微波通信的发展历程,挑战及机遇

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2015-6-14
国际上微波的发展历史及现状(2/3)
微波技术讲座
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 Totale 信设备制造商在2003年至第三季度统计的微波产品的产值。 Alcatel
400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0
Stratex Netw
Stratex Networks
Ceragon
Nortel
Norwk.baidu.comel
Microwave N
信息来源: SkyLight 研究机构 – 直到 Q3 2003 报告
Suppliers
国际上微波的发展历史及现状(3/3)
微波技术讲座
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 Totale 产值。
◎92年我国自行研制的6GHz 140Mbps PDH微波系统(国家七五科技攻关 成果)建于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。
2015-6-14
我国微波的发展历史及现状 (3/3)
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
Ericsson Siemens SAGEM Alcatel Fujitsu Harris Nokia SIAE NEC Marconi P-Com Nera Others Microwave Networks
2015-6-14
Revenues YTD Q32003
Ericsson NEC Harris Siemens Nokia Nera SIAE Marconi Others Fujitsu Ceragon P-Com SAGEM
2015-6-14
数字微波通信的特点及应用 (2/3)
微波技术讲座
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。
微波技术讲座
微波通信的发展历程 挑战及机遇
2015-6-14
国际上微波的发展历史及现状(1/3)
微波技术讲座
◎ 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4GHz TD-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STM1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。
2015-6-14
数字微波通信的发展机遇 (1/2)
微波技术讲座
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。
2015-6-14
我国微波产业的现状 (1/3)
微波技术讲座
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。
2015-6-14
我国微波产业的现状 (2/3)
主要竞争对手如下表所示。
微波技术讲座
2015-6-14
我国微波产业的现状 (3/3)
微波技术讲座
2015-6-14
120000
Revenues YTD Q3 2003
100000
80000
Alcatel NEC Nera Marconi Siemens Harris Fujitsu
60000
40000
Others
20000
0 Alcatel NEC Nera Marconi Siemens Harris Fujitsu Others
Supplier
信息来源: SkyLight 研究机构 – 直到 Q3 2003 报告
2015-6-14
我国微波的发展历史及现状 (1/3)
微波技术讲座
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。
2015-6-14
数字微波通信的特点及应用 (3/3)
微波技术讲座
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。 ◎ 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。
2015-6-14
数字微波通信面临的挑战(1/2)
微波技术讲座
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,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;
数字微波通信的特点及应用 (1/3)
微波技术讲座
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。
2015-6-14
我国微波的发展历史及现状 (2/3)
我国PDH数字微波的发展历程:
微波技术讲座
◎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4GHz 34Mbps PDH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6GHz 140Mbps PDH微波电路
2015-6-14
数字微波通信面临的挑战(2/2)
微波技术讲座
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。
微波技术讲座
◎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6GHz SDH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,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。
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