E-Band微波，未來移動寬帶承載舞臺的明星

微波是常見的無線通信技術，以其遠距離、大容量、部署快捷、抗損強的特點被廣泛應用于各類通信系統(tǒng)的中繼和回傳。持續(xù)的移動寬帶的承載需求，常規(guī)6GHz~38GHz的微波頻譜資源已經(jīng)被迅速消耗殆盡，微波通信向更高頻段擴展已成為必然趨勢。E-Band微波早在2001年和2003年被ITU-R(國際電聯(lián)無線組織)所發(fā)布，主要包括”60GHz”和”80GHz”的高頻段微波通信，60GHz免費頻段較早為軍方和行業(yè)客戶使用，對運營商來說，80GHz微波頻段將會是重要的無線傳輸手段。

E-Band天然實現(xiàn)微波傳輸大帶寬

圖1：ITU-R建議的微波通信頻段

E-Band微波80GHz頻段由71G~76G/81G~86G頻譜資源構成的，既是目前民用微波通信領域發(fā)布的最高傳送頻段，也是迄今為止 ITU-R一次性發(fā)放的頻譜資源中波道間隔最大的一次。從上圖1可以看出，80GHz E-Band頻段擁有10GHz的收發(fā)間隔(TR間隔)，以及總共5GHz的可調(diào)制帶寬。按照1Hz傳送1bit這樣最基本的傳送能力計算，5GHz的頻帶寬度使得空口G比特(Gbps)級高速率傳輸成為可能，這是以往常規(guī)低頻段的微波無法實現(xiàn)的。

圖二：E-Band微波波導間隔示意圖

常規(guī)頻段微波通信系統(tǒng)(6GHz-38GHz)傳送高帶寬的代價是很大的。主要采用的調(diào)制波道間隔為3.5MHz~56MHz，要傳輸數(shù)百兆帶寬的業(yè)務就必須采用高階調(diào)制模式。按照目前常規(guī)的最大波道間隔56MHz的和最高的調(diào)制模式256QAM，一條微波鏈路空口的標準傳輸容量也僅能達到 430Mbps左右。若要傳輸更大容量的業(yè)務，就需要多條微波鏈路捆綁使用，無疑帶來了更高的成本和更復雜的系統(tǒng)配置。

E-Band具有更寬的可調(diào)制波道間隔，故E-Band頻段的微波通信系統(tǒng)天然具有傳輸G比特以上業(yè)務容量的能力。以ECC(歐洲電子通信委員會)對80GHz頻段的定義為例，其建議的最小波道間隔為250MHz，整個5GHz的可用調(diào)制頻段劃被分成了19個子頻段，傳輸業(yè)務時使用的波道間隔可以是 1~4個250MHz子頻段的組合，當最多4個250MHz子頻段組合在一起時，可調(diào)波道間隔最大可以達到1GHz，采用一定的更高階調(diào)制方式后，E- Band微波可以實現(xiàn)1~5Gbps的高容量空口傳輸。

E-Band微波傳播的環(huán)境影響分析

與傳統(tǒng)微波頻段類似，自然界的大氣(氧氣)吸收和雨衰也會對E-Band微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

E-BAND微波大氣吸收損耗圖

從上圖的高頻段無線信號大氣吸收損耗圖示可以看出，6GHz-38GHz的常規(guī)微波頻段正常情況下的氧氣吸收損耗大概在0.1dB/km左右，隨著頻率的增高，氧氣吸收的影響也逐漸加劇，在60GHz頻段附近達到一個高峰約14dB/km，隨后的70GHz-80GHz頻段附近，氧氣吸收回落到了與常規(guī)頻段接近的程度，約為0.35dB/km，對微波通信系統(tǒng)而言已基本可接受，這也是70GHz-80GHz頻段被建議規(guī)模用于電信運營商的E-Band微波的重要原因之一。此外，由于80GHz頻段屬于高頻信號，雨衰的影響相對會嚴重一些，25毫米/小時的大雨量會導致約10dB /km的衰耗，50毫米/小時的暴雨大概會導致約20dB/km的衰耗，而150毫米/小時的特大暴雨則可能導致高達約50dB/km的衰耗。不過，通常情況來說，只有赤道附近的N雨區(qū)和P雨區(qū)的國家和區(qū)域每年降雨有0.01%的可能超過100毫米/小時，所以雨衰對E-Band微波通信系統(tǒng)的嚴重影響只限在赤道附近降雨量豐富的某些特定國家和區(qū)域，地球上絕大多數(shù)區(qū)域因為降雨帶來的衰落基本均可以接受。

對E-Band頻段的微波通信系統(tǒng)，按照ITU(國際電聯(lián))定義的雨區(qū)進行規(guī)劃統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，在除N雨區(qū)和P雨區(qū)之外的其它地區(qū)，在年可用度要求為99.9%的條件下傳送1Gbps業(yè)務，一跳微波天線之間的通信距離可以達到5km左右;若年可用度要求增加到99.999%，傳輸距離也能夠確保達到1.5km左右。所以環(huán)境對E-Band微波的影響有限，E-Band微波的應用場景還是十分廣泛的。

E-Band微波通信系統(tǒng)的應用及發(fā)展趨勢

近年來，隨著無線通信網(wǎng)絡從GSM、UMTS發(fā)展到LTE，回傳網(wǎng)絡所需要的承載帶寬需求大幅增長。對電信運營商而言，E-BAND微波的應用無疑拓寬了無線傳輸緊張的頻率資源，特別是對于無線網(wǎng)絡未來大量部署的LTE基站，E-BAND能以更寬的頻譜資源滿足其超大帶寬的承載需求。需要說明的是，為適應短距離密集業(yè)務點傳輸?shù)男枨螅珽-BAND微波產(chǎn)品均設計成全室外形態(tài)(Fully Outdoor)，以便于實現(xiàn)靈活的“零站址”安裝。

E-BAND微波在LTE無線回傳中的應用

頻譜開放和使用情況

常規(guī)頻段的微波通信不僅面臨頻譜資源逐漸耗盡的問題，其高昂的牌照(License)購買或租賃費用也給用戶帶來了巨大的成本壓力。有鑒于此，為推動電信運營商等用戶更好地進行寬帶網(wǎng)絡建設，做為常規(guī)微波頻段補充的E-BAND微波，從目前已開放其使用的各國調(diào)研來看，頻譜資源以象征性的低使用費(Light-license)為主。目前，在北美、歐洲、中東、南非和亞太的部分國家都已經(jīng)開放了E-Band頻段的使用，各國運營商也紛紛開始進行 E-BAND微波用于無線下一代無線網(wǎng)絡回傳的試驗。

規(guī)模化商用面臨的問題

對71GHz-86GHz待商用的E-BAND頻段來說，當前面臨著標準和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟的問題。

現(xiàn)有標準僅對波段劃分、系統(tǒng)性能指標和天線指標三個方面做了初始定義，對業(yè)務層的規(guī)劃，特別是密集部署的鄰道干擾等實際應用問題尚未有規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)。同時由于E-Band微波技術最初是應用于軍事和汽車行業(yè)，對電信行業(yè)來說尚處于產(chǎn)業(yè)啟動階段，目前只有極少數(shù)企業(yè)提供商用部件，產(chǎn)品質(zhì)量不可靠、價格昂貴且市場供應不穩(wěn)定，當前還難以適應大規(guī)模商用部屬的需求。