光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

王靖

摘要：隨著信息時代的到來，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。該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于當前的快速發(fā)展過程中，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)過光纖信道進行傳輸。因此，為了實現(xiàn)光纖通信，首先要將電信號在發(fā)送端轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)過光纖信道傳輸后，在接收端要進行相反的轉(zhuǎn)換，即將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

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，通過調(diào)制器將電信號調(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。接收端主要包括光探測器和放大器等裝置，用來檢測經(jīng)信道傳輸來的光信號，并將其恢復(fù)成電信號。

2、5G 通信系統(tǒng)的含義與其發(fā)展趨勢

在當前社會中，為了使移動通信系統(tǒng)能夠更好地使人們的需求達到滿足，全球的有關(guān)部門都在全力對此進行研究與開發(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)來作比較的話，它的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度相對較快，對于不同的資源而言，也能夠發(fā)揮其較大的作用。同時，5G通信系統(tǒng)的無線功率會得到加強，覆蓋率更廣，對于此系統(tǒng)自身的安全性能也會更好的加以提升。5G 通信系統(tǒng)與其它的無線通信系統(tǒng)很好的結(jié)合在一起，以至在現(xiàn)代社會中，可以創(chuàng)造出效率更高的移動信息網(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)也會因此得到更為長久的發(fā)展，同時，這個系統(tǒng)也將會在現(xiàn)代信息社會中，將其更大的作用發(fā)揮出來。當前，移動通信技術(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，還需要使未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢得到滿足。同時，5G 通信系統(tǒng)還能夠在同一時間之內(nèi)，使多個點的網(wǎng)絡(luò)組建得到滿足。其在網(wǎng)絡(luò)平臺的整體結(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。

3、光纖通信在5G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

目前，在社會科學(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，主要是因為光纖通信技術(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70年代初，其起步時間還相對較早。

目前，對5G通信系統(tǒng)的進一步研究也是全球關(guān)注的焦點。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未壓縮帶寬可以達到200Mbit/s。同時，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)點和業(yè)務(wù)處理機制不能是相同的，因此必須對它們進行不同的處理。

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)進行進一步的研究。通過光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，相信在很短的時間內(nèi)，人們就可以使5G通信系統(tǒng)在社會生活中得到廣泛的應(yīng)用。

3.1 運用波分復(fù)用前傳技術(shù)

波分復(fù)用前傳技術(shù)在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的運用中較為簡便快捷，同時其成本也較低，在傳統(tǒng)5Gbit/s與的2.5bit/s運行的基礎(chǔ)之上構(gòu)建CPRI，具有較強的運行效率，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。在具體的使用過程中能夠有效監(jiān)控光纖的需求量，但是同時也需要對網(wǎng)絡(luò)運行管理進行有效維護。在具體的運用過程中需要利用放射式半導(dǎo)體放大器實現(xiàn)無色收發(fā)機的功能。在5G移動通信建設(shè)過程中需要設(shè)置比較多的光模塊類型以及數(shù)量，但是在中站點的建立上難以有效滿足系統(tǒng)的運行需要。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)的運行需要，由此應(yīng)當結(jié)合具體的實施情況采取相應(yīng)的應(yīng)對方案[2]。

3.2 運用時分復(fù)用的前傳技術(shù)

在目前5G移動通信的前傳上可以充分運用時分復(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)中可以運用時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)，具有較強的適用性，同時由于其是在RRU中進行基帶處理，因此會在一定程度上延長數(shù)據(jù)的傳輸時間。要求在RRU基帶處理之前完成數(shù)據(jù)傳輸，同時在將無線調(diào)度充分完成之后再進行MAC 幀數(shù)據(jù)的傳輸工作。在數(shù)據(jù)傳輸至ONU的過程中可以有效發(fā)揮TDM-PON 的廣播特性，在充分進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，同時也延長了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間[3]。

3.3 光載中頻信號傳輸前傳技術(shù)的利用

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

在RRU運行過程中如果存在M個扇區(qū)位置，分別存在N根天線們，由此在RoF即光載無線的鏈路之中就具有M×N個中頻載波。與傳統(tǒng)WDM運行模式相比，IFoF系統(tǒng)能夠同時進行多項中頻傳輸，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)的運用能夠?qū)o張的寬帶資源進行充分利用，同時建立了一種有效管理波長的方式，降低了經(jīng)濟投入。但是在系統(tǒng)傳輸過程中，LD半導(dǎo)體激光器自身的性質(zhì)會影響到傳輸容量。同時長期演進增強系統(tǒng)即LTE-A系統(tǒng)的使用在信號傳輸過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)的運用

在5G光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的建立過程中要求有效降低其經(jīng)濟成本，在經(jīng)濟投入與光纖傳輸之間達到最佳匹配。光傳輸帶寬應(yīng)當不高與10 Gbit/s。IQ數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的運用一般能夠達到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)對光纖傳輸?shù)囊??；?G移動通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的需要，可以采取改變RRH 和BBU之間的功能分割點的策略，最終達到有效模擬與數(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)作多點傳輸，同時也有效降低光傳輸帶寬，具有較高的應(yīng)用空間。

在具體的使用過程中，充分將SPP中的BS功能切分為了無線信道編碼以及其他相關(guān)的PHY結(jié)構(gòu)類型。下行鏈路的無線數(shù)據(jù)帶寬的具體運行方式對移動前傳網(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)依然達到了相對比較完善的程度，能夠有效接受并傳輸一些額外信號。

結(jié)束語

在當前的社會經(jīng)濟不斷發(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。相信通過對光纖通信技術(shù)進行合理的應(yīng)用，5G 通信系統(tǒng)也將會在很快的時間內(nèi)出現(xiàn)于人們的生活當中，為人們的生活以及各個方面的大小事務(wù)帶來更大的便利。同時，這對于社會經(jīng)濟的更好發(fā)展也是非常有利的。

參考文獻

[1]鄒富堅.通信工程中光纖技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用和發(fā)展趨勢[J].中國新通信，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.