對光纖通信系統中OFDM技術應用的幾點探討

(武昌工學院，湖北 武昌 430065)

0 引言

光纖通信具有信息容量大、損耗低、傳輸速度高、成本低、安全性高，以及不易受到電磁波的干擾、保密性能好、傳輸距離長等一系列的優點，可以有效節約通信系統架構的成本，而且光纖的尺寸比較小，十分便于運輸與安裝，已經成為現代通信技術的重點研究內容。OFDM技術能夠將光纖通信系統的多路數字信號同時分開進行，并且在干擾信號存在的情況下，也能夠保證各路信號能夠正常傳輸。在光纖通信系統中，將OFDM技術應用于通信系統中，能提高光纖通信的容量與速度，對保證網絡通信的質量具有十分重要的作用。

1 光纖通信系統中OFDM技術分析

1.1 光OFDM技術的工作原理

OFDM技術是一種先進的網絡通信調制解調技術，在光纖通信領域具有獨特的優勢，主要功能是將光纖通信中的高速串行數據流通過調制轉換的方式，將它們轉換為低速的多路并行數據流，并保證它們之間互不干擾，然后通過調制解調技術，將轉換為低速的數據流分解到不同頻率的正交子載波上，使得不同頻率上的信號之間互不干擾，利用這種調制解調技術，可以提高光纖通信各個頻帶之間的利用效率，保證光纖通信網絡的數據傳輸效率。

1.2 光OFDM技術的應用優勢

1)頻譜結構緊湊。光OFDM技術采用的是四進制相移鍵控(QPSK)數字信號調制技術，可以將通信信號轉換到不同的子載波頻譜上，使得各個載波頻譜之間互不干擾，而且各個載波頻道的間隔為零，減少了網絡帶寬浪費的情況，采用這種頻譜結構更加緊湊，網絡資源利用率高，也十分有利于網絡通信信息的傳輸，而且網絡通信的安全性、穩定性都比較高。

2)網絡帶寬的可調整和可擴展性。采用光OFDM技術可以實施動態的光纖通道進行控制，合理調控光頻譜傳輸，將通信的載波子調整到頻帶合適的位置，使得整個光纖的通道系統增強，光OFDM技術的可調整性與可拓展性，對提高光纖網絡傳輸效率的提升具有十分重要的作用。

3)容忍性較高。光OFDM技術具有獨立的光譜結構，主要是由多個載波子構成的頻譜，如果某一個頻譜出現問題，不會影響其他頻譜的正常運行，進而也不會影響整個數據傳輸系統的安全，改變了傳統頻譜獨立的、任意分割使用頻段而造成的網絡不安全情況。

4)系統采樣速率降低。采用光OFDM技術，可以嚴格限制通信載波子的信號頻譜，降低數據傳輸的采用頻率，保證了網絡數據傳輸更加精確。而在傳統的數據傳輸中，采用的是單載波數據傳輸，采樣速率是主要通行帶寬的兩倍，導致系統傳輸的精確性不高。

2 OFDM技術在光纖通信系統中的應用

光OFDM技術對通信信號處理的方式不同，可以將其分為線性映射和非線性映射兩種通信方式，線性映射方式需要將基帶OFDM頻譜復制到光OFDM頻譜中，而非線性映射不需要復制，這樣就使得光OFDM技術在短距離與長距離之間有著廣泛的應用。

2.1 在多模光纖(MMF)的短距離光纖通信系統中的應用

OFDM技術在光纖通信中的應用，為通信安全、穩定性提供了保障，MMF因其成本低、數值孔徑大、對焦準、穩定、安全、保密等優勢，在短距離的局域網內與光纖網絡通信中得到了廣泛的應用，采用OFDM技術改變了傳統多模光纖頻率狹窄而影響的網絡通信傳輸速率，有效防止了MMF光纖因為頻率狹窄而導致的信號頻率選擇性衰減的問題，保證了MMF在高頻區域的信號不會衰減，并使得MMF信號傳輸能力提高，保證了短距離通信的穩定性。而且，光OFDM技術采用的載波頻譜的方法，可以有效地對傳遞境地MMF通信模式中存在的模式色散問題進行處理，提高了局域網與數據中心之間數據高速率的傳輸，并提高了網絡通信的容量。

2.2 在無源光網絡(PON)光纖通信系統中的應用

光DOFM技術采用的獨立頻率的通信方式，使得光纖通信系統變得比較穩定，抗電磁干擾能力極強，能夠廣泛應用到各種光傳輸網絡中。無源光網絡PON系統成本低、拓撲結構靈活、服務質量高、系統結構簡便，在傳統的通信網絡中應用十分廣泛，但隨著通信網絡中多元化場景的應用，傳統的PON網絡已經不能滿足5G通信網絡多樣化的需求，光OFDM技術因其獨有的調制方式，保證網絡通信通道不會出現空置，可以被應用到PON系統中，對PON網絡系統的傳輸速率具有重要的作用，在提高網絡數據傳輸速率的同時，還能夠有效降低成本，解決網絡色散帶來的復雜性弊端的問題，還能提高PON網絡的通信質量。另外，光OFDM技術的靈活性、多邊形，也提高了PON系統的靈活性與系統架構的多元化，使得PON系統更具技術兼容性與拓展性，而且，光OFDM技術的調制功能還可以作為物理層傳輸方式，在PON的通信系統中進行設置與應用。

2.3 在光載射頻(ROF)通信系統中的應用

OFDM技術與光載射頻(ROF)通信系統的結合，可以提高ROF通信系統的穩定性，充分利用ROF光纖傳輸帶寬，將光纖通信與無線通信結合在一起，提高ROF通信的應用范圍。但是，光載射頻(ROF)無線通信系統具有無線多徑衰弱、信號不穩定、光纖色散的弊端，在通信傳輸的過程中，容易出現信號失真的現象，導致網絡不穩定現象。光OFDM技術采用載波頻譜傳輸的方式，具有的多徑衰弱和光纖色散容忍性的優勢，能夠有效克服光載射頻通信系統出現的這些問題，故將OFDM技術應用到光載射頻通信系統中，能提高ROF通信系統的數據傳輸質量與效率。

2.4 在長途高速骨干光纖通信系統中的應用

目前，在光網絡通信中，采用長途高速骨干光纖通信技術能夠提高網絡通信的穩定性，光OFDM技術獨有的高頻譜效率和抗多徑傳播速率，使得無線通信數據具有良好的穩定性，解決了長途高速骨干光纖通信系統信號傳輸的衰減問題，同時也提高了長途高速骨干網通信系統的頻譜利用效率。同時，利用OFMD技術也增加了對CD和PMD的容忍性，在提高長途高速骨干網光纖通信容量的同時，也能夠提高通信系統數據傳輸的穩定性。在光OFDM技術的應用上，提高了檢測方式的效率和靈敏度，與PDM技術結合，可以有效解決信號的衰減、色散等問題，不僅能降低通信網絡架構的成本，還能夠提高網絡通信的穩定性。在偏振復用CO-OFDM系統中，可以有效地對光纖通信中的偏振模色散進行補償，減少網絡通信信號的衰減，對提高整個通信系統各個元器件的效能與網絡通信的質量十分重要，還能進一步提升網絡通信系統的速率。在光纖網絡通信中，采用OFDM技術可以消除由光信號的傳輸會受到偏振相關損耗(PDL)、偏振模色散(PMD )以及信號色散(CD)效應的影響，提高了網絡通信的質量，有效實現超大容量、超高速率、超長距離的網絡信息傳輸，對提高網絡通信容量也具有重要的作用。

3 結語

光OFDM技術與光纖通信結合，對促進網絡通信的效率與質量具有很強的促進作用，光OFDM技術作為一項關鍵性、核心性的技術，在未來的光網絡、5G無線網絡的發展中具有重要的應用價值。在具體后續研究中，對光OFDM系統中的非線性效應還需深一步的研究，對改善現有通信網絡中存在的不足，提高通信網絡的穩定性與安全性十分重要。