數字微波傳輸網的類型應用及管理建議

戴建忠

（重慶廣播電視技術中心，重慶 400000）

1 數字微波傳輸網的定義、類型及應用

數字微波傳輸網利用微波頻段進行數據傳輸，將數字信號轉換為微波信號，并通過微波傳輸介質進行傳輸，是一種高速和可靠的傳輸方式。數字微波傳輸網通常由傳輸設備、傳輸介質及網絡管理系統組成，能夠滿足不同用戶對通信帶寬和服務質量的需求。

1.1 數字微波的主要類型

數字微波傳輸網可以使用多種微波類型進行數據傳輸，常見的微波類型為點對點微波和多點微波。

1.1.1 點對點微波

點對點微波是最常見、最基本的微波類型，通過單個發射器和接收器之間的直接通信進行數據傳輸，一般用于2 個特定地點之間的數據傳輸。點對點微波具有傳輸距離遠、傳輸速率高、抗干擾能力強等特點，適用于長距離通信。

1.1.2 多點微波

多點微波是一種將多個發射器和接收器連接在一起的微波傳輸方式。這種微波類型允許在一個發射站點和多個接收站點之間進行數據傳輸，可以實現多個站點之間的通信，具有較高的靈活性和可擴展性。通常使用扇形天線來覆蓋一個特定區域，從而連接多個接收站點。

1.2 數字微波傳輸網的類型和應用

微波的類型和特點決定了數字微波傳輸網的類型和特點，文章講解了4 種常見的數字微波傳輸網類型及其應用。

1.2.1 點對點傳輸網

點對點傳輸網是最基本、最常見的數字微波傳輸網類型，如圖1 所示。通過天線之間建立直接的無線連接，用單個傳輸鏈路連接2 個節點，通常用于連接2 個固定位置之間的通信。點對點傳輸網簡單可靠，且具有高帶寬、低延遲的特點，適用于小范圍、長距離傳輸及高質量通信。

圖1 點對點傳輸網

1.2.2 點對多點傳輸網

點對多點傳輸網是一種將一個節點與多個節點連接起來的傳輸網絡類型，允許一個節點與多個節點進行通信，實現一對多的通信（見圖2）。點對多點傳輸網具有較高的靈活性和可擴展性，可以滿足多個用戶的通信需求，通常用于廣播和多點通信，如廣播、多點會議、多媒體傳輸等應用場景。

圖2 點對多點傳輸網

1.2.3 網狀傳輸網

網狀傳輸網在多個天線之間建立無線連接，是一種多節點互聯的傳輸網絡，每個節點都可以與其他節點直接通信，形成一個復雜的網絡拓撲結構（見圖3）。網狀傳輸網具有高度的可靠性和冗余性，即使某個節點發生故障，數據仍然可以通過其他路徑傳輸，適用于需要高可靠性和容錯性的關鍵通信系統，如緊急救援通信。

圖3 網狀傳輸網

1.2.4 環形傳輸網

環形傳輸網的每個節點都與相鄰節點直接相連，數據沿著環形路徑傳輸，形成一個閉合環路，是一種將多個節點連接成環形拓撲結構的傳輸網絡（見圖4）。雖然環形傳輸網結構簡單且成本較低，但是對于節點故障的容錯性較差。環形傳輸網具有較低的延遲和較高的帶寬利用率，適用于需要高效率傳輸的應用場景，如高速數據傳輸和視頻流媒體。

圖4 環形傳輸網

2 數字微波傳輸網應用現狀和問題分析

2.1 數字微波傳輸網應用現狀與特性

數字微波傳輸網的發展歷程可以分為早期模擬微波傳、數字微波傳輸引入、脈沖編碼調制（Pulse Code Modulation，PCM）技術的應用、數字微波傳輸的集成及光纖傳輸的興起6 個階段，具有高帶寬傳輸、高可靠性、覆蓋范圍廣3 個特性。

2.1.1 高帶寬傳輸

數字微波傳輸網是一種用于高帶寬傳輸的通信網絡，通過無線傳輸數字信號，并使用高頻率的載波信號進行傳輸，可以提供更大的帶寬，以滿足高速數據傳輸的需求。常用的調制技術包括頻分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）、時分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）及碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA），這些技術可以在同一頻段上同時傳輸多個信號，提高傳輸效率和帶寬利用率。

目前，數字微波傳輸網常應用于高帶寬傳輸，在許多領域發揮著重要作用，特別是在需要快速部署、遠距離傳輸及靈活性的場景中。數字微波傳輸網可以提供高質量的語音通信和大容量的數據傳輸，滿足現代通信需求；也可用于連接數據中心之間的高速網絡，支持大規模數據中心的運營和互聯，提供低延遲、高帶寬的連接。

2.1.2 高可靠性

數字微波傳輸網通常采用冗余設計，包括冗余鏈路、冗余設備及冗余路徑，即使某個鏈路或設備發生故障，仍然可以通過備用鏈路或設備來保持通信的連續性。該傳輸網具有自動恢復機制，可以在故障發生時自動切換到備用鏈路或設備，同時配備故障檢測和監控系統，以實時監測鏈路和設備的狀態。一旦發現故障，系統可以及時采取措施進行修復。例如，基于無線傳感器網絡和單片機技術的微波加熱溫度測量系統，以STM32 作為微控制器、CC1101 作為無線收發器組成星型無線傳感器網絡，并開發簡易的上位機顯示程序，實現微波加熱過程中多點位置的實時溫度測量[1]。

數字微波傳輸網的高可靠性使其成為許多關鍵領域的重要通信基礎設施。例如，用于電信運營商的核心傳輸網絡，確保電話、數據及互聯網的連通性；用于公共安全通信，警察、消防以及醫療機構可以使用這種網絡進行緊急通信，確保及時響應和協調。

2.1.3 覆蓋范圍廣

數字微波傳輸網通過高頻傳輸。與低頻信號相比，高頻信號的傳輸能力更強，能夠在較長的距離內傳輸數據。此外，它采用直線傳輸方式，通過設置傳輸站點和天線，信號可以直接傳輸到目標地點，減少信號傳輸的路徑損耗。這種直線傳輸方式使數字微波傳輸網能夠覆蓋較大的地理范圍，且無須鋪設地面線路。

數字微波傳輸網覆蓋范圍廣，能夠滿足不同地理條件和環境的數據傳輸需求，可用于無線通信、遠程監控、數據中心互聯及軍事通信等領域。微波通信具有跨越空間、抵抗自然災害能力強、建設周期短等特點，在廣播電視高山臺站中有著廣泛應用[2]。

2.2 數字微波傳輸網存在問題及原因

2.2.1 頻譜資源緊張

數字微波傳輸網頻譜資源緊張問題指在數字微波傳輸網絡中可用的頻譜資源有限，無法滿足所有用戶的需求。這個問題由多個因素引起，主要包括頻譜資源分配不合理、頻譜資源利用率低、頻譜資源需求增加3 個方面。頻譜資源在數字微波傳輸網中需要被多個用戶共享，但由于分配不合理，某些用戶占用過多的頻譜資源，導致其他用戶無法得到足夠的頻譜資源。在傳輸網絡中，傳輸設備的技術限制、網絡拓撲結構不合理及傳輸協議設計不當等，會導致頻譜資源的利用率較低。依據國家廣播電視節目無線覆蓋工程建設的相關要求，全國各省廣播電視臺結合數字化建設實際，積極運用新建的微波傳輸線路，高效完成對省內各微波傳輸節點的備份信源覆蓋任務[3]。用戶對帶寬需求的不斷增加，對頻譜資源的需求也在不斷增加。然而頻譜資源有限，無法無限制地滿足用戶的需求，最終導致頻譜資源緊張。

2.2.2 安全隱私性不足

由于數字微波傳輸網的信號可以被竊聽或干擾，在一些特定應用場景中具有安全隱私性風險。如果缺乏足夠的加密措施來保護傳輸的數據，可能導致數據在傳輸過程中被竊聽或篡改。例如，在文件傳輸過程中，如果沒有使用加密協議或工具，那么文件的內容將以明文形式在網絡上傳輸，使攻擊者能夠訪問和篡改文件的內容，導致數據泄露或損壞。在數字微波傳輸網中，身份驗證是確保通信安全的重要環節，然而攻擊者可以通過偽造身份信息冒充合法用戶，從而獲取未經授權的訪問權限。

2.2.3 技術更新困難

數字微波傳輸網技術是一種高度復雜的通信技術，涉及微波傳輸、數字信號處理及網絡協議等。首先，更新技術前需要深入了解這些領域的最新發展，并進行復雜的系統集成和測試。其次，更新數字微波傳輸網技術需要更換設備、升級軟件、規劃網絡等，因此需要投入大量資金。特別是對于已經建立起來的傳輸網而言，更新技術需要改造或替換現有設備，會增加成本和風險。最后，數字微波傳輸網技術的更新可能會涉及不同供應商的設備和系統，而這些設備和系統之間的兼容性和互操作性可能存在問題。

3 解決方案和管理建議

首先，通過合理的頻譜資源管理和分配策略，采用動態頻譜分配技術，根據用戶的實際需求和網絡負載情況，動態分配頻譜資源。優化利用頻譜資源，通過優化傳輸設備的技術和網絡拓撲結構，采用更高效的調制解調技術、多址技術及信道編碼技術等，提高頻譜資源的利用效率。在滿足一定條件下，考慮擴大頻譜資源的供給，來解決數字微波傳輸網頻譜資源緊張問題。其次，嘗試利用強大的加密算法和協議來保護傳輸的數據，例如，使用端到終端加密，以確保數據在傳輸過程中始終得到保護；引入強大的身份驗證措施，如雙因素身份驗證或基于證書的身份驗證，確保只有授權用戶能夠訪問網絡，提升安全性和隱私性。其次，針對技術更新困難的問題，應該在更新數字微波傳輸網技術之前，進行充分的準備和規劃工作，包括技術調研、成本評估及風險分析等，確保有足夠的資源和方案應對更新過程中可能出現的問題，如落實預配置能夠有效避免業務中斷，提高傳輸效率[4]。最后，在此基礎上，采取逐步更新的方式，先更新一部分網絡，然后逐步擴大范圍，從而降低更新過程中的風險和影響[5]。

4 結 論

目前，數字微波傳輸網技術已經逐漸成熟，其原理和使用方式逐漸普及。但數字微波傳輸網并非毫無缺點，如何合理管理和分配頻譜資源、保護傳輸數據的隱私性、更新其應用技術，是當下重要的研究方向。