光纖通信技術在5G 移動通信技術中的應用分析

管春苗，侯冰俏，王曉君

山東信息職業(yè)技術學院，山東 濰坊 261061

0 引言

信息時代下，人們的生產(chǎn)生活都離不開通信網(wǎng)絡環(huán)境，提升通信網(wǎng)絡環(huán)境的穩(wěn)定性、保障通信效率及通信質(zhì)量至關重要。目前，比較先進的光纖通信技術具有豐富的性能優(yōu)勢，可以顯著提升通信效率，因而普遍應用在數(shù)據(jù)交換領域。光纖通信技術在現(xiàn)階段的5G 移動通信技術中能夠發(fā)揮關鍵作用，從而滿足用戶對通信速率及質(zhì)量的需求。

1 5G 移動通信技術

1.1 5G 移動通信技術的優(yōu)勢

1.1.1 通信速率大幅提升，時間延遲降低

移動通信技術在發(fā)展中經(jīng)過數(shù)次創(chuàng)新，得到了第五代移動通信技術，即5G 移動通信技術。與前幾代技術相比，其通信速率大幅度提升，時間延遲大幅度降低，并且能夠進行大范圍連接，為通信系統(tǒng)的整體功能提供了堅實的保障。在實際應用中，可以明顯感受到5G移動通信技術的網(wǎng)絡速度、網(wǎng)絡穩(wěn)定性與以往的4G 技術相比，實現(xiàn)了大跨度的提升[1]。

1.1.2 信息傳輸與處理速度加快

近年來，我國科研人員不斷研發(fā)與完善5G 移動通信技術，目前5G 移動通信技術已經(jīng)在部分領域得到了初步應用。在各電子企業(yè)的推動下，5G 移動通信技術研發(fā)效率進一步提高，5G 移動通信技術投入實際應用的速度不斷加快。如今，每天產(chǎn)生的信息量巨大，要實現(xiàn)對各類信息的高效處理和傳輸，就要從移動通信技術出發(fā)，提升網(wǎng)絡速度，滿足用戶需求。可見，5G移動通信技術的開發(fā)應用是時代發(fā)展的必然趨勢。早在數(shù)年前，以華為為首的電子企業(yè)就開始了5G 移動通信技術的研發(fā)，其在不斷創(chuàng)新中實現(xiàn)了技術突破，并通過建立5G 基站，制造5G 手機設備，為5G 移動通信技術的應用提供了基礎條件，使其成功進入了商用階段。

1.1.3 滿足多樣化的信息需求

現(xiàn)階段的互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢，要想滿足多樣化的發(fā)展要求，就要具備較高性能的技術支持，技術支持一方面要體現(xiàn)在容量上，另一方面要體現(xiàn)在時間延遲上。例如，智能駕駛領域的互聯(lián)網(wǎng)技術要具備極低的延遲性，這樣才能保障駕駛安全。此外，在社會信息交流上利用5G 移動通信技術能夠增加溝通途徑，提升信息可靠性，從而加快信息交流的速度與質(zhì)量，以便于各行業(yè)企業(yè)進行融資[2]。

1.2 5G 移動通信技術的特點

1.2.1 頻譜利用最大化

與以往的通信技術相比，5G 通信技術在頻譜利用上得到了擴展，不再局限于低頻頻譜，能夠利用高頻頻譜。在技術的持續(xù)完善中，頻譜利用率會進一步提高。

1.2.2 通信系統(tǒng)性能好

基于5G 移動通信技術設計的通信系統(tǒng)，能夠令各地區(qū)的用戶進行組網(wǎng)協(xié)作，在數(shù)量及范圍上得到了擴展，充分改善了通信系統(tǒng)性能。

1.2.3 設計理念先進

5G 移動通信技術致力于改變原有的室內(nèi)通信環(huán)境，在設計方面融入了新時代的先進理念，為室內(nèi)通信效率及質(zhì)量提供了基礎保障。

2 光纖通信技術

2.1 色散補償技術與寬帶放大技術

為了確保光纖通信技術在長距離傳輸時的穩(wěn)定性，避免兩信號線間的串音干擾，需要利用色散補償技術及寬帶放大技術。

2.2 復用技術

為了最大限度地利用光纖寬帶，擴大傳輸容量，需要利用復用技術。復用技術包含波分、時分、空分三種類型。應用效果較為顯著的為波分復用技術，能夠?qū)崿F(xiàn)一對多的傳輸方式，即一條線路對應多個信號，且不會產(chǎn)生相互影響[3]。波分復用技術的主要特點是一條光纖通信線路對應多個光波信號，并且這些信號在傳輸過程中能夠通過各自的光信道進行傳輸，互不影響。同時，在WDM 技術的基礎上可以令各種光波信號依附于不同波長的激光上，這一方面可以滿足雙向通信的需求，另一方面可以滿足帶寬容量擴展需求。目前，密集型光波復用技術正處于開發(fā)的關鍵時期，基于該技術的最大波長承載數(shù)量不低于160 個，且處于持續(xù)增長階段，可以有效解決長距離信號傳輸中的問題。波分復用技術下的波分復用網(wǎng)絡能夠在5G 移動通信技術中發(fā)揮重要作用，并且在5G 移動通信技術的完善中，該項技術的應用范圍會更加廣泛。

2.3 光孤子傳輸技術

光纖通信技術具有非線性特征，可以通過光弧子傳輸技術平衡光纖色散，從而提升數(shù)據(jù)傳輸能力，擴大數(shù)據(jù)傳輸距離。

2.4 全光網(wǎng)絡

全光網(wǎng)絡的提出為光纖通信技術帶來了更大的發(fā)展空間，打破了傳統(tǒng)節(jié)點全光化的局限性，實現(xiàn)了傳輸與交換全過程的全光化，避免了光電相互轉(zhuǎn)換，從而大幅度提升了數(shù)據(jù)傳輸效率，這能夠滿足新時代下人們對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄻踊?。在未來，全光網(wǎng)絡的發(fā)展是主要趨勢，而且是促進5G 移動通信技術發(fā)展的必要條件。

3 5G 移動通信技術中光纖通信技術的重要性

社會快速發(fā)展的背景下，各生產(chǎn)工作對網(wǎng)絡環(huán)境的技術性能和經(jīng)濟性的要求顯著提升。目前，大規(guī)模的機器通信環(huán)境中需要應用5G 移動通信技術。此外，時間延遲和穩(wěn)定性要求較高的通信環(huán)境，移動高帶寬的通信環(huán)境也需應用5G 移動通信技術。因此，5G 移動通信技術要想在各環(huán)境下發(fā)揮實際作用，就要利用光纖通信技術，優(yōu)化系統(tǒng)架構，以此滿足各方面技術要求。如今通過科研人員的不懈努力，我國現(xiàn)階段的5G 移動通信技術已經(jīng)位列世界前列，并且基于其開發(fā)的業(yè)務得到了更大的拓展，網(wǎng)絡處理機制和網(wǎng)絡節(jié)點也呈現(xiàn)多樣化，這勢必會為國家?guī)砀蟮陌l(fā)展空間，相應的光纖通信技術和5G 移動通信技術也會進一步升級優(yōu)化[4]。

4 5G 移動通信技術中光纖通信技術的應用要求

4.1 提升波分復用技術的波長范圍

以往的數(shù)據(jù)傳輸技術要求激光波長在1.53～1.57 μm，而光纖通信技術要求激光波長要達到1.3～1.6 μm，并且?guī)捜萘恳^傳統(tǒng)容量的7 倍，這樣才能為5G移動通信技術提供充足的支持[5]。因此需要不斷提高波分復用技術的波長范圍，以此滿足光纖通信的要求。

4.2 實現(xiàn)光弧子通信

光弧子通信本質(zhì)上是一種超短脈沖通信，為了達到高精準光脈沖通信效果，在實際中需結合非線性效應和色散補償技術使用。光纖傳輸過程普遍存在脈沖寬度擴展現(xiàn)象，經(jīng)過研究分析，這一現(xiàn)象在正常光和反常色散區(qū)下都會出現(xiàn)。在正常光下產(chǎn)生這一現(xiàn)象主要是由于光纖自相位調(diào)制效應，而反常色散區(qū)下能夠發(fā)生抵消，從而使脈沖寬度達到穩(wěn)定狀態(tài)。同時，還可以通過補償光纖損耗實現(xiàn)脈沖寬度的穩(wěn)定，且要具備及時性。光弧子通信能夠使數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)濟化、便捷化，并且傳輸容量、傳輸速率及傳輸距離都能提高數(shù)十倍；光弧子通信能夠簡化中繼過程，且達到全光中繼。因此5G 移動通信中的不斷提高光孤子傳輸技術，實現(xiàn)光孤子通信，以此提高5G 移動通信的效率。

4.3 實現(xiàn)全光通信網(wǎng)絡

全光網(wǎng)絡主要是實現(xiàn)傳輸全過程的全光化，避免了光電之間的轉(zhuǎn)換，因而在節(jié)點處無須進行信息處理，且能夠規(guī)避電子設備的影響，從而極大程度地提升了傳輸水平，使其各項性能進一步優(yōu)化。全光網(wǎng)絡通信由全光內(nèi)部部分和通信控制部分構成。內(nèi)部全光網(wǎng)能夠容納多樣化業(yè)務格式，是一種透明結構，網(wǎng)絡節(jié)點可以通過選擇合適的波長進行透明的發(fā)送或從別的節(jié)點處接收[6]。全光網(wǎng)絡通信為系統(tǒng)的兼容性、容錯性奠定了基礎。光纖通信技術的大部分性能在全光網(wǎng)絡下能夠最大限度地實現(xiàn)，因此為了更好地服務于5G 移動通信技術，必須實現(xiàn)全光網(wǎng)絡通信。

5 5G 移動通信技術中光纖通信技術的應用領域

5.1 超寬視頻系統(tǒng)

以汽車領域為例，要想實現(xiàn)自動駕駛，就要滿足超寬視頻需求，這可以通過360°全息影像技術實現(xiàn)。除了自動駕駛，基于5G 移動通信技術的叉車無人駕駛也具有超寬視頻系統(tǒng)。目前，無人駕駛叉車通過“5G+AI視覺”技術可以提升控制能力，以精準避開路障。應用該技術，企業(yè)無須購買進口激光雷達設備，節(jié)約大量成本。針對傳統(tǒng)無人駕駛叉車中存在的問題，超寬視頻系統(tǒng)可以避免因不穩(wěn)定的Wi-Fi 信號而導致的路徑不合理、定位不準確問題。同時，部分企業(yè)的倉庫存在復雜性，不符合標準倉庫規(guī)范的問題，該技術能為叉車的快速部署提供條件，并且能避免解決大批量叉車調(diào)度難度大的問題。具體而言，單AP 部署叉車數(shù)量能夠在5G 移動通信技術的支持下大幅度提升，且能夠打破空間限制，進行異地控制。在重要控制室的輔助下，能夠遠程控制上萬臺無人駕駛叉車。總之，在光纖通信技術支持下的5G 移動通信技術可以提升無人叉車駕駛的穩(wěn)定性，在提升運營效率的同時，保障作業(yè)的安全有序[7]。

5.2 云DC 業(yè)務

云DC 業(yè)務為信息傳輸提供了基礎保障，并且在后續(xù)的拓展以及完善中，能夠發(fā)揮更為顯著的中心結構優(yōu)勢。光纖通信技術的應用，可以進一步簡化網(wǎng)絡，從而構建信息管道工程。以我國建國70 周慶活動為例，央視引入4K+5G 背包技術，實現(xiàn)移動化拍攝，其網(wǎng)絡通道需要的端到端網(wǎng)絡切片在5G 網(wǎng)絡專線的支持下得到保障[8]。

5.3 視頻會議

目前，人們在實際工作中需要召開一系列會議，但由于外界各種因素的影響，會出現(xiàn)員工難以現(xiàn)場參加會議的問題。在信息技術的應用下，視頻會議越來越普及，打破了傳統(tǒng)會議的時空限制，員工可以隨時隨地參加會議。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡環(huán)境的不穩(wěn)定性，在視頻會議中會出現(xiàn)卡頓、延遲等網(wǎng)絡問題，難以保持流暢性。在光纖通信技術支持下的5G 移動通信技術可以有效解決這一問題，不僅能夠保障視頻會議的流暢性，還能提升畫面質(zhì)感，以便于視頻會議的順利開展。

5.4 5G 網(wǎng)絡業(yè)務

現(xiàn)階段的5G 移動通信技術能夠在多樣化的專業(yè)領域中發(fā)揮作用，基于此形成的物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡為各專業(yè)領域的快速發(fā)展提供了基礎保障。在實際應用中對5G 移動通信技術的數(shù)據(jù)傳輸能力要求較高，特別是節(jié)點信息處理能力，并且由于網(wǎng)絡類型眾多，信息的處理機制需要具備一定的針對性，這樣才能提升信息處理效率，保障數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃?。為此，應用具有多種高性能的光纖通信技術，可以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t性，能夠進一步拓展5G 網(wǎng)絡業(yè)務。

6 結束語

綜上所述，在科技迅猛發(fā)展的背景下，各領域都得到了進一步提升，為人們創(chuàng)造了舒適、便捷的生活環(huán)境。與此同時，人們對高水平生產(chǎn)生活的需求也逐漸增大。因此，5G 移動通信技術的開發(fā)應用極為關鍵。通過不斷完善5G 移動通信技術，可以為社會各行業(yè)發(fā)展提供穩(wěn)定的通信環(huán)境。光纖通信技術能夠為5G 移動通信技術應用提供有力的支持，因而對其進行分析探討和深入研究，能夠進一步提升5G 移動通信技術的應用效果，促進社會發(fā)展。