光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用及發展

韓華

摘 要：近年來鐵路取得了快速的發展，作為重要的交通運輸工具，對鐵路通信技術具有較高的要求。將光纖通信技術在鐵路通信系統中進行應用，可以有效的提高鐵路通信的智能化和數字化水平，加快推動鐵路通信系統的快速發展。在當前信息傳輸過程中，光纖通信技術作為主要的信息傳輸方式，其具有應用廣泛及傳播速度快的特點，可以有效的改善鐵路通信質量。文章從光纖通信技術概述入手，分析了光纖通信技術的現狀，并進一步對光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞：光纖通信技術；鐵路通信系統；現狀；應用

中圖分類號：U285 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0172-02

Abstract： In recent years， railway has made rapid development. As an important means of transportation， railway communication technology has higher requirements. The application of optical fiber communication technology in railway communication system can effectively improve the intelligent and digital level of railway communication and accelerate the rapid development of railway communication system. In the current information transmission process， optical fiber communication technology as the main means of information transmission， which has the characteristics of wide application and fast transmission speed， can effectively improve the quality of railway communications. This paper starts with the overview of the optical fiber communication technology， analyzes the present situation of the optical fiber communication technology， and further expounds the application of the optical fiber communication technology in the railway communication system.

Keywords： optical fiber communication technology； railway communication system； present situation； application

前言

近年來光纖通信技術發展速度較快，應用范圍得以不斷拓展。光纖通信技術以低損耗、傳導速度快、容量大、使用的體積小、有很強的抗電磁干擾能力等受到了很多專業人士的青睞。隨著科學技術的不斷發展，光纖通信發生了巨大的改變，其容量和傳播速度大幅度提升，光纖通信行業取得了快速的發展。光纖技術被廣泛的應用到各個行業當中，推動了很多新技術的發展，使各行業的通信能力發生了翻天覆地的改變。將其在鐵路通信中進行應用，加快推動了鐵路通信的智能化發展，有效的提升了鐵路通信的能力，促進了鐵路通信系統的完善，為鐵路的安全、穩定運行打下了良好的基礎。

1 光纖通信技術概述

1.1 光纖通信原理

在光纖通信中，其以光纖作為傳輸介質，通過借助于高頻率廣播作為載波進行通信。光纖通信依據的通信原理，如圖1所示。

利用信息發送端的電端機來處理信息源傳輸的數據，實現數字復接，利用光發送端機來處理電端機中接收到的信號，實現電信號向光信號的轉變，并將其送入信道進行傳輸。接收端則利用光接收端機和電端機來實現光信號向電信號的轉換，并對數字進行分解，實現原始數據的恢復，從而完成信息的傳輸。

1.2 光纖通信的特點

光纖傳輸過程中外表層以光纜作為保護，其具有較高的使用壽命，而且光纖介質消耗也較小。基于光纖材質的特殊性，這也使其在通信中具有自身的優勢。

首先，光纖頻帶較寬。由于光纖能夠容許高頻率載波通過，因此在傳輸容量上具有較強的優勢。光纖不同材質其載波頻率也存在較大的差距，而且通過運用波分復用技術，可以同時容納多個頻道，傳輸速度能夠達到較大的水平。其次，耗損低。相較于電纜，光纖的損耗可以忽略不計。因此在當前鐵路通訊中，利用光導纖維作為傳輸介質，不僅可以有效的降低耗損和維護成本，而且能夠更好的滿足鐵路長距離信息傳輸的要求。再次，抗干擾能力強。鐵路運行過程中遇到強電磁場的地理環境較為常見，當處于這些位置時機車也容易發生故障，因此這類區域需要確保具有較強的通訊能力，確保突發事件能夠及時解決。由于光纖以石英作為主材，其不具有導電性，也不會被磁場干擾，在抗干擾和保密性方面具有較強的優勢。

2 光纖通信技術的現狀

2.1 波分復用技術

在波分復用技術中，主要是針對不同光波頻率的不同，并運用單模光纖低損耗區寬帶資源，將光纖低損耗劃分為不同的通道，以光波作為光纖信號的載體，將波分復用技術應用到發送初始的位置處，不同頻段波長信號光波則融入到一根光纖線路中，實現信號的傳輸。在接收末端位置處，也利用波分復用技術來分開不同波長承載不同信號的光纖。由于不同波長光載波信號獨立存在，利用一根光纖即可以實現多個線路光纖信號的有效傳播。

2.2 光纖連接

近年來光纖通信技術的快速發展，有效的推動了我國通信行業的發展，而且光纖連接也成為當前信息高速化發展的重要標志。在當前各行各業中通過應用光纖連接技術，可以有效的提高信息的傳輸速度和傳播方式，更好的滿足信息時代下人們對信息傳輸的需求。在光纖通信技術發展過程中，寬帶主干線路的傳播發揮著非常重要的作用，同時用戶在最后進行光纖連接也較為重要。當前光纖通信技術的應用有效的提高了人們的上網速度，使寬帶進入了快速發展的年代。在光纖寬帶連接入口處，由于光纖線路位置不同，其應用也不同，光纖用戶作為光纖寬帶連接中最為重要的一個步驟，其能夠為用戶提供寬帶上網，更好的滿足寬帶連接技術的需求。

3 光纖通信技術在鐵路運輸通信系統中的應用

隨著當前人們生活水平的提高，人們出行過程中對于鐵路運輸的速度的安全性有了更高的要求，這就要求鐵路通信技術在傳輸速度和傳播質量方面要有較大的提升，因此通過在鐵路通信中應用光纖通信技術具有極為重要的意義。光纖通信技術在鐵路通信中應用經歷了PDH光纖通信階段、SDH光纖通信階段和DWDM光纖通信階段三個階段，而且在應用過程中不斷完善，并逐漸走向成熟。

3.1 PDH光纖通信技術

PDH為準同步數字系列光纖通信技術，其作為最為基礎的光纖通信技術，在上世紀八十年代在鐵路通信中進行應用，其中大秦鐵路使用了八芯單模光纜，并在沿線站臺和區段配置了PDH設備，從而構成了我國首條長途干線的鐵路光纖通信系統，為我國鐵路通信系統向通信的邁進奠定了良好的基礎。在傳統的點到點通信中，PDH設備具有較好的適應性，但隨著數字通訊的發展，點到點的直接傳輸較少，大部分數字傳輸都需要經過轉接，這也導致PDH技術無法與現代鐵路通信系統的發展需要相適應，因此鐵路通信中光纖通信開始向SDH階段進行邁進。

3.2 SDH光纖通信技術

作為PDH光纖通信系統的升級，SDH光纖通信系統對PDH系統的缺陷進行了有效的彌補，進一步促進了鐵路通信技術的發展。作為一種現代化高速發展的數字通信技術，SDH光纖通信技術在發展過程中會實現數字信息化的同步轉化，即能夠在特定機構中對所需信號進行固定。隨著SDH光纖通訊技術的發展并在鐵路通信中進行應用，其開始全面替代PDH技術。這主要是由于SDH技術與流行的數字化通訊模式更為接近，其采用二十芯光纜作為光纖介質，實現了支線間字節的復接，具有較好的兼容性，為光纖標準和比物率標準的統一提供了更多的便利，而且實現了現實網絡信息的斷后重續。由于鐵路交通中信號中斷現象較為常見，因此通過運用SDH技術對光纖信號中斷后信息繼續接收能力問題進行了徹底解決。在SDH技術實踐應用過程中，其信號傳輸的穩定性和信息中斷復續效果還存在一些不足之處，信號傳輸速度相對較慢，因此需要對該技術進行改進。

3.3 DWDM光纖通信技術

隨著鐵路通信技術的快速發展，DWDN光纖通信技術開始在鐵路通信中進行應用，其相較于PDH技術和SDH技術具有較強的優勢。在DWDN技術中，其呈現出單模光纖帶寬及低損耗等特點，在光纖內允許多個波長載波同時傳輸。在實際通信過程中，DWDN技術應用過程中，發送端光發射機能夠對不同穩定度和精度的不同波長光信號進行發射，并利用光波長復用器將其復用送入到摻鉺光纖的功率放大器中，經過放大處理，從而將多路光信號輸送到光纖維中，并完成具體的傳輸。在到達接收端后，經過光前置放大器放大，然后送到光波長分波器當中實現光信號的分解。該技術的主要的優勢是DWDM光纖通信可以在同一光纖內承載不同波段的波長，這樣就可以提高了傳輸的速度和增大了傳輸的容量；DWDM光纖通信技術可以容納不同的協議要求，將不同的傳輸速度中數據在一個激光軌道中完成，這樣就會在最大限度內滿足網絡用戶的需求和網絡的安全。DWDM光纖通信技術已經被用到了鐵路開發當中，不僅可以有效的提高傳輸的速度，而且傳輸容量大幅度增加，在鐵路信息系統開發過程中被采購和應用，有效的保證了鐵路信息系統信息傳輸的穩定性和快速性，實現了鐵路信息的及時傳遞，為鐵路信息服務的便利性打下了堅實的基礎。

4 結束語

在經濟快速發展的新形勢下，近年來我國鐵路建設速度較快，這也使鐵路建設過程中對于信息的需求不斷增長。為了能夠提高鐵路通信系統的通信水平，則需要充分的運用光纖通信技術，為鐵路通信系統的建立和完善提供重要的技術支持和信息安全保障，全面提升鐵路現有的網絡能力，確保鐵路信息網絡的穩定、安全和便捷傳輸，積極推動光傳輸技術向大容量和長距離發展，為我國鐵路運營的安全性和可靠性奠定良好的基礎。

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