高频段微波通信前景广阔.docx
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1、高频段微波通信前景广阔(1)2000-8-21 9:06:53高频段微波通信前景广阔(1)摘要:本文概述了高频段微波通信的应用前景;介绍了新型设备的组成与先进技术,给出了系统工程设计的思想与方法,重点给出了高频段雨衰的估算方法,传输线路设计与特殊问题的处理方法;以STM-90N系列设备为例描述典型产品的性能指标。一、概述 我国数字微波通信的研制开发始于20世纪70年代中期,而工程建设始于80年代初期,至今它己与光缆通信与卫星通信并列为现代通信传输的三大支柱。在某些情况下,它们是竞争的关系;但更多的情况下,却是互补的关系;通过互连互通互操作,组成了完整的传输网络。 我国的数字微波通信已广泛应用于
2、中国电信、中国联通、中国移动、部队,专网与其它应急通信网,它能应用在山区、沙漠、边防、海岛、跨江、跨海、水网地带及其它人迹罕至的地方,具有较强的适应能力。在 1998年长江与松花江洪汛期间,微波通信均发挥了难以替代的作用。 过去,微波通信的频段主要在100GHz以下,包括0.815、1.5、2.5、4、6、7、8GHZ等频段;容量包括基群、二次群、三次群、四次群以及第一级同步传输模块(155.520MbPS)与其子模块(51.840MbPS);数字系列包括准同步数字系列(PDH)与同步数字系列(SDH),后者使各国的数字传输体制得到统一,使光缆、卫星、微波等多种介质上的信息得以同步传输;组网方
3、式包括点对点、点对多点以及广播网等;建设站型以固定站为主。由于天线与设备又大又重,即使车载;其机动性也是十分有限的。 近几年来,随着无线接入网与无线移动通信网的发展,例如无线用户环路(WLL)、时分多址蜂窝网(GSM)、码分多址蜂窝网(CDMA)、数字无绳 网(DECT)、个人通信网(PCN)与集群无线电系统(Trunked Radio System)等,它们的无线基站之间需要以微波通信进行互连;随着中国电信经营业的改组,引入多家竞争机制,经营商如果认为租用线路太不方便时,则往往会自建微波通信线路;同时鉴于中国即将进入世贸组织(WTO),我们的微波通信设备则应走出国门,积极参与国际竞争。可以设
4、想;在未来的十年内,数字微波通信仍然具有很大的商业契机与发展空间。 高频段(10GHZ以上)微波通信设备对于上述无线通信基站之间的互连具有较好的适应性。体积小、重量轻、安装容易。其室外单元与天线可直接安装于无线基站的轻型铁塔上;使用十分简便,可以无人值守;配置比较灵活,工作频段与发射功率可以捷变,现场按需调整即可,通信容量与备份配置也是多种多样,可供用户选择;相邻的无线基站之间的站距较小,多在20Km以下,只要合理设计,就能避免暴雨可能引起的微波通信中断;性能价格比高,维护费用低。比之其它的传输手段,具有较好的竞争性。因此,有时称这种设备为轻型微波通信设备。二、新型的高频段微波通信设备 从研究
5、、制造的指导思想上看有两种趋势。一种是追求卓越、追求完美,采用最先进的技术措施与工艺手段,功能多、指标高、配置灵活多样;另一种是立足于特定市场需求,追求经济、适用、可靠、技术成熟、设备简单、效费比好。 2高频段微波通信设备组成 通常一个按10配置的端站设备由一个室外单元,一个室内单元与一面抛物面天线组成。 室外单元往往紧靠天线并安装于铁塔上或建筑物的顶上。具有抗恶劣环境的能力。室内单元则安装于室内的标准机架上或直接置于办公桌上,以射频同轴电缆与室创、单元互连,以基带数字电缆与数字终端设备相连。 3主要的先进技术与工艺 在设备的各个部件中广泛采用超大规模集成电路(VLSI)、专用集成电路(ASI
6、C)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片微波集成电路(MMIC)、微带电路(Microstrip Circuit)与数字信号处理器(DSP)等。 在设备结构上将室外与室内单元分开。室外单元具有抗恶劣环境能力,往往紧靠天线安装,这样有效地缩短了射频电缆长度,减小射频损耗;室外与室内单元之间的上行信号、下行信号、供电电源等共用一根同轴电缆传输,因为传输频率为中频,往往允许同轴电缆长达300m以上,便于机房远离天线。 在电路设计上采用频谱与功率利用率高、抗干扰能力强的调制解调技术,如网格编码调制(TCM)、连续相位调制(CPM)、高斯型最小频移键控(GMSK)等;除了准同步数字系列(SDH)的复接外
7、,为了实现辅助业务的数字传输而普遍采用微波帧复接技术;对传输容量在34MbPS以上的系统可设置无损伤自动切换电路;采用前向纠错(FEC)与加扰编码技术;某些情况下还需要采用自适应均衡技术。 在网络管理方面采用集中监控式的网络管理系统(NMS),基于标准的RS232接口与局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网传输协议(TCPIP)。建立多层次的网管系统,对网络提供一般管理、故障管理、性能管理、配置管理与安全管理。一般管理包括软件下载、远端注册与时间标记等;故障管理包括告警监视、故障定位与告警日志等;性能管理包括性能数据采集、历史性能记录、阈值设置与超阈值提示、性能数据报告等;配置管理包括网元
8、配置、波道切换与状态控制等;安全管理包括系统注册、标识口令规定与安全等级设定等。 在先进工艺的应用上,多采用模块化、插卡式、元器件老化处理、表面贴装、接插件与电缆之间热塑封、有效的电磁屏蔽与密封措施等。三、高频段微波通信系统设计 1设计思想 按照高频段微波通信的特点,趋其长,避其短; 贯彻执行相关的国家标准、行业标准与国际标准; 尽量采用先进而成熟的通信技术、元器件与装配工艺; 在全面满足使用要求的基础上,系统应预留余量,以便于实现廉价的升级与扩容; 整个系统运行应该稳定、有效、安全、可靠、简便、经济。 2系统使用要求与主要技术指标 通信环境与特点,合地理位置、地质、气象参数及可能的干扰源;
9、微波通信系统的总体构成,与其它通信网的互连互通关系; 适应特殊用途的性能、业务种类与可靠性要求; 通用技术要求,例如网络结构、技术体制、接口要求、电磁兼容性、安全性与电源供给等; 主要的技术指标,如频率范围、波道配置、传输容量、设备备用方式、系统误码率;系统中断率、波道切换、中继方式、系统增益、衰落储备、分集要求、网管能允等。 3系统技术方案 不同技术方案的比较与选定; 系统组成与配置; 路由分析与选定; 系统指标的合理分配; 互连互通方案; 设备备份方案,如10、11与2+0等; 中继方案; 干扰协调方案; 防雷接地方案; 供电方案; 网络管理系统方案; 可靠性方案等。4微波传输线路设计 (
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