光纖通信技術在5G 通信中的應用

蔡 偉

（中國通信建設第三工程局有限公司，湖北 武漢 430022）

0 引 言

光纖通信技術作為現代信息的傳輸方式，具有較高的傳輸效率和傳輸可靠性，已經成為現代通信行業發展中不可或缺的技術。隨著5G 通信時代的到來，光纖通信技術得到了廣泛的應用，并取得了良好的發展。文章主要分析和探討光纖通信技術在5G 通信中的應用情況。

1 5G 通信的介紹

1.1 5G 通信概念

5G 通信體現的是通信技術的演進過程。隨著通信行業的不斷發展，通過對4G 通信技術的不斷升級改造，產生了5G 通信技術。5G 通信技術有著2G、3G 和4G 技術不可比擬的優勢，其能有效改善網絡資源配置情況，實現短時間內大量信息的傳輸，且傳輸效率高。通過使用5G 通信技術，用戶可享受到更多、更快、更好的通信服務[1]。

1.2 5G 通信應用情況

由于5G 通信技術具有諸多的優勢，使其在各個行業領域中得到廣泛應用，并取得了突出的效果。例如，5G 通信技術與Android 系統的融合應用。在5G 通信技術的支持下，Android 系統層級得到優化，獲得了更大的發展空間，既能有效隔離系統文件與磁盤驅動，減少系統資源占用，又能實現數據云端同步，減少系統內容容量占用，從而使得系統的性能水平得到有效提升。此外，通過優化源代碼的方式，提升通信的效率和質量，提升系統的適應能力，使其可以在不同的設備中運行，增加了系統應用的廣泛性[2]。

2 光纖通信技術的介紹

2.1 光纖通信技術概念

光纖通信技術是利用光作為載體進行信息傳播的一種重要方式。其傳播媒介為光纖，光纖構成包括纖芯、包層及圖層3 個部分。光纖通信運用框架如圖1 所示。信號進入光纖傳輸通道前需要進行預處理，再通過對信號進行調制、編碼等處理，實現信號的高速、遠距離傳輸。

圖1 光纖通信運用框架

2.2 光纖通信技術優勢

（1）傳輸距離遠。光纖的主要構成材料是石英玻璃，其主要成分是二氧化硅，二氧化硅具有良好的光性能且結構緊密。因此，在光纖通信中應用石英光纖傳輸技術，可最大限度地降低通信損耗，同時減少中繼器的使用，從而使其傳輸距離更遠。此外，減少中繼器的使用可以有效降低通信系統建設時的投資成本[3-5]。

（2）通信容量大且頻帶寬。與傳統傳輸技術相比，光纖通信技術傳輸速度快，不僅能有效解決傳統媒介在信號傳輸方面存在的技術問題，而且可實現不同寬帶的信息傳輸。

（3）傳輸穩定性強。因為光纖具有較強的耐高溫性和耐腐蝕性，可適應各種惡劣的環境，所以光纖通信技術具有較強的抗干擾能力。相比傳統的通信傳輸方式，其傳輸穩定性要更強。

（4）信息保密性強。光纖通信技術的另一大優勢是其信息保密性強。通過應用光纖通信技術，可以有效解決以往通信傳輸過程中存在的串音問題，同時保障傳輸過程中信息的安全。因為光纜中有較多條光纖線路，所以信息傳輸不會受到干擾，并且可以降低被竊聽等的風險。

3 光纖通信技術在5G 通信中的應用

3.1 應用的相關技術

3.1.1 光纖接入技術

光纖接入技術是光纖通信傳輸技術應用的重要體現，其優勢是可實現信號高速傳播，能很好地滿足現代人們在信息傳輸速度方面的需求。光纖入戶業務（Fiber To The Home，FTTH）便是采用的光纖接入技術。在光纖入戶過程中，常使用無源光網絡（Passive Optical Network，PON），其優勢是在網絡系統有故障時，可以實現實時維修。該技術的不足是造價相對較高，限制了其應用。除PON 無源光網絡以外，常用到對等網絡（Peer to Peer，P2P）形式，其優勢是能保證網絡傳輸時的獨立性，彼此之間互不干擾，且造價也相對較低，能夠節約5G 通信系統建設成本。P2P 形式的不足是需要為全部用戶設置源節點，一定程度上增加了施工的難度和復雜性?？傮w而言，光纖接入技術具有良好的應用價值，可為通信用戶提供較多的資源，有效提升寬度網絡傳輸的能力，為提升通信傳輸質量實現質的飛躍。

3.1.2 波分復用技術

波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術也稱作頻發復用技術，其原理是光纖載體傳輸的同一信道中，由多個發射器進行信號輸出，而不是只有一個發射器。多容量信號整合賦予了光纖傳輸大容量的特征。5G 通信網絡的部分技術參數如表1 所示。在5G通信中，運用WDM技術不僅能提升網絡荷載量，而且可以利用信號放大設備實現遠距離信息傳輸，同時信號源損失率低。

表1 5G 通信網絡的部分技術參數

3.1.3 長波單模光纖技術

現階段，光纖通信技術在經過多次更新迭代后趨于成熟，對現代通信行業有較大的影響。其中，長波單模光纖技術因具有傳輸距離長、傳輸穩定性好等特點而廣泛應用在5G 通信網絡系統中，在實際應用過程中，其傳輸距離可達上千千米。

3.1.4 光弧子通信技術

光弧子通信技術屬于全光非線性通信傳輸方式，其主要原理是基于光纖折射的非線性效應，使得光脈沖壓縮與群速色散引起的光脈沖展寬處于平衡狀態。在一定條件下，該技術可實現長距離不變形的傳輸，從而有效解決以往傳輸中存在的傳輸速率低和容量不足的問題。

3.1.5 光交換技術

光纖通信傳輸與光信號交換結合產生了光交換技術。光交換技術可在保證傳輸需求的基礎上，實現光信號的交換。傳統的通信系統主要以金屬線纜作為傳輸媒介，但是該媒介形式具有一個明顯的缺陷，即在信號傳輸時易受到外界各種因素的干擾和影響，從而使得信號傳輸極不穩定。為了解決該問題，隨著科技的進步，開始運用電子交換機交換信號，以保證通信傳輸過程中信號傳輸的穩定性和高效性?，F階段，在5G 通信系統中也開始應用光交換技術，用以解決電子交換容量不足的問題。光交換技術可分為光電路交換（Optical Circuit Switching，OCS）和光分組交換（Optical Packet Switching，OPS）這2種技術類型。其中，光電路交換是通過光器件來進行光信號交換，交換過程中無須緩存，因此其使用頻率較高。

3.1.6 全分組交換技術

全光網是現代通信行業的發展趨勢之一。全光網中的全分組交換技術優點是能夠有效解決電子交換過程中的容量不足問題，節約通信網絡系統建設的成本，并保證網絡的可靠性。其局限性是并未實現全范圍覆蓋。作為全光網絡的核心技術，光分組交換技術不僅可以同步動作，實現緩沖管理、動作交換和競爭消除，也可以異步動作，各入段分組對齊后不進入交換結構，分組長度可以不相等。該方式成本低、靈活性高，因此全分組交換技術是光交換中最具有開發價值的技術之一。若能將光分組交換技術與5G 通信網絡融合應用，則可充分發揮光分組技術所具有的高效率、大容量優勢，在透明光狀態下實現端與端的連接，在信號傳輸時也無須進行信號轉換。此外，全光網絡具有較強的兼容性，在傳輸時不受業務范圍的影響。因此，在對5G 結構進行拓展時，可依托虛擬網絡結構進行混接，不會影響當前設備的運營，從而顯著提高網絡運行的質量。

3.2 主要應用的領域

3.2.1 超寬視頻業務

現階段，視頻流量在通信管道流量中占有重要地位。隨著科技的進步，360°全景、多角度音樂短片（Music Video，MV）、高速攝影以及虛擬現實技術（Virtual Reality，VR）等視頻技術受到了廣泛關注，并廣泛應用于各行各業。在此背景下，數據寬度呈幾何量級增長。

3.2.2 云專線業務

隨著經濟的快速發展，我國互聯網產業已經呈現出多元化發展趨勢。在此背景下，企業的專線逐漸向云專線（Direct Connect，DC）干線模式轉變。在5G 通信系統中應用光纖通信技術，有助于進一步推動云DC業務的開展，充分發揮DC中心網絡結構優勢，從而簡化網絡結構，實現信息管道工程的構建。

3.2.3 視頻會議

現階段，視頻會議已成為較為常見的工作方式，尤其是在一些員工無法到達現場的特殊情況下，視頻會議發揮了極大的作用。其打破了傳統會議對時空的限制，員工可隨時隨地參加會議。然而，由于傳統網絡環境不穩定，視頻會議過程中時常出現卡頓、網絡延遲等問題。將光纖通信技術應用在5G 通信中，不僅能提升視頻會議的流暢性，而且能保證畫面質感，對促進視頻會議的發展具有重要的意義。

3.2.4 5G 移動網絡業務

5G 移動網絡業務作為當前社會的熱點話題，在社會各個領域中得到了廣泛應用，如車聯網、物聯網等，并發揮重要作用。在實際應用中，5G 通信在數據傳輸方面的要求較高，特別是節點信息處理能力方面。因為現階段網絡類型復雜多樣，所以需要保證信息處理具有一定的針對性，進而保證信息處理的效率和信息傳輸的可靠性。將高性能的光纖通信技術應用在5G 通信系統中，能夠確保數據傳輸的效率，進一步拓展5G 移動網絡業務。

4 結 論

隨著信息時代的到來，人們對通信網絡的需求也在不斷提高，5G 通信技術的開發應用尤其重要。通過進一步完善5G 通信技術，創設高效、穩定的通信環境，能夠更好地推動社會經濟的發展。在5G 通信技術完善過程中，光纖通信技術的應用必不可少，需要對光纖通信技術的應用進行深入分析，進一步提升5G 通信技術的應用效果，從而推動社會各個行業的發展。