浅谈光纤通信技术与运营

陈友争　徐逸　喻高洁

摘要：随着5G时代已经到来，移动通信正在飞速发展，人们的生活也会因此受到影响，向着各方面智能化生活转变，而这些的种种都映证了从之前第一代移动通信到现在第五代移动通信的转变，因此，有必要对通信技术运营进行分析。本文是着重分析了各代光纤通信技术特点以及各代在通信应用于业务方面进行对比的优缺点，使人们对移动通信技术有一定的了解。

关键词：运营;优缺点

本文主要是从2G一直到5G通信技术的一代与一代的比较，以及对各用户范围以及用户生活的影响。

1.2G与3G通信技术

2G，就是第二代通讯技术，也就是数字蜂窝技术GSM，国内从1996年引进商用，139号段，号码10位，后升为11位，一直到今天。主要以语音通讯和短信为主。

3G是指第三代移动通信技术相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机可以说是无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。而对比2G，3G又有哪些优势呢？

1.1无线空中数据速率的区别

2G和3G从技术层面来讲，最大的区别在于它的无线空中数据速率的提高，我们现在3G所能提供的空中速率一般都可以達到2Mbps 以上，某些升级产品甚至最高可以达到十几兆比特，这与2G相比是一个巨大的差别。

1.2应用的多样化的区别

相应而来的就是应用的多样化，比如说以前在2G 上不能实施的一些应用，如视频电话、高速数据上载、下载、电话会议等等，这些都可以在3G 手机上得到体现和应用，为用户提供了一个全新的体验。随着通信技术的发展，光纤纤维的出现为通信的新世界打开了一座大门。

1.3光纤传输

即以光纤纤维为介质进行的数据、信号传输。由于光纤具有低耗损、容量大以及其他方面的许多优势，现已成为通信系统的重要传输介质之一。光纤特性有三点，即它的结构特性、光学特性和传输特性。结构特性主要指光纤的几何尺寸、芯径等;光学特性包括折射率分布、数值孔径等;传输特性只要是损耗即色散型。

2.4G光纤通信技术与运营

4G是第四代通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。与2G，3G存在着许多异同点，对比于2G，3G也有着一些优点，接下来通过以下两点来展现：

2.1 4G中关键技术

1）OFDM

正交频分复用OFDM是一种MCM多载波调制传输技术之一，其主要原理：将高速串行数据变成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制，然后叠加一起发送。接收端用相干载波进行相干接收，在经并串变换恢复为原高速数据。现代OFDM，系统采用数字信号处理技术，各子载波的产生和接收都有数字信号处理算法完成，极大地简化了系统的结构。而OFDM，技术有很多优点，可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率;适合高速数据传输，抗衰落能力强;抗码间干扰能力强。

2）智能天线技术

智能天线是一种安装于基站的双向天线，它通过一组带可编程电子相位的固定天线单元获取针对覆盖的方向，同时能够获取基站和手机之间各链路的方向特性。智能天线技术是一种能够提高无线通信系统容量和抗干扰能力的技术，利用天线阵列中各个单元之间的位置关系，也就是利用了信号的相位关系来克服多址干扰和多径干扰。

智能天线采用MIMO系统，多输入多输出，在这之前2G与3G的多径问题一直无法解决，而智能天线解决这个问题，通过多径改善系统通信质量，通过减小相互干扰来增加系统容量，并且不同的天线波束可以发射不同的数据。

相比2G和3G，4G增加了无线网络覆盖范围;降低功率、减小成本;改善通信质量。

2.2 4G用户运营

2G与3G可以进行处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。而4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G比3G更快;更清晰;更流畅，有着不可比拟的优越性。

3.5G信号的覆盖

如果说频谱的有效应用决定了能否让更多人传递更多的信息，那么信号覆盖则决定了我们能不能更好的传递信息，

说到信号覆盖就涉及到基站的概念了，基站就是我们通过手机连接到运营商网络的设备连接到运营商的网络之后，我们才能实现打电话、发短信和上网。

基站与我们通过无线电信号进行连接，通常一个基站的覆盖范围是一个以基站为圆心的一个圆，在这个圆之内的手机都可以被这个基站的信号所覆盖。

而在5G时代，要保证每一个基站所覆盖的用户无论距离远近，无论人们是否均匀的分布在基站覆盖的范围内，都要有大带宽和低时延的上网体验，就对信号覆盖提出了很大的技术难题，通信技术人员为了解决这些问题，进行了一些重要的技术创新。

5G应用的主流频谱

是3GHz 6GHz，这个波段也被业界称为C-Band 或称黄金波段这个波段频率很高，频率高传递的信息量就大，然而频率越高的无线电波长也越短，波越短，传递的距离就短，还容易被阻挡，衰减的非常厉害，用户体验上就会不达标。当然，为了稳定的信号，运营商可以建多-点基站。

显然，这样来工程量巨大，不仅浪费资源，多出的成本当然也会分摊到消费者头上，但是有很多解决方案。比如华为提出的“上下行解耦”方案，可以理解为“下行5G频率，上行4G频率”。当基站向手机通信时用5G高频传输，因为基站可以加大发出的信号功率以解决信号穿透的问题。但手机的电星和功率是有限制的，所以手机向基站的上行不能通过加大信号强度解决，这时候，我们就可以让手机与基站的通信用较低的4G频段传输，4G的频段频率低，波长长，可以更好的衍射穿透障碍物。

总结：我们现在正是处于5G时代的发展阶段，通过本文对于之前移动通信技术的探讨，分析出5G比之前具有如下特点：

1.峰值速率需要达到Gbit/s的标准，以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输。

2.空中接口时延水平需要在1ms左右，满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。

3.超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。

4.流量密度和连接数密度大幅度提高。

5.系统协同化，智能化水平提升，表现为多用户，多点，多天线，多摄取的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。

以上是5G区别于前几代移动通信的关键，是移动通信从以技术为中心逐步向以用户为中心转变的结果。

参考文献：

[1] 刘华玲，张保会，刘海涛.扩频通信、OFDM调制技术及其在电力线通信中的应用分析【J】继电器2001，29（11）：17-29

[2] 张艳 王亚军 《中国新通信》2014年第24期

[3] 解梅，移动通信技术及发展[J].电子科技大学学报，2003，02

[4] 陈友争，男，汉族，湖北武汉，大学本科，主要从事对光纤通信技术与运营的分析

[5] 徐逸，男，汉族，湖北武汉，大学本科，主要从事对光纤通信技术与运营的分析

[6] 喻高洁，男，汉族，湖北孝感，大学本科，主要从事对光纤通信技术与运营的分析

（作者单位：武汉东湖学院 电子信息工程学院）