鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用研究

鄒華勇

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鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用研究

鄒華勇

天津七一二通信廣播股份有限公司，天津 300462

隨著技術(shù)的進(jìn)步，以光纖光纜為載體的光纖通信技術(shù)日益普遍。這是由于光纖光纜具有體積小、重量小、材料易取的特點(diǎn)，再加上在傳輸過(guò)程中損耗較低，且遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)信號(hào)的傳輸速度等優(yōu)勢(shì),保證了傳輸?shù)姆€(wěn)定性、快捷性、安全性，因此大大拓寬了光纖通信技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用前景。其中就包括運(yùn)用到鐵路通信系統(tǒng)中。因此，從鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀入手，分析了其現(xiàn)狀中的不足之處，最后分析了其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

鐵路通信；光纖通信技術(shù)；應(yīng)用研究

引言

首先對(duì)光纖通信技術(shù)本身做了一個(gè)概述。光纖通信技術(shù)采用光通信的方式，以光纖纖維為傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)信息傳輸。光纖通信傳輸?shù)脑碓谟谄溆布糠职繉?、纖芯、中間層等，而纖芯與中間層的折射率不同，光波則在纖芯中進(jìn)行全反射式傳輸。大量光纖聚合形成的光纜，不僅光波頻率較高，而且還具有較寬的光纖傳輸頻帶，易于滿足同一時(shí)間傳輸龐大信息量的需求。相較于10年前，我國(guó)光纖通信技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足發(fā)展。無(wú)論是傳輸速度還是傳輸容量，都得到了較大進(jìn)步。

1 鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)光纖通信技術(shù)的研究起步較晚，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用上還存在許多進(jìn)步空間。20世紀(jì)80年代，我國(guó)才開(kāi)始將光纖通信技術(shù)應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中。

1.1 PDH光纖通信技術(shù)

鐵路通信系統(tǒng)中最早采用的光纖通信技術(shù)為PDH光纖通信技術(shù)。在北京的試驗(yàn)中，采用的是長(zhǎng)度為15?km的短波光纖。試驗(yàn)成功后，將PDH光纖通信技術(shù)應(yīng)用于大秦鐵路的通信系統(tǒng)，對(duì)不同區(qū)域配置不同標(biāo)準(zhǔn)的光纖，在短時(shí)間內(nèi)檢查了鐵路通信系統(tǒng)的漏洞并清除了隱患，大大提高了鐵路通信系統(tǒng)甚至是鐵路系統(tǒng)的安全系數(shù)。這也是我國(guó)首次將光纖通信技術(shù)成功應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)。在那時(shí)已是一大成功，但美中不足的是該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為煩瑣復(fù)雜，容錯(cuò)性也較低，給管理帶來(lái)了較大難度。這也成為PDH光纖通信技術(shù)后來(lái)進(jìn)一步應(yīng)用的制約因素。

1.2 SDH光纖通信技術(shù)

SDH光纖通信技術(shù)可以說(shuō)是由PDH光纖通信技術(shù)改良而來(lái)的。針對(duì)PDH光纖通信技術(shù)結(jié)構(gòu)煩瑣復(fù)雜的不足，SDH光纖通信技術(shù)通過(guò)將信號(hào)固定在特定的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化信息高速傳播。除了這一進(jìn)步以外，SDH光纖通信技術(shù)統(tǒng)一了光纖通信和比特率采用的標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)了不同廠家設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)之間的連接[1]。它還實(shí)現(xiàn)了自我完善和自我管理的功能。出現(xiàn)信號(hào)中斷之后能自動(dòng)恢復(fù)信號(hào)傳輸，大大提高了鐵路通信系統(tǒng)的安全性?；诜N種優(yōu)勢(shì)，SDH光纖通技術(shù)后來(lái)完全取代了PDH光纖通信技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)鐵路通信事業(yè)中，為鐵路通信事業(yè)的安全性、穩(wěn)定性做出了巨大貢獻(xiàn)，并持續(xù)推動(dòng)著鐵路通信事業(yè)的發(fā)展。

1.3 DWDM光纖通信技術(shù)

DWDM光纖通信技術(shù)是新型通信技術(shù)，在光纖內(nèi)同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)載波信道上實(shí)現(xiàn)了重大突破。SDH光纖通技術(shù)利用光波長(zhǎng)復(fù)用器將不同的波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，并通過(guò)功率放大器將信號(hào)放大，以進(jìn)行光纖傳輸。接著，通過(guò)光前置放大器放大信號(hào)和光波長(zhǎng)分波器分解光信號(hào)。DWDM光纖通信技術(shù)的工作原理也成就了其優(yōu)點(diǎn)。首先，此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在同一光纖中承載不同的波長(zhǎng)信號(hào)，提高了信號(hào)傳輸?shù)娜萘亢退俣?。其次，此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同一軌道上傳輸不同速度的信號(hào)，擴(kuò)大了光纖通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，可滿足多樣化的網(wǎng)絡(luò)需求[2]。最后，此技術(shù)同樣具有高穩(wěn)定性和高安全性，可保證鐵路通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。SDH光纖通技術(shù)已應(yīng)用于我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)，為鐵路信息服務(wù)提供了很大的便利和安全保障。

2 鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

基于光纖通信技術(shù)自20世紀(jì)80年代至今的應(yīng)用狀況，結(jié)合相關(guān)研究，我們可以合理分析其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是愈發(fā)高速化的，將實(shí)現(xiàn)新型的網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，最終達(dá)到一個(gè)較為理想的狀態(tài)[3]。

2.1 高速化

雖然目前的光纖通信技術(shù)相比于最初的45?Mbps，已達(dá)到了10?Gbps高速傳輸。但受限于目前的技術(shù)，難以解決容量和傳輸速率的矛盾，而只能尋求個(gè)人平衡，選擇性放棄一部分需求[4]。當(dāng)容量需求大于傳輸速率時(shí)，人們將選擇放棄對(duì)傳輸速率的高要求，而保留大容量。然而人們的需求越來(lái)越多樣化，且要求也越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)光纖傳輸超高速化具有重要的意義和實(shí)踐價(jià)值。所以未來(lái)，在實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展中，預(yù)測(cè)還能大幅提高光纖通信技術(shù)傳輸?shù)乃俾?，在容量和速率中尋求真正的平衡，從而使其在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用更加靈活。

2.2 全光網(wǎng)絡(luò)

目前，我國(guó)已將光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)全光化。但這并不是真正的全光網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)之間還是電節(jié)點(diǎn)的形式。只有當(dāng)全光網(wǎng)替代了這些電節(jié)點(diǎn)，才能成為全光網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)信息的高速交換、無(wú)損傳輸，利用波長(zhǎng)決定用戶信息。這也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高理想階段。雖然現(xiàn)在受限于傳輸采用的電器件，難以提高傳輸容量，但這在未來(lái)是可以實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)以DWDM技術(shù)為主體的光網(wǎng)絡(luò)層，便可消除電節(jié)點(diǎn)的限制，具有廣闊的發(fā)展前景[5]。

2.3 光弧子通信技術(shù)

光弧子通信可對(duì)光纖的非線性和群速度色散效率產(chǎn)生平衡效果。因此，此技術(shù)主要應(yīng)用于保護(hù)光纖波長(zhǎng)及傳輸速度不受距離影響，是一種適合長(zhǎng)距離、遠(yuǎn)距離的高速通信技術(shù)，同樣具有良好的發(fā)展前景[6]。未來(lái)，人們將逐步探索并應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)到鐵路通信系統(tǒng)中。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)光纖通信技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足發(fā)展，包括在傳輸速度和傳輸容量上，都實(shí)現(xiàn)較大進(jìn)步。但其在實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用上還存在許多進(jìn)步空間。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)將PDH光纖通信技術(shù)、SDH光纖通信技術(shù)和DWDM光纖通信技術(shù)逐漸改進(jìn)并應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中，獲得了不少便利，并應(yīng)用至今。探究其發(fā)展趨勢(shì)，我們認(rèn)為光纖通信技術(shù)會(huì)向高速化、全光網(wǎng)絡(luò)、光弧子通信技術(shù)三個(gè)方面發(fā)展，具有良好的發(fā)展趨勢(shì)和前景，能夠更好地滿足鐵路通信需求。

[1]趙震.鐵路通信傳輸?shù)臉?gòu)成及實(shí)現(xiàn)方法[J].中國(guó)新通信，2014（19）：53.

[2]吳燁.鐵路無(wú)線通信接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展探討[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2012（5）：95.

[3]李輝.淺析通信傳輸與接入技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（9）：268.

[4]徐巖，王維漢.鐵路區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)方案研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，2003，25（4）：58-61.

[5]趙克河.光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2014（1）：299-300.

[6]劉保杰.淺談鐵路通信近十年的發(fā)展歷程[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2012（4）：9.

Research on Application of Optical Fiber Communication Technology in Railway Communication System

Zou Huayong

Tianjin 712 Communication Broadcasting Co., Ltd., Tianjin 300462

With the advancement of technology, optical fiber communication technology based on optical fiber and cable is increasingly common. This is because the optical fiber and cable has the characteristics of small size, small weight, and easy accessibility of materials, coupled with its low loss in the transmission process, and much higher than the transmission speed of traditional signals. It also ensures the stability of the transmission. Fastness and security have greatly broadened the market application prospect of optical fiber communication technology. This includes the use of railway communications systems. Therefore, starting from the status quo of the application of optical fiber communication technology in railway communication system, the deficiencies in the status quo and the constraints are analyzed. Finally, the future development trend is analyzed.

railway communication; optical fiber communication technology; opplication research

U285.21

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