光纖通信在5G系統(tǒng)的應(yīng)用及展望

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【摘要】隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，光纖通信走入了千家萬戶，使人們的衣、食、住、行等生活發(fā)生了翻天覆地的改變，同時(shí)把世界之間的距離縮短了，使得人們的生活更加網(wǎng)絡(luò)化、智能化、便捷化，實(shí)現(xiàn)了人們可以足不出戶解決生活中的一切需求。目前，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本得到全面覆蓋，但隨著人們生活需求的不斷提高，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再滿足人們對(duì)帶寬和網(wǎng)絡(luò)速度的需求，5g系統(tǒng)即將到來，并將在不久的將來得到廣泛的應(yīng)用。光纖通信是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的重要傳遞載體，其重要性不言而喻。本文主要就光纖通信在5G系統(tǒng)中的應(yīng)用和展望進(jìn)行分析，希望可以對(duì)相關(guān)人員有所幫助。

【關(guān)鍵詞】光纖通信；5G系統(tǒng)；應(yīng)用；展望

科技的不斷發(fā)展，使人們可以通過網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行溝通和聯(lián)系，拉近了人與人之間的時(shí)空距離。光纖通信作為人們生活中不可或缺的輔助資源，必須保證其具有大容量和高速性。在這樣的背景下，5G網(wǎng)絡(luò)正在研發(fā)，并即將開始投入使用。光纖通信也將在5G系統(tǒng)中會(huì)得到更為全面、廣泛的應(yīng)用，為人與人、人與物、物與物之間提供高速、安全、自由的連接，使人們的生活更加美好。

1光纖通信的含義及意義

光纖通信是通過光導(dǎo)纖維傳送信息的，所謂“光纖將夢(mèng)想接入現(xiàn)實(shí)”，就是對(duì)光纖通信的真實(shí)寫照。它不僅具有龐大的通信容量，還提升傳輸質(zhì)量，保障了通信的私密性。光纖通信將在5G系統(tǒng)中扮演非常重要的角色，并得到更廣泛的應(yīng)用。我國對(duì)光纖通信的需求在很久之前就已經(jīng)十分迫切，據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，迄今為止，全世界已安裝了42億km的光纖，而其中中國占16億芯km，可謂是占據(jù)全球產(chǎn)需求的半壁江山。隨著5G時(shí)代的來臨，對(duì)光纖通信的需求量還會(huì)變得更加龐大。有研究學(xué)者預(yù)測(cè)，在5G時(shí)代下我國對(duì)光線通信的需求量還會(huì)繼續(xù)增長，能夠達(dá)到4G時(shí)代的5倍。

25G系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)

2.1概念。5G是在前四代通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第五代移動(dòng)通信技術(shù)，相較于前四代通信技術(shù)，5G通信技術(shù)已經(jīng)不再是單一的無線技術(shù)，而是實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有的無線接入技術(shù)和新增補(bǔ)充新無線技術(shù)之間的融合，可以認(rèn)為其是一個(gè)融合的網(wǎng)絡(luò)。它改善了現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)處理自發(fā)的能力，使頻譜效率、頻譜資源都可以達(dá)到巔峰速度，同時(shí)使LTE峰值速率從現(xiàn)在的100Mb/s，提高到達(dá)到10Gb/s，實(shí)現(xiàn)了百倍的提升。2.2特點(diǎn)。5G系統(tǒng)作為未來的發(fā)展趨勢(shì)，具有其本身的優(yōu)良特點(diǎn)。首先，5G系統(tǒng)集合了功能強(qiáng)大的基站，在此基礎(chǔ)上組成大服務(wù)器集群，這樣新型的構(gòu)架方式，大大提升了速度。其次，5G的基站在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到安裝場景各不相同的需求，把基站設(shè)計(jì)的相對(duì)小型化，但功能卻更加強(qiáng)大，以滿足不同場景的安裝。最后，5G系統(tǒng)在能源消耗上做到了綠色節(jié)能，能源消耗只有現(xiàn)在的1/10，符合國家可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念。

3光纖通信技術(shù)在5G系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1色散補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。由于5G系統(tǒng)下光纖通信的速度經(jīng)大幅度提升，而在信息傳輸中，1550nm波段約產(chǎn)生18ps/nm•km的色散，會(huì)引起脈沖展寬，導(dǎo)致亂碼的產(chǎn)生，不利于高速信號(hào)的長距離傳輸，色散補(bǔ)償技術(shù)，可以對(duì)色散問題進(jìn)行彌補(bǔ)，滿足長距離傳輸。因此，色散補(bǔ)償技術(shù)將是長距離光纖傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。3.2光纖放大器的技術(shù)。寬帶光纖放大器的技術(shù)，可以使傳輸容量得到提升，具有抗偏振，抗串?dāng)_等特點(diǎn)，在光纖通信技術(shù)中發(fā)揮重要作用。就在當(dāng)前的技術(shù)下，有很多種寬帶放大器技術(shù)，包括碲化物光纖放大器、碲化物光纖放大器等。3.3光孤子WDM傳輸?shù)募夹g(shù)。在5G系統(tǒng)中，擁有更大的數(shù)據(jù)容量。因此，在數(shù)據(jù)傳輸中，必須要處理好平衡處理好色散。光孤子WDM傳輸?shù)募夹g(shù)，通過對(duì)光纖自身非線性的特點(diǎn)進(jìn)行利用，可以對(duì)光纖的色散進(jìn)行平衡處理，確保信息傳輸不受距離、速度的限制，使信息傳輸更加平穩(wěn)。3.4密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)。密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)是目前光纖通信中應(yīng)用非常成熟的新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一根光纖同時(shí)傳輸兩個(gè)以上不同波段的光載波通信。在此系統(tǒng)中為最重要的器件就是利用分波、合波原理所制成的干涉濾光片型DWDM器件，它的核心是超窄帶干涉濾光片，以光學(xué)鍍膜方式所制作的薄膜干涉濾光片，具有熱穩(wěn)定性好、最小的插入損耗、最小的偏振相關(guān)損耗等特點(diǎn)，受到市場的廣泛應(yīng)用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)在傳輸光纖的終端正確地將每個(gè)載波從多個(gè)波長中提取出來而不存在串?dāng)_，要運(yùn)用超窄帶濾光片，且要求超窄帶濾光片必須具有矩形通帶、較小的波紋、較高的抑制比等特點(diǎn)。

4光纖通信在5G中的運(yùn)用展望

4.1增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）。5G時(shí)代，帶來最大的改變就是網(wǎng)絡(luò)速率的大幅度提升。目前的4G網(wǎng)絡(luò)速度已經(jīng)很快了，但是5G會(huì)更加快，達(dá)到10Gbps，滿足人們居住、工作、休閑和交通等不同區(qū)域的需求，同時(shí)做到在密集住宅區(qū)、體育場、露天集會(huì)、地鐵、快速路、高鐵等人流密集地可以隨時(shí)滿足超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、在線游戲等需求，并且不存在卡網(wǎng)、掉網(wǎng)的現(xiàn)象。4.2低功耗大連接（mMTC）。由于終端的功耗以及無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋的影響，物聯(lián)網(wǎng)目前仍不被大眾所熟知和運(yùn)用，處于萌芽的狀態(tài)。而5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了低功耗大連接，相信未來的物聯(lián)網(wǎng)的需求將會(huì)很大，會(huì)迎來全面發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)可以利用現(xiàn)有的如智慧城市、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、森林防火等應(yīng)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展，這類應(yīng)用大多數(shù)據(jù)小、功耗低，且終端分布范圍廣，實(shí)現(xiàn)了低功率、低成本的連接。4.3低時(shí)延高可靠（uRLLC）。目前所應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)，可以滿足人們進(jìn)行游戲、視頻、數(shù)據(jù)電話等，網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延為100ms，5G網(wǎng)絡(luò)的到來，將會(huì)縮短網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)，達(dá)到小于5ms，通信速度達(dá)到450km/h。在這樣的速度下，實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)者可以隨時(shí)隨地隨心所欲地享受高清視頻傳輸，體驗(yàn)VR360°全景直播，享受AR游戲和購物、實(shí)時(shí)觀看無人機(jī)航拍畫面等不同需求，同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)還具有高可靠性，將會(huì)對(duì)一些相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來創(chuàng)新應(yīng)用，促進(jìn)網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)、自動(dòng)駕駛和遠(yuǎn)程駕駛、智能電網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5結(jié)束語

在這個(gè)“光纖連接世界”的時(shí)代，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提出了更高的要求。面對(duì)現(xiàn)有的4G通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不足以滿足社會(huì)的需求的大環(huán)境下，5G網(wǎng)絡(luò)即將強(qiáng)勢(shì)來臨，以其特有的優(yōu)勢(shì)席卷社會(huì)。光纖通信技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，尤其是1310nm波段的波分復(fù)用器件將給5G系統(tǒng)帶來更好的應(yīng)用，讓用戶享受到高網(wǎng)速、零延遲的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時(shí)還能夠促進(jìn)各類業(yè)務(wù)和用戶感知的智能優(yōu)化，有效的推動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

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作者:張明 單位:上海光聯(lián)通訊技術(shù)有限公司