微波通信有哪些行业发展及应用方案？

中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。

微波通信作为现代通信网络的重要组成部分，凭借其快速部署、高带宽、抗灾能力强等特点，在多个行业有着广泛应用。其行业发展和技术方案主要体现在以下几个方面：

一、主要行业发展与需求

电信运营商（移动回传）：
- 需求： 移动网络（3G/4G/5G）的基站（宏站、微站、室分站等）需要将用户数据传输回核心网。在光纤难以铺设或铺设成本过高（如山区、农村、城市管道资源紧张区域）、临时扩容或需要快速建网（如展会、赛事、灾后重建）的场景下。
- 应用方案：
  - 分层回传网络： 构建由骨干层（大容量点对点微波）、汇聚层（中小容量点对点微波）和接入层（点对多点微波或多跳网络）组成的微波回传网络。
  - Hybrid 微波： 融合传统微波与分组交换技术（如IP/MPLS），提高传输效率，支持以太网业务传输。
  - E-Band/V-Band 毫米波： 利用高频段（70/80GHz， 60GHz）提供超大带宽（通常1Gbps至10Gbps+），满足5G前传（特别是CPRI/eCPRI）和高容量回传需求。适用于城区视距良好、距离较短的场景。
  - Small Cell 回传： 为密集城区部署的小基站提供灵活、高速、易于安装的微波链路（如轻量级点对点、点对多点系统）。
广播电视：
- 需求： 实况转播（体育赛事、大型活动）、新闻采集（SNG）、节目传输（台站间、发射台信号分发）。
- 应用方案：
  - 移动采集与传输（SNG）： 卫星新闻采集车搭载车载微波发射设备，将现场音视频信号通过微波传送至附近的接收点，再接入传输网络。微波在此作为卫星链路的补充或替代，尤其在城市高楼遮挡卫星信号时。
  - 演播室互连： 连接不同地点的演播室或制作中心。
  - 节目传输网络： 在光纤不易到达的地区（如山区发射台），利用大容量微波接力传送多套高/标清电视节目信号。
能源（电力、石油天然气）：
- 需求： 电网自动化（SCADA系统）、调度通信、变电站/水电站/泵站/油气井场/管道监控站、油气田生产数据传输的稳定可靠通信保障，尤其是在偏远、无人值守区域。
- 应用方案：
  - 电力通信专网： 构建以点对点微波为主的电力通信骨干网和接入网，用于传输保护信号、自动化遥测遥控信息、电网运行数据等，对可靠性、时延、安全性要求极高。
  - 油气田通信： 连接分散的油井、气井、集输站、处理厂、办公区，传输生产数据、视频监控、语音通信。
  - 管道监控： 沿输油/输气管道建立微波中继链路，传输沿线阀门站、清管站、压力监测点的监控数据和安全报警信息。
  - 配网自动化通信： 为配电网中的柱上开关、环网柜、分布式能源接入点等提供通信通道（常采用点对多点微波）。
政府部门与公共安全：
- 需求： 构建专用通信网络（如公安、武警、应急、消防、人防）、边境监控、森林防火监控、应急指挥通信、城市安防监控数据传输等。
- 应用方案：
  - 应急通信车/便携站： 在灾害现场（如地震、洪水、火灾、重大事故）快速搭建临时通信枢纽，利用车载或便携微波设备将现场信息传回指挥中心或与其他节点互联。
  - 无线政务专网： 构建基于TDM或IP微波链路的专用网络，保障涉密或敏感信息的安全传输。
  - 固定监控点回传： 将分布在城市各个角落（如交通路口、治安卡口）、偏远边境线、林区的摄像头、传感器数据通过微波汇聚回指挥中心。
企业专网：
- 需求： 大型企业、工矿企业、园区（港口、机场、工厂、矿山、校园）需要构建内部专用通信网络，用于生产调度、办公网络互联、监控、语音通信、数据传输等。
- 应用方案：
  - 点对点互联： 连接不同厂区、办公楼。
  - 点对多点接入： 为分散的分支机构或生产设施提供网络接入。
  - 工业物联网回传： 汇聚工厂内传感器、控制器等设备数据。
  - 无线宽带接入： 在特定环境下替代有线接入，如港口大型设备通信。
金融与数据中心：
- 需求： 银行总部与分支机构互联、数据中心灾备链路（尤其地理距离适中时）、交易信息传输（对时延有要求）。
- 应用方案：
  - 高可用性链路： 作为金融交易网络的光纤备份链路，提供物理层上的冗余保护。
  - 灾备链路： 在距离主数据中心一定范围内（通常在几十公里内，具体取决于微波容量和频段），建立大容量点对点微波链路（尤其E-Band毫米波），作为灾难发生时业务快速切换的通道（DR链路）。
  - 低延迟交易链路： 在某些特定场景下（如两数据中心物理距离较近但光纤需要绕路），微波可能提供比光纤更短的传播时延，满足高频交易需求。
卫星通信地面辅助：
- 需求： 卫星地面主站与远端站之间的连接，卫星信号无法覆盖或受干扰区域（如城市高楼遮挡）的终端接入。
- 应用方案：
  - VSAT网络中继： 利用点对多点微波或小型点对点链路，将远端用户数据传送到卫星信号良好区域的Hub站，再通过卫星传输。解决“最后一英里”或遮挡问题。
  - 地面主站接入： 连接卫星主天线场区内的不同设备设施（主天线、监控中心、数据处理中心）。

二、核心技术方案与演进

高频谱效率调制技术： 如高阶QAM调制（256QAM, 1024QAM, 4096QAM甚至更高），在相同带宽下提供更高的传输速率。
空口分集技术：
- 空间分集/空间复用： 多天线技术（MIMO），提高系统容量和频谱效率（如4x4 MIMO）。
- XPIC： 交叉极化干扰抵消，允许在同一个天线和射频单元上复用两路频率相同但极化正交的信号，理论上将频谱效率提高一倍。
智能自适应调制： 根据信道条件（天气）实时动态调整调制阶数（ACM），在确保可用性的前提下最大化频谱效率。
IP化与分组交换： 现代微波全面支持纯IP/以太网传输，并融合MPLS-TP等分组传送技术，实现高效、灵活的业务承载和QoS保障。
大带宽毫米波应用： E-Band (71-76GHz, 81-86GHz) 和 V-Band (57-71GHz) 微波提供超大带宽（频段宽达5GHz），满足5G大容量需求。60GHz免许可频段在短距离点对多点接入中应用增加。
集成与小型化： 全室外型设备（ODU集成射频、调制解调），轻量级小尺寸设备（Small Cell回传），简化安装和维护。
软件定义与自动化： SDN/NFV理念引入，实现网络集中管控、自动化配置、性能监控和故障定位。
多频段载波聚合： 聚合不同频段的载波（如6GHz + 18GHz + 23GHz）提升总容量。

三、发展趋势

更高频段探索： 向更高频段的W-Band (75-110GHz)、D-Band (130-175GHz)发展，寻求更大的可用带宽。
超低时延微波： 优化协议栈和硬件，满足工业物联网、车联网等高实时性应用要求。
AI驱动运维： 利用人工智能进行预测性维护、网络性能优化和故障自愈。
网络切片支持： 在承载网络上为不同业务提供端到端的SLA保障。
与卫星融合： 微波作为卫星通信网络的有力补充，实现天地一体化无缝覆盖。
城市高密度部署： 5G小基站部署需求驱动小型化、高容量微波在城市场景的密集部署。

总结来说， 微波通信行业持续发展，从传统的电信回传、广播电视主干应用，不断深入到5G前传/回传、企业专网、关键基础设施（电力、能源）、公共安全、应急通信、金融灾备以及作为卫星网络的补充等各个领域。其技术演进始终围绕着提供更高容量、更强健性、更智能、更灵活部署和维护的目标展开，特别是在光纤不可行或成本过高的场景下，以及在需要快速部署和高可靠性的场景中，微波通信展现出了其不可替代的重要价值。毫米波微波和大规模MIMO等技术则成为突破传统带宽瓶颈的关键驱动力。