淺談光纖通信技術(shù)與運營

陳友爭　徐逸　喻高潔

摘要：隨著5G時代已經(jīng)到來，移動通信正在飛速發(fā)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(zhuǎn)變，而這些的種種都映證了從之前第一代移動通信到現(xiàn)在第五代移動通信的轉(zhuǎn)變，因此，有必要對通信技術(shù)運營進行分析。本文是著重分析了各代光纖通信技術(shù)特點以及各代在通信應(yīng)用于業(yè)務(wù)方面進行對比的優(yōu)缺點，使人們對移動通信技術(shù)有一定的了解。

關(guān)鍵詞：運營;優(yōu)缺點

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

1.1無線空中數(shù)據(jù)速率的區(qū)別

2G和3G從技術(shù)層面來講，最大的區(qū)別在于它的無線空中數(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到2Mbps 以上，某些升級產(chǎn)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(yīng)用的多樣化的區(qū)別

相應(yīng)而來的就是應(yīng)用的多樣化，比如說以前在2G 上不能實施的一些應(yīng)用，如視頻電話、高速數(shù)據(jù)上載、下載、電話會議等等，這些都可以在3G 手機上得到體現(xiàn)和應(yīng)用，為用戶提供了一個全新的體驗。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了一座大門。

1.3光纖傳輸

即以光纖纖維為介質(zhì)進行的數(shù)據(jù)、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(yōu)勢，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，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)與運營

4G是第四代通訊技術(shù)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(yōu)點，接下來通過以下兩點來展現(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)變成多路相對低速的并行數(shù)據(jù)并對不同的載波進行調(diào)制，然后疊加一起發(fā)送。接收端用相干載波進行相干接收，在經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)。現(xiàn)代OFDM，系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術(shù)，各子載波的產(chǎn)生和接收都有數(shù)字信號處理算法完成，極大地簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。而OFDM，技術(shù)有很多優(yōu)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(shù)據(jù)傳輸，抗衰落能力強;抗碼間干擾能力強。

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(shù)是一種能夠提高無線通信系統(tǒng)容量和抗干擾能力的技術(shù)，利用天線陣列中各個單元之間的位置關(guān)系，也就是利用了信號的相位關(guān)系來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(tǒng)通信質(zhì)量，通過減小相互干擾來增加系統(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(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、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，比目前的撥號上網(wǎng)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(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)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(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)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(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信號的覆蓋

如果說頻譜的有效應(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(wǎng)絡(luò)的設(shè)備連接到運營商的網(wǎng)絡(luò)之后，我們才能實現(xiàn)打電話、發(fā)短信和上網(wǎng)。

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(nèi)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(yuǎn)近，無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延的上網(wǎng)體驗，就對信號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題，進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，這個波段也被業(yè)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(biāo)。當(dāng)然，為了穩(wěn)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(dāng)然也會分?jǐn)偟较M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)基站向手機通信時用5G高頻傳輸，因為基站可以加大發(fā)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(jié)：我們現(xiàn)在正是處于5G時代的發(fā)展階段，通過本文對于之前移動通信技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)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(yuǎn)程醫(yī)療等實時應(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，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動調(diào)整。

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

參考文獻：

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

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

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

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

（作者單位：武漢東湖學(xué)院 電子信息工程學(xué)院）