光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳利仙

摘 要：當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的過程中，光纖通信技術(shù)是當(dāng)前支撐互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，也是是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的核心支撐系統(tǒng)之一。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖通信技術(shù)逐漸進(jìn)入我們的生活，給我們的通信領(lǐng)域帶來了巨大的進(jìn)步，使通信變得更容易、更容易，因此光纖通信已經(jīng)成為我們生活中不可缺少的一部分并且是一個(gè)不可替代的部分。本文主要分析了光纖通信的技術(shù)含義和發(fā)展趨勢，并介紹了5G通信系統(tǒng)技術(shù)。最后，分析了光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光纖通信；5G通信系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0339-02

1 引 言

1966年，高錕博士首次提出了低損耗光纖的理論，為光通信行業(yè)打開了希望之門，并部署了當(dāng)今光通信系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，促進(jìn)了整個(gè)社會(huì)的發(fā)展，并為所有人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)，為人們的生活帶來了便利。如今，光通信并不局限于電信業(yè)本身，它實(shí)際上已經(jīng)成為影響和促進(jìn)社會(huì)其他許多產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主力軍，它與世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步密切相關(guān)。

光纖通信作為信息時(shí)代的主要工具之一，必將為信息革命帶來重大突破。由于光通信的速度快、保真度高的優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，對世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步有著重要的影響。然而，它經(jīng)歷了難以想象的曲折發(fā)展道路和困難和障礙。因此，我們不僅要分析和思考光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，還要研究其面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，克服困難，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。

通過光纖作為傳輸介質(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)展過程中，包括5G通信系統(tǒng)。

2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展

2.1 以光弧子作為載體

由于光弧子的超短光脈沖特性，在用作光纖長距離傳輸?shù)妮d體之后，波形和速度可以在很大程度上保持恒定，從而保證了零誤差。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)研究了很久以前的光弧子，隨后進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，表明光弧子可以用作傳輸載體。光弧子具有大容量、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展。

2.2 光波分復(fù)用技術(shù)

光波分復(fù)用技術(shù)的使用可以使多個(gè)激光器在一個(gè)光纖上傳播不同波長的光波，從而允許光纖通信具有更大的容量并改善光纖的傳輸。它已被廣泛使用，特別是近年來，日本成功地開發(fā)了世界上最高容量的波分復(fù)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸，有效地克服了光纖通信發(fā)展的困難，并且產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。目前，人們還將光時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用相組合，多束激光被再次細(xì)分，從而大大增加了傳輸容量。

2.3 光纖接入技術(shù)

進(jìn)入信息時(shí)代，人們通信的數(shù)量和頻率不斷增加。互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等多媒體服務(wù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這要求光纖接入具有很強(qiáng)的寬帶能力。其中，PON技術(shù)和多種技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了低成本的EPON技術(shù)，依靠以太網(wǎng)作為最佳接入網(wǎng)絡(luò)。隨著EPON技術(shù)的進(jìn)一步集成，EPON技術(shù)也可以擴(kuò)展到更廣闊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，連接更多的設(shè)備，使光纖通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

2.4 色散補(bǔ)償技術(shù)

對于高速信道，在1550nm處的大約18ps（MMOKM）的色散導(dǎo)致脈沖展寬，從而導(dǎo)致比特誤差，這限制了高速信號的長距離傳輸。對于采用常規(guī)光纖的10GbS系統(tǒng)，色散限制僅為50km。因此，當(dāng)進(jìn)行長距離傳輸時(shí)，必須使用色散補(bǔ)償技術(shù)。

2.5 寬帶放大器的技術(shù)

如果想更好地提高傳輸容量，可以使用寬帶放大器技術(shù)，它主要包括摻雜氟化物光纖放大器、氘化光纖放大器和拉曼光纖放大器。偏振不敏感，不存在串?dāng)_，噪聲接近量子噪聲的頂點(diǎn)等，這些都是光纖通信技術(shù)的巨大優(yōu)勢。

3 5G通信系統(tǒng)的含義及其發(fā)展趨勢

為了使移動(dòng)通信系統(tǒng)更好地滿足人們的需要，世界各國有關(guān)部門都在盡全力進(jìn)行研究和開發(fā)。5G通信系統(tǒng)可以使頻譜得到更好的利用。如果與4G通信系統(tǒng)相比，其網(wǎng)絡(luò)傳輸速度相對較快，對不同的資源可以起到更大的作用。同時(shí)，5G通信系統(tǒng)的無線功率將得到增強(qiáng)，覆蓋率將更寬，系統(tǒng)自身的安全性能將得到更好的改善。5G通信系統(tǒng)與其他無線通信系統(tǒng)很好地集成在一起，使得在現(xiàn)代社會(huì)中，可以創(chuàng)建更高效的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)，從而滿足人們的需求。5G通信系統(tǒng)也將在現(xiàn)代信息社會(huì)中發(fā)揮更大的作用。目前，隨著移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)正逐步增加，5G通信系統(tǒng)的發(fā)展必須符合現(xiàn)有的行業(yè)需求，也有必要滿足行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。同時(shí)，5G通信系統(tǒng)也能同時(shí)滿足多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)組建的要求，其整體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)平臺還可以更好地反映5G通信系統(tǒng)的完整性和科學(xué)性。

4 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

4.1 信息傳輸容量較大

與微波通信容量相比，光纖的通信容量高出幾十倍，光纖的帶寬也比電纜和銅線的帶寬大得多。在通信傳輸系統(tǒng)中，單波長光纖受到通信設(shè)備和通信終端的限制，帶寬優(yōu)勢不能充分利用。只有不斷提高傳輸技術(shù)，提高通信的傳輸容量。然而，密集波技術(shù)的應(yīng)用可以有效地緩解這一問題。大容量光纖通信技術(shù)和光纖頻帶寬與其他傳輸介質(zhì)相比具有優(yōu)勢。

4.2 抗磁干擾能力強(qiáng)

石英材料具有較強(qiáng)的防腐性能和良好的絕緣性，是目前光纖通信技術(shù)應(yīng)用中的主要材料。與其他傳輸介質(zhì)相比，石英具有極高的性價(jià)比。此外，極強(qiáng)的抗電磁干擾能力是石英材料最重要的應(yīng)用特性，該特征可以保證信息傳輸過程中的數(shù)據(jù)流更加穩(wěn)定。因此，光纖通信仍然處于強(qiáng)的電環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通信傳輸。

4.3 所占空間較小

在通信環(huán)境中，空間的使用是一個(gè)必須考慮的重要因素。光纖傳輸采用非常薄的纖芯，采用多芯傳輸方式。因此，光纜的直徑小，大大節(jié)省了空間的使用，并能很好地適應(yīng)各種特殊環(huán)境的使用。光纖具有重量輕、質(zhì)地柔軟的特點(diǎn)。安裝極其方便，使用壽命長，穩(wěn)定性好，使用成本低，決定了光纖在通信行業(yè)中的廣泛應(yīng)用是必然的。

5 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)上購物、學(xué)習(xí)或打車出行，使人們在日常生活中可以享受到極大的便利。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。中國對光纖通信技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代初，其起步時(shí)間還相對較早。

目前，對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)和語音等不同級別的服務(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，因此必須對它們進(jìn)行不同的處理。

對于不同的服務(wù)，需要提供不同的網(wǎng)絡(luò)段，需要不同的處理機(jī)制，同樣對管道和QoS等級也有不一樣的要求。目前，世界上大多數(shù)電子公司正在對5G通信系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。通過光纖通信技術(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。

6 光纖通信技術(shù)展望

目前，光纖通信正朝著超高速、超高容量WDM系統(tǒng)的方向發(fā)展。在成本較低的條件下，通信需求的增長將得到滿足。未來，WDM將進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)和政治舞臺。下一代光纖的發(fā)展和研究也將是未來的需要。全光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)顯示出最初的成功，因?yàn)樗鼈兙哂懈呖煽啃院挽`活性，并且它們還可以節(jié)省大量的電子元件。因此，我們必須以這為核心，消除光纖通信技術(shù)中存在的問題，成為未來通信業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

光纖通信作為一種重要的信息傳輸技術(shù)，仍存在諸多瓶頸，仍處于發(fā)展階段。我們必須重視這一過程中可能出現(xiàn)的各種挑戰(zhàn)，抓住機(jī)遇，把障礙轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，促進(jìn)通信業(yè)的不斷進(jìn)步。光纖通信技術(shù)的發(fā)展是未來通信技術(shù)的必然趨勢，它具有不可替代的優(yōu)勢，使我們的通信產(chǎn)業(yè)更加繁榮和適應(yīng)這個(gè)信息時(shí)代。

7 結(jié) 論

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的過程中，光纖通信技術(shù)是支持互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。相信通過光纖通信技術(shù)的合理應(yīng)用，5G通信系統(tǒng)也將在很短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)在人們的生活中，給人們的生活和事務(wù)的各個(gè)方面帶來更大的便利。同時(shí)，這對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的更好發(fā)展也有很大的幫助。

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收稿日期：2018-6-3