鐵路通信光纖接入網技術的應用研究

牛海超

（中國鐵路呼和浩特局集團有限公司呼和浩特通信段，內蒙古 呼和浩特 010010）

1 鐵路接入網概況

高速鐵路的發展需要建立性能卓越和技術先進的鐵路通信網，確保其安全行駛，提高運輸效率，實現有效控制。鐵道部擁有龐大的鐵路通信網，可利用現有的網絡設備為全社會提供高質量的網絡信息服務。改變鐵路通信網絡中的傳統接入方式，使用先進的無線或有線通信傳輸方式使鐵路通信網絡更加現代化，從而充分利用鐵路通信網絡創造社會效益[1]。

1.1 接入網定義

根據ITU互連網絡框架（G.902）的建議，接入網由多個傳輸單元組成，包括服務節點接口和相關的用戶網絡接口（UNIT），作用是為了配置電信服務傳輸必要的容量。Internet網關連接到服務中心，而用戶網關通過Q3接口連接電信管理系統（TMN）。

1.2 接入網技術

就目前的技術現狀，接入網技術通常按照有無實體線路分為有線接入和無線接入兩種接入方式。其中，有線接入網分為光纖接入網和銅線接入網。

1.2.1 銅線接入網絡

在傳統的網絡服務中，大多數用戶線使用雙絞線。現代網絡中，數字信號處理技術主要通過增加帶寬以滿足用戶對各種電信服務（如視頻服務和快速Internet訪問）的需求。銅線接入網絡使用雙絞銅線，使用常規電話線在用戶間發送多通道信號并進行交換的雙絞線功率擴展技術，被稱為N-ISDN技術。

1.2.2 光纖接入網

連接管道使用光纖作為傳輸網絡的手段，通過光網絡單元（ONU）提供用戶界面。由于所有光信號都是通過光纖傳輸的，因此必須在交換側通過光線路終端（OLT）進行光電轉換，并且用戶側必須使用ONU進行光轉換，通電后將信息發送到用戶設備[2]。

1.3 光纖接入網的類型

光纖接入類型按照不同的拓撲方式可以分為3類，分別是星形結構、環形結構以及總線形結構[3]。星型結構如圖1所示，各接入點用戶直接與中央節點對接，各用戶間具有很好的獨立性與保密性，但隨著接入用戶的增多，使用與維護的成本也隨之增加。

圖1 星形結構圖示

環形結構中，所有的用戶串聯在一條光纖上形成自成封閉回路，如圖2所示。環形網絡能最大限度地減少外界干擾，進行網絡自愈。但是，某一用戶節點出現故障時會導致整個鏈路的中斷。

圖2 環形結構圖示

總線形結構如圖3所示，各終端用戶節點通過耦合器直接與公共總線連接。總線形結構特點突出，網絡能夠共享母線，接入方便，成本低，單頁存在累積損耗問題。

圖3 總線形結構圖示

3種結構各有優劣，實際需要綜合考慮成本和應用需求等，以選擇合適的網絡拓撲接入光纖網絡。

1.4 光纖接入技術優勢

與傳統通信接入技術相比，光纖具有高質量、低價格，可以最大程度地滿足不同用戶的不同需求。它可以斷開一些常見的銅電纜接頭，更好地解決銅線電纜易受電磁干擾的問題。此外，光纖技術具有自動監視和管理業務數據等功能[4]。

2 鐵路光纖接入網現狀

隨著光纖技術的發展，光纖接入網在鐵路通信系統中的使用相應增加。隨著技術的發展和變革措施的改進，光纖網絡技術可用于火車站，以擴大鐵路通信網絡的覆蓋范圍。

網絡服務通常分為公共和私有兩種類型。鐵路接入網的特殊服務包括一些鐵路通信：車站間的郵政呼叫；鐵路運營中涉及到的通信數據服務，如網上車票預訂，購票系統發送的旅客行程和賬單等；鐵路運輸維護中采用遠程操作進行電氣檢測、信號采集以及系統控制等業務；不同路段間的視頻會議和有線電視系統。以上業務都需要用到鐵路通信，屬于鐵路接入網絡的服務范圍。處理好這些業務對鐵路各方面的服務質量有重要影響。

任務多和節點散是鐵路服務的特征。在當前眾多的通信技術中，光纖接入網絡技術能為這些鐵路服務提供良好的技術支持。因此，在鐵路通信網絡中，面對信息交換更多、動態性更高的現狀，鐵路通信網絡的光纖接入具有必要性和實用性。

2.1 光纖應用特點以及主要業務說明

鐵路通信中光纖接入網的特點是節點多、線路長、信息交換點繁雜以及網絡技術的自動化水平不高。以專用服務為例，專用服務主要包括專用通信、專用數據以及一些多媒體服務。其中，專用通信主要適用于電話設備，包括運輸、分段以及專用等。多媒體服務主要與多媒體應用有關，包括多媒體會議等。

2.2 技術應用中設備安裝的方式說明

2.2.1 電氣設備

根據光纖接入設備對電路的要求，熟悉機柜中設備設計的有關結構圖，在機柜側門的設計中預留專用空間，在使用電纜設備的設計中不允許設計連接設備。壓接操作中使用的操作工具是壓接鉗。準備電氣設備時有必要測量地線，并注意電阻值的合理設計。隔離表是用于隔離系統中各種電纜設備的工具，安全單元應位于系統的每個外部端口之間。

2.2.2 加載設備并調試軟件

應用光纖接入網絡技術時，需要進行一系列的設備裝載操作，確認印刷電路板、母線放置以及設備的準確性和穩定性，確保相關設備的電纜運行正常，使混合連接的可能性為零。調試系統電源，確保電源符合預期的設計和接地后性能完好無損。完成上述操作并確認后，加載一些適當的設備，可以在半小時后進入系統的自檢工作[5]。自主測試主要是測試系統的音頻訪問端口、數據接收端口以及接收設備的低數據端口。

2.2.3 綜合系統測試

系統的綜合測試中心應位于網絡管理設備所在的地方，此外需要其他位置的協助。完成系統的自測試后，連接適當的硬件，檢查管道是否符合相關標準，正確配置系統，測試系統中信息傳輸的效果，全面測試系統的整體性能，檢測接收信息終端的設備和網絡管理中心的性能。

3 鐵路通信工程光纖接入網技術的應用

由于光纖接入網絡技術的技術優勢，在鐵路通信項目中使用光纖接入網絡技術成為通信網絡系統的發展優勢，可以提高鐵路通信的質量和效率[6]。

3.1 DGP技術應用

DGP是一種用于多通道傳輸信號的增強技術，使用數字處理技術處理未檢測到的用戶線路，以增加其傳輸能力，從而為用戶提供不同的業務支持。在鐵路通信項目中使用DGP技術，可以解決鐵路網絡中的用戶線路較少的問題，但是無法識別透明終端。

3.2 HDSL技術的應用

HDSL可同時傳輸鐵路網絡中的語音數據和其他數據。與其他技術相比，HDSL可以快速編碼信號，通過相位平衡和信號調制等方法，在低成本下實現信號的快速傳輸。

3.3 HFC技術的應用

HFC是一種光纖同軸電纜混合網，使用光纖作為傳輸介質形成骨干網絡。為實現寬帶服務的分布，利用光纖增加許多同軸電纜，開發混合網絡技術。HFC利用頻分復用技術，在鐵路通信系統中實現多種數據格式的快速傳輸。光纖通信技術中使用的頻分技術也可用于電源系統。在HFC技術中，除了光纖技術外，將同軸電纜作為樹形拓撲布線。HFC具有創建網絡和模擬帶寬傳輸的優勢。

3.4 OAN技術的應用

OAN技術使用光纜作為傳輸介質，傳輸網絡訪問信息并將其連接到用戶設備。在鐵路通信網絡系統中應用OAN技術，可充分利用光纖接入網中的光路終端。光纖網絡單元在網絡側與本地交換網絡建立連接，以提高系統的網絡傳輸效率。鐵路通信網絡的建立促進了現代化的發展。

3.5 WLL技術的應用

WLL是無線本地環路，采用無線接入的方式替換原始電信網中的電纜，實現特定電信業務用戶與公共數字網絡的連接。這種技術能夠靈活處理各終端節點，特別是對于一些無法架設線路的地區，以大帶寬的優勢解決終端用戶的信號接入問題。

4 結 論

鐵路交通系統的暢通無阻離不開鐵路通信。光纖通信技術作為一種有效的通信方式，在鐵路各業務的通信中發揮著重要作用，保障著鐵路線路的暢通與經濟收益。未來，隨著5G和物聯網等技術的發展，光纖通信的帶寬越來越大，接入速度與傳輸速度越來越快，必然會給我國鐵路運輸事業提供更好的支撐。