鐵路通信系統中光纖通信技術的應用研究

鄒華勇

?

鐵路通信系統中光纖通信技術的應用研究

鄒華勇

天津七一二通信廣播股份有限公司，天津 300462

隨著技術的進步，以光纖光纜為載體的光纖通信技術日益普遍。這是由于光纖光纜具有體積小、重量小、材料易取的特點，再加上在傳輸過程中損耗較低，且遠高于傳統信號的傳輸速度等優勢,保證了傳輸的穩定性、快捷性、安全性，因此大大拓寬了光纖通信技術的市場應用前景。其中就包括運用到鐵路通信系統中。因此，從鐵路通信系統中光纖通信技術的應用現狀入手，分析了其現狀中的不足之處，最后分析了其未來的發展趨勢。

鐵路通信；光纖通信技術；應用研究

引言

首先對光纖通信技術本身做了一個概述。光纖通信技術采用光通信的方式，以光纖纖維為傳輸媒介，實現信息傳輸。光纖通信傳輸的原理在于其硬件部分包含涂層、纖芯、中間層等，而纖芯與中間層的折射率不同，光波則在纖芯中進行全反射式傳輸。大量光纖聚合形成的光纜，不僅光波頻率較高，而且還具有較寬的光纖傳輸頻帶，易于滿足同一時間傳輸龐大信息量的需求。相較于10年前，我國光纖通信技術已經有了長足發展。無論是傳輸速度還是傳輸容量，都得到了較大進步。

1 鐵路通信系統中光纖通信技術的現狀

我國光纖通信技術的研究起步較晚，在實際系統應用上還存在許多進步空間。20世紀80年代，我國才開始將光纖通信技術應用于鐵路通信系統中。

1.1 PDH光纖通信技術

鐵路通信系統中最早采用的光纖通信技術為PDH光纖通信技術。在北京的試驗中，采用的是長度為15?km的短波光纖。試驗成功后，將PDH光纖通信技術應用于大秦鐵路的通信系統，對不同區域配置不同標準的光纖，在短時間內檢查了鐵路通信系統的漏洞并清除了隱患，大大提高了鐵路通信系統甚至是鐵路系統的安全系數。這也是我國首次將光纖通信技術成功應用于鐵路通信系統。在那時已是一大成功，但美中不足的是該系統的結構較為煩瑣復雜，容錯性也較低，給管理帶來了較大難度。這也成為PDH光纖通信技術后來進一步應用的制約因素。

1.2 SDH光纖通信技術

SDH光纖通信技術可以說是由PDH光纖通信技術改良而來的。針對PDH光纖通信技術結構煩瑣復雜的不足，SDH光纖通信技術通過將信號固定在特定的結構，實現了數字化信息高速傳播。除了這一進步以外，SDH光纖通信技術統一了光纖通信和比特率采用的標準，最終實現了不同廠家設備互聯網之間的連接[1]。它還實現了自我完善和自我管理的功能。出現信號中斷之后能自動恢復信號傳輸，大大提高了鐵路通信系統的安全性。基于種種優勢，SDH光纖通技術后來完全取代了PDH光纖通信技術應用于我國鐵路通信事業中，為鐵路通信事業的安全性、穩定性做出了巨大貢獻，并持續推動著鐵路通信事業的發展。

1.3 DWDM光纖通信技術

DWDM光纖通信技術是新型通信技術，在光纖內同時傳輸多個波長載波信道上實現了重大突破。SDH光纖通技術利用光波長復用器將不同的波長光信號進行復用，并通過功率放大器將信號放大，以進行光纖傳輸。接著，通過光前置放大器放大信號和光波長分波器分解光信號。DWDM光纖通信技術的工作原理也成就了其優點。首先，此技術實現了在同一光纖中承載不同的波長信號，提高了信號傳輸的容量和速度。其次，此技術實現了同一軌道上傳輸不同速度的信號，擴大了光纖通信技術的應用范圍，可滿足多樣化的網絡需求[2]。最后，此技術同樣具有高穩定性和高安全性，可保證鐵路通信系統的正常運行。SDH光纖通技術已應用于我國鐵路通信系統，為鐵路信息服務提供了很大的便利和安全保障。

2 鐵路通信系統中光纖通信技術的發展趨勢

基于光纖通信技術自20世紀80年代至今的應用狀況，結合相關研究，我們可以合理分析其未來的發展趨勢，是愈發高速化的，將實現新型的網絡和通信技術，最終達到一個較為理想的狀態[3]。

2.1 高速化

雖然目前的光纖通信技術相比于最初的45?Mbps，已達到了10?Gbps高速傳輸。但受限于目前的技術，難以解決容量和傳輸速率的矛盾，而只能尋求個人平衡，選擇性放棄一部分需求[4]。當容量需求大于傳輸速率時，人們將選擇放棄對傳輸速率的高要求，而保留大容量。然而人們的需求越來越多樣化，且要求也越來越高，實現光纖傳輸超高速化具有重要的意義和實踐價值。所以未來，在實現科學技術進步的發展中，預測還能大幅提高光纖通信技術傳輸的速率，在容量和速率中尋求真正的平衡，從而使其在鐵路通信系統中的應用更加靈活。

2.2 全光網絡

目前，我國已將光網絡節點全光化。但這并不是真正的全光網絡，因為節點之間還是電節點的形式。只有當全光網替代了這些電節點，才能成為全光網絡，真正實現信息的高速交換、無損傳輸，利用波長決定用戶信息。這也是光纖通信技術發展的最高理想階段。雖然現在受限于傳輸采用的電器件，難以提高傳輸容量，但這在未來是可以實現的。實現以DWDM技術為主體的光網絡層，便可消除電節點的限制，具有廣闊的發展前景[5]。

2.3 光弧子通信技術

光弧子通信可對光纖的非線性和群速度色散效率產生平衡效果。因此，此技術主要應用于保護光纖波長及傳輸速度不受距離影響，是一種適合長距離、遠距離的高速通信技術，同樣具有良好的發展前景[6]。未來，人們將逐步探索并應用此項技術到鐵路通信系統中。

3 結束語

綜上所述，雖然我國光纖通信技術已經有了長足發展，包括在傳輸速度和傳輸容量上，都實現較大進步。但其在實際系統的應用上還存在許多進步空間。自20世紀80年代以來，我國將PDH光纖通信技術、SDH光纖通信技術和DWDM光纖通信技術逐漸改進并應用于鐵路通信系統中，獲得了不少便利，并應用至今。探究其發展趨勢，我們認為光纖通信技術會向高速化、全光網絡、光弧子通信技術三個方面發展，具有良好的發展趨勢和前景，能夠更好地滿足鐵路通信需求。

[1]趙震.鐵路通信傳輸的構成及實現方法[J].中國新通信，2014（19）：53.

[2]吳燁.鐵路無線通信接入網技術的發展探討[J].無線互聯科技，2012（5）：95.

[3]李輝.淺析通信傳輸與接入技術[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2012（9）：268.

[4]徐巖，王維漢.鐵路區段調度通信網方案研究[J].鐵道學報，2003，25（4）：58-61.

[5]趙克河.光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用[J].中小企業管理與科技(上旬刊)，2014（1）：299-300.

[6]劉保杰.淺談鐵路通信近十年的發展歷程[J].無線互聯科技，2012（4）：9.

Research on Application of Optical Fiber Communication Technology in Railway Communication System

Zou Huayong

Tianjin 712 Communication Broadcasting Co., Ltd., Tianjin 300462

With the advancement of technology, optical fiber communication technology based on optical fiber and cable is increasingly common. This is because the optical fiber and cable has the characteristics of small size, small weight, and easy accessibility of materials, coupled with its low loss in the transmission process, and much higher than the transmission speed of traditional signals. It also ensures the stability of the transmission. Fastness and security have greatly broadened the market application prospect of optical fiber communication technology. This includes the use of railway communications systems. Therefore, starting from the status quo of the application of optical fiber communication technology in railway communication system, the deficiencies in the status quo and the constraints are analyzed. Finally, the future development trend is analyzed.

railway communication; optical fiber communication technology; opplication research

U285.21

A