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1、 微波通信的发展历程挑战及机遇 国际上微波的发展历史及现状 1 3 1947年贝尔实验室在纽约和波士顿之间建设了世界上第一条模拟微波试验电路 TD X 该电路用真空管作信号放大 采用频率调制 FM 方式 1950年4GHzTD 2系统首次实现承载商用电话业务 从50年代早期开始 在美国以外 澳大利亚 加拿大 法国 意大利 和日本的主干路由上都安装了与TD 2相类似的微波接力系统 1979年 日本商用系统的波道容量达到3600个话路 到1980年 美国商用系统AR6A系统采用单边带调制技术 在6GHz频带的30MHz波道带宽内安排6000个话路 使每路的传输成本降低到历史上的最低点 为提高话音质
2、量 在60年代末期首次出现了数字微波接力系统 为提高频谱效率 出现了64QAM 128QAM 512QAM等高状态调制方式 频谱效率提高到10bit s Hz 1988年国际电信联盟 ITU 在美国SONET的基础上 提出了SDH传送网标准 与以前的PDH相比 SDH标准统一了欧洲和北美的标准 使国际间在STM 1及其以上速率上互通成为可能 SDH系统采用同步复用和灵活的映射结构 可以从高阶支路直接分插低阶支路信号 避免了逐级分复接过程 使设备简化 而且 SDH系统安排了大量的开销字节 使网络的操作 管理 维护和配置能力大大加强 因此SDH微波系统在90年代得到了迅速发展 信息来源 SkyLi
3、ght研究机构 直到Q32003报告 微波传输全球市场纵览 SDH PDH 据资料称 2004年全球微波产业的总收入达29亿USD 下图是全球主流电信设备制造商在2003年至第三季度统计的微波产品的产值 国际上微波的发展历史及现状 2 3 信息来源 SkyLight研究机构 直到Q32003报告 下图是全球主流电信设备制造商在2003年至第三季度统计的SDH微波产品的产值 国际上微波的发展历史及现状 3 3 我国微波的发展历史及现状 1 3 我国模拟微波的发展历程 在1957年就开始了60路及300路模拟微波通信系统的开发研究工作 1964年开始600路微波的研究工作 1966年开发960路微
4、波系统 1986年 完成了1800路模拟微波的开发工作 国家六五科技攻关项目 运用这些研究成果 全国建设了2万多公里的模拟微波电路 我国PDH数字微波的发展历程 PDH 准同步数字体系 是六十年代由ITU的前身CCITT提出 我国于六十年代末从国外引进了一跳1 544Mbps的PDH微波设备 79年我国建设了第一条干线PDH微波电路 京汉电路 由电力部于从国外引进 86年我国自行研制的4GHz34MbpsPDH微波系统建于福建省福州与厦门之间 87 89年原邮电部建设了京沪6GHz140MbpsPDH微波电路 92年我国自行研制的6GHz140MbpsPDH微波系统 国家七五科技攻关成果 建于
5、湖北省武昌与阳逻之间 95年以后 由于移动覆盖的需要中小容量的PDH微波得到了快速发展 一种安装拆卸容易 小型化的分体设备逐渐取代全室内设备 我国微波的发展历史及现状 2 3 我国SDH数字微波的发展历程 SDH 同步数字体系 国际上是由92年发展起来的 我国第一条SDH微波电路是在95年由吉林广电厅负责引进并建造的 95 96年原邮电部开始引进并建设SDH微波电路 97年我国自行研制的6GHzSDH微波电路 国家九五科技攻关成果 在山东通过鉴定验收 2000年后信息产业部已原则上停建国家干线公网用SDH微波电路 我国专网 如广电 煤炭 石油 水利和天然气管道行业 由于行业的特点及自身的需求
6、已成为SDH微波建设的主力军 SDH小型化分体微波设备也开始在移动 应急和城域网中应用 我国微波的发展历史及现状 3 3 微波的主要用户及业务需求如下表所示 表中方框符号表示相对的业务需求量 我国微波产业的现状 1 3 主要竞争对手如下表所示 我国微波产业的现状 2 3 我国微波产业的现状 3 3 微波通信系统 特别是数字微波通信系统有下列优点 具有可快速安装的能力 具有可重复利用现有的网络基础设施的能力 数字微波利用模拟微波的基础设施 具有容易穿越复杂地形 跨江 湖及山头 的能力 具有在偏僻的山利用点对多点微波传输结构的能力 具有在自然灾害发生后快速恢复通信的能力 具有用于混合的多传输媒质的
7、保护的能力 上述诸多优点不仅应用于城市市区的固定结点或临时结点和馈送路由 而且也用于很长的长途路由 例如 俄罗斯的运营部门 俄罗斯电信 建设了一条非常长的SDH数字微波接力系统的长途路由 总长度超过8000km 该网络利用现有的基础设施 总容量为8个射频波道 6个主用波道 2个保护波道 每个波道承载155Mbit s 再如 加拿大用光纤和微波一起组成传送网 以克服地理条件的困难 我国的大容量SDH微波电路首推1998年建设的京汉广干线微波 占用2个频段 按2 2 7 1 配置 总传输容量达4 8Gbps 数字微波通信的特点及应用 1 3 在大城市和市区 在建设数字结点和分配网络时 数字微波常常
8、是可以与光缆相比的唯一的可供选择的方案 事实上 除了在大城市和小城镇内埋设地下电缆费用非常昂贵外 在闹市区开挖管道常常是很难得到批准的 这种情况在欧美发达国家表现尤为突出 据称 在欧美发达国家用于移动覆盖的传输中大约80 90 采用数字微波系统 在世界上许多国家中 微波接力链路可能是可以穿越数千里林区 山区 大草原 沙漠 沼泽地和其他困难地域的唯一可用的大容量传输媒质 而且 由于功率消耗相当低 应用太阳能电源已经成为在这种条件严酷的地区应用数字微波接力系统的一个重要因素 由于微波电路不易人为破坏 不易受自然灾害的影响 因此微波系统是组成我国通信网的不可缺少的组成部分 是保证通信网安全所不可缺少
9、的 在当今世界的通信革命中 微波通信仍是最有发展前景的通信手段之一 76年唐山大地震时 在京津之间的同轴电缆全部断裂的情况下 六个微波通道全部安然无恙 因而 只要仔细地合理地进行网络规划 以合适的信息容量覆盖领土 微波接力链路与其他现代传输媒质一起将支持和补充光纤传送网 数字微波通信的特点及应用 2 3 将来 数字微波接力系统将继续发展 用于如下用途 在ISDN 综合业务数字网 的本地级 中级和高级部分用于提供一次群及其以上速率的数字通道 用于闭合光纤环路 用于与光纤和卫星系统转接或作这些系统的馈送线路 多种媒质保护 点对多点传输 移动通信系统的中继线接续 用于灾后恢复和救援行动的便携式系统
10、通过SDH微波电路也可以传送电视信号 如MPEG 2数字视频压缩信号 利用数个厂商生产的视频编译码器 在SDH微波系统室内仿真电路上进行了传送试验 试验结果表明 用VC 3通道或通过4个VC 12通道经反向复接传送MPEG 2视频压缩编码信号 图像质量良好 在数字微波系统中采用特有的无损伤倒换技术倒换时图像质量无丝毫损伤 随着动态数字复接及图像压缩编码技术的进步 现在已可利用45Mbps DS3 或STM 0的传输速率传送12路广播级的电视图像信号 数字微波通信的特点及应用 3 3 数字微波通信方式的最大的挑战是光纤通信 光纤通信的兴起是20世纪最重大的科技事件 自从70年代提出光纤传输理论
11、80年代走向实用化以来 光纤通信得到很大的发展 光纤通信以其巨大带宽 超低损耗和较低成本而成为干线传输的主要手段 并对数字微波形成巨大的冲击 挑战之一 能否用干线数字微波作干线光纤的备用保护 从二十世纪90年代起 电信主管部门开始以大容量光纤传输作为国家信息高速公路的主要传输手段 成为不可抗拒的历史潮流 但直到九十年代中后期 我国电信主管部门在看到光纤通信巨大的传输容量的同时 也看到了光纤通信在受到自然灾害及人为破坏时对通信造成的影响 为保证通信的正常运行 建设了约十条国家干线SDH微波通信电路 用于干线光纤网络的保护 但好景不长 进入二十一世纪后 随着国家光纤网络形成八纵八横 上述光纤通信网
12、络的弊端已完全可以通过电路迂回来解决了 利用数字微波通信作光纤通信备用保护的意义也降低了 数字微波通信面临的挑战 1 2 挑战之二 能否尽可能地提高数字微波的传输容量 为提高数字微波的传输容量 微波研发人员采用了一系列高新技术 高状态调制解调 64QAM 128QAM 256QAM 512QAM等 XPIC技术 这是一种交叉极化干扰抵消技术 可实现同波道频率复用 从而在相同的射频带宽下实现传输容量倍增 新型高效纠错编码技术 如TCM MLCM RS等 一系列抗多径衰落技术 如频域均衡技术 时域均衡技术 空间分集技术及各种分集合成技术等 其他新技术 如ATPC技术 发信功率谱成型技术等 据称早在
13、二十世纪九十年代末就有研究机构声称已在实验室实现在28MHz的波道带宽下 采用1024QAM高状态调制解调 XPIC交叉极化干扰抵消技术及其他一系列高新技术 传输STM 4 使得在500MHz的频段 例如L6GHz频段中 使总传输容量达到4 8Gbps的技术 但由于种种原因 至今未能实现商用 尽管4 8Gbps的传输容量对微波来说是了不起的技术 但对目前光纤通信中已可实现一纤传几十甚至一百多Gbps的传输容量来说仍是不屑一顾的 数字微波通信面临的挑战 2 2 数字微波通信的发展机遇 1 2 数字微波作为一种无线传输方式 在灵活性 抗灾性和移动性方面具有光纤传输所无法比拟的优点 这也是它的优势所
14、在 当前数字微波的发展机遇可以归纳如下 用于专网或作专网光纤传输的备份及补充 我国的专网如 广电 石油及天然气管道 煤炭 水利等 这些专网本身所需的传输容量不大 一般一个STM 1或几个STM 1 它们要么没建光纤通信电路 要么只建了单线的光纤通信链路 不具备电信光纤传输网络八纵八横的优势 所以它们必须建设SDH或PDH微波电路用于主传电信及数据业务或用于光纤传输系统在遇到自然灾害时的备用保护 以及由于种种原因不适合使用光纤的地段和场合 我国2G及2 5G移动通信基站覆盖中使用了众多的PDH微波通信电路 随着3G牌照的发放 传输容量将扩容 另外固话运行商的参与将欣起进一步的移动覆盖热 在光纤传
15、输之后数字微波传输需求定有大幅增长 而且SDH微波将有较大的需求 随着我国电信产品 尤其是移动通信系统向海外拓展 数字微波传输产品也随之出口 据说华为 中兴今年随移动通信系统出口的数字微波传输产品的订单已达数亿美元之多 其他微波通信的方式 如 点对多点微波通信系统 PMP 有用户线型和中继线型两大类 微波频段的无线用户环也可以属于这一类 主要用于农村 海岛等边远地区和专用通信网 微波扩频数据传输系统 如 点对点2 4GHz扩频微波 点对多点2 4GHz扩频微波数据网等 应急微波通信 采用高频段的点对点微波通信系统 可灵活方便地应对可能出现的通信阻挡突发事件 本地多点分配业务 LMDS 工作在26 28GHz频段 可用于未来的宽带业务接入 被称为无线光纤等 这些多种多样的微波通信方式 将以其多样性及灵活性永存 数字微波通信的发展机遇 2 2
