鐵路通信系統的光纖通信技術應用

左翎 邱敏強 李越

摘 要：光纖通信技術，是目前主流的通信技術，也是鐵路主要使用信息傳輸技術，其能夠加強鐵路通信能力。因此，本文對鐵路通信系統進行分析，從而介紹光纖技術的在鐵路通信中具體應用。

關鍵詞：鐵路通信系統;光纖通信技術;應用

引言：隨著信息時代的發展，信息的傳遞和交流也越來越重要。自改革開放，我國鐵路運輸需求逐年增加，鐵路系統通信系統不也要跟進時代的步伐，光纖通信系統是目前鐵路通信系統中最重要的信息傳輸技術被廣泛使用的，應用光纖通信技術加強和完善鐵路通信系統通信能力，促進了整個鐵路系統的發展。

一、光纖通信技術概述

光纖通信是通過使用一種光導纖維玻璃的媒介，來實現信息的傳遞。在上個世紀六十年代，美籍華人高錕博士發表一篇論文證明用光纖來傳遞信號的可能性，經過幾十的發展，當前世界上的信息傳遞都是用應用光纖。隨著社會和經濟的發展，人們一直在研究光纖作為一種通信介質，發展的步伐從未停止，許多光纖制造商不斷增加對資本和技術的投資。光纖生產水平的提高正在推動光纖通信技術的持續發展，同時，光纖通信的傳播速度也得到了提升，尤其是近10年來，其傳輸效率提高了數百倍。所以在信息通信領域，通信和信息傳輸的媒介正在發生著其所未有的變化，光纖作為一種通信介質，它被廣泛應用于信息通信的領域。

二、鐵路通信的作用

鐵道通信在正常情況下，幫助鐵路系統對運行管理、列車調度和軌道系統設計、防災、預警等信息傳遞，同時也用于發生異常或緊急情況時的搶險救災的一種通訊方式。具體而言，鐵路通信具有以下三個功能。

（一）保證各種調度指揮信息的傳輸

無論是旅客運或貨運列車必須嚴格按照運行圖和調度員的指令進行調度。因此，發送調度命令信息非常重要。鐵路通訊系統需要將信息準確無誤、及時、可靠傳遞出去。

（二）為旅客提供各種服務的信息

在預售車票時，就需要有一個巨大數據通信網絡，用于存儲和傳輸預售票的各種數據信息的通信網絡滿足人民的購票需求。另外，以車站內的旅客的購票需求，搭建一條通信線路來顯示數據庫中存儲的各種信息。

（三）為設備維護和運行管理提供通信條件

鐵線的維護人員沿途工作時，需要沿途有電話線，方便及時交流信息。行駛的火車需要裝有信息通信設施，以便火車在運行時可以及時將情況告訴調度員或是車站內的值班員;尤其在一些偏遠地區，電話通信在管理車輛和信息傳遞方面非常重要。

三、光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用現狀

現在社會對鐵路的速度和安全的需求正在增加，鐵路通信系統的傳輸速度和質量要求也在不斷提高。光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用非常重要。現代鐵光纖通信系統在道路通信系統中的應用和發展經歷了三個階段，它們是 PDH 光纖通信階段、SDH 光纖通信階段和 DWDM 光纖通信階段。

（一） PDH光纖通信系統

我國鐵道通信技術正在走向智能化、寬帶化、數字化、信息化的方向發展，光纖技術在鐵路通信領域得到了廣泛的應用。光纖通信技術在鐵路通信領域的應用，我國在 一九八零年初開始研究鐵路光纖通信，PDH光纖是光纖通信技術的最早應用。一九八二年，我國以北京作為試點，搭設 15 公里的光纖實驗。在實驗中，放置4芯短波燈光纖開路二次群系統。我國應用的PDH光纖通信系統，經典案例是大秦鐵路，就是大秦鐵路的重載雙線電采，使用8芯單模短波光纖的干線局專線網絡通信系統工程機械，它構成了PDH通信技術的核心。鐵路沿線站段網絡通信系統構建設備為PCM和D/I，兩個核心為8Mb/s PDH。本次試驗的成功標志著我國鐵路通信系統開始采用傳統的小型同軸通信系統向數字信號轉變。大秦鐵路通信系統的成功，是我國首創長途干線光纜通信數字系統始于大秦鐵路，之后的我國鐵路通信系統光纖數字通信系統的重大創新。及時有效地清除鐵路通信系統的安全漏洞和安全隱患，PDH光纖功能強大。但是，在PDH光纖通信中，有些東西是不能忽視的問題，其復雜的結構、不一致的標準、脆弱的網絡管理問題，在一定程度上不能滿足鐵路通信系統發展的步伐，因此在此背景下，SDH光纖通信誕生了[1]。

（二）SDH光纖通信系統

與PDH光纖通信系統相比，SDH光纖通信系統更多完整以及應用更廣泛，因此它可以有效地填充PDH光纖通信不足。SDH光纖通信相關技術對鐵路的發展起到了很大的推動作用。通信領域的發展歷程中先進的技術取代落后的技術，SDH光纖通信技術也是一樣。

SDH光纖通信是一種實現更高傳輸速度的數字通信技術，為了實現數字信號同步，信號被固定在一個幀結構中。SDH光纖通信技術可以有效彌補PDH光纖通信的不足。同時，SDH光纖通信的應用進一步促進了鐵路通信系統的發展。與 PDH 相比在光纖通信方面，SDH光纖通信優勢明顯。首先是字節復用技術，簡化了網絡的上下分支信號。 其次是將創建一個不同的廠家設備的互聯條件，引起SDH光纖通信采用的接口標準和比特率都采用統一的標準。再其次是SDH光纖通信網絡強具有自愈特性，在主流媒體信號中斷時自動恢復信號，保證信號正常傳輸。最后是SDH光纖通信系統本身的網絡管理功能，為鐵路通信系統提供了更有效地保障[2]。

（三）DWDM光纖通信

就現有技術而言，DWDM光纖通信是更先進的光纖通信技術，與常規PDH光纖通信技術和SDH光纖通信技術相比，其具有三個明顯的優勢。首先是DWDM光纖通信技術可以實現更大的傳輸容量和更快的傳輸速度，DWDM光纖通信技術的優勢在于寬帶。前面提到過，寬帶具有纖和損耗低的特點，而DWDM 光纖正是利用寬帶的熱點，載波具有幾種不同的波長，DWDM 技術可以在同一根光纖上實現多個波長的載波的組合傳輸中，在信道容量下，DWDM技術以更少的總光纖實現相同的信息傳輸效果，即相同光纖總量下的DWDM光纖通信該技術可以實現更大的傳輸流量，單根光纖的傳輸容量達到500Gb/s，顯著提高鐵路通信傳輸速度。其次是在 DWDM 光纖通信技術中的背景下，網絡協議和實際傳輸速率互不影響，二者不會發生任何沖突。 DWDM可以兩者兼有，DWDM技術可以同時以不同的傳輸速度發送數據可在同一激光軌道內完成，它靈活使用m協議、ATM協議和SET合約來進行2.4Gb/s數據傳輸，因此DWDM光纖通信可以實現大容量信息傳輸，同時最大限度地提高用戶滿意度，以及滿足用戶對網絡安全狀況和傳輸質量的要求。最后是 DWDM 光纖通信可以最大限度地達到國際標準的數字傳輸技術。傳統SDH光纖和 PDH 光纖通信都與 DWDM 光學完全兼容。另外，光纖通信系統具有靈活開放的網絡模式，符合國際標準，可在一定程度上大大減輕網絡設備的負擔。上海是我國第一個使用DWDM光纖通信的軌道交通系統杭浙贛鐵路通信系統，DWDM光纖通信多條區域鐵路線、京九線鐵路線、新長途線、武廣鐵路線。使用DWDM光纖通信系統構建主要鐵路網通信系統廣泛應用于我國鐵路通信系統中，其中，京九線是一種應用于鐵路通信系統的DWDM光纖通信技術的典型案例[3]。

結論：綜上所述，光纖技術是當前鐵路通信系統中最重要的信息傳遞技術，對鐵路管理起著關鍵性作用。光纖通信技術的提高，不僅能夠提升我國的鐵路通信系統，還加快了鐵路信息化建設，提高人民的出行便捷，實現國家的富強。

參考文獻：

[1]張廣福.5G無線通信技術及其在鐵路通信系統中應用[J].中國新通信，2021，23（02）：39-40.

[2]完瑞萍.光纖通信技術在民航通信系統中的應用[J].中國新通信，2020，22（11）：107.