鐵路通信系統(tǒng)中的光纖通信技術(shù)探討

吳博超

內(nèi)容摘要 在科學(xué)技術(shù)水平快速提升的大背景下，很多先進(jìn)技術(shù)已融入各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中，光纖通信技術(shù)作為一種現(xiàn)代化技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用日益成熟，在通信技術(shù)中表現(xiàn)出了很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在很多領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用。在鐵路通信系統(tǒng)中，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，在很大程度上提升了鐵路通信系統(tǒng)信息傳播速度，提高了我國鐵路通信系統(tǒng)的整體水平。文章主要對(duì)鐵路通信系統(tǒng)中的光纖通信技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 鐵路通信系統(tǒng) 光纖通信技術(shù) 應(yīng)用

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國光纖通信技術(shù)也在迅猛發(fā)展，在很大程度上提升了現(xiàn)代化信息傳播速度，使通信技術(shù)水平得到了很大提升。現(xiàn)階段，光纖技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，在鐵路通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，優(yōu)化并完善了鐵路系統(tǒng)，推動(dòng)著鐵路通信系統(tǒng)的智能化發(fā)展。基于此，文章闡述了光纖通信技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，分析了鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，研究了鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，希望實(shí)現(xiàn)我國鐵路通信行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

2 光纖通信技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

2.1 光纖通信技術(shù)概述

光纖通信技術(shù)中的兩種主要技術(shù)分別是光纖接入技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)。光纖接入技術(shù)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咝裕脤拵л斔途W(wǎng)向各個(gè)家庭傳遞各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)，在寬帶管線傳輸過程中，傳輸方式多元化，光纖到戶（FTTH）和FTTCab是寬帶光接入網(wǎng)的主要應(yīng)用形式，能夠在光纖各個(gè)位置實(shí)現(xiàn)信息傳輸[1]。波分復(fù)用技術(shù)為人民群眾提供了帶寬資源，能夠有效地整合發(fā)送端，將波長光載波的差異性由接收端完成分割，且各個(gè)分波器需要負(fù)荷不同的載波信號(hào)。在現(xiàn)代化鐵路通信系統(tǒng)中，波分復(fù)用技術(shù)發(fā)揮著重要作用，這項(xiàng)技術(shù)可以根據(jù)波長的差異性，有效地傳輸通信信號(hào)，不會(huì)受電磁信號(hào)、天氣因素的影響，在很大程度上提升了信號(hào)傳輸?shù)恼w效率。

2.2 光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.2.1 通信容量大

光纖傳輸帶寬比較大，一根光纖的潛在帶寬可以達(dá)到20 THz，且波分復(fù)用技術(shù)的傳輸容量更大，這項(xiàng)技術(shù)的傳輸通道是光纖的不同波長，將光信號(hào)在同一光線中的不同波長信道中進(jìn)行傳輸，在很大程度上增加了通信傳輸容量。

2.2.2 信息傳輸損耗低、傳遞距離長

光纖信息的傳輸載體主要是光學(xué)纖維鋼絲，通過分析用途、性能和功能的不同，可以分成不同的類型，但這項(xiàng)技術(shù)的制作和應(yīng)用原則基本一致，不會(huì)受輸出距離的影響，在有光纖的情況下都可以傳輸信息，既能夠確保信息長距離傳輸，又可以完善信息傳輸過程，避免受環(huán)境因素的影響出現(xiàn)誤差。

2.2.3光纖損耗極低

在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展中，我國光纖通信技術(shù)的主要材料是石英光纖，石英光纖和其他材質(zhì)的光纖相比，不易出現(xiàn)損耗問題，施工運(yùn)營成本較低。并且，石英光纖屬于玻璃材質(zhì)，具有電氣性能，在石英光纖施工過程中表現(xiàn)出了良好的絕緣性能，無須在線路中設(shè)置接地、回路，有利于加快施工進(jìn)度，減少施工成本的投入。

3 鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

3.1 波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1 掌握復(fù)用器、解復(fù)用器的使用方法

在設(shè)計(jì)復(fù)用器和解復(fù)用器的過程中，相關(guān)人員需要深入分析復(fù)用器和解復(fù)用器的生產(chǎn)成本和穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要確保復(fù)用器和解復(fù)用器的質(zhì)量，以此為基礎(chǔ)減少能源消耗問題的出現(xiàn)，光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用，必須確保波導(dǎo)寬度滿足光纖通信系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，深入分析波導(dǎo)的寬度，及時(shí)地了解波導(dǎo)之間出現(xiàn)振蕩的原因，通過應(yīng)用波分復(fù)用技術(shù)了解振動(dòng)和傳輸過程中的溫度變化情況。

3.1.2 合理地選擇光源

在過去選擇光源的過程中，人們往往會(huì)應(yīng)用低效率、低能量的發(fā)光二極管，這在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到很多問題，如發(fā)射功率小、光譜寬等。在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展過程中，激光二極管在光源選擇中得到了有效應(yīng)用，解決了發(fā)光二極管中的很多問題，避免了光波之間的相互干擾問題，并加快了信息傳輸速度。但是，激光二極管在實(shí)際傳輸中會(huì)被環(huán)境溫度而影響，因此相關(guān)人員需在穩(wěn)定環(huán)境中布置激光二極管，將溫度控制在合理范圍內(nèi)，讓溫度影響降至最低。

3.2 PDH技術(shù)

在鐵路通信系統(tǒng)的快速發(fā)展中，PDH技術(shù)是應(yīng)用頻繁的一項(xiàng)光纖技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用主要是根據(jù)PDH二芯搭建局干線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。二芯配置是PDH技術(shù)中常用的一種模式，這一模式的應(yīng)用從本質(zhì)上確保了鐵路同軸模擬通信，有利于實(shí)現(xiàn)鐵路通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PDH光纖通信技術(shù)的復(fù)用接口具有一定的復(fù)雜性，為網(wǎng)絡(luò)管理工作帶來了很大難度，嚴(yán)重影響著PDH技術(shù)的有效應(yīng)用。

3.3 SDH技術(shù)

SDH光纖通信系統(tǒng)是PDH光纖通信系統(tǒng)的升級(jí)版，這項(xiàng)技術(shù)有效地改善了PDH光纖通信技術(shù)中存在的問題，在很大程度上推動(dòng)著鐵路通信技術(shù)的發(fā)展。SDH光纖通信技術(shù)作為一項(xiàng)現(xiàn)代化高速發(fā)展的數(shù)字化通信技術(shù)，會(huì)在未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的轉(zhuǎn)化，將所需信號(hào)固定在特定的機(jī)構(gòu)中。SDH光纖通信技術(shù)具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：①能夠有效地簡化網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)支路的字節(jié)復(fù)用;②為各個(gè)廠家設(shè)備互聯(lián)之間的有效連接提供支持，確保光纖通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和比特率標(biāo)準(zhǔn)一致;③SDH光纖通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)和自我完善功能比較強(qiáng)，在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中斷的情況下可以自動(dòng)恢復(fù)，且在恢復(fù)后網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸可以繼續(xù)使用;④SDH光纖通信技術(shù)的自我管理能力比較強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)鐵路通信傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃?⑤SDH光纖通信技術(shù)的通信功能比較強(qiáng)，尤其在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢(shì)，在未來通信行業(yè)的發(fā)展中，日益完善的SDH光纖通信技術(shù)必將代替系統(tǒng)中的PDH光纖通信技術(shù)。除此之外，在鐵路通信系統(tǒng)中，SDH光纖通信技術(shù)得到了有效應(yīng)用，在鐵路建設(shè)過程中，為了充分發(fā)揮出SDH光纖通信技術(shù)的作用，鐵路部門通過搭設(shè)光同步傳輸系統(tǒng)，應(yīng)用不同芯數(shù)的光纜[2]，將鐵路沿線各機(jī)房設(shè)備的傳輸設(shè)備進(jìn)行了有效連接，組成鐵路光纖傳送信息網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了鐵路信息網(wǎng)，提高了鐵路通信技術(shù)的整體水平，推動(dòng)了鐵路信息化、高速化發(fā)展。

3.4 DWDM技術(shù)

DWDM技術(shù)是將多個(gè)波長作為載波，在一條光纖中有效地傳輸各個(gè)載波通信通道，有效地減少光線數(shù)量，一般單根光纖傳輸速度可以達(dá)到400 GB/s。在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展中，DWDM技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中得到了有效應(yīng)用，相關(guān)人員需要將波長和光纖頻率進(jìn)行融合，利用DWDM設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的兼容，并利用SDH設(shè)備傳輸信號(hào)波，DWDM技術(shù)不會(huì)受惡劣天氣的影響，在初期應(yīng)用中信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，但在長時(shí)間應(yīng)用中會(huì)提高信號(hào)傳輸?shù)恼w效率，加快信號(hào)傳輸速度。

4 鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 速度快、容量大、距離長的傳輸新模式

在新時(shí)期的發(fā)展中，新型波分復(fù)用技術(shù)需要轉(zhuǎn)變成速度快、容量大、傳輸距離長的全光傳輸模式。光時(shí)分復(fù)用技術(shù)和密集波分復(fù)用技術(shù)的融合，可以改善傳輸信道數(shù)局限性問題，不斷提升信道的傳輸效率，進(jìn)而提升光纖傳輸容量。

4.2 光孤子通信

在鐵路通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中，光弧子通信是一種超短光脈沖，其主要是在光纖反常色散區(qū)的基礎(chǔ)上，利用平衡光纖非線性、群速度色散效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)的超快傳輸，這項(xiàng)技術(shù)在長距離傳輸中性能比較穩(wěn)定，且傳輸信息比較完善，不會(huì)影響光纖的速度和波長。

4.3 全光網(wǎng)絡(luò)

全光網(wǎng)絡(luò)是具備未來概念的高速通信網(wǎng)絡(luò)，光纖通信技術(shù)發(fā)展最理想的方向是全光網(wǎng)階段，全光網(wǎng)是在傳輸信息網(wǎng)絡(luò)各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)全光化。全光網(wǎng)絡(luò)是一種極具未來概念的高速通信網(wǎng)絡(luò)，是通過在傳輸信息網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)處都實(shí)現(xiàn)全光化，同步完成高效的信息轉(zhuǎn)換與傳遞。用光節(jié)點(diǎn)替代傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中的電節(jié)點(diǎn)，使信息能夠在網(wǎng)絡(luò)的各層級(jí)之間快速傳輸。

5 結(jié)語

綜上所述，在我國鐵路系統(tǒng)的發(fā)展中，光纖通信技術(shù)得到了有效應(yīng)用，有效地改善了我國鐵路通信系統(tǒng)中的難題，使鐵路系統(tǒng)逐漸進(jìn)入通信時(shí)代，滿足了現(xiàn)代化鐵路發(fā)展的實(shí)際需求。

（作者系中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)公司呼和浩特通信段 助理工程師）

【參考文獻(xiàn)】

[1]戚晟.探究光纖通信工程技術(shù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018，396（22）：100-101.

[2]李宏生.鐵路通信系統(tǒng)中運(yùn)用光纖通信技術(shù)的優(yōu)化策略[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（19）：34.