搭建5G“天梯”,微波回传成为利器

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                                                       本文来自与非网

微波回传不可能替代光纤成为主流回传方式,但确实为 5G 网络和宽带网络快速开通提供了一种低成本、有效的手段。5G 的商用不仅仅是 4G 带宽升级,而在于会催生更多创新业态,届时新的业态或许对微波回传会提出更多需求。

 

2016 年 12 月,位于四川省凉山彝族自治州昭觉县支尔莫乡的阿土列尔村开通了“100M 光纤宽带”。近年来,中国的信息基础设施建设速度冠绝全球,在一个偏远村庄开通光纤或 4G 网络似乎是稀松平常的事。然而,这个仅有 70 多户人家的小村并不只是偏远,还有更为恶劣的环境,如下图所示:

 

 

这是学生每天上学放学必走的一条路,从村里走向外界,需要攀爬落差 800 米的悬崖上近乎垂直的天梯,因此该村还有一个名字——“悬崖村”。想要快速为悬崖村 70 户人家与外界通信搭建一个“信息天梯”,重新铺设光纤是一个难度大、成本高的工程。华为和中国电信最终选择微波回传的方式,在短短几天内就为悬崖村实现了百兆宽带入户。

 

5G 微波回传,减少光纤投资

 

不论是宽带还是移动通信,用户终端数据都需要传输到服务器或核心网,这个过程涉及到回传。尤其是移动通信,手机和基站之间完成接入,基站之间、基站和服务器之间需要布设专门的回传通道,这个过程可以通过有线光纤实现,也可以通过无线回传实现。其中,微波回传是无线回传的一个主要方式。

 

虽然说光纤回传的可靠性强于无线,而且目前光纤的成本并不高。但是,当我们需要在非常广袤的土地上部署光纤时,这种基础设施需要大量的人力投入,加上一些地区环境比较恶劣,使得光纤部署的成本大大增加。另外,光纤部署需要占用土地资源,做好地下光纤保护,在海外很多国家,土地资源的私有属性,使得光纤部署租用土地的交易成本居高不下。因而,采用微波这种无线方式回传就非常有效。例如悬崖村的微波回传就解决了恶劣环境带来的挑战。

 

悬崖村微波回传方案(来源:华为公众号)

 

从全球范围看,微波回传已成为一种主流的回传方式。

 

2017 年,第三方市场研究机构 Sky LightResearch 发表了《5G 回传,微波超越预期》一文,文中指出目前全球有 50%-60%的移动基站通过微波进行回传,随着 5G 部署步伐的加快,网络容量、复杂性、时延要求更高,移动基站的数量也会增加,微波作为无光纤场景下的重要传输手段,随着 5G 的演进还会继续扩大。

 

爱立信在 2018 年发布的《Ericsson Microwave Outlook》中提到,光纤和微波融合的方案是 4G 演进和 5G 回传的主流方式。到 2023 年,40%基站回传都会基于无线的方式进行,若剔除中国大陆、中国台湾、韩国、日本,则到 2023 年无线回传的比例高达 65%,因为东北亚这几个地区有大量 4G 基站且其回传主要依赖光纤的方式,因此拉低了全球无线回传的比例。

 

全球基站回传方式分布(来源:爱立信)

 

欧洲电信标准化协会(ETSI)于 2018 年 11 月发布的《5G 无线回传》报告中也提到,无线回传技术已经应用于全球 50%的基站连接,无线回传显然已成为 5G 快速部署和经济化的重要方案。

 

微波传输方式有一定的不足之处,主要是视距传播,而且当空气中的水分或灰尘太多时,微波信号的质量会降低。当然,这不影响微波回传在海外已占据回传市场一半以上的份额。

 

可以看出,4G 时代微波回传已经是主流的回传方式,5G 时代会继续延续这一方式。不过,5G 的固有特征,对微波回传提出挑战,如带宽的增加、公共频段的稀缺、网络体验的严苛等。此前,全球微波回传主要采用 6-42GHz 频段,平均回传容量在 50Mbps 至 500Mbps 之间,显然,这是无法满足 5G 时代的基站回传容量需求的。于是,E 波段开始登场,即 70GHz-80GHz 频段。

 

E 波段确实为 5G 的回传提供了强有力的支撑。2019 年 5 月,德国电信和爱立信合作首次在 1.5 公里的 E 波段微波链路上实现 100Gbps 回传速率,这是当前商用微波回传速率的 10 倍,能够达到 5G 回传的需求。

 

根据 Dell’Oro 发布的研究报告,华为占据微波传输市场的最大份额,在 2019 年第四季度获得了 29%的份额。此前,任正非接受媒体采访时曾提到“全世界能做微波的厂家也不多,华为做到最先进”,这也许是华为能领先微波传输市场的主要原因。

 

全球微波传输市场供应商份额(来源:Dell’Oro)

 

Dell’Oro 预测,由于 5G 基站需要更好的回传系统,未来 5 年市场对微波传输设备的需求将达到 170 亿美元,仅移动回传就将驱动微波传输市场 70%的收入,其中 E 频段系统出货量在未来 5 年将以 36%的年复合增长率增长。

 

电信普遍服务、5G 微波回传的机遇

 

正如前文所述,海外大部分国家尤其是发达国家,一方面人力成本较高,另一方面土地私有,光纤大范围部署难度很大,因此微波回传比例很高。而中国人力成本相对低且土地为公有,因此光纤部署难度大大降低,形成大规模光纤铺设。是否微波回传在国内就没有场景?不可否认,由于光纤基础设施非常完善,微波回传在国内远远不会达到类似海外一样和光纤平分秋色的态势,但在它仍然能够作为光纤的重要补充有一定的应用场景。

 

(1)电信普遍服务中无线回传的作用

 

普遍服务作为全球信息通信业发展的最高宗旨,在中国得到了最好的执行。

 

根据公开资料,电信普遍服务试点由工信部、财政部于 2015 年底开始组织实施,前三批试点中央财政资金带动基础电信企业投资累计投入超过 400 亿元,支持推动 13 万个行政村光纤网络通达,其中包含 4.3 万个贫困村。试点工作极大提升了我国农村及偏远地区宽带网络覆盖水平。

 

2018 年 6 月,新一轮电信普遍服务全面启动,作为电信普遍服务的“升级版”,工信部正式批复确定支持 123 个地市实施行政村 4G 基站建设,满足 1.2 万个行政村 4G 网络覆盖需求,支持 23 个地市实施边疆 4G 基站建设,支持海南省三沙市实施海岛 4G 基站建设等决议。

 

在光纤网络基本通达基础上,工信部、财政部继续深化电信普遍服务试点,支持农村及偏远地区 4G 网络覆盖,力争到 2020 年实现行政村 4G 网络覆盖率达到 98%以上。

 

行政村 4G 覆盖达 98%以上,这在全球其他国家是不可能完成的任务。在 4G 覆盖的同时,大部分地区也实现了光纤覆盖,然而类似本文开头的“悬崖村”那样的恶劣环境,通过微波回传是快速、低成本达到电信普遍服务目的的最好方式。

 

随着 5G 的发展,若干年后普遍服务也会扩展到 5G 覆盖,或许那个时候微波回传将再次发挥其作用,为大量偏远地区和人烟稀少地区送去 5G 服务。

 

(2)行业服务中的微波回传

 

5G 赋能千行百业,在很多行业应用场景中,尤其一些光纤基础设施还未完善地方,微波回传可以快速、低成本为行业客户搭建 5G 网络环境,无需等待光纤铺设。例如,一些视频回传场景,包括公共安全监控、输配电监控、油气生产监控等场景,若处于偏远地区,可以直接采用微波进行回传。

 

 

 

以华为 AirFlash 5G 企业微波解决方案为例,已经在安防、地铁、电力、油田落地。在河南周口,通过点对多点微波接入视频站点,实现平安城市视频系统快速上线开通;在深圳地铁,车载 5G 无线监控视频通过微波方式实现快速上传,为智能巡检和客服提供支撑;在秦岭特高压输电监控应用中,通过微波方案为监控系统提供无人区可视化信息回传。

 

最后,再次强调一下,在国内环境中,微波回传不可能替代光纤成为主流回传方式,但确实为 5G 网络和宽带网络快速开通提供了一种低成本、有效的手段。5G 的商用不仅仅是 4G 带宽升级,而在于会催生更多创新业态,届时新的业态或许对微波回传会提出更多需求。

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