光纖接入技術在鐵路通信中的應用研究

■朱 勇 ■中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510663

當前，我國鐵路工程發展迅速，鐵路通信系統更是其中最突出的工程之一。鐵路通信系統是一個規模比較大和技術綜合度較高的復雜系統，它是確保行車安全、實現鐵路設施交通功能的關鍵所在，也是提高鐵路通信能力和實現鐵路站段各種信息業務的有效途徑。但常規鐵路通信網的接入方式已不能滿足鐵路通信發展的需要，必須采用更加先進的通信接入方式。

光纖接入技術的實質就是在接入網中采用光纖作為傳輸介質的一種技術，它具有傳輸速度快、傳輸質量高等優勢，并且隨著技術地不斷發展，這種優勢還在進一步擴大，已經在現代鐵路通信中得到了廣泛應用。

1 光纖接入技術概述

1.1 光纖接入網的概念

光纖接入網(OAN)實質上是指用光纖作為主要傳輸媒質的接入網，它主要由光線路終端(OLT)和遠端網絡單元(ONU)兩部組成。

1.2 光纖接入網的拓撲結構

網絡拓撲結構如果設計地不合理，則不但不能實現預期的通信功能，還可能會帶來高昂的實施成本，加重鐵路運行的負擔。現階段光纖接入網的拓撲結構主要分為以下三種:(1)總線型結構。這種結構如圖1(a)所示，各ONU通過耦合器與光纖總線直接相連。(2)星型結構。這種結構如圖1(b)所示，將一個位于中央位置的OLT節點作為耦合器以實現數據傳輸功能。(3)環形結構。這種結構如圖1(c)所示，整條光纖鏈路首尾相接，構成一條由所有節點共用的封閉回路。

圖1 光纖接入網的拓撲結構

1.3 光纖接入網的優點與缺點

光纖接入網與常規鐵路通信網的接入方式相比，具有以下優勢:(1)光纖接入網能夠滿足各種新型業務需求。(2)光纖接入網可以克服常規銅線電纜易受電磁干擾的影響，并且因為其具有傳輸容量大的特點，可以顯著改善常規接入技術信道擁擠的問題。(3)雖然光纖接入網的性能正日益提高，但隨著技術的發展，其成本卻在逐漸降低，而常規銅線電纜的價格卻日益增長。(4)光纖接入網還具有本地維護和遠程自動監控的功能，對未來復雜綜合信息業務的適應能力無疑會更強，使信息傳輸安全得到了保障。

當然，雖然光纖接入網的實施成本較過去而言已經有了明顯降低，但其與常規接入方式相比仍然較高，這直接制約了光纖接入網在鐵路通信工程中的應用。

2 光纖接入技術在鐵路通信中的應用

光纖接入技術已經廣泛地應用于鐵路通信系統中，并且隨著其技術的進步，這種應用程度還在進一步地加深。以下將從PDH光纖通信、SDH光纖通信和DWDM光纖通信這三個發展階段在鐵路通信中的應用進行介紹。

2.1 PDH光纖通信

鐵路光纖通信的研究始于上個世紀80年代，而我國在1982年就開始了對其的應用試驗。當時在北京建立了一條12km試驗段，敷設了一條四芯短波光纖，開通了二次群系統。在大秦鐵路的通信系統建設中，我國建成了第一條采用8芯單模光纜的長途干線光纜數字通信系統。

然而，PDH網絡管理功能的缺失使其越來越無法適應現代鐵路通信系統業務發展的需求，而這直接催生了SDH光纖通信技術的發展。

2.2 SDH 光纖通信

SDH較PDH的數據傳輸速度有了極大的提升，它的傳輸速率分級稱為同步傳輸模塊(STM)。其中，STM－1的傳輸速率為155.520Mb/s，STM－4的傳輸速率為622.080 Mb/s，STM－6的傳輸速率為2488.320 Mb/s，STM－64的傳輸速率為 9953.280 Mb/s等。此外，SDH與PDH相比，還有如下優點:(1)網絡管理功能得到了顯著。(2)改善了PDH標準不統一的問題，實現了不同設備之間的互聯。(3)SDH設備組成的光纖通信網具有一定的本地維護能力，能夠在傳輸主信號中斷的情況，自動恢復通信。

由于SDH技術巨大的技術優勢，當前在建的長途鐵路光纖通信網已經不再使用PDH傳輸體制。以贛州至韶關鐵路為例，贛韶鐵路利用新敷設的20芯光纜中的4芯光纖開設 SDH2.5Gb/s(1+1)光同步傳輸系統作為長途傳輸網，利用2芯光纖開設 SDH622Mb/s(1+0)光同步傳輸系統作為本地中繼網。

但是，在鐵路通信系統高速發展的今天，PDH技術仍采用單一波長的光信號傳輸，這使得由于各種新的鐵路通信業務的發展，需要不斷地對當前的通信系統容量進行擴容。面對這一需求，采用多波長作為載波可以最大限度地利用光纖容量，這使得多波長載波光纖通信技術登上了時代發展的舞臺。

2.3 DWDM 光纖通信

DWDM技術是采用多個波長作為載波，允許各載波信道在一條光纖內同時傳輸，其單根光纖可以傳輸的數據流量最大可達到400Gb/s，這極大地節省了光纖的數量。

自從滬杭－浙贛鐵路采用DWDM傳輸系統后，我國鐵路干線上已經開始了大規模的應用DWDM。目前，京九、武廣、新長線及一些省級干線的DWDM傳輸系統也在建設和使用當中。以京九鐵路為例，京九線采用開放式 DWDM系統及設備，波道數量采用16波道，速率以2.5Gb/s為基礎，利用既有京九線20芯光纜中的2芯G.652單模光纖進行單纖單向傳輸。

DWDM在光纖上承載了更多的信號，并且完全兼容既有的SDH、PDH通信體制，它不僅組網靈活，而且有效地解決了以往系統需要不斷擴容的難題，給包括鐵路通信系統在內的整個通信行業都帶來了質的飛躍。

3 鐵路通信系統光纖接入網的發展趨勢

隨著光纖接入技術的發展及其在鐵路通信系統中的應用，雖然它已經成為了保障鐵路行車安全和通信質量的一種重要手段，但由于鐵路通信業務的增長，人們對鐵路通信系統中光纖接入網的服務質量的要求也逐步提高，如何提升光纖接入網的服務質量將是未來的研究重點。

可以預見到，形成一個真正的以DWDM技術與光交換技術為主的全光網絡以提高現代鐵路通信系統的服務質量，是光纖接入技術的發展趨勢，也是理想目標。

4 結束語

總之，相關的工程技術人員要不斷研究創新，在不影響鐵路通信系統實際業務需求的基礎上，通過加大新技術研究和改造原有光纖接入網等措施來提高鐵路通信系統光纖接入網的服務質量，從而為交通和經濟發展提供保障。

［1］周朝宣.鐵路通信工程光纖接入網技術的應用［J］.中國新技術新產品，2009(23):6.

［2］馬志強.鐵路通信工程光纖接入網技術的應用［J］.科技創新導報，2009(12):19.

［3］曹岳.淺析光纖接人技術在鐵路通信中的應用［J］.中國電子商務，2013(2):20.

［4］黃軍，吳石生.接入網技術組建鐵路數字調度通信網［J］.交通科技與經濟，2008，9(4):100－101.