淺談光纖通信技術與運營

陳友爭　徐逸　喻高潔

摘要：隨著5G時代已經到來，移動通信正在飛速發展，人們的生活也會因此受到影響，向著各方面智能化生活轉變，而這些的種種都映證了從之前第一代移動通信到現在第五代移動通信的轉變，因此，有必要對通信技術運營進行分析。本文是著重分析了各代光纖通信技術特點以及各代在通信應用于業務方面進行對比的優缺點，使人們對移動通信技術有一定的了解。

關鍵詞：運營;優缺點

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

1.2G與3G通信技術

2G，就是第二代通訊技術，也就是數字蜂窩技術GSM，國內從1996年引進商用，139號段，號碼10位，后升為11位，一直到今天。主要以語音通訊和短信為主。

3G是指第三代移動通信技術相對第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM、TDMA等數字手機（2G），第三代手機可以說是無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。而對比2G，3G又有哪些優勢呢？

1.1無線空中數據速率的區別

2G和3G從技術層面來講，最大的區別在于它的無線空中數據速率的提高，我們現在3G所能提供的空中速率一般都可以達到2Mbps 以上，某些升級產品甚至最高可以達到十幾兆比特，這與2G相比是一個巨大的差別。

1.2應用的多樣化的區別

相應而來的就是應用的多樣化，比如說以前在2G 上不能實施的一些應用，如視頻電話、高速數據上載、下載、電話會議等等，這些都可以在3G 手機上得到體現和應用，為用戶提供了一個全新的體驗。隨著通信技術的發展，光纖纖維的出現為通信的新世界打開了一座大門。

1.3光纖傳輸

即以光纖纖維為介質進行的數據、信號傳輸。由于光纖具有低耗損、容量大以及其他方面的許多優勢，現已成為通信系統的重要傳輸介質之一。光纖特性有三點，即它的結構特性、光學特性和傳輸特性。結構特性主要指光纖的幾何尺寸、芯徑等;光學特性包括折射率分布、數值孔徑等;傳輸特性只要是損耗即色散型。

2.4G光纖通信技術與運營

4G是第四代通訊技術的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。與2G，3G存在著許多異同點，對比于2G，3G也有著一些優點，接下來通過以下兩點來展現：

2.1 4G中關鍵技術

1）OFDM

正交頻分復用OFDM是一種MCM多載波調制傳輸技術之一，其主要原理：將高速串行數據變成多路相對低速的并行數據并對不同的載波進行調制，然后疊加一起發送。接收端用相干載波進行相干接收，在經并串變換恢復為原高速數據。現代OFDM，系統采用數字信號處理技術，各子載波的產生和接收都有數字信號處理算法完成，極大地簡化了系統的結構。而OFDM，技術有很多優點，可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率;適合高速數據傳輸，抗衰落能力強;抗碼間干擾能力強。

2）智能天線技術

智能天線是一種安裝于基站的雙向天線，它通過一組帶可編程電子相位的固定天線單元獲取針對覆蓋的方向，同時能夠獲取基站和手機之間各鏈路的方向特性。智能天線技術是一種能夠提高無線通信系統容量和抗干擾能力的技術，利用天線陣列中各個單元之間的位置關系，也就是利用了信號的相位關系來克服多址干擾和多徑干擾。

智能天線采用MIMO系統，多輸入多輸出，在這之前2G與3G的多徑問題一直無法解決，而智能天線解決這個問題，通過多徑改善系統通信質量，通過減小相互干擾來增加系統容量，并且不同的天線波束可以發射不同的數據。

相比2G和3G，4G增加了無線網絡覆蓋范圍;降低功率、減小成本;改善通信質量。

2.2 4G用戶運營

2G與3G可以進行處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。而4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質量視頻圖像，它的圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。此外，4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區。很明顯，4G比3G更快;更清晰;更流暢，有著不可比擬的優越性。

3.5G信號的覆蓋

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

說到信號覆蓋就涉及到基站的概念了，基站就是我們通過手機連接到運營商網絡的設備連接到運營商的網絡之后，我們才能實現打電話、發短信和上網。

基站與我們通過無線電信號進行連接，通常一個基站的覆蓋范圍是一個以基站為圓心的一個圓，在這個圓之內的手機都可以被這個基站的信號所覆蓋。

而在5G時代，要保證每一個基站所覆蓋的用戶無論距離遠近，無論人們是否均勻的分布在基站覆蓋的范圍內，都要有大帶寬和低時延的上網體驗，就對信號覆蓋提出了很大的技術難題，通信技術人員為了解決這些問題，進行了一些重要的技術創新。

5G應用的主流頻譜

是3GHz 6GHz，這個波段也被業界稱為C-Band 或稱黃金波段這個波段頻率很高，頻率高傳遞的信息量就大，然而頻率越高的無線電波長也越短，波越短，傳遞的距離就短，還容易被阻擋，衰減的非常厲害，用戶體驗上就會不達標。當然，為了穩定的信號，運營商可以建多-點基站。

顯然，這樣來工程量巨大，不僅浪費資源，多出的成本當然也會分攤到消費者頭上，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”。當基站向手機通信時用5G高頻傳輸，因為基站可以加大發出的信號功率以解決信號穿透的問題。但手機的電星和功率是有限制的，所以手機向基站的上行不能通過加大信號強度解決，這時候，我們就可以讓手機與基站的通信用較低的4G頻段傳輸，4G的頻段頻率低，波長長，可以更好的衍射穿透障礙物。

總結：我們現在正是處于5G時代的發展階段，通過本文對于之前移動通信技術的探討，分析出5G比之前具有如下特點：

1.峰值速率需要達到Gbit/s的標準，以滿足高清視頻，虛擬現實等大數據量傳輸。

2.空中接口時延水平需要在1ms左右，滿足自動駕駛，遠程醫療等實時應用。

3.超大網絡容量，提供千億設備的連接能力，滿足物聯網通信。

4.流量密度和連接數密度大幅度提高。

5.系統協同化，智能化水平提升，表現為多用戶，多點，多天線，多攝取的協同組網，以及網絡間靈活地自動調整。

以上是5G區別于前幾代移動通信的關鍵，是移動通信從以技術為中心逐步向以用戶為中心轉變的結果。

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[4] 陳友爭，男，漢族，湖北武漢，大學本科，主要從事對光纖通信技術與運營的分析

[5] 徐逸，男，漢族，湖北武漢，大學本科，主要從事對光纖通信技術與運營的分析

[6] 喻高潔，男，漢族，湖北孝感，大學本科，主要從事對光纖通信技術與運營的分析

（作者單位：武漢東湖學院 電子信息工程學院）