兗煤鐵路通信系統(tǒng)中光纖技術(shù)的應(yīng)用探討

楊 興

（兗礦集團(tuán)鐵路運(yùn)輸處技術(shù)科 山東 鄒城 273500）

光纖技術(shù)從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。 光纖通信作為一門新興技術(shù)，其近年來發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來信息社會(huì)中各種信息的主要傳送工具。 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展、通信設(shè)備的推陳出新，人們對于通信系統(tǒng)所能提供的功能要求的提高，傳統(tǒng)的電纜通信系統(tǒng)已經(jīng)越來越不滿足人們的需求。 光通信已經(jīng)成為通信技術(shù)發(fā)展的必要階段，光通信的特點(diǎn)可以滿足通信的所有要求。

1 鐵路處通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

兗礦集團(tuán)鐵路處目前已經(jīng)開通的專用通信系統(tǒng)包括：數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)、光通道數(shù)字電路傳輸系統(tǒng)、銅芯雙絞線通道模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)、PCM 脈沖數(shù)碼調(diào)制下話路系統(tǒng)、 數(shù)字錄音系統(tǒng)、站場數(shù)字廣播通信系統(tǒng)、調(diào)度電話網(wǎng)、調(diào)度運(yùn)輸管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。 除了視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用光纖為傳輸介質(zhì)外，其它大部分系統(tǒng)還都采用通信市話電纜傳輸。 由于銅纜傳輸有一定的局限性，造成各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行存在著一定問題，電話交換系統(tǒng)濟(jì)東站自動(dòng)電話距離太遠(yuǎn)，由于電纜損耗較大，調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)，造成數(shù)據(jù)丟失，所以光纖技術(shù)的應(yīng)用就應(yīng)運(yùn)而生。

2 光纖通信的原理

光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式。 由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點(diǎn)，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信。 光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音）變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖經(jīng)過光的全反射原理傳送；在接收端，檢測器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。

3 光纖通信的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

3.1.1 遠(yuǎn)距離。光纖分為2 種：多模和單模。多模光纖的特點(diǎn)是距離不夠遠(yuǎn)，只適合在比較近的距離上傳輸大量的編碼信號(hào)。單模光纖是非常純凈的石英玻璃制成的。光損耗非常小，即使經(jīng)過遠(yuǎn)距離后仍然可以達(dá)到相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。 編碼信號(hào)傳遞可以輕松達(dá)到50－60km。

3.1.2 數(shù)字化。 提到數(shù)字化就不能避開編碼。 電報(bào)的發(fā)明就是編碼技術(shù)的開啟。 隨后的電話以及一切的電信技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用都來源于此。 由于光信號(hào)的最現(xiàn)實(shí)的識(shí)別方式既有與無的識(shí)別方式，正好符合二進(jìn)制的規(guī)律。 所以光纖通信符合所有計(jì)算機(jī)通信的基礎(chǔ)， 數(shù)字化代表了光纖通信基礎(chǔ)的特征。

3.1.3 高容量。 隨著光電器件的制造技術(shù)的進(jìn)步，毫無疑問光通信技術(shù)在一路光纖上傳遞信號(hào)的能力與日俱增，現(xiàn)在用最普通的技術(shù)即可滿足有限容量的要求，而且隨著新技術(shù)商品價(jià)格的下降，能力更強(qiáng)的通信產(chǎn)品將極大地提高容量方面的需求，整個(gè)系統(tǒng)能力的提高可以通過少量個(gè)別配件即可實(shí)現(xiàn)，光纜無需更換。

3.1.4 高度安全性。 通過新老技術(shù)可對比，可以發(fā)現(xiàn)光通信技術(shù)與生俱來具有高度的安全特點(diǎn)。 從保密、防雷、抵抗多種自然災(zāi)害、防電磁等方面的優(yōu)越性都是決定性的。 原有的通信技術(shù)無法與之相比。

3.1.5 多功能。現(xiàn)在比較普遍的技術(shù)是應(yīng)用ADSL 技術(shù)，這是XDSL 技術(shù)的一種應(yīng)用，為的是在銅纜上實(shí)現(xiàn)8Mbit 的速度，原因是由于銅線電纜的傳輸特性決定另外技術(shù)的難度，技術(shù)難度推遲了新技術(shù)的產(chǎn)生。 在光纖通信領(lǐng)域不存在這一問題。 增加一種應(yīng)用原則上只是增加了一種編碼和解碼的方式，只存在需求上和應(yīng)用理論上的限制，技術(shù)成本上的限制，技術(shù)難度相對較低，不大受物理因素的影響，而且一種技術(shù)上得到實(shí)現(xiàn)既能取得所有相關(guān)應(yīng)用一致的理想效果，不會(huì)因?yàn)槲锢硪蛩兀斐墒褂眯Ч牟煌?現(xiàn)在光纖通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以完全替代電纜通信完成的功能。

3.1.6 可擴(kuò)展性。 比對兩種技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，在擴(kuò)展性方面，光通信技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 在最普通的情況下擴(kuò)大1 倍的電話容量，電纜系統(tǒng)需要增加通話接口設(shè)備的同時(shí)，需要增加電纜的芯數(shù)。 也就是還需要增加越來越昂貴的銅線數(shù)量，而這在光纜系統(tǒng)中是完全不必要的。 在今天電纜可能還滿足的要求，但是在今后的某些時(shí)候產(chǎn)生了更加先進(jìn)的應(yīng)用需要大密度的通信帶寬，而且距離足夠遠(yuǎn)，到那時(shí)候電纜系統(tǒng)能否保證在物理層面滿足應(yīng)用的需求就是不可預(yù)計(jì)的，而光纜系統(tǒng)則不存在這樣的問題。

3.1.7 經(jīng)濟(jì)性。 電纜通信系統(tǒng)的固有問題是容量的相對固定。 而光通信系統(tǒng)則不同，首先技術(shù)進(jìn)步將帶動(dòng)設(shè)備價(jià)格下降，光纜本身價(jià)格同樣越來越便宜。 擴(kuò)容和增加功能只要增加相應(yīng)配套接口器件，即可完成，不必增加光纜，架設(shè)費(fèi)用等不必要的開支，其實(shí)比較經(jīng)濟(jì)性，只需要知道，銅有色金屬越來越貴。

3.1.8 維護(hù)性能。 光纜系統(tǒng)維護(hù)性能相對較高，節(jié)省大量的人力物力，可以遠(yuǎn)程非接觸維護(hù)，光纜本身沒有銅纜被割現(xiàn)象較少，可以利用現(xiàn)有的電纜架空資源，可以利用原有的各種通信設(shè)備資源，系統(tǒng)本身自動(dòng)化程度較高，長期使用通信質(zhì)量下降很小，可以滿足各種應(yīng)用要求，出現(xiàn)的各種故障可以及時(shí)得到系統(tǒng)反饋并且可以在線排除。

3.2 應(yīng)用

3.2.1 組網(wǎng)光纜主干網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沿用有線銅線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無改變。 以處調(diào)度機(jī)房為中心向兩端輻射，采用復(fù)合SDH 標(biāo)準(zhǔn)的中心局端設(shè)備構(gòu)成構(gòu)成光纜系統(tǒng)中心集合點(diǎn)，干線光纜采用6 芯或8 芯架空光纜。 在每個(gè)車站過行斷引熔接尾纖設(shè)置和接口轉(zhuǎn)換盒， 每站設(shè)置符合SDH 標(biāo)準(zhǔn)的單體遠(yuǎn)端設(shè)備，具備一定的擴(kuò)口能力，以交換中心為切點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)兩端引回光路形成閉合物理光回路，拔高光路連接冗余，中心局端設(shè)備可根據(jù)需要設(shè)置不同數(shù)量的各種接口板以滿足現(xiàn)在和將來的各種需求，6 芯或8 芯光纜使用一芯作為主干，一芯作為環(huán)路備份，其余可用于其它用途。 由于光端機(jī)選擇了可擴(kuò)展功能的類型，則一般的應(yīng)用都可以使用。 主干網(wǎng)基本功能提供的資源用盡后，還有一定的可擴(kuò)充能力，最大限度地節(jié)約了資源。

3.2.2 應(yīng)用實(shí)例

1）解決調(diào)度網(wǎng)通信的應(yīng)用，應(yīng)用數(shù)字調(diào)度電話系統(tǒng)可以在本光端網(wǎng)絡(luò)利用網(wǎng)絡(luò)提供的E1 接口實(shí)現(xiàn)全鐵路處系統(tǒng)內(nèi)調(diào)度電話， 程控電話交換等等一切與語音通信有關(guān)的功能，并且可以得到原來調(diào)度電話沒有的附加功能，實(shí)現(xiàn)智能PCM應(yīng)用。

2）解決閉塞問題的應(yīng)用。 利用本光纜系統(tǒng)提供的E1 接口或備用芯線， 或降低安全級(jí)別利用PCM 提供的數(shù)字通信通道甚至語音專線話路，加上專用的64D 閉塞光傳輸轉(zhuǎn)換設(shè)備，都可以實(shí)現(xiàn)在光通道上傳輸閉塞信號(hào)。

3）解決音頻、視頻傳輸。 利用備用光芯，選擇專用語音、視頻光端機(jī)與相應(yīng)的音、視頻設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)。

4）解決了鐵路處運(yùn)輸管理系統(tǒng)，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸，可以直接利用光纜提供的以太網(wǎng)接口進(jìn)行組網(wǎng)。

4 總結(jié)

光通信技術(shù)已經(jīng)在兗礦集團(tuán)各個(gè)單位的專網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 鐵路處現(xiàn)已經(jīng)利用光纜開通了遠(yuǎn)距離電話、、光通道數(shù)字電路傳輸、運(yùn)輸管理系統(tǒng)、和調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，以及閉塞信號(hào)在光纜上的傳輸。 隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展和光纜價(jià)格的降低，會(huì)有更多的通信系統(tǒng)采用。

［1］徐公權(quán)，段鯤，廖光裕，等，譯.光纖通信技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］胡先志，張世海，陸玉喜，等.光纖通信系統(tǒng)工程應(yīng)用[M].武漢理工大學(xué)出版社，2003.

［3］陳才和.光纖通信[M].北京：人民郵電出版社，2004.

［4］楊淑雯.全光光纖通信網(wǎng)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004.