IP微波承载LTE基站接入的应用探讨

杨波 华信咨询设计研究院有限公司工程师

王献森 华信咨询设计研究院有限公司高级工程师

梅仪国 华信咨询设计研究院有限公司副所长，高级工程师

陈明华 华信咨询设计研究院有限公司所长，高级工程师

IP微波承载LTE基站接入的应用探讨

杨波 华信咨询设计研究院有限公司工程师

王献森 华信咨询设计研究院有限公司高级工程师

梅仪国 华信咨询设计研究院有限公司副所长，高级工程师

陈明华 华信咨询设计研究院有限公司所长，高级工程师

从IP化和宽带化两方面分析了IP微波的特点，阐述了IP微波承载LTE基站接入的解决方案，并通过应用实例比较了IP微波承载和光缆接入的优缺点，为IP微波的应用提供建议。

IP微波 LTE 宽带 应用

1 引言

为了满足用户日益增长的移动互联需求，国内三大运营商都相继启动了4GLTE网络建设。然而，传统的MSTP承载网络由于存在不支持流量统计复用、承载效率低、无法承载多点到多点业务、业务承载扩展性差等缺点，无法满足LTE网络突发的流量以及基站间的通信需求，运营商纷纷采用基于IP技术的IPRAN、PTN传送网络，解决LTE基站IP化、宽带化传输的需求。与此同时，LTE基站的站间距缩小，站址增加，管线光缆资源难以及时满足LTE基站接入的需求，部署迅速的大容量IP微波设备成为加速推进LTE回传网络建设的利器。

2 IP微波介绍

微波是指频率为0.3～300GHz的电磁波，而目前常见商用的微波频段是6～80GHz。随着通信技术的发展和无线网络的升级，微波设备主要朝着IP化和宽带化两个方向不断演进，IP微波的具体特性如下：

（1）IP化

传统TDM微波为物理层微波，提供固定的传送管道，仅做数据透传，适合于传统2G语音业务。随着3G通信网络的普及和移动宽带业务的发展，IP微波成为主流。新型IP微波不仅在业务接入、处理、空口传输等全方面支持IP分组化业务，同时兼容传统的PDH、SDH等TDM传统业务。接口单元包含了E1、STM-1、 FE/GE，能够无缝对接各种类型和速率的业务；控制单元包含时隙交叉单元和IP分组交换单元，支持对TDM和以太业务原生处理，也支持对TDM和以太业务进行PWE3封装，可动态分配以太网业务带宽和E1电路带宽，自适应LTE时代不同运营商、不同地区的网络业务需求。

（2）宽带化

IP微波产品的宽带化主要通过几个方面实现：更高的调制格式、交叉极化技术（XPIC）、帧头压缩技术等。采用更高的调制格式会提高接收机灵敏度的要求，传统微波产品的最高调制模式一般为256QAM，新的IP微波产品的最高调制格式已经可以达到2048QAM，相比256QAM，带宽提升了37%。IP微波还可以通过自适应调制技术，在不同的调制格式QPSK～2048QAM之间切换，优先保证高优先级的业务，适应空口环境的变换和恶劣环境的影响。交叉极化技术通过在一个信道中采用水平极化波和垂直极化波传输两路信号，可以在同等的信道条件下将传输容量提高一倍，频谱效率加倍。IP微波帧头压缩技术采用短字节代替微波发送端不发生变化的内容，在接收端还原，从而提升微波传输的有效字节，当微波传输中的以太网数据主要为64kB等短字节时，吞吐量甚至可以提升一倍以上。

某运营商委托泰尔实验室对3家投标厂商的IP微波进行了关键参数测试，测试结果表明：在56MHz频谱带宽、单个ODU、1024QAM的条件下，厂家的IP微波产品均能实现450Mbit/s的吞吐量。再通过结合交叉极化技术、多ODU、帧头压缩技术，某些厂家的IP微波产品已经可以实现2Gbit/s的吞吐量。与此同时，IP微波还开发出完善的QoS能力、时钟特性和保护倒换能力，来契合LTE基站承载网络的要求。

3 IP微波承载LTE基站接入的解决方案

根据LTE基站承载需求和IP微波技术特点，IP微波已具备了承载LTE基站接入的能力和特性。另一方面，全球范围内有60%的基站通过微波相连，IP微波在承载LTE基站接入中具有广阔的应用前景。

3.1 IP微波应用场景

在我国，IPRAN和PTN技术是承载LTE基站回传的主要手段，承载网络结构可分为核心层、汇聚层和接入层。目前，IP微波主要应用于LTE承载网络的接入层，同光设备混合使用，分为成环补网、链式末端接入和容灾备份3种应用场景，具体参见图1。

图1 IP微波在LTE基站回传中的应用场景

（1）成环补网

LTE基站的流量均值为150M左右，每个接入环包含4～8个基站，形成GE环路。当采用IP微波成环补网建设时，要求IP微波的吞吐量能达到GE，并且支持和光设备进行保护倒换，保护倒换时间应小于50ms。

（2）链式末端

针对光缆接入难的站点，可以采用IP微波链式末端接入的方式。从安全性考虑，链式接入不应超过两级。IP微波容量需满足LTE基站的峰值速率，最好达到450M以上。

（3）容灾备份、应急通信

在多灾害地区，为了防止两个重要LTE站点间的光缆断裂，可以将IP微波传输作为光传输的备份，保证信息传输的安全。而当遇到应急抢险时，采用IP微波恢复通讯可以节省大量时间。

3.2 IP微波承载LTE基站接入的应用实例

某运营商在2013年开始部署LTE基站，采用IP RAN承载方式，计划首期建设892个基站，其中460个基站与2/3G基站共址，432个基站为LTE新建站址。由于接入层光缆基础资源极其匮乏，光缆不可达的基站数有160个，光缆未达率为18%。

该运营商通过IP微波测试的技术论证和招投标，采用了IP微波补网建设的方案，并选择华为公司的RTN905设备。RTN905采用分体式设计，有室内单元和室外单元组成，接口包含了2×GE光口，4×GE/FE电口，16×E1和2×STM-1，主要工作频率为13GHz和15GHz；RTN9052A有2个室外单元，最大吞吐量为1Gbit/s，RTN9051A只有1个室外单元，最大吞吐量为500Mbit/s。

在具体的应用中，IP微波承载设计应遵循以下几点：

（1）根据网络拓扑结构，选择具体型号，如RTN9051A适合链式接入，RTN9052A适合成环补网。

（2）根据基站位置，设计IP微波路由，因微波空间传输损耗较大，设计微波链路时尽量选择传输距离较短的方案。

（3）现场勘查，进行干扰分析、确定天线挂高、配置频道和极化方式。

IP微波相较光缆接入的优势在于：

（1）进站容易，开通时间快。

（2）一次性投资较小。

表1说明了IP微波承载和光缆接入方案在投资和建设时间上的区别。本次工程若采用增敷光缆的方式，需新建240km光缆，24km管道资源，投资960万，耗时960工日。通过建设IP微波，大约可节省一次性投资410万，节约640个工时。因此，IP微波承载不仅能够解决基站光缆接入难的问题，保障LTE网络的顺利开通，还能取得良好的经济效益。

表1 IP微波和光缆接入方案对比

据统计，160跳IP微波中超过95%的应用场景为链式末端接入，成环补网的情况较少。主要原因在于微波本身的一些局限性，表现为：

（1）易受干扰，随着微波承载LTE基站越来越密集，传输区域相互重叠，使用IP微波时需要严格规划频谱信道。

（2）IP微波组网稳定性较差，微波为视距传播，城市中新建的建筑物容易挡住原有微波路线，造成组网结构的调整。

总的来说，IP微波成环补网方案涉及到环路中的所有LTE基站，对微波的安全性、稳定性和传输容量扩展性的要求均更高，适合短期应用，待光缆接入条件成熟时，应改为光缆成环；链式末端接入的方案更为灵活，受链路环境变动的影响较小，可应用场景更为广泛。

4 结束语

IP微波凭借其完善的IP特性，大容量的带宽，与光网无缝对接的特点，成为承载LTE基站的一种有效手段。合理应用IP微波技术，可快速解决光纤部署困难地区的LTE基站回传需求，顺利推进LTE承载网络建设。

1 殷晓伟.现代微波传输技术的演进与应用.通信技术.2014

2 韩笑,朱武增.IP微波在传送网中的应用.黑龙江科技信息.2012

3 潘景胜.移动宽带掀建设高潮微波传输挑起大梁.电信网技术.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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