淺談光纖通信技術(shù)與運(yùn)營(yíng)

陳友爭(zhēng)　徐逸　喻高潔

摘要：隨著5G時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，移動(dòng)通信正在飛速發(fā)展，人們的生活也會(huì)因此受到影響，向著各方面智能化生活轉(zhuǎn)變，而這些的種種都映證了從之前第一代移動(dòng)通信到現(xiàn)在第五代移動(dòng)通信的轉(zhuǎn)變，因此，有必要對(duì)通信技術(shù)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行分析。本文是著重分析了各代光纖通信技術(shù)特點(diǎn)以及各代在通信應(yīng)用于業(yè)務(wù)方面進(jìn)行對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)，使人們對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)有一定的了解。

關(guān)鍵詞：運(yùn)營(yíng);優(yōu)缺點(diǎn)

本文主要是從2G一直到5G通信技術(shù)的一代與一代的比較，以及對(duì)各用戶范圍以及用戶生活的影響。

1.2G與3G通信技術(shù)

2G，就是第二代通訊技術(shù)，也就是數(shù)字蜂窩技術(shù)GSM，國(guó)內(nèi)從1996年引進(jìn)商用，139號(hào)段，號(hào)碼10位，后升為11位，一直到今天。主要以語(yǔ)音通訊和短信為主。

3G是指第三代移動(dòng)通信技術(shù)相對(duì)第一代模擬制式手機(jī)（1G）和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機(jī)（2G），第三代手機(jī)可以說(shuō)是無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。而對(duì)比2G，3G又有哪些優(yōu)勢(shì)呢？

1.1無(wú)線空中數(shù)據(jù)速率的區(qū)別

2G和3G從技術(shù)層面來(lái)講，最大的區(qū)別在于它的無(wú)線空中數(shù)據(jù)速率的提高，我們現(xiàn)在3G所能提供的空中速率一般都可以達(dá)到2Mbps 以上，某些升級(jí)產(chǎn)品甚至最高可以達(dá)到十幾兆比特，這與2G相比是一個(gè)巨大的差別。

1.2應(yīng)用的多樣化的區(qū)別

相應(yīng)而來(lái)的就是應(yīng)用的多樣化，比如說(shuō)以前在2G 上不能實(shí)施的一些應(yīng)用，如視頻電話、高速數(shù)據(jù)上載、下載、電話會(huì)議等等，這些都可以在3G 手機(jī)上得到體現(xiàn)和應(yīng)用，為用戶提供了一個(gè)全新的體驗(yàn)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，光纖纖維的出現(xiàn)為通信的新世界打開(kāi)了一座大門(mén)。

1.3光纖傳輸

即以光纖纖維為介質(zhì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳輸。由于光纖具有低耗損、容量大以及其他方面的許多優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為通信系統(tǒng)的重要傳輸介質(zhì)之一。光纖特性有三點(diǎn)，即它的結(jié)構(gòu)特性、光學(xué)特性和傳輸特性。結(jié)構(gòu)特性主要指光纖的幾何尺寸、芯徑等;光學(xué)特性包括折射率分布、數(shù)值孔徑等;傳輸特性只要是損耗即色散型。

2.4G光纖通信技術(shù)與運(yùn)營(yíng)

4G是第四代通訊技術(shù)的簡(jiǎn)稱，G是generation（一代）的簡(jiǎn)稱。與2G，3G存在著許多異同點(diǎn)，對(duì)比于2G，3G也有著一些優(yōu)點(diǎn)，接下來(lái)通過(guò)以下兩點(diǎn)來(lái)展現(xiàn)：

2.1 4G中關(guān)鍵技術(shù)

1）OFDM

正交頻分復(fù)用OFDM是一種MCM多載波調(diào)制傳輸技術(shù)之一，其主要原理：將高速串行數(shù)據(jù)變成多路相對(duì)低速的并行數(shù)據(jù)并對(duì)不同的載波進(jìn)行調(diào)制，然后疊加一起發(fā)送。接收端用相干載波進(jìn)行相干接收，在經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代OFDM，系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，各子載波的產(chǎn)生和接收都有數(shù)字信號(hào)處理算法完成，極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。而OFDM，技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸，抗衰落能力強(qiáng);抗碼間干擾能力強(qiáng)。

2）智能天線技術(shù)

智能天線是一種安裝于基站的雙向天線，它通過(guò)一組帶可編程電子相位的固定天線單元獲取針對(duì)覆蓋的方向，同時(shí)能夠獲取基站和手機(jī)之間各鏈路的方向特性。智能天線技術(shù)是一種能夠提高無(wú)線通信系統(tǒng)容量和抗干擾能力的技術(shù)，利用天線陣列中各個(gè)單元之間的位置關(guān)系，也就是利用了信號(hào)的相位關(guān)系來(lái)克服多址干擾和多徑干擾。

智能天線采用MIMO系統(tǒng)，多輸入多輸出，在這之前2G與3G的多徑問(wèn)題一直無(wú)法解決，而智能天線解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)多徑改善系統(tǒng)通信質(zhì)量，通過(guò)減小相互干擾來(lái)增加系統(tǒng)容量，并且不同的天線波束可以發(fā)射不同的數(shù)據(jù)。

相比2G和3G，4G增加了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍;降低功率、減小成本;改善通信質(zhì)量。

2.2 4G用戶運(yùn)營(yíng)

2G與3G可以進(jìn)行處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。而4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，它的圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G比3G更快;更清晰;更流暢，有著不可比擬的優(yōu)越性。

3.5G信號(hào)的覆蓋

如果說(shuō)頻譜的有效應(yīng)用決定了能否讓更多人傳遞更多的信息，那么信號(hào)覆蓋則決定了我們能不能更好的傳遞信息，

說(shuō)到信號(hào)覆蓋就涉及到基站的概念了，基站就是我們通過(guò)手機(jī)連接到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備連接到運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)之后，我們才能實(shí)現(xiàn)打電話、發(fā)短信和上網(wǎng)。

基站與我們通過(guò)無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行連接，通常一個(gè)基站的覆蓋范圍是一個(gè)以基站為圓心的一個(gè)圓，在這個(gè)圓之內(nèi)的手機(jī)都可以被這個(gè)基站的信號(hào)所覆蓋。

而在5G時(shí)代，要保證每一個(gè)基站所覆蓋的用戶無(wú)論距離遠(yuǎn)近，無(wú)論人們是否均勻的分布在基站覆蓋的范圍內(nèi)，都要有大帶寬和低時(shí)延的上網(wǎng)體驗(yàn)，就對(duì)信號(hào)覆蓋提出了很大的技術(shù)難題，通信技術(shù)人員為了解決這些問(wèn)題，進(jìn)行了一些重要的技術(shù)創(chuàng)新。

5G應(yīng)用的主流頻譜

是3GHz 6GHz，這個(gè)波段也被業(yè)界稱為C-Band 或稱黃金波段這個(gè)波段頻率很高，頻率高傳遞的信息量就大，然而頻率越高的無(wú)線電波長(zhǎng)也越短，波越短，傳遞的距離就短，還容易被阻擋，衰減的非常厲害，用戶體驗(yàn)上就會(huì)不達(dá)標(biāo)。當(dāng)然，為了穩(wěn)定的信號(hào)，運(yùn)營(yíng)商可以建多-點(diǎn)基站。

顯然，這樣來(lái)工程量巨大，不僅浪費(fèi)資源，多出的成本當(dāng)然也會(huì)分?jǐn)偟较M(fèi)者頭上，但是有很多解決方案。比如華為提出的“上下行解耦”方案，可以理解為“下行5G頻率，上行4G頻率”。當(dāng)基站向手機(jī)通信時(shí)用5G高頻傳輸，因?yàn)榛究梢约哟蟀l(fā)出的信號(hào)功率以解決信號(hào)穿透的問(wèn)題。但手機(jī)的電星和功率是有限制的，所以手機(jī)向基站的上行不能通過(guò)加大信號(hào)強(qiáng)度解決，這時(shí)候，我們就可以讓手機(jī)與基站的通信用較低的4G頻段傳輸，4G的頻段頻率低，波長(zhǎng)長(zhǎng)，可以更好的衍射穿透障礙物。

總結(jié)：我們現(xiàn)在正是處于5G時(shí)代的發(fā)展階段，通過(guò)本文對(duì)于之前移動(dòng)通信技術(shù)的探討，分析出5G比之前具有如下特點(diǎn)：

1.峰值速率需要達(dá)到Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸。

2.空中接口時(shí)延水平需要在1ms左右，滿足自動(dòng)駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等實(shí)時(shí)應(yīng)用。

3.超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信。

4.流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。

5.系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點(diǎn)，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動(dòng)調(diào)整。

以上是5G區(qū)別于前幾代移動(dòng)通信的關(guān)鍵，是移動(dòng)通信從以技術(shù)為中心逐步向以用戶為中心轉(zhuǎn)變的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 解梅，移動(dòng)通信技術(shù)及發(fā)展[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，02

[4] 陳友爭(zhēng)，男，漢族，湖北武漢，大學(xué)本科，主要從事對(duì)光纖通信技術(shù)與運(yùn)營(yíng)的分析

[5] 徐逸，男，漢族，湖北武漢，大學(xué)本科，主要從事對(duì)光纖通信技術(shù)與運(yùn)營(yíng)的分析

[6] 喻高潔，男，漢族，湖北孝感，大學(xué)本科，主要從事對(duì)光纖通信技術(shù)與運(yùn)營(yíng)的分析

（作者單位：武漢東湖學(xué)院 電子信息工程學(xué)院）