面向5G承載網(wǎng)絡(luò)的光纖通信技術(shù)應(yīng)用策略

呂邦國(guó)

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

在當(dāng)今信息技術(shù)的飛速發(fā)展中，各種數(shù)據(jù)的傳輸效率也開始不斷提升，數(shù)據(jù)信息能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的接收與共享，這對(duì)人們的工作和生活帶來(lái)了極大便利。尤其是5G通信技術(shù)的應(yīng)用，更是讓信息的傳輸速度實(shí)現(xiàn)了顯著提升。而在5G承載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，借助于光纖通信技術(shù)，可以在數(shù)據(jù)傳輸容量和穩(wěn)定性方面得以良好保障，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的高效、穩(wěn)定傳輸。

1 5G承載網(wǎng)絡(luò)和光纖通信技術(shù)概述

1.1 5G承載網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)是基于4G網(wǎng)絡(luò)所發(fā)展的新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，相比較4G網(wǎng)絡(luò)中的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而言，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有3層。第一層是集中單元層（Central Unit，CU），第二層是分布單元層（Distribute Unit，DU），第三層是有源天線單元層（Active Antenna Unit，AAU）。其中，CU主要是將4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)內(nèi)的BBU基帶處理單元進(jìn)行分離所獲得的模塊，也是非實(shí)時(shí)模塊，DU是BBU中的剩余部分，AAU是將4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)內(nèi)的射頻拉遠(yuǎn)單元、BBU物理層以及輻射層組合在一起所形成的一個(gè)架構(gòu)層[1]。

在5G承載網(wǎng)絡(luò)中，通常可以按照3個(gè)層面來(lái)進(jìn)行劃分。其一是前傳，就是有源天線單元和分布單元的信息傳遞；其二是中傳，就是集中單元和分布單元的信息傳遞；其三是回傳，就是集中單元和核心網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞。就目前來(lái)看，5G通信技術(shù)的通常為三大運(yùn)營(yíng)商所運(yùn)營(yíng)，而在具體的應(yīng)用中，為有效保障自身的通用性，其CU單元及DU單元被設(shè)置為相對(duì)固定的形式，其中有很多的緩沖階段可以為運(yùn)營(yíng)商預(yù)留出相應(yīng)的操控空間。就技術(shù)的施行而言，不論是之前3G技術(shù)到4G技術(shù)的發(fā)展，還是現(xiàn)在4G技術(shù)到5G技術(shù)的發(fā)展，都是將原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，以此來(lái)為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)范圍的進(jìn)一步拓展提供技術(shù)支持。5G承載網(wǎng)絡(luò)的總體構(gòu)成架構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 5G承載網(wǎng)絡(luò)的總體構(gòu)成架構(gòu)示意圖

1.2 光纖通信技術(shù)概述

光纖通信技術(shù)是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)傳輸中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)形式，就技術(shù)層面而言，光纖技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)有3種，第一是色散補(bǔ)償技術(shù)，第二是信號(hào)放大技術(shù)，第三是復(fù)用技術(shù)。以下是對(duì)這3種主要光纖通信技術(shù)的概述。

1.2.1 色散補(bǔ)償技術(shù)

在通過光纖設(shè)備信道進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸過程中，如果傳輸效率超過了一定波段頻率，其信號(hào)脈沖也將會(huì)隨之增加，如果脈沖寬度超過了傳輸頻率的固定值，傳輸?shù)男盘?hào)就很容易變成亂碼，這樣的情況就給光纖通信造成了傳輸距離方面的約束。色散補(bǔ)償技術(shù)剛好可以有效解決這一弊端。該技術(shù)可以在線芯直徑非常小的情況下將基膜波導(dǎo)作為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)色散值的有效降低，進(jìn)一步提升以色差為基礎(chǔ)的質(zhì)量因數(shù)[2]。通過這樣的方式，便可以達(dá)到一種雙補(bǔ)償?shù)男Ч源藖?lái)有效提升數(shù)據(jù)信息在光纖信道中的傳輸效率，避免產(chǎn)生亂碼。

1.2.2 信號(hào)放大技術(shù)

光纖通信技術(shù)屬于寬帶通信技術(shù)的一種升級(jí)產(chǎn)物，在網(wǎng)絡(luò)框架的發(fā)展過程中，光纖設(shè)備的傳輸之所以更具優(yōu)越性，一個(gè)主要原因是光纖信號(hào)放大器中的核心組件內(nèi)部進(jìn)行了不同形式傳輸介質(zhì)的添加，進(jìn)而使信號(hào)的傳輸路徑不僅僅局限在單一形式的傳輸信道內(nèi)，而且也實(shí)現(xiàn)了傳輸距離的進(jìn)一步提升。同時(shí)，隨著信號(hào)放大技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用，信號(hào)的光弧子傳輸也得以實(shí)現(xiàn)。在這種傳輸模式下，不需要經(jīng)過中繼器便可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這在未來(lái)的光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中將會(huì)有著非常光明的發(fā)展前景。

1.2.3 復(fù)用技術(shù)

在光纖通信的網(wǎng)絡(luò)中，其結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)勢(shì)包括同步傳輸及多信道傳輸。憑借著這些優(yōu)勢(shì)，光纖通信已經(jīng)在各種通信領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在光纖網(wǎng)絡(luò)中，可以對(duì)多種的技術(shù)同時(shí)提供支持，包括空分技術(shù)、時(shí)分技術(shù)以及波分技術(shù)等，這樣便可以有效保障光纖通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)傳輸容量，進(jìn)而為光纖技術(shù)的應(yīng)用提供出更高的技術(shù)及更好的性價(jià)比。

2 面向5G承載網(wǎng)絡(luò)的光纖通信技術(shù)具體應(yīng)用分析

在對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建的過程中，通常需要一個(gè)載體來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的大量傳輸，因此該技術(shù)對(duì)于光纖設(shè)備的實(shí)際需求也上升到了一個(gè)全新的高度。就宏觀而言，5G通信技術(shù)更具有無(wú)線傳輸方面的傾向，借助于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備之間的對(duì)接，便可以有效縮短信號(hào)的傳輸時(shí)間。但是就其運(yùn)行過程中的基本載體來(lái)看，5G承載網(wǎng)絡(luò)是建立在實(shí)體平臺(tái)基礎(chǔ)上的虛擬化運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，要想讓信號(hào)可以在每一個(gè)傳輸階層中都實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)參數(shù)的有效保障，就需要將與其相關(guān)聯(lián)的延時(shí)需求適當(dāng)降低。而在面向5G的承載網(wǎng)絡(luò)中，光纖通信技術(shù)就相當(dāng)于一個(gè)用來(lái)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換的載體，其主要功能是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后再借助于光纖或載波來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，將帶有信號(hào)回轉(zhuǎn)的接收設(shè)備設(shè)置在接收終端，從而達(dá)到精準(zhǔn)的信號(hào)傳輸效果[3]。

2.1 WDM系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)的應(yīng)用

WDM系統(tǒng)屬于一種波分復(fù)用形式的光纖通信系統(tǒng)，可以將其叫做頻分復(fù)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)指的是在通過光纖載體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，信息借助于不同個(gè)發(fā)射器發(fā)出，并借助于同一個(gè)信道來(lái)輸出信號(hào)的一種技術(shù)。通過信號(hào)的多容量整合，可以讓固有光纖載體實(shí)現(xiàn)容量的顯著提升[4]。在通過5G承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行光纖信號(hào)的具體傳輸中，對(duì)寬帶有著比較高的技術(shù)要求，具體情況如表1所示。

表1 5G承載網(wǎng)絡(luò)形式光纖傳輸中的寬帶技術(shù)參數(shù)要求

在承載網(wǎng)絡(luò)中，波分復(fù)用技術(shù)可實(shí)現(xiàn)其荷載量的有效提升，借助于信號(hào)放大設(shè)備，可以在遠(yuǎn)距離的信息傳輸過程中實(shí)現(xiàn)信號(hào)源損失情況的顯著降低。伴隨著復(fù)用技術(shù)的不斷更新和優(yōu)化，密集波峰復(fù)用技術(shù)在距離傳輸及承載量方面的優(yōu)勢(shì)也開始日益突出，通過應(yīng)用該技術(shù)可以讓光纖中的波長(zhǎng)自由進(jìn)行排列與組合[5]。在5G這種虛擬形式的承載網(wǎng)絡(luò)中，一根光纖便可成為一個(gè)載體，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬光纖的多信道運(yùn)行，促進(jìn)5G承載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸質(zhì)量的有效提升[6]。

2.2 光弧子通信擴(kuò)展技術(shù)的應(yīng)用

在光纖通信設(shè)備的應(yīng)用中，光弧子通信屬于一種非常有效的數(shù)據(jù)傳輸形式，在通過該技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，可以有效避免畸變狀態(tài)的出現(xiàn)，讓光介質(zhì)中的信號(hào)色散區(qū)域及相位區(qū)域都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而將其脈沖寬度保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，防止產(chǎn)生信號(hào)冗余情況[7]。在此過程中，信號(hào)的傳輸距離也被間接放大。在面向5G的承載網(wǎng)絡(luò)中，通過信號(hào)傳輸穩(wěn)定性的提升，可實(shí)現(xiàn)其服務(wù)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大[8]。尤其是在多個(gè)信道形式的網(wǎng)絡(luò)傳輸模式中，該技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提升5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的對(duì)點(diǎn)傳輸效率及多點(diǎn)傳輸效率，進(jìn)而為5G網(wǎng)絡(luò)體系的有效實(shí)現(xiàn)提供出一個(gè)良好的載體[9]。

2.3 全光網(wǎng)絡(luò)拓展技術(shù)的應(yīng)用

在光纖通信技術(shù)中，全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是信號(hào)具體的傳輸狀態(tài)，可以將其理解成信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)出過程中所發(fā)生的形式改變。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，其主要的狀態(tài)是光信號(hào)，而其余的狀態(tài)則是電信號(hào)。將該技術(shù)應(yīng)用到具有大容量和高效率的5G承載網(wǎng)絡(luò)中，可以將透明光作為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)端與端的連接，而且在具體的信號(hào)傳輸過程中不需要對(duì)信號(hào)加以轉(zhuǎn)變[10]。另外，全光網(wǎng)絡(luò)也有著很強(qiáng)的兼容性，傳輸中并不會(huì)受到業(yè)務(wù)范疇所影響，因此在對(duì)5G承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓展的過程中，可以將虛擬形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為依托來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的混合連接，而且也并不會(huì)對(duì)當(dāng)前正在運(yùn)營(yíng)的設(shè)備造成影響。通過這樣的方式，便可實(shí)現(xiàn)5G承載網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量的顯著提升。

3 結(jié) 論

5G技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行企業(yè)作為依托，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自身的良好發(fā)展，并在社會(huì)生產(chǎn)生活中發(fā)揮出了顯著的作用與優(yōu)勢(shì)。就科技的革新而言，5G技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展所代表的是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及信息技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。而面向5G技術(shù)的具體應(yīng)用中，如果將光纖通信技術(shù)作為其承載技術(shù)，將會(huì)讓原本虛擬形式的5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳輸距離和傳輸質(zhì)量的顯著提升。而將此類的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)今的智慧交通和智慧城市等各個(gè)領(lǐng)域中，將會(huì)使其得到更好的應(yīng)用與發(fā)展，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)生活的信息化與智能化發(fā)展。基于此，在5G承載網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)研究中，技術(shù)人員一定要充分重視到光纖技術(shù)在其中所發(fā)揮的價(jià)值，通過這兩項(xiàng)技術(shù)的良好融合來(lái)進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)信息傳輸效果，滿足當(dāng)今時(shí)代科技的實(shí)際發(fā)展需求。