同時，因云貴地區受地形、地貌因素影響，自然災害頻發，夏季經常有泥石流，冬季經常有暴雪等自然災害，導致有線傳輸業務中斷，所以引入微波傳輸，在地形受限的情況下，基站接入可采用微波與現有環網結合的方式建設組網（由于投資收益比，目前各運營商采用較多的微波設備帶寬為10 GE）。

具體涉及微波接入站點的規劃以圖3為例（新增規劃站點1和規劃站點2的網絡結構：由于受地形影響，無法新建有線傳輸路由，采用“接入環網+微波單鏈”結構組網）。

具體涉及新增的規劃站點由微波接入情況和新增規劃站點微波鏈路，需從原有站點至規劃站點2開通一條無線電路，由于山體阻擋，中間需以規劃站點1為中繼站，通過微波傳輸鏈接至規劃站點2，再通過軟件模擬計算出鏈路斷面數據。

根據現有機房、規劃站點1及規劃站點2的路由情況，以及模擬計算出的鏈路斷面數據，得出微波天線所需掛高和建議新建的桿塔高度（見表1）。

鑒于微波中繼與規劃站點的天線，綜合考慮采用12 m H 雙桿進行建設，水泥桿H結構，每根桿需采用7/3.0、轉角120°的三方拉線做固定。兩桿之間采用2 450×100×48×5.3 mm的槽鋼聯結；叉梁結構采用75×75 mm，角鋼長1 520 mm，孔距為1 420 mm，電桿埋深參考線路設計規范。

考慮到微波設備供電問題，除交流引入外，新增室外機柜用于電源保障，建議采用室外型1 400×800×800 mm壓縮機空調設備柜，加裝48 V/150 A（200 A機架）嵌入式開關電源，100 A/H鐵鋰電池2組，提供備用動力輸出。

4? ? ?基站接入微波組網建設效果

該項目建設中，涉及的3個站點采用10 GE微波設備。原有機房本站微波設備對接的規劃站點1接入原有SPN環內，規劃站點1和規劃站點2采用鏈型組網；原有機房利用原30 m落地塔及機房原有電源配套進行建設，規劃站點1和規劃站點2的桿塔均采用12 m H雙桿、配套室外機柜內48 V供電及220 V交流引入供電。經過幾個月的工程建設與基站接入微波的測試開通，在距離該站點3～5 km范圍內現場測試語音及數據業務，4G及5G的下載/上傳速率分別達到96 Mbps/32 Mbps和40 Mbps/15 Mbps，VoNR語音100%，該結果預示著該基站接入微波組網已達規劃設計預期。

5? ? ?微波應用展望

隨著5G網絡的飛速發展，各國對6G研發的戰略性布局已全面打響。雖然業界尚未對6G的關鍵技術、標準以及愿景等達成共識，但對6G的商用預期將在2030年左右開始，未來5年是6G研發攻關的關鍵期。目前微波已有超小型100 GE乃至千兆級的設備投入商用。未來微波介質及材料等在科技的高速發展下偏向于高集成化、超小型化、微型化、片式結構化，這是未來微波的主要發展方向和趨勢。

主要參考文獻

［1］黨華夏.數字微波傳輸系統規劃設計與傳輸解決方案分析［J］.中國新通信，2020（1）：31.

［2］張勇.數字微波傳輸系統及維護方法研究［J］.電子世界，2019（17）：77-78.

［3］王星棋.廣播電視數字微波傳輸技術應用措施探討［J］.中國寬帶，2020（8）：35.

［4］李欣雪，龍小麗，訾夢超.小型基站定向天線性能研究分析［J］.現代工業經濟和信息化，2021（4）：25-27.

［5］張彪偉.5G網絡基站傳輸承載接入光纜網的建設探討［J］.中國新通信，2020（14）：82.