数字微波通信技术的应用及未来发展趋势

■ 湖南广播电视微波总站：徐平

微波通信是我国信息技术高速发展的大范围通信方式的特点，使数字微波通信技术得以出现。数字微波通信在应急通信中的应用，可以利用数字微波通信的优势，确保信息传输的效率和准确性，及时将信息传输到外界。

1.数字微波通信概述

1.1 数字微波通信概念

数字微波通信是指在微波范围内使用电磁波，这是一个数字微波，允许在数据传输过程中通过空间电波传输无关联数字信息，并根据具体传输条件再生中继。数字微波通信近年来发展迅速，应用于语音通信、数据通信等领域。然而，随着通信技术的发展，一些新技术对数字微波提出了挑战。

1.2 数字微波的特点

第一，数字微波通信比模拟微波通信更具抗干扰性，数字微波通信具有再生性。干扰数据传输过程后，可以通过再生来恢复，以防止外部数字信息受到影响。同时，中继站在数据传输过程中提供了更好的滤波能力，从而进一步提高了数据传输和抗干扰能力。第二，数字微波得到很好的保护。由于数字微波通信是在传输过程中作为数字信号进行的，因此传输的信息是使用数字加密方法加密的，可以通过设置扰码电路或加密电路轻松地加以保护。此外，数字微波通信天线更有针对性，以确保信号接收的准确性和安全性。第三，数字微波通信设备体积小，能效高。由于数字微波通信系统具有很高的信号发送功率，因此数字信号通常通过集成电路传输，从而使数字微波小型化并保持低功耗，这也是数字微波通信的特点。

2.微波通信技术发展及现状

微波通信，泛指波长1m～0.1mm（频率300M～300G赫兹）电磁波进行的通信。常规形式有地面微波接力通信、对流层散射通信、卫星通信、空间通信，近年来随着5G通讯的发展，工作于微波波段的移动通信渐渐被人们关注。20世纪30年代欧洲人在英法海峡之间建设了第一条商用微波电路，随后几十年间模拟微波通信成为长距离地面干线无线传输的重要手段。20世纪70年代，数字微波通信（PDH）以时分复用技术作为基础，逐渐走上了历史舞台，它是人类科技进步和时代发展的重要产物，由于同时具备了建设速度快、投资费用低、容量大等特点，在多个领域被广泛使用。到了90年代人们对于通信带宽的要求也越来越高，光纤技术的飞速发展，微波逐渐淡出主流传输干线网，时代给微波通信技术发展提出了更高的要求。

2.1 数字微波通信技术的特点

⑴信息的保密性。数字信号容易加密和解密，用户可以对数字信号进行一定程度的加密，有些公司根据自身情况，还可以设置密钥电路，其他人在没有私钥的情况下，信息保密程度非常好。

⑵通信网构建简单。数字微波通信很容易实现互联互通，不需要铺设实体的线路，又可以使用IP技术靠通过帧结构的数字信息传播数据，整个网络系统构建变得轻而易举。区别于以往模拟微波需要非常专业的通信工程师来维护网络，在数字微波网络中普通的网络维护工程师也可以依靠网管系统可远端准确定位故障点，解决大部分的设备故障。设备通信业务接口丰富，方便实现数据、图像、语音业务传输，符合今后网络发展和三网融合的趋势。

⑶抗干扰能力强，数字信号可以消除噪声积累。即使中继站再多，仍具有良好的通信质量。同时差错可控，通过纠错编码技术可以提高传输的可靠性。

2.2 现阶段数字微波通信技术的主要应用场景

⑴干线光纤传输的备份及补充，如点对点的IP、SDH、PDH微波等。主要用于干线光纤传输系统在遇到自灾害时的紧急修复，以及由于各种因素无法使用光纤的地段和场合。

⑵农村、海岛等边远地区和专用通信网，为少量用户提供基本业务的场合，这些情况非常适宜使用微波点对点、点对多点系统以及微波频段的无线环路。

⑶城市内的短距离支线连接如移动通信基站之间、基站控制器与基站之间的互联、局域网之间的无线联网等等。既可使用中小容量点对点微波，也可使用无需申报的公共频率搭建微波数字扩频系统。

⑷区域多点传输服务(LMDS)，它工作于20～40GHz的高频段，带宽在1GHz以上，由多个枢纽站按照类似蜂窝的方式组成，枢纽站作为骨干网的AP，通过光缆或同轴电缆与外界连接。枢纽站与服务区域内的多个用户站实现点到多点的无线链路连接，LMDS通过使用方向性强的用户天线、相邻枢纽站服务区之间采用不同的极化方式等方法来实现频带复用，以提高频率利用效率可提供广播图像分配业务、可视电话、ISDN以及多媒体高速业务，是今后微波技术最有前景的发展方向。

3.数字微波通信技术面临的挑战

随着通信技术的不断发展，光纤通讯慢慢开始一家独大，“网络全光化”“光纤到户”在很多大城市已经普及。光纤通信在20世纪80年代的时候开始广泛普及，并且传播速度也是非常快，能耗低，运营成本也比较低，带宽巨大，自从该技术产生以来，对于人们和经济社会的发展发挥了重要的优势，获得了人们与市场的认可。这给微波通信技术造成了同行业之间的挑战，因为不论是社会还是消费者，他们都有优胜劣汰的习惯属性，谁都想拥有更好的用户体验，假如微波通信技术不能够跟上时代发展，它所遇到的挑战将会越来越大。举个例子，假如微波通信技术的传输容量不提高，那么，它的可利用性将大大低于光纤。这样也就没有办法赢得消费者的信赖和市场的青睐，从而慢慢被用户所抛弃。

4.现阶段我国数字微波通信技术的应用

如今，通信技术的发展非常快，国内各省市之间组成了新的数字微波链路网，数字微波技术迎来了新的春天。

4.1 广播电视无线数字覆盖工程

2014年国家广电总局开始实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程，统一规划、统一标准、统一组织，全国一盘棋。利用全国无线广播电视骨干发射台基本实现中央广播、电视节目的无线数字化覆盖，全国共设2562个无线台站，实现县级以上发射台站全覆盖。这样信号源就成了边远山区站台和省市地面数字无线覆盖发展中的重要短板。因为暴雨和雷电的因素影响，卫星信号接收比较差，容易受到不利影响。假如要解决这个问题，就要花费比较大的光纤成本。在这种情况之下，数字微波传输系统可以有效解决以上难题，它既可以节约成本，又拥有安全的特性。只要将所需要的省市广播电视节目在省级前端打包成固定信号，利用数字微波系统传输至边远山区站点，这些边远发射站点把微波作为主要信号源，避免了铺设光纤线路的昂贵基础投入，同时也方便维护和管理以及保证整个信号的可管可控性。

4.2 数字微波电视直播车

目前，广播电视技术获得了快速发展，满足了用户多样化的需求，观众们都喜欢看新闻报道现场直播和电视直播节目，为了让节目更加顺畅，报道更加便捷，保证节目能更加真实快速传播给观众，数字微波直播车使用越来越多，这些车辆能够实现对电视图像、声音信号的采集、存储和实时无线传输。既能满足一般的新闻采集和小型节目的现场录制，又能实现新闻直播和体育比赛流动直播，并可与电视台总控系统、新闻演播室和数字转播车配合使用，承担多种形式节目的直/录播任务。

4.3 数字微波通信在应急通信中的应用

应急通信是日常生活中的重要通信手段，人民必须从根本上应对突发事件的性质、阶段和要求。数字微波应急通信的应用基于以下因素：①确保应急通信的稳定性和可靠性。紧急通信在复杂的紧急情况下需要很好的通信。无论外部条件和事件的变化如何，应急通信必须始终正常工作。充分考虑应急通信需求的数字微波通信，注意应急通信系统的后续维护应相对简单，能够快速响应系统故障，保证应急通信的可靠性；②快速反应。紧急通信通常用于自然灾害、大规模暴动、公共卫生事故等紧急情况。紧急通信必须能够在紧急情况下迅速做出反应。在短时间内管理紧急区域和控制响应。最后，我们必须确定数字微波通信在信息传输中起着重要作用，因为它提供了正常生产、人民生活和社会稳定之间的安全关系。因此，必须充分考虑数字微波通信的安全，建立适当的监测系统，建立实时监测设备，同时，必须建立单独的管理系统，完善数字通信的绝对管理，提高安全性。

4.4 数字微波用于紧急通信信道

数字微波在应急信道中的应用如下：①需要建立一个有效的反馈网络。如上所述，数字微波具有带宽和大容量的优点，可在建立反馈网络方面发挥积极作用。在此网络中，所有数字信息都可以轻松传输互通。②确保受控信息正确。利用数字微波通信设备和低功耗干扰，操作人员可以通过电视摄像机有效地监测灾害情况，并及时了解最新情况。指挥人员可以根据有关信息科学做出的救援决定，并有效地指导现场救援人员，③应建立信息平台。在突发情况下，应首先建立信息交流平台，向外界发送紧急信号。一旦收到突发信号，应尽快在所有地区第一时间展开救援工作，个人和财产保护。数字微波通信用于以下领域的应急通道：个人紧急应用。随着我国通信技术的发展，无线网络在我国大多数地区广泛普及。无线网络适合于轻松传输信息。但是，在一些偏远地区，特别是山区、草原和海洋，由于高度和距离差异很大，通信成为一个问题。因此，在没有无线电信号的地区，当人们处于危险中时，用数字微波从外部传送紧急信号是有意义的。自然灾害。近年来，自然灾害、地震、台风、洪水和其他自然灾害的频繁发生严重威胁了人类安全，造成了重大物质损失。数字微波通信网络在发生自然灾害时受到严重影响。在这种情况下，在应急情况下使用数字微波通信可以立即通知有关机构，以确保受灾地区与外界之间的顺利通信。公共卫生事件。新冠疫情仍然严峻，中国在抗疫中逐渐取得胜利。这一进程除了医务人员和人民的共同努力外，还与改善紧急情况下的通信系统密切相关。中国有14亿人口。与此同时，通过提高现代人的生活水平，人们的流动性得到了便利，他们的出行需求也越来越多样化，应用数字微波通信可以从根本上改变这一现象。

数字微波应急通信技术的应用方便了实时传输和反馈。同时，数字微波通信系统拥有各种通信和信息渠道，便于向不同社会群体和部门传播关于救济行动的信息，从而为更有效的紧急援助奠定基础。

5.微波技术未来的发展趋势

当前，光纤技术以低损耗、低成本和巨大宽带的优势作为主要的传输手段，这对微波通信形成了巨大的冲击与挑战。而移动通信技术也取得了迅速的发展，微波通信技术想要继续在未来发展中取得主动地位，就需要从高频率、大容量两个方向着力发展。

⑴要向更高频段去发展。不只是微波通信技术，对于所有通信技术来说，高频段都是一个非常重要的目标，通过与光纤以及卫星通信进行比较能够发现，有一些技术在建设过程当中所需要的成本非常低，而且建设非常方便，能够在较短的时间内完成组网等一系列工程，维护成本也相对来说比较低。宽带无线接入是一种新兴的通信技术，在目前高速数字传输业务的激烈竞争环境下，宽带无线接入技术得到了大力的支持和发展。本地多点分配业务是宽带无线接入的一个代表，它主要就是在26～28GHz的高频微波段进行工作，相较于光纤和卫星通讯技术，我们可以发现这种技术在建设过程中的所需成本最低，同时建设过程更为方便，能够在较短的时间内形成组网，其维护成本也非常低，因此这种技术被称作无线光纤，无线光纤在欧美已经得到了广泛的应用，在我国未来也有十分广阔的发展空间。

⑵要向更高速大容量发展。要想获得市场发展先机和人们的青睐，就必须要向着更高速和更高容量的层次和目标发展，在同等单位之下，输送更多信息。所以，微波通信技术应该要想方设法将自己的容量和速度提升，这样才能开发出更加快速的宽带互联技术，与光纤技术形成强有力的竞争。

⑶现代数字微波通信技术的个性化发展，现代数字微波通信技术之所以能够取得如今的良好发展态势，原因之一在于其可以与各种移动终端相连接，让人们可以不受时空的限制便能够应用数字微波通信技术完成各种通讯、数据信息传递以及其他活动。而今后，随着科学技术的进一步发展，各种移动终端必然会得到大范围的普及。而由于不同移动终端使用者实际需求、个人习惯的不同，其对于现代数字微波通信技术的要求也会有所不同。因而发展个体化的数字微波通信技术成为了未来现代数字微波通信技术的发展趋势之一。

6.结语

数字微波通信技术，虽然目前使用的领域较少，但发展前景广袤，假如运用得当，将会给社会和人们的生活提供多种便利。在进一步认识到微波通信技术所具备的特点之后，将这种技术应用于现代通信行业的各个领域，能够提升传输效果，改善传统的通信技术所存在的弊端，进一步缩小数字微波通信技术与现代化通信行业发展的差距。针对一系列有关数字微波通信技术的优化措施实施，逐步克服其内在的缺陷，发扬其本身的优势，提升数字微波通信技术综合发展水平，为我国通信行业稳步发展提供强大的动力支撑。