基于光纤传送网的 5G移动通信前传关键技术

基于光纤传送网的 5G移动通信前传关键技术

毛雨薇

辽宁邮电规划设计院有限公司 天津市 300000

摘要：近年来，随着现代通信技术的发展，推动了整个通信行业的发展，以光纤通信传输技术为主导的现代通信技术，在整个通信行业中得到了广泛的应用。为促进其技术价值的彰显，并紧密结合当前日渐成熟的5G通信技术和物联网技术，使得其应用价值正在不断地彰显出来。因此，本文对现代光纤通信传输技术的优势与不足进行分析的基础上，结合5G通信技术和物联网技术的发展需求，对其的应用提出了几点浅见。

关键词：光纤通信传输技术；5G；移动通信

引言

相关资料已经初步证实，移动的前传网络技术是在集中式或者云无线接入网（C-RAN）结构中最新产生一种新型技术方式。目前，对于移动前传网络来讲，采用最多的便是纯数字信号CPRI协议，但是由于5G网络移动通信的难度及其最新要求，从而也就需要更多而且复杂的扇区甚至是天窗的数量要求，以便获取更加有效并且信号质量相对较高的信号宽带作为强有力的支撑。但对于目前现有的数据传输方式而言，远远达不到想要的效果，所以建立新型移动前传网络的重要性不言而喻。

15G移动通信技术及其发展现状分析

5G移动通信技术是最新一代蜂窝移动通信技术。5G移动通信技术的发展与广泛应用，逐渐推动了5G通信时代以及现代社会的全面信息化时代到来。需要注意的是，5G移动通信技术的应用与发展作为推动5G通信时代以及现代社会全面信息化实现的最为关键技术环节，又是以移动通信技术的快速发展和广泛应用作为基础支持的。而当前我国移动通信技术发展中，随着无线网络的接入应用，在无线网络技术支持下的BBU池组化实现，也是其技术发展的重要方向和趋势，而这种技术模式在移动通信网络建设与发展中，不仅能够实现对基带资源的有效结合运用，而且能够提升其网络通信中的频率资源利用率，实现网络容量扩展和增加。在上述BBU池组化趋势下的基带池架构，与传统的无线接入网络架构存在较大的不同，能够在网络架构设计与组建中，利用网络宽带中较为灵活的BBU以及RRU通信接口，来对移动通信过程中无线信号传输的稳定以及低延迟、低误码功能需求进行满足，从而达到更好的移动通信传输与网络服务效果。

2基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术

2.1注重光弧子通信技术的应用

在现代光纤通信技术中，光弧子是借助光纤的色散与非线性效应的相互补偿而达到无畸变的传输光脉冲的目的。不管是光纤正常色散区还是反常色散区，在整个传输光脉冲的过程中，军存在脉冲展宽现象。非线性的光纤自相位调制效应的单独作用，同时也能达到展宽脉冲的目的。而在反常色散区中，色散与自相位调制的相互作用而抵销，这样在传输光脉冲的过程中，能始终确保脉冲的宽度不变。若光纤传输通信中的光纤损耗有一定的能量补偿，那么耐冲幅度与宽度则可能不会发生变化，进而达到光弧子传输的目的。因此，就理想状态下的情况分析来看，光脉冲能在光线中无限制地达到无畸变传输的效果。因此，在5G通信系统中加强光弧子通信技术的应用，相较于传统的线性光纤通信技术而言，其不仅其传输的容量要比其大1到2个数量级，而且还能达到全光中继的目的。因为弧子脉冲具有的特殊性质，将整个中继过程简化成绝热放大的过程，使得中继设备被有效的简化，具有高效性、经济性与简便性，而且能实现长距离的传输和高保真度，在理论状态下，光弧子通信技术能将传输速率提升到1Tbit/s。

2.2波分复用的前传网络

目前而言，建立的大多数前传网络均为2.5或是5Gb/s的CPRI协议，其结构简单且成本低廉，是一种建立在原始基础上的一种系统。一般适用于室外条件下，其正常运行才可能达到相应的保障。该主要传输路线分为信息传输和链路传输的监控，这样的话可以远远降低光纤的需要量，但是对于这种光纤的日常维护和管理任务确实大大提升。波分复用的前传网络技术的主要作用是利用反射式半导体作为放大器从而达到无色收发机的目的，光模块便是5G技术当中的重要组成，但是由于其种类复杂多样，仅仅采用一般的技术难以达到要求，使用无色波分复用技术则不用区分波长，便可以使其作为分辨速率的工具。

2.3基于光载射频系统的模拟前传网络

该网络架构是在C-RAN网络架构中引入光载射频技术，实现模拟信号在移动前传网络中传输，在BBU中集中了价格昂贵的模数/数模转换器件，使RRU结构进一步简化。在C-RAN网络中引入光载射频技术，在为用户提供多种业务服务的同时，基础设施、资源也得到高度共享，大大提升了用户的体验感受。在当前5G移动通信的快速发展中，对移动通信容量、速率要求大幅提升，相比数字移动前传网络，基于光载射频技术的模拟移动前传网络在数据速率、时延、信号带宽等方面优势更加明显，如在相同速率传输情况下，模拟移动前传网络需要的带宽更小，且在信号抖动、同步等方面要求更低。现阶段，基于光载射频系统的模拟移动前传网络方案主要针对单一频段实现，集中在高频毫米波段或低于6GHz的低频波段，因此在网络架构方案方面主要包含基于副载波复用的中频前传网络、基于时分复用低频前传网络及基于毫米波的前传网络。

2.4SDN/NFV技术

SDN/NFV技术是指软件定义网络及网络功能虚拟化，在5G通信中占据主导地位进行软件化和虚拟化，并对相关数据进行排序及组合。SDN/NFV技术作为5G移动通信技术的核心，通过这项技术可以实现网络切片，极大地提高网络的效率，进一步优化网络通信系统。SDN/NFV技术的应用能够更好地满足不同用户的体验和需求，建立起完整的通信网络框架。现如今，我国三大运营商纷纷启动了基于SDN/NFV技术的5G网络建设，SDN/NFV应用已经进入了快车道。

2.5纯模拟信号传输前传网络光在载中频

对于一般人而言RRU已经是复杂的技术，那么对于5G来说其结构的复杂程度不言而喻，再加上与其他技术的相互结合，难度可想而知。为了达到相应的要求，光载中频技术（IFOF）的诞生便很好地解决了这一难题。在这一技术系统当中，任何一段波长都对应很多传输中频，其优势便是可以在目前条件有限与缺少相应的宽带资源的条件下同样进行信号传输，同时降低运行成本，为网络运营商节约资本，获取最大利益。此外，还可以有效对波长进行统一的管理。其弊端在于传输量往往会由于半导体激光器的缘故而受到限制；长时间增强系统信号则会使其功率大大的提高，便会很容易导致非线性的失真的出现。

2.6大规模MIMO技术

此项技术的核心是多天线技术，在3G、4G移动通信网络中已开始应用，在5G网络中，这项技术再次得到了加强，通过增加天线的数量，提高频谱频率和信息传输速度，升级了收发两个终端的天线配置，采用散落式和集中式相结合的天线分布方法，确保设备分辨率和转换速度的提高。同时，此项技术还加强了信号抗干扰能力，大大提高了信息的处理速和信号的发送频率，这项技术在未来的移动通信网络创新中将被持续利用。

2.7中心站调制方式

在光载射频系统中，调制方式包含两种：外调制与直接调制。直接调制方式的激光器驱动电流为射频信号，激光器对输出的光波强度进行控制，产生光载射频信号；外调制则与激光器无直接关系，是在激光器外完成的调制方式，如电光、磁光、声光等调制，经激光器输出的光波经晶体，在外加电场的作用下，产生磁光、电光或弹光等效应，加载信号的射频信号为晶体驱动的电压，对外调制器输出光信号的相位、幅度、频率等进行控制。直接调制技术具有经济性高、原理简单等优势，但因激光器的频率啁啾及驰豫振荡问题，对数据速率及调制带宽存在局限；而外调制中调制器与激光器相互独立，激光器对射频信号的调制影响较小，因此数据速率及调制带宽相对较高。

2.8现代光纤通信传输技术的应用--以物联网为例

在当前万物智能互联的时代，即物联网时代下，现代光纤通信传输技术在物联网通信中也将得到广泛应用。利用物联网中的传感器与网络层进行信息传输，实现“感”、“传”一体化结合。以我们常见的天然气管道为例，在物联网的感知层中设置光纤传感器，能对天然气管道泄漏的部位进行观察和确定，再借助光纤通信技术，把感知层与应用层进行连接，进而在实现实时准确传输信息的同时，精准确定管道泄漏的部位，并切实强化对其的维修。而在此基础上，还能对不同物理量进行测量，在犯罪侦查、工程检测、防伪识别、智能家居、交通控制等诸多领域中将得到广泛应用。

结语

本文对基于光载射频技术的模拟移动前传网络架构进行研究，实际中还有诸多移动前传网络架构方案，如基于模拟与数字混合组网的移动前传网络、基于多模多核光纤复用的移动前传网络、基于高低频混合组网的移动前传网络等，均在5G移动通信光纤传送网中匹配度较高。虽然模拟移动前传网络发展时间较短，技术也尚未完全成熟，但在5G移动通信技术的推动下及光载射频技术的研究中，该网络架构方案的优势已经非常明显：第一，在系统结构方面，系统中中心站-基站结构与移动前传中BBU-RRU结构的匹配度较高，所有在移动前传网络中完全可融入光载射频系统；第二，在频谱方面，5G移动通信网络需要的频率波段较高，而本文研究的高频毫米波段在光纤传输中进行数据加载与5G移动网络需求相符，应用的可行性较高；第三，在组网方面，5G网络研究的重点一直都是超密集组网方向，而基于光载射频技术的模拟移动前传网络链路中RRU结构简单，符合密集部署的要求；第四，在时延方面，5G网络对时延要求更高，为增强用户的体验，RRU端光载射频信号探测、收发等处理均比较简单，时间延迟可大幅降低。事实上，对基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术进行研究，能够为5G移动通信网络技术方案的设计和合理选择应用提供有效的参考和支持，从而促进基于光纤传送网的5G移动通信技术进一步开发和应用。

参考文献

[1]马文波，陈天顺.面向5G通信传送网建设需求及技术方案[J].中国新通信，2019，21（20）：6.

[2]陶源，宋海滨.面向5GC-RAN的传送网建设策略探讨[J].邮电设计技术，2019，（1）：80-85.