適用于所有場(chǎng)景的微波解決方案

移動(dòng)數(shù)據(jù)流量正在飛速增長，目前估計(jì)2014年至2020年，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將增長40倍。到2025年，網(wǎng)絡(luò)將把大約500億設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)——從冰箱到工業(yè)控制器，智能對(duì)象將大量涌現(xiàn)。因此，許多通信服務(wù)提供商（CSP）在向5G過渡的過程中，正在重新考慮它們現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

由于5G不僅僅是使用新頻譜的創(chuàng)新無線電技術(shù)，它的轉(zhuǎn)變不同于前幾代移動(dòng)通信技術(shù)所經(jīng)歷的變化。

除了前面提到的極具挑戰(zhàn)性的容量考慮之外，5G還引入了一種全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，為有望實(shí)現(xiàn)下一個(gè)萬億美元增長的行業(yè)提供了新的商業(yè)模式。顯然，這不會(huì)僅僅通過在發(fā)展中市場(chǎng)銷售更多智能手機(jī)或提供簡單的連接來實(shí)現(xiàn);相反，它建立在新的概念之上，如致密化、網(wǎng)絡(luò)功能分解（例如，用戶和控制平面的分離）、可編程傳輸、網(wǎng)絡(luò)切片和端到端自動(dòng)化和編排，以支持新的服務(wù)和業(yè)務(wù)模型。需要不同網(wǎng)絡(luò)域、技術(shù)、組件和服務(wù)的復(fù)雜交互。

隨著5G的部署，移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)就要持續(xù)發(fā)展以滿足這一復(fù)雜的新需求，迫使CSP通過回程改造項(xiàng)目來響應(yīng)，以滿足5G無線接入網(wǎng)（RAN）服務(wù)供應(yīng)的需求。有些觀察者可能會(huì)認(rèn)為，未來的交通網(wǎng)絡(luò)完全是關(guān)于光纖的。的確，隨著CSP利用這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，光纖在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的存在越來越多。然而，光纖并不總是可用的，而且可能過于昂貴。例如，一個(gè)光纖存在點(diǎn)離無線接入點(diǎn)只有幾百米遠(yuǎn)時(shí)，經(jīng)營成本（TCO）傾向于微波連接。目前，超過50%的蜂窩基站已經(jīng)使用了微波， 5G的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都將繼續(xù)使用現(xiàn)有的4G/LTE網(wǎng)絡(luò)，特別是由于微波技術(shù)能夠支持5G具有挑戰(zhàn)性的容量和延遲需求。

如前所述，5G將使許多新服務(wù)成為可能，包括增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和關(guān)鍵任務(wù)通信，創(chuàng)造一個(gè)前所未有的流量組合，這就需要顯著提高性能。例如，吞吐量必須提高10倍（F1鏈接和單元站點(diǎn)回程接口的吞吐量必須提高10到25 Gbps），端到端的延遲必須降低到1 ms。為了滿足不斷增長的5G容量需求，優(yōu)化頻譜并顯著提高容量的新微波解決方案已經(jīng)問世，后續(xù)還將推出更多。在處理延遲時(shí)，物理學(xué)更傾向于微波。傳播介質(zhì)的延遲取決于介質(zhì)的密度，因此無線連接的延遲從根本上來說要低于相同長度的光纜，而且還必須考慮設(shè)備延遲。關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序需要高彈性，在地震、火災(zāi)或道路維護(hù)等重大事件中，無線網(wǎng)絡(luò)通常比光纖更可靠。在這種情況下，微波連接的恢復(fù)時(shí)間要快得多。由于所有這些原因，微波傳輸將成為5G的關(guān)鍵推動(dòng)者，在CSPs加速其5G推廣的過程中發(fā)揮重要作用。

新架構(gòu)的誕生

5G不僅僅是一項(xiàng)創(chuàng)新的無線電技術(shù)，它引入了一種全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，以實(shí)現(xiàn)用戶所期望的性能改善。例如，CSP傳統(tǒng)上處理核心、傳輸和獨(dú)立運(yùn)行，并且傾向于只在部署之后集成不同的基礎(chǔ)設(shè)施部件。然而，在5G場(chǎng)景中，使用這種方法部署后的集成成本、上市時(shí)間和服務(wù)質(zhì)量下降的風(fēng)險(xiǎn)將顯著增加。如果沒有跨域設(shè)計(jì)和部署前集成，CSP可能會(huì)錯(cuò)過新的5G商業(yè)機(jī)會(huì)。依賴于超可靠低延時(shí)通信（URLLC）和極端網(wǎng)絡(luò)可靠性的非敏感性應(yīng)用程序只能通過無線電、傳輸、核心、數(shù)據(jù)中心和管理系統(tǒng)的無縫、無錯(cuò)誤交互來交付。

網(wǎng)絡(luò)切片（參見圖1）是下一代服務(wù)和業(yè)務(wù)模型的關(guān)鍵推動(dòng)者之一。通過網(wǎng)絡(luò)切片，網(wǎng)絡(luò)資源（虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和傳輸網(wǎng)絡(luò)）由不同的服務(wù)共享。網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上被分割成幾個(gè)獨(dú)立的邏輯資源，同時(shí)容納多個(gè)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)請(qǐng)求。這與共享網(wǎng)絡(luò)資源的傳統(tǒng)設(shè)置不同，在傳統(tǒng)設(shè)置中，主機(jī)向一個(gè)或多個(gè)客戶機(jī)提供硬件和軟件資源。相反，它依賴于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）的概念。然而，這種新的業(yè)務(wù)模型使得支持SDN的微波網(wǎng)絡(luò)通過虛擬傳輸服務(wù)提供資源，SDN控制器充當(dāng)管理程序來分配資源。例如，超低延遲應(yīng)用程序可以通過將服務(wù)分配給E-Band即信道使用載波聚合。不需要低延遲的其他服務(wù)可以通過SDN控制器中的負(fù)載平衡算法來分配，從而有效地使用載波聚合帶寬。

網(wǎng)絡(luò)切片需要大量的服務(wù)自動(dòng)化和優(yōu)化。由于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和每個(gè)服務(wù)所需的生命周期速度不一，這種動(dòng)態(tài)環(huán)境無法人為管理。相反，它需要端到端方法來實(shí)現(xiàn)服務(wù)，這意味著新聚合的網(wǎng)絡(luò)必須轉(zhuǎn)換到IP來支持它。無論微波和光纖的組合如何，傳輸網(wǎng)絡(luò)都必須與基站提供的分布式IP內(nèi)核和運(yùn)行功能同步，以滿足每個(gè)網(wǎng)絡(luò)片所需的服務(wù)水平。復(fù)雜的流量工程和提供更短的服務(wù)激活周期（從幾天或幾小時(shí)到幾分鐘）的靈活性結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化水平上做出階梯式的改變是唯一明智的選擇。

但所有這些加起來會(huì)變得更加復(fù)雜。例如，虛擬運(yùn)行功能將分布在多個(gè)平臺(tái)上，并通過新的互連接口集成。一些功能將轉(zhuǎn)移到云端，集中起來優(yōu)化成本和性能，而另一些功能將更接近最終用戶，以更好地滿足嚴(yán)格的低延遲需求。這種靈活而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)將需要更高的自動(dòng)化水平，以允許端到端的細(xì)粒度滿足分配給每個(gè)服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)片的不同服務(wù)水平協(xié)議。每個(gè)切片將有效地成為一個(gè)自動(dòng)化和可編程的傳輸管道，可以動(dòng)態(tài)地適應(yīng)不斷變化的需求。

網(wǎng)絡(luò)物理邊緣的致密化意味著需要連接更多的站點(diǎn)，這對(duì)傳輸具有重要的影響。例如，在典型的部署中，宏單元可能是覆蓋區(qū)域內(nèi)小單元的共享站（pooling site）。高用戶密度（》150，000訂閱者/km2）意味著使用不同連接技術(shù)的基站站點(diǎn)之間的連接性增強(qiáng)，因此，致密化需要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向網(wǎng)狀或部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

適用于所有場(chǎng)景的微波解決方案

從高流量的熱點(diǎn)地區(qū)到鄉(xiāng)村， 每一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景都有強(qiáng)有力的理由支持微波解決方案（見圖2）。例如，在人口非常密集的城市地區(qū)，如廣場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)和體育場(chǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)將使用mmWave無線接入層（如26，28或39GHz）部署。這需要非常大的容量回程（≥10 Gbps），傳輸鏈路長度小于1公里。在密集的城市環(huán)境中部署的另一個(gè)考慮因素是視覺影響，它具有極小形式因素的微波解決方案將與RAN設(shè)備集成。在郊區(qū)，典型的鏈路距離從7公里到10公里不等，接入層將基于低于6 GHz的頻率，連接要求不會(huì)那么極端，但仍然需要5到10 Gbps的容量。這與農(nóng)村環(huán)境形成了對(duì)比，農(nóng)村地區(qū)的地理覆蓋范圍更大，接入網(wǎng)使用的頻率低于1ghz。在這里，傳輸網(wǎng)絡(luò)的回程必須高達(dá)2 Gbps，鏈路長度通常超過10公里。

除了針對(duì)所有場(chǎng)景的解決方案之外，CSP還必須處理它們的端到端服務(wù)功能，包括除了傳輸之外的訪問和管理考慮。微波組合必須完全集成到網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)實(shí)現(xiàn)的端到端遠(yuǎn)景中。

為了滿足5G對(duì)更大容量的要求，已經(jīng)有了新的微波解決方案來優(yōu)化頻譜的使用。在同一鏈路上使用多個(gè)波段進(jìn)行載波聚合，使得更強(qiáng)大、更高效的功率放大器使用更寬的信道，mmWave頻譜的可用性將滿足未來網(wǎng)絡(luò)解決方案的關(guān)鍵要求。例如，在今天用于RAN回程（6至42 GHz）的頻段中，由于在2X112mHz頻率信道中采用4096-QAM調(diào)制，一些供應(yīng)商已經(jīng)提供了單盒容量為2.5 Gbps的收發(fā)器。

除此之外，當(dāng)前的E-Band解決方案隨時(shí)準(zhǔn)備滿足城市環(huán)境下的5G的初始波需要的10 Gbps運(yùn)輸能力和20μs的延遲。利用傳統(tǒng)的微波頻帶在6ghz和42ghz之間進(jìn)行頻帶綁定，可以實(shí)現(xiàn)更長的距離，同時(shí)為最有價(jià)值的業(yè)務(wù)保持高可用性。通過有效的載體聚合，可實(shí)現(xiàn)10—20 Gbps的雙向容量。

電信行業(yè)正在考慮未來5G網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的頻段在100GHz以上。而W-Band（92至114.25 GHz）和D-Band （130至174.8 GHz）會(huì)成為熱門選項(xiàng)。雖然W-Band被認(rèn)為是E-Band的一種的擴(kuò)展，因?yàn)檫@兩種波段有相似的傳播行為，但D-Band的特性使設(shè)備設(shè)計(jì)有了創(chuàng)新的方法。此外，極小的形狀因素有助于在幾平方厘米下無線電和天線的整合。在傳輸和訪問產(chǎn)品之間會(huì)支持新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和結(jié)合波束控制的網(wǎng)格連接。

5G網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型將對(duì)已經(jīng)部署在3G和4G早期階段的微波解決方案之中，它可能超過任何其他的傳輸技術(shù)。大量安裝的微波基地將會(huì)地被新的微波解決方案所取代——在某些情況下光纖也會(huì)作為5G設(shè)計(jì)因素。CSP的目標(biāo)是優(yōu)化回程網(wǎng)絡(luò)升級(jí)期間的預(yù)算，最小化TCO演進(jìn)資產(chǎn)。最新的微波設(shè)計(jì)是高度緊湊的，通常會(huì)帶有集成天線和其他組件，使他們能夠用于廣泛的用例。新的微波室外單元也支持多頻系統(tǒng)和載波聚合，有助于降低TCO（經(jīng)營成本）。

現(xiàn)在和未來的解決方案

在選擇最佳前進(jìn)方式時(shí)，公司必須考慮資本支出和運(yùn)營支出，在回程網(wǎng)絡(luò)升級(jí)過程中尋找合適的解決方案和工具，以優(yōu)化預(yù)算。最佳解決方案結(jié)合了端到端組合，包括跨域云原生實(shí)用程序，并支持跨分布式云基礎(chǔ)設(shè)施快速部署虛擬化功能。這將簡化服務(wù)規(guī)模，縮短投放市場(chǎng)的時(shí)間，并通過無線電、核心網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)提高成本效率。

尋求數(shù)字化轉(zhuǎn)型的公司也需要一種解決方案，通過融合前端、中程和回程，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)于各種用例，來應(yīng)對(duì)5G傳輸?shù)奶魬?zhàn)。

每一個(gè)CSP都將遵循一條通往5G的獨(dú)特路徑，但每一個(gè)都要應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的傳輸網(wǎng)絡(luò)。目前，傳輸層必須處理許多技術(shù)，包括遺留技術(shù)和演進(jìn)技術(shù)，并且很快需要flex來滿足更極端的需求（參見圖4）。它將幫助CSP利用現(xiàn)有的投資，同時(shí)繼續(xù)構(gòu)建5G所需的新功能。