王靖

摘要：隨著信息時(shí)代的到來(lái)，高速率大容量成為了通信系統(tǒng)的必然要求，光纖以其優(yōu)良特性成為了當(dāng)代通信系統(tǒng)的重要選擇。本文主要探討了光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：5G;光纖通信;技術(shù)應(yīng)用

引言

通過(guò)光纖作為傳輸介質(zhì)的信息傳輸稱為光纖通信。該技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)明的一種新型通信方式，光纖通信技術(shù)不僅具有較大的通信容量，而且具有傳輸質(zhì)量高、保密性好等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的快速發(fā)展過(guò)程中，包括5G通信系統(tǒng)。

1、光纖通信概述

1.1光纖通信原理

光纖通信是指將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息調(diào)制到光載波上，經(jīng)過(guò)光纖信道進(jìn)行傳輸。因此，為了實(shí)現(xiàn)光纖通信，首先要將電信號(hào)在發(fā)送端轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖信道傳輸后，在接收端要進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換，即將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

1.2光纖通信系統(tǒng)

光纖通信系統(tǒng)可以大致分為三部分：發(fā)送端、光纖信道和接收端。在發(fā)送端，主要包括光源和調(diào)制器，通過(guò)調(diào)制器將電信號(hào)調(diào)制到光載波上，使光載波攜帶所需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。光纖信道主要由光纖和放大器等組成，以傳輸和放大光信號(hào)。接收端主要包括光探測(cè)器和放大器等裝置，用來(lái)檢測(cè)經(jīng)信道傳輸來(lái)的光信號(hào)，并將其恢復(fù)成電信號(hào)。

2、5G 通信系統(tǒng)的含義與其發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)前社會(huì)中，為了使移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠更好地使人們的需求達(dá)到滿足，全球的有關(guān)部門都在全力對(duì)此進(jìn)行研究與開發(fā)。5G 通信系統(tǒng)能夠使頻譜得到更好的利用，這如果和4G 通信系統(tǒng)來(lái)作比較的話，它的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度相對(duì)較快，對(duì)于不同的資源而言，也能夠發(fā)揮其較大的作用。同時(shí)，5G通信系統(tǒng)的無(wú)線功率會(huì)得到加強(qiáng)，覆蓋率更廣，對(duì)于此系統(tǒng)自身的安全性能也會(huì)更好的加以提升。5G 通信系統(tǒng)與其它的無(wú)線通信系統(tǒng)很好的結(jié)合在一起，以至在現(xiàn)代社會(huì)中，可以創(chuàng)造出效率更高的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)，從而使人們的需求能夠得到滿足。并且，5G通信系統(tǒng)也會(huì)因此得到更為長(zhǎng)久的發(fā)展，同時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)也將會(huì)在現(xiàn)代信息社會(huì)中，將其更大的作用發(fā)揮出來(lái)。當(dāng)前，移動(dòng)通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)也在逐漸增多，比如，一些虛擬的社交平臺(tái)或是手游等多種產(chǎn)業(yè)先后涌現(xiàn)。5G 通信系統(tǒng)的發(fā)展一定要與目前已有的產(chǎn)業(yè)需求相符，還需要使未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)得到滿足。同時(shí)，5G 通信系統(tǒng)還能夠在同一時(shí)間之內(nèi)，使多個(gè)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)組建得到滿足。其在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)上，也可以更好地將 5G 通信系統(tǒng)的整體性與科學(xué)性體現(xiàn)出來(lái)。

3、光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

目前，在社會(huì)科學(xué)技術(shù)逐步發(fā)展的過(guò)程中，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也發(fā)展得非常迅速。在日常生活中，即使人們不需要每天出門，就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)了解社會(huì)中發(fā)生的各種事情。不僅如此，人們還可以利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)上購(gòu)物、學(xué)習(xí)或打車出行，使人們?cè)谌粘Ｉ钪锌梢韵硎艿綐O大的便利。人們可以很好地享受這些不同的功能，主要是因?yàn)楣饫w通信技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用。中國(guó)對(duì)光纖通信技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代初，其起步時(shí)間還相對(duì)較早。

目前，對(duì)5G通信系統(tǒng)的進(jìn)一步研究也是全球關(guān)注的焦點(diǎn)。5G通信系統(tǒng)承載諸如物聯(lián)網(wǎng)、汽車聯(lián)網(wǎng)和語(yǔ)音等不同級(jí)別的服務(wù)，在高頻200Mbit/s下傳單路GPRI未壓縮帶寬可以達(dá)到200Mbit/s。同時(shí)，對(duì)于各種不同的行業(yè)，它也提供了很多不同的服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和業(yè)務(wù)處理機(jī)制不能是相同的，因此必須對(duì)它們進(jìn)行不同的處理。

對(duì)于不同的服務(wù)，需要提供不同的網(wǎng)絡(luò)段，需要不同的處理機(jī)制，同樣對(duì)管道和QoS等級(jí)也有不一樣的要求。目前，世界上大多數(shù)電子公司正在對(duì)5G通信系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。通過(guò)光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，相信在很短的時(shí)間內(nèi)，人們就可以使5G通信系統(tǒng)在社會(huì)生活中得到廣泛的應(yīng)用。

3.1 運(yùn)用波分復(fù)用前傳技術(shù)

波分復(fù)用前傳技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用中較為簡(jiǎn)便快捷，同時(shí)其成本也較低，在傳統(tǒng)5Gbit/s與的2.5bit/s運(yùn)行的基礎(chǔ)之上構(gòu)建CPRI，具有較強(qiáng)的運(yùn)行效率，能夠有效適應(yīng)室內(nèi)的相關(guān)設(shè)置。在系統(tǒng)運(yùn)用中建立了兩條鏈路，首先是信息傳輸，其次是信息傳輸監(jiān)控。在具體的使用過(guò)程中能夠有效監(jiān)控光纖的需求量，但是同時(shí)也需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理進(jìn)行有效維護(hù)。在具體的運(yùn)用過(guò)程中需要利用放射式半導(dǎo)體放大器實(shí)現(xiàn)無(wú)色收發(fā)機(jī)的功能。在5G移動(dòng)通信建設(shè)過(guò)程中需要設(shè)置比較多的光模塊類型以及數(shù)量，但是在中站點(diǎn)的建立上難以有效滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需要。在系統(tǒng)的傳輸設(shè)置上可能難以滿足波分復(fù)用前傳技術(shù)的運(yùn)行需要，由此應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的實(shí)施情況采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案[2]。

3.2 運(yùn)用時(shí)分復(fù)用的前傳技術(shù)

在目前5G移動(dòng)通信的前傳上可以充分運(yùn)用時(shí)分復(fù)用的前傳技術(shù)。與傳統(tǒng)的C-RAN技術(shù)不同，在C-RAN系統(tǒng)中可以運(yùn)用時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，具有較強(qiáng)的適用性，同時(shí)由于其是在RRU中進(jìn)行基帶處理，因此會(huì)在一定程度上延長(zhǎng)數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間。要求在RRU基帶處理之前完成數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在將無(wú)線調(diào)度充分完成之后再進(jìn)行MAC 幀數(shù)據(jù)的傳輸工作。在數(shù)據(jù)傳輸至ONU的過(guò)程中可以有效發(fā)揮TDM-PON 的廣播特性，在充分進(jìn)行各種有效的前期規(guī)劃工作之后，只需要將已經(jīng)被ONU選中的數(shù)據(jù)及時(shí)傳送至RRU，這種數(shù)據(jù)傳輸方式有效拓展了前傳網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬，同時(shí)也延長(zhǎng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間[3]。

3.3 光載中頻信號(hào)傳輸前傳技術(shù)的利用

在5G通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行之下，增加了RRU結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中需要充分運(yùn)用到MIMO（多入多出）技術(shù)。

在RRU運(yùn)行過(guò)程中如果存在M個(gè)扇區(qū)位置，分別存在N根天線們，由此在RoF即光載無(wú)線的鏈路之中就具有M×N個(gè)中頻載波。與傳統(tǒng)WDM運(yùn)行模式相比，IFoF系統(tǒng)能夠同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)中頻傳輸，采用的處理方式是將WDM復(fù)用至一根光纖之上。由此，IFoF系統(tǒng)的運(yùn)用能夠?qū)o張的寬帶資源進(jìn)行充分利用，同時(shí)建立了一種有效管理波長(zhǎng)的方式，降低了經(jīng)濟(jì)投入。但是在系統(tǒng)傳輸過(guò)程中，LD半導(dǎo)體激光器自身的性質(zhì)會(huì)影響到傳輸容量。同時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)增強(qiáng)系統(tǒng)即LTE-A系統(tǒng)的使用在信號(hào)傳輸過(guò)程中容易受到非線性失真因素的影響，這是由于其自身比較高的峰均功率比即PAPR數(shù)值所決定的[4]。

3.4 PHY 功能重構(gòu)前傳網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用

在5G光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的建立過(guò)程中要求有效降低其經(jīng)濟(jì)成本，在經(jīng)濟(jì)投入與光纖傳輸之間達(dá)到最佳匹配。光傳輸帶寬應(yīng)當(dāng)不高與10 Gbit/s。IQ數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的運(yùn)用一般能夠達(dá)到50%-30%的壓縮比值，難以有效適應(yīng)目前快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)對(duì)光纖傳輸?shù)囊??；?G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的需要，可以采取改變RRH 和BBU之間的功能分割點(diǎn)的策略，最終達(dá)到有效模擬與數(shù)字解決之間的充分結(jié)合。在具體的建設(shè)過(guò)程中可以采用分割物理層處理即SPP的解決方式，充分有效地構(gòu)建COMP即協(xié)作多點(diǎn)傳輸，同時(shí)也有效降低光傳輸帶寬，具有較高的應(yīng)用空間。

在具體的使用過(guò)程中，充分將SPP中的BS功能切分為了無(wú)線信道編碼以及其他相關(guān)的PHY結(jié)構(gòu)類型。下行鏈路的無(wú)線數(shù)據(jù)帶寬的具體運(yùn)行方式對(duì)移動(dòng)前傳網(wǎng)絡(luò)的最大光傳輸帶寬具有極大的影響作用，能夠產(chǎn)生相似于MAC與PHY之間的分割形式。即使由于MIMO的處理功能在一定程度上被分散，但是其技術(shù)依然達(dá)到了相對(duì)比較完善的程度，能夠有效接受并傳輸一些額外信號(hào)。

結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，光纖通信技術(shù)是支持互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。相信通過(guò)對(duì)光纖通信技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，5G 通信系統(tǒng)也將會(huì)在很快的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)于人們的生活當(dāng)中，為人們的生活以及各個(gè)方面的大小事務(wù)帶來(lái)更大的便利。同時(shí)，這對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的更好發(fā)展也是非常有利的。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒富堅(jiān).通信工程中光纖技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)新通信，2016（23）：41.

[2]沙浩.光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（11）：91-91.