鐵路通信系統(tǒng)中的光纖通信技術(shù)探討

樊智偉

【摘 要】文章主要闡述了光纖通信技術(shù)的基本特征，并以此為基礎(chǔ)探討光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的具體應(yīng)用，旨在為鐵路通信系統(tǒng)全面發(fā)展提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】鐵路通信系統(tǒng);光纖通信技術(shù);應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TN929.11;U285.16【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-0688（2019）12-0033-02

鐵路為我國重要的基礎(chǔ)性交通設(shè)施，伴隨智能化時(shí)代的來臨，大眾對于鐵路的服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，而鐵路通信系統(tǒng)提升服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵在于光纖通信技術(shù)的有效應(yīng)用。

1 光纖通信技術(shù)概述

1.1 光纖通信原理

光纖實(shí)現(xiàn)通信的過程當(dāng)中，主要是運(yùn)用光纖作為傳輸?shù)慕橘|(zhì)，經(jīng)由頻率較高的廣播作為載波進(jìn)行通信。使用光纖通信技術(shù)應(yīng)遵循基本通信原理，并利用市級(jí)信息發(fā)送端電端機(jī)處理信息源所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，達(dá)成數(shù)字復(fù)接的目的，利用光發(fā)送端處理內(nèi)部電端機(jī)實(shí)際所接收的信號(hào)，可將電信號(hào)向光信號(hào)轉(zhuǎn)變，并在信道中輸送光信號(hào)，確保傳輸?shù)目刹僮餍?。接收端則利用電端機(jī)與光接收端機(jī)將單向光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并分解數(shù)字信號(hào)，將其恢復(fù)為信號(hào)傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)完整的信息傳輸工作[1]。

1.2 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

（1）信息容量大。光纖通信技術(shù)快速發(fā)展的主要原因在于該技術(shù)能夠提供大規(guī)模的信息容量，相比微波技術(shù)，光纖進(jìn)行信號(hào)的傳輸時(shí)，其容量比微波技術(shù)的傳輸信號(hào)高出幾十倍之多，相比電流傳播的實(shí)時(shí)速度，光纖通信技術(shù)信息傳輸速度更快且傳輸過程更加穩(wěn)定。大量的研究結(jié)果表明，光纖通信技術(shù)不僅具備非常大的信息容量，并且在通信傳播中線路產(chǎn)生的損耗非常小，可以忽略不計(jì)，從而降低了經(jīng)濟(jì)成本。由于光纖通信技術(shù)具備較大的信息容量和穩(wěn)定的傳播速度及較低的線路損耗，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

（2）光纖損耗極低。光纖通信技術(shù)在具體應(yīng)用中通常選擇石英光纖，主要是由于石英光纖相比其他材質(zhì)的光纖的損耗更低，而且施工當(dāng)中運(yùn)營成本也比較低。與此同時(shí)，石英光纖具備玻璃材質(zhì)的性質(zhì)，因此在施工的時(shí)候，石英光纖的絕緣性能非常優(yōu)秀，無需另外在線路中加裝接地和回路，在提升施工整體進(jìn)度的同時(shí)，也降低了施工成本?？梢灶A(yù)見，未來我國通信信息行業(yè)的發(fā)展過程中，光纖通信技術(shù)將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。

2 光纖通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)主要針對不同光波頻率，利用單模光纖中存在的低損耗區(qū)域中豐富的寬帶資源，劃分低損耗光纖至各個(gè)通道，光纖信號(hào)的重要載體則利用光波，初始信息數(shù)據(jù)發(fā)送采取波分復(fù)用技術(shù)，可將不同波長信號(hào)的光波統(tǒng)一融入到光纖線路之中，從而完成傳輸信號(hào)的操作[2]。而接收末端，同樣選擇此技術(shù)一一區(qū)分不同波長承載的不同信號(hào)。由于波長光載波信號(hào)為獨(dú)立存在的，因此只需一根光纖即可將若干線路中的有效光纖信號(hào)傳播操作全部完成。

2.2 光纖連接

光纖通信技術(shù)水平隨著科技的發(fā)展而不斷提高，它不僅對整個(gè)通信行業(yè)的發(fā)展具有促進(jìn)作用，還能推動(dòng)現(xiàn)今社會(huì)中信息的高速革新。目前，在各個(gè)行業(yè)中都開始廣泛應(yīng)用光纖連接技術(shù)，其能夠不斷縮短信息傳輸時(shí)間，創(chuàng)新傳播方式，以此滿足新時(shí)代民眾對于快速傳輸信息及其他信息傳輸功能的需求。而發(fā)展光纖通信技術(shù)的過程中，寬帶主干線路起到了重要的促進(jìn)作用。目前，光纖通信技術(shù)廣泛地應(yīng)用在提升上網(wǎng)速度方面，也促進(jìn)了寬帶技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

3.1 PDH光纖通信技術(shù)

PDH光纖通信技術(shù)是準(zhǔn)同步的數(shù)字化光纖通信技術(shù)，屬于一種基礎(chǔ)的光纖通信技術(shù)。PDH光纖通信技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用較早，20世紀(jì)80年代，我國大秦鐵路中即采用單模式八芯光纜，在各個(gè)站臺(tái)及區(qū)段沿線中均安裝有PDH配套設(shè)備，這也是我國首條配置光纖通信系統(tǒng)的長途干線鐵路，為我國其他鐵路系統(tǒng)的通信技術(shù)逐漸向SDH通信發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，且應(yīng)用效果良好。

3.2 SDH光纖通信技術(shù)

SDH光纖通信技術(shù)是PDH光纖通信技術(shù)的全面升級(jí)系統(tǒng)，SDH光纖通信技術(shù)相比PDH光纖通信技術(shù)，前者有效地彌補(bǔ)了后者存在的系統(tǒng)缺陷，提升了鐵路通信應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展速度。SDH光纖通信技術(shù)的發(fā)展過程中，逐步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信息同步高效地轉(zhuǎn)化，可在固定或特定的機(jī)構(gòu)中獲得需要的信號(hào)。隨著SDH光纖技術(shù)的高度發(fā)展，其在鐵路中的應(yīng)用越來越多，良好的通信效果促使PDH通信技術(shù)開始全面被取代。這主要得益于SDH光纖通信技術(shù)和數(shù)字化通信之間存在大量的相似之處，SDH光纖通信技術(shù)選擇的光纖介質(zhì)可以為20芯光纜，能有效復(fù)接支線與支線之間的字節(jié)，具有良好的兼容性，為比物率基本標(biāo)準(zhǔn)及光纖標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一提供了便利，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息的有效斷后重續(xù)[3]。鐵路交通當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)大量的信號(hào)中斷問題，使用SDH光纖通信技術(shù)能夠從根本上解決光纖信號(hào)出現(xiàn)的中斷現(xiàn)象，使信息能夠被接收。應(yīng)用此技術(shù)時(shí)，在信號(hào)傳輸中其信息終端復(fù)續(xù)及穩(wěn)定性的最終效果依然存在缺陷，傳輸信號(hào)的實(shí)時(shí)速度比較慢，所以SDH光纖通信技術(shù)仍然有進(jìn)一步完善與改進(jìn)的空間。

3.3 DWDM光纖通信技術(shù)

隨著鐵路通信系統(tǒng)科技水平的不斷提升，DWDM光纖通信技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，與上文提到的PDH技術(shù)和SDH 技術(shù)相比，前者的優(yōu)勢非常明顯。DWDM光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)在于單模光纖寬帶的損耗較低，允許若干波長載波在光纖中同時(shí)進(jìn)行信息傳輸。采用此種通信技術(shù)時(shí)，發(fā)送端光發(fā)射機(jī)的精度、穩(wěn)定度較高，可有效發(fā)射不同波長的光信號(hào)，利用光波長復(fù)用器復(fù)用光信號(hào)至相應(yīng)的摻鉺光纖功率放大器之中，通過放大器的處理，可以把多路不同的光信號(hào)全部傳輸?shù)焦饫w當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)全部傳輸操作。當(dāng)光信號(hào)傳輸至接收端的時(shí)候，經(jīng)由光的前置放大器進(jìn)行放大操作，完成放大之后輸送至光波的分波器中進(jìn)行光信號(hào)的有效分解操作[4]。DWDM光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠在一條光纖當(dāng)中承載多個(gè)波段的實(shí)際波長，能夠?qū)鬏斔俣却蟠蟮靥嵘?。DWDM光纖通信技術(shù)能夠適應(yīng)各種協(xié)議的相關(guān)要求，把傳輸中的各種數(shù)據(jù)在同一個(gè)激光軌道當(dāng)中實(shí)現(xiàn)，從而最大限度地滿足不同用戶的功能需求及網(wǎng)絡(luò)安全要求。DWDM光纖通信技術(shù)應(yīng)用于鐵路開發(fā)中，不但能夠提升信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)速度，還能夠增加傳輸?shù)娜萘?，確保在鐵路信息系統(tǒng)傳輸信息的過程中具有較高的速度及穩(wěn)定性，保證鐵路傳輸信息的時(shí)效性與有效性，為鐵路信息服務(wù)水平的不斷提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 未來鐵路通信系統(tǒng)當(dāng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢

首先，未來在鐵路通信系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)用光纖通信技術(shù)傳輸信號(hào)會(huì)越來越快，信息容量也會(huì)更大，傳輸?shù)木嚯x也會(huì)隨之變得更長。全新波分復(fù)用技術(shù)將逐步向更快速、更大量且更長的傳輸距離的全新全光型傳輸模式革新與轉(zhuǎn)變[5]。WDM密集波分復(fù)用技術(shù)與OTDM光時(shí)分復(fù)用技術(shù)均可以將傳輸時(shí)信道數(shù)存在的局限性問題予以解決。其次，隨著光孤子通信的出現(xiàn)及其在鐵路通信系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，能夠在距離較長的信號(hào)傳輸中保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在信息傳輸過程中，光弧子通信能夠保證信息始終完整有效，不會(huì)對光纖波長及其傳輸速度造成負(fù)面影響。最后，實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)。未來概念中，全光網(wǎng)絡(luò)屬于高速化的通信網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展光纖通信技術(shù)的最終目標(biāo)與方向?yàn)槿饩W(wǎng)絡(luò)。經(jīng)由全光網(wǎng)絡(luò)的傳輸信息在整體信息網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)中均可實(shí)現(xiàn)全光化，同步、高效地進(jìn)行信息的傳遞與轉(zhuǎn)換。通過光節(jié)點(diǎn)取代傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)之中的電節(jié)點(diǎn)，能確保信息在網(wǎng)絡(luò)中的不同層級(jí)中完整、快速、有效地傳輸。

4 結(jié)語

綜上所述，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，全社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了信息化社會(huì)，想要提升鐵路通信系統(tǒng)的服務(wù)水平，就離不開光纖通信技術(shù)的有效應(yīng)用，在提升信息傳遞速度的同時(shí)，提升鐵路通信系統(tǒng)與時(shí)代發(fā)展的接軌程度，促進(jìn)鐵路通信系統(tǒng)高速可持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]萬燾.鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的優(yōu)化措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（6）：34-35.

[2]陸煒.光纖通信技術(shù)與光纖傳輸系統(tǒng)探討[J].中國新通信，2018，20（13）：39.

[3]范闖，婁軼男.論現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用[J].信息通信，2017（12）：290-291.

[4]劉金雨.淺析電力通信中的光纖通信技術(shù)應(yīng)用[J].中國新通信，2017（10）：114.

[5]安東.光纖通信技術(shù)的發(fā)展與研究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2017

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