微波通信技术的最新发展

微波通信技术的最新发展

专业班级：电子信息工程092

姓名：路永明

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摘要：本文首先介绍了微波通信的概念及传统微波通信存在的问题，然后分析了近年来逐渐兴起的新型微波通信系统并对其特点进行分析，综合阐述了微波通信发展的新方向。

关键词：微波通信；光网络；SDH; 同步

1 引言

微波通信是重要的现代通信手段之一，与其他通信方式相比,具有通信容量大,建设速度快,质量稳定,通信可靠,维护方便,费用相对较低,易于跨越复杂地形等优点。因此，作为光纤通信的补充，微波通信在特殊地段发挥着重要的作用。

2 微波通信的介绍

微波通信（Microwave Communication），是使用波长在0.1毫米至1米（频率为0.3～3GHz）之间的电磁波—微波进行的通信，其包括地面微波接力通信、对流层散射通信、卫星通信、空间通信及工作于微波频段的移动通信，但对流层散射通信在我国应用较少。微波通信不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。

我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高，波长又很短，其在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。一般说来，由于地球幽面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设臵中继站，将电波放大转发而延伸。这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。

微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束，送至远方，一般都采用抛物面天线，其聚焦作用可大大增加传送距离。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及采色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。

3 传统微波通信存在的问题

半个多世纪以来，微波通信技术的发展主要体现在空中接口性能的改进，如接口速

率、传输距离等。尽管如此，微波通信技术的发展仍然远不如光纤通信技术迅速。除了有限的传输速率无法与光纤通信技术相媲美外，传统微波通信系统自身的设备形态及组网模式也是一个重要因素。以目前主流的分体式微波通信系统为例，在设备形态方面，分体式微波系统分为ODU（室外单元）和IDU（室内单元），其中IDU负责中频信号与基带信号之间的转换，提供点到点业务的透明传输；在组网模式方面，IDU不具备业务调度功能，一旦需要组成链型、树型、环型等较复杂的网络并提供业务汇聚、调度功能时，需要将多个IDU进行级联堆叠，并引入ADM设备，这将使整个微波通信系统的CAPEX和OPEX居高不下。

4 SDH新型微波通信技术

基于对传送网络的深刻理解和分析，经过多年的探索，设备厂商终于找到了微波通信技术新的发展方向——SDH数字微波通信技术。

SDH 微波通信是新一代的数字微波传输体制。数字微波通信兼有SDH数字通信和微波通信两者的优点，由于微波在空间直线传输的特点，故这种通信方式又称为视距微波中继通信。数字微波传输线路的组成形式可以是一条主干线，中间有若干分支，也可以是一个枢纽站向若干方向分支。

数字微波通信有如下特点：1.使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字体系在STM—1等级上获得统一。数字信号在跨越国界通信时，不再需要转换成为另一种标准，第一次真正实现了数字传输体制上的世界标准。2.采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的，因而只需要利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号即所谓的一步复用特征。利用同步分插能力还可以实现自愈环形网，改进网络的可靠性和安全性。3.SDH 帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使得网络的OAM能力大大加强。由于SDH中的DXC 和ADM等一类网元是智能化的，通过嵌入的控制通路可以使部分网络管理能力分配到网元，实现分布式管理，使新特性和新功能的开发变得比较容易。4.由于将标准光接口综合进各种不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，从而简化了硬件，缓解了布线拥挤。5.SDH网与现有网络能完全兼容，即可以兼容现有准同步数字体系的各种速率，同时还能容纳各种新的业务信号等等。综上所述，SDH最核心的特点是同步复用，标准的光接口及强大的网管功能。

而SDH作为一种新的技术体制，还存在一些缺陷，主要表现在：1.频带利用率低，有效性和可靠性是一对矛盾，增加了有效性必将降低可靠性，增加可靠性也会相应的使有效性降低。SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了这是由于在SDH的信号——STM-N帧中加入了大量的用与OAM功能的开销字节，这样必然会使在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带（传输速率）要比SDH信号所占用的频带窄，即PDH信号用的速率低。2.指针调制机制复杂，SDH体制可以从高速信号中直接下低速信号，省去了多级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位臵，以便在“拆包”时能准确地拆分出所需的低速

信号，保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能实现。可以说指针是SDH的一大特色。但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。3.软件的大量使用对系统安全性的影响，SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。另外，在网络层上认为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的，这样系统的安全性就成了很重要的一个方面。所以设备的维护人员必须熟悉软件、选用可靠性较高的网络拓扑。

微波作为三大传输手段之一也在SDH网中起着重要作用。尽管光纤传输网在容量方面有微波无法比拟的优点，但不管是通信干线上还是支线，SDH微波网任然是光纤网不可缺少的补充和保护手段。SDH微波网可以利用现有模拟或PDH微波网的基础设施进行建设。其主要应用有下列几种:用SDH微波系统使光纤电信网形成闭合环路；与SDH光纤系统串接使用；作为SDH光纤网的保护，以解决整个通信网的安全保护问题；自成链路或环路。

我国地域辽阔，各地自然条件和经济发展情况差别很大。因此，必须因地制宜的安排各种传输手段。各国的经验表明，在发生自然灾害情况下，总是首先靠无线通信方式恢复电信业务。同时在某些应用场合，如连接到卫星地球站、移动通信网基站及其专用网，以及连接到广大农村及偏远的厂矿等，还是用微波作为传输手段比较灵活方便，而且，其性能价格比也十分理想。所以我国在大力发展光纤网同时，也十分注意发展建设SDH数字微波通信网。

5 微波网络下一步发展方向——纯分组传送化

随着业务网分组化的发展，传送网的分组化也是大势所趋，尤其是随着3G和WiMAX 技术的快速发展，基站的带宽需求急剧增加，作为传送网一部分的微波网络也面临着IP 化、分组化演进，这也是微波网络下一步的发展方向。