对光纤通信系统中OFDM技术应用的几点探讨

(武昌工学院，湖北 武昌 430065)

0 引言

光纤通信具有信息容量大、损耗低、传输速度高、成本低、安全性高，以及不易受到电磁波的干扰、保密性能好、传输距离长等一系列的优点，可以有效节约通信系统架构的成本，而且光纤的尺寸比较小，十分便于运输与安装，已经成为现代通信技术的重点研究内容。OFDM技术能够将光纤通信系统的多路数字信号同时分开进行，并且在干扰信号存在的情况下，也能够保证各路信号能够正常传输。在光纤通信系统中，将OFDM技术应用于通信系统中，能提高光纤通信的容量与速度，对保证网络通信的质量具有十分重要的作用。

1 光纤通信系统中OFDM技术分析

1.1 光OFDM技术的工作原理

OFDM技术是一种先进的网络通信调制解调技术，在光纤通信领域具有独特的优势，主要功能是将光纤通信中的高速串行数据流通过调制转换的方式，将它们转换为低速的多路并行数据流，并保证它们之间互不干扰，然后通过调制解调技术，将转换为低速的数据流分解到不同频率的正交子载波上，使得不同频率上的信号之间互不干扰，利用这种调制解调技术，可以提高光纤通信各个频带之间的利用效率，保证光纤通信网络的数据传输效率。

1.2 光OFDM技术的应用优势

1)频谱结构紧凑。光OFDM技术采用的是四进制相移键控(QPSK)数字信号调制技术，可以将通信信号转换到不同的子载波频谱上，使得各个载波频谱之间互不干扰，而且各个载波频道的间隔为零，减少了网络带宽浪费的情况，采用这种频谱结构更加紧凑，网络资源利用率高，也十分有利于网络通信信息的传输，而且网络通信的安全性、稳定性都比较高。

2)网络带宽的可调整和可扩展性。采用光OFDM技术可以实施动态的光纤通道进行控制，合理调控光频谱传输，将通信的载波子调整到频带合适的位置，使得整个光纤的通道系统增强，光OFDM技术的可调整性与可拓展性，对提高光纤网络传输效率的提升具有十分重要的作用。

3)容忍性较高。光OFDM技术具有独立的光谱结构，主要是由多个载波子构成的频谱，如果某一个频谱出现问题，不会影响其他频谱的正常运行，进而也不会影响整个数据传输系统的安全，改变了传统频谱独立的、任意分割使用频段而造成的网络不安全情况。

4)系统采样速率降低。采用光OFDM技术，可以严格限制通信载波子的信号频谱，降低数据传输的采用频率，保证了网络数据传输更加精确。而在传统的数据传输中，采用的是单载波数据传输，采样速率是主要通行带宽的两倍，导致系统传输的精确性不高。

2 OFDM技术在光纤通信系统中的应用

光OFDM技术对通信信号处理的方式不同，可以将其分为线性映射和非线性映射两种通信方式，线性映射方式需要将基带OFDM频谱复制到光OFDM频谱中，而非线性映射不需要复制，这样就使得光OFDM技术在短距离与长距离之间有着广泛的应用。

2.1 在多模光纤(MMF)的短距离光纤通信系统中的应用

OFDM技术在光纤通信中的应用，为通信安全、稳定性提供了保障，MMF因其成本低、数值孔径大、对焦准、稳定、安全、保密等优势，在短距离的局域网内与光纤网络通信中得到了广泛的应用，采用OFDM技术改变了传统多模光纤频率狭窄而影响的网络通信传输速率，有效防止了MMF光纤因为频率狭窄而导致的信号频率选择性衰减的问题，保证了MMF在高频区域的信号不会衰减，并使得MMF信号传输能力提高，保证了短距离通信的稳定性。而且，光OFDM技术采用的载波频谱的方法，可以有效地对传递境地MMF通信模式中存在的模式色散问题进行处理，提高了局域网与数据中心之间数据高速率的传输，并提高了网络通信的容量。

2.2 在无源光网络(PON)光纤通信系统中的应用

光DOFM技术采用的独立频率的通信方式，使得光纤通信系统变得比较稳定，抗电磁干扰能力极强，能够广泛应用到各种光传输网络中。无源光网络PON系统成本低、拓扑结构灵活、服务质量高、系统结构简便，在传统的通信网络中应用十分广泛，但随着通信网络中多元化场景的应用，传统的PON网络已经不能满足5G通信网络多样化的需求，光OFDM技术因其独有的调制方式，保证网络通信通道不会出现空置，可以被应用到PON系统中，对PON网络系统的传输速率具有重要的作用，在提高网络数据传输速率的同时，还能够有效降低成本，解决网络色散带来的复杂性弊端的问题，还能提高PON网络的通信质量。另外，光OFDM技术的灵活性、多边形，也提高了PON系统的灵活性与系统架构的多元化，使得PON系统更具技术兼容性与拓展性，而且，光OFDM技术的调制功能还可以作为物理层传输方式，在PON的通信系统中进行设置与应用。

2.3 在光载射频(ROF)通信系统中的应用

OFDM技术与光载射频(ROF)通信系统的结合，可以提高ROF通信系统的稳定性，充分利用ROF光纤传输带宽，将光纤通信与无线通信结合在一起，提高ROF通信的应用范围。但是，光载射频(ROF)无线通信系统具有无线多径衰弱、信号不稳定、光纤色散的弊端，在通信传输的过程中，容易出现信号失真的现象，导致网络不稳定现象。光OFDM技术采用载波频谱传输的方式，具有的多径衰弱和光纤色散容忍性的优势，能够有效克服光载射频通信系统出现的这些问题，故将OFDM技术应用到光载射频通信系统中，能提高ROF通信系统的数据传输质量与效率。

2.4 在长途高速骨干光纤通信系统中的应用

目前，在光网络通信中，采用长途高速骨干光纤通信技术能够提高网络通信的稳定性，光OFDM技术独有的高频谱效率和抗多径传播速率，使得无线通信数据具有良好的稳定性，解决了长途高速骨干光纤通信系统信号传输的衰减问题，同时也提高了长途高速骨干网通信系统的频谱利用效率。同时，利用OFMD技术也增加了对CD和PMD的容忍性，在提高长途高速骨干网光纤通信容量的同时，也能够提高通信系统数据传输的稳定性。在光OFDM技术的应用上，提高了检测方式的效率和灵敏度，与PDM技术结合，可以有效解决信号的衰减、色散等问题，不仅能降低通信网络架构的成本，还能够提高网络通信的稳定性。在偏振复用CO-OFDM系统中，可以有效地对光纤通信中的偏振模色散进行补偿，减少网络通信信号的衰减，对提高整个通信系统各个元器件的效能与网络通信的质量十分重要，还能进一步提升网络通信系统的速率。在光纤网络通信中，采用OFDM技术可以消除由光信号的传输会受到偏振相关损耗(PDL)、偏振模色散(PMD )以及信号色散(CD)效应的影响，提高了网络通信的质量，有效实现超大容量、超高速率、超长距离的网络信息传输，对提高网络通信容量也具有重要的作用。

3 结语

光OFDM技术与光纤通信结合，对促进网络通信的效率与质量具有很强的促进作用，光OFDM技术作为一项关键性、核心性的技术，在未来的光网络、5G无线网络的发展中具有重要的应用价值。在具体后续研究中，对光OFDM系统中的非线性效应还需深一步的研究，对改善现有通信网络中存在的不足，提高通信网络的稳定性与安全性十分重要。