光纤通信技术在5G 通信中的应用

蔡 伟

（中国通信建设第三工程局有限公司，湖北 武汉 430022）

0 引 言

光纤通信技术作为现代信息的传输方式，具有较高的传输效率和传输可靠性，已经成为现代通信行业发展中不可或缺的技术。随着5G 通信时代的到来，光纤通信技术得到了广泛的应用，并取得了良好的发展。文章主要分析和探讨光纤通信技术在5G 通信中的应用情况。

1 5G 通信的介绍

1.1 5G 通信概念

5G 通信体现的是通信技术的演进过程。随着通信行业的不断发展，通过对4G 通信技术的不断升级改造，产生了5G 通信技术。5G 通信技术有着2G、3G 和4G 技术不可比拟的优势，其能有效改善网络资源配置情况，实现短时间内大量信息的传输，且传输效率高。通过使用5G 通信技术，用户可享受到更多、更快、更好的通信服务[1]。

1.2 5G 通信应用情况

由于5G 通信技术具有诸多的优势，使其在各个行业领域中得到广泛应用，并取得了突出的效果。例如，5G 通信技术与Android 系统的融合应用。在5G 通信技术的支持下，Android 系统层级得到优化，获得了更大的发展空间，既能有效隔离系统文件与磁盘驱动，减少系统资源占用，又能实现数据云端同步，减少系统内容容量占用，从而使得系统的性能水平得到有效提升。此外，通过优化源代码的方式，提升通信的效率和质量，提升系统的适应能力，使其可以在不同的设备中运行，增加了系统应用的广泛性[2]。

2 光纤通信技术的介绍

2.1 光纤通信技术概念

光纤通信技术是利用光作为载体进行信息传播的一种重要方式。其传播媒介为光纤，光纤构成包括纤芯、包层及图层3 个部分。光纤通信运用框架如图1 所示。信号进入光纤传输通道前需要进行预处理，再通过对信号进行调制、编码等处理，实现信号的高速、远距离传输。

图1 光纤通信运用框架

2.2 光纤通信技术优势

（1）传输距离远。光纤的主要构成材料是石英玻璃，其主要成分是二氧化硅，二氧化硅具有良好的光性能且结构紧密。因此，在光纤通信中应用石英光纤传输技术，可最大限度地降低通信损耗，同时减少中继器的使用，从而使其传输距离更远。此外，减少中继器的使用可以有效降低通信系统建设时的投资成本[3-5]。

（2）通信容量大且频带宽。与传统传输技术相比，光纤通信技术传输速度快，不仅能有效解决传统媒介在信号传输方面存在的技术问题，而且可实现不同宽带的信息传输。

（3）传输稳定性强。因为光纤具有较强的耐高温性和耐腐蚀性，可适应各种恶劣的环境，所以光纤通信技术具有较强的抗干扰能力。相比传统的通信传输方式，其传输稳定性要更强。

（4）信息保密性强。光纤通信技术的另一大优势是其信息保密性强。通过应用光纤通信技术，可以有效解决以往通信传输过程中存在的串音问题，同时保障传输过程中信息的安全。因为光缆中有较多条光纤线路，所以信息传输不会受到干扰，并且可以降低被窃听等的风险。

3 光纤通信技术在5G 通信中的应用

3.1 应用的相关技术

3.1.1 光纤接入技术

光纤接入技术是光纤通信传输技术应用的重要体现，其优势是可实现信号高速传播，能很好地满足现代人们在信息传输速度方面的需求。光纤入户业务（Fiber To The Home，FTTH）便是采用的光纤接入技术。在光纤入户过程中，常使用无源光网络（Passive Optical Network，PON），其优势是在网络系统有故障时，可以实现实时维修。该技术的不足是造价相对较高，限制了其应用。除PON 无源光网络以外，常用到对等网络（Peer to Peer，P2P）形式，其优势是能保证网络传输时的独立性，彼此之间互不干扰，且造价也相对较低，能够节约5G 通信系统建设成本。P2P 形式的不足是需要为全部用户设置源节点，一定程度上增加了施工的难度和复杂性。总体而言，光纤接入技术具有良好的应用价值，可为通信用户提供较多的资源，有效提升宽度网络传输的能力，为提升通信传输质量实现质的飞跃。

3.1.2 波分复用技术

波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术也称作频发复用技术，其原理是光纤载体传输的同一信道中，由多个发射器进行信号输出，而不是只有一个发射器。多容量信号整合赋予了光纤传输大容量的特征。5G 通信网络的部分技术参数如表1 所示。在5G通信中，运用WDM技术不仅能提升网络荷载量，而且可以利用信号放大设备实现远距离信息传输，同时信号源损失率低。

表1 5G 通信网络的部分技术参数

3.1.3 长波单模光纤技术

现阶段，光纤通信技术在经过多次更新迭代后趋于成熟，对现代通信行业有较大的影响。其中，长波单模光纤技术因具有传输距离长、传输稳定性好等特点而广泛应用在5G 通信网络系统中，在实际应用过程中，其传输距离可达上千千米。

3.1.4 光弧子通信技术

光弧子通信技术属于全光非线性通信传输方式，其主要原理是基于光纤折射的非线性效应，使得光脉冲压缩与群速色散引起的光脉冲展宽处于平衡状态。在一定条件下，该技术可实现长距离不变形的传输，从而有效解决以往传输中存在的传输速率低和容量不足的问题。

3.1.5 光交换技术

光纤通信传输与光信号交换结合产生了光交换技术。光交换技术可在保证传输需求的基础上，实现光信号的交换。传统的通信系统主要以金属线缆作为传输媒介，但是该媒介形式具有一个明显的缺陷，即在信号传输时易受到外界各种因素的干扰和影响，从而使得信号传输极不稳定。为了解决该问题，随着科技的进步，开始运用电子交换机交换信号，以保证通信传输过程中信号传输的稳定性和高效性。现阶段，在5G 通信系统中也开始应用光交换技术，用以解决电子交换容量不足的问题。光交换技术可分为光电路交换（Optical Circuit Switching，OCS）和光分组交换（Optical Packet Switching，OPS）这2种技术类型。其中，光电路交换是通过光器件来进行光信号交换，交换过程中无须缓存，因此其使用频率较高。

3.1.6 全分组交换技术

全光网是现代通信行业的发展趋势之一。全光网中的全分组交换技术优点是能够有效解决电子交换过程中的容量不足问题，节约通信网络系统建设的成本，并保证网络的可靠性。其局限性是并未实现全范围覆盖。作为全光网络的核心技术，光分组交换技术不仅可以同步动作，实现缓冲管理、动作交换和竞争消除，也可以异步动作，各入段分组对齐后不进入交换结构，分组长度可以不相等。该方式成本低、灵活性高，因此全分组交换技术是光交换中最具有开发价值的技术之一。若能将光分组交换技术与5G 通信网络融合应用，则可充分发挥光分组技术所具有的高效率、大容量优势，在透明光状态下实现端与端的连接，在信号传输时也无须进行信号转换。此外，全光网络具有较强的兼容性，在传输时不受业务范围的影响。因此，在对5G 结构进行拓展时，可依托虚拟网络结构进行混接，不会影响当前设备的运营，从而显著提高网络运行的质量。

3.2 主要应用的领域

3.2.1 超宽视频业务

现阶段，视频流量在通信管道流量中占有重要地位。随着科技的进步，360°全景、多角度音乐短片（Music Video，MV）、高速摄影以及虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）等视频技术受到了广泛关注，并广泛应用于各行各业。在此背景下，数据宽度呈几何量级增长。

3.2.2 云专线业务

随着经济的快速发展，我国互联网产业已经呈现出多元化发展趋势。在此背景下，企业的专线逐渐向云专线（Direct Connect，DC）干线模式转变。在5G 通信系统中应用光纤通信技术，有助于进一步推动云DC业务的开展，充分发挥DC中心网络结构优势，从而简化网络结构，实现信息管道工程的构建。

3.2.3 视频会议

现阶段，视频会议已成为较为常见的工作方式，尤其是在一些员工无法到达现场的特殊情况下，视频会议发挥了极大的作用。其打破了传统会议对时空的限制，员工可随时随地参加会议。然而，由于传统网络环境不稳定，视频会议过程中时常出现卡顿、网络延迟等问题。将光纤通信技术应用在5G 通信中，不仅能提升视频会议的流畅性，而且能保证画面质感，对促进视频会议的发展具有重要的意义。

3.2.4 5G 移动网络业务

5G 移动网络业务作为当前社会的热点话题，在社会各个领域中得到了广泛应用，如车联网、物联网等，并发挥重要作用。在实际应用中，5G 通信在数据传输方面的要求较高，特别是节点信息处理能力方面。因为现阶段网络类型复杂多样，所以需要保证信息处理具有一定的针对性，进而保证信息处理的效率和信息传输的可靠性。将高性能的光纤通信技术应用在5G 通信系统中，能够确保数据传输的效率，进一步拓展5G 移动网络业务。

4 结 论

随着信息时代的到来，人们对通信网络的需求也在不断提高，5G 通信技术的开发应用尤其重要。通过进一步完善5G 通信技术，创设高效、稳定的通信环境，能够更好地推动社会经济的发展。在5G 通信技术完善过程中，光纤通信技术的应用必不可少，需要对光纤通信技术的应用进行深入分析，进一步提升5G 通信技术的应用效果，从而推动社会各个行业的发展。