鐵路通信系統(tǒng)的光纖通信技術(shù)應(yīng)用

左翎 邱敏強(qiáng) 李越

摘 要：光纖通信技術(shù)，是目前主流的通信技術(shù)，也是鐵路主要使用信息傳輸技術(shù)，其能夠加強(qiáng)鐵路通信能力。因此，本文對(duì)鐵路通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而介紹光纖技術(shù)的在鐵路通信中具體應(yīng)用。

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

引言：隨著信息時(shí)代的發(fā)展，信息的傳遞和交流也越來(lái)越重要。自改革開(kāi)放，我國(guó)鐵路運(yùn)輸需求逐年增加，鐵路系統(tǒng)通信系統(tǒng)不也要跟進(jìn)時(shí)代的步伐，光纖通信系統(tǒng)是目前鐵路通信系統(tǒng)中最重要的信息傳輸技術(shù)被廣泛使用的，應(yīng)用光纖通信技術(shù)加強(qiáng)和完善鐵路通信系統(tǒng)通信能力，促進(jìn)了整個(gè)鐵路系統(tǒng)的發(fā)展。

一、光纖通信技術(shù)概述

光纖通信是通過(guò)使用一種光導(dǎo)纖維玻璃的媒介，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。在上個(gè)世紀(jì)六十年代，美籍華人高錕博士發(fā)表一篇論文證明用光纖來(lái)傳遞信號(hào)的可能性，經(jīng)過(guò)幾十的發(fā)展，當(dāng)前世界上的信息傳遞都是用應(yīng)用光纖。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們一直在研究光纖作為一種通信介質(zhì)，發(fā)展的步伐從未停止，許多光纖制造商不斷增加對(duì)資本和技術(shù)的投資。光纖生產(chǎn)水平的提高正在推動(dòng)光纖通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，同時(shí)，光纖通信的傳播速度也得到了提升，尤其是近10年來(lái)，其傳輸效率提高了數(shù)百倍。所以在信息通信領(lǐng)域，通信和信息傳輸?shù)拿浇檎诎l(fā)生著其所未有的變化，光纖作為一種通信介質(zhì)，它被廣泛應(yīng)用于信息通信的領(lǐng)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(tǒng)對(duì)運(yùn)行管理、列車(chē)調(diào)度和軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、防災(zāi)、預(yù)警等信息傳遞，同時(shí)也用于發(fā)生異?；蚓o急情況時(shí)的搶險(xiǎn)救災(zāi)的一種通訊方式。具體而言，鐵路通信具有以下三個(gè)功能。

（一）保證各種調(diào)度指揮信息的傳輸

無(wú)論是旅客運(yùn)或貨運(yùn)列車(chē)必須嚴(yán)格按照運(yùn)行圖和調(diào)度員的指令進(jìn)行調(diào)度。因此，發(fā)送調(diào)度命令信息非常重要。鐵路通訊系統(tǒng)需要將信息準(zhǔn)確無(wú)誤、及時(shí)、可靠傳遞出去。

（二）為旅客提供各種服務(wù)的信息

在預(yù)售車(chē)票時(shí)，就需要有一個(gè)巨大數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，用于存儲(chǔ)和傳輸預(yù)售票的各種數(shù)據(jù)信息的通信網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足人民的購(gòu)票需求。另外，以車(chē)站內(nèi)的旅客的購(gòu)票需求，搭建一條通信線(xiàn)路來(lái)顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的各種信息。

（三）為設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行管理提供通信條件

鐵線(xiàn)的維護(hù)人員沿途工作時(shí)，需要沿途有電話(huà)線(xiàn)，方便及時(shí)交流信息。行駛的火車(chē)需要裝有信息通信設(shè)施，以便火車(chē)在運(yùn)行時(shí)可以及時(shí)將情況告訴調(diào)度員或是車(chē)站內(nèi)的值班員;尤其在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，電話(huà)通信在管理車(chē)輛和信息傳遞方面非常重要。

三、光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在社會(huì)對(duì)鐵路的速度和安全的需求正在增加，鐵路通信系統(tǒng)的傳輸速度和質(zhì)量要求也在不斷提高。光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用非常重要?，F(xiàn)代鐵光纖通信系統(tǒng)在道路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)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(tǒng)

我國(guó)鐵道通信技術(shù)正在走向智能化、寬帶化、數(shù)字化、信息化的方向發(fā)展，光纖技術(shù)在鐵路通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。光纖通信技術(shù)在鐵路通信領(lǐng)域的應(yīng)用，我國(guó)在 一九八零年初開(kāi)始研究鐵路光纖通信，PDH光纖是光纖通信技術(shù)的最早應(yīng)用。一九八二年，我國(guó)以北京作為試點(diǎn)，搭設(shè) 15 公里的光纖實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，放置4芯短波燈光纖開(kāi)路二次群系統(tǒng)。我國(guó)應(yīng)用的PDH光纖通信系統(tǒng)，經(jīng)典案例是大秦鐵路，就是大秦鐵路的重載雙線(xiàn)電采，使用8芯單模短波光纖的干線(xiàn)局專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)工程機(jī)械，它構(gòu)成了PDH通信技術(shù)的核心。鐵路沿線(xiàn)站段網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)備為PCM和D/I，兩個(gè)核心為8Mb/s PDH。本次試驗(yàn)的成功標(biāo)志著我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)開(kāi)始采用傳統(tǒng)的小型同軸通信系統(tǒng)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變。大秦鐵路通信系統(tǒng)的成功，是我國(guó)首創(chuàng)長(zhǎng)途干線(xiàn)光纜通信數(shù)字系統(tǒng)始于大秦鐵路，之后的我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的重大創(chuàng)新。及時(shí)有效地清除鐵路通信系統(tǒng)的安全漏洞和安全隱患，PDH光纖功能強(qiáng)大。但是，在PDH光纖通信中，有些東西是不能忽視的問(wèn)題，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、不一致的標(biāo)準(zhǔn)、脆弱的網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題，在一定程度上不能滿(mǎn)足鐵路通信系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)

與PDH光纖通信系統(tǒng)相比，SDH光纖通信系統(tǒng)更多完整以及應(yīng)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(guān)技術(shù)對(duì)鐵路的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。通信領(lǐng)域的發(fā)展歷程中先進(jìn)的技術(shù)取代落后的技術(shù)，SDH光纖通信技術(shù)也是一樣。

SDH光纖通信是一種實(shí)現(xiàn)更高傳輸速度的數(shù)字通信技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)同步，信號(hào)被固定在一個(gè)幀結(jié)構(gòu)中。SDH光纖通信技術(shù)可以有效彌補(bǔ)PDH光纖通信的不足。同時(shí)，SDH光纖通信的應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展。與 PDH 相比在光纖通信方面，SDH光纖通信優(yōu)勢(shì)明顯。首先是字節(jié)復(fù)用技術(shù)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的上下分支信號(hào)。 其次是將創(chuàng)建一個(gè)不同的廠(chǎng)家設(shè)備的互聯(lián)條件，引起SDH光纖通信采用的接口標(biāo)準(zhǔn)和比特率都采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。再其次是SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)具有自愈特性，在主流媒體信號(hào)中斷時(shí)自動(dòng)恢復(fù)信號(hào)，保證信號(hào)正常傳輸。最后是SDH光纖通信系統(tǒng)本身的網(wǎng)絡(luò)管理功能，為鐵路通信系統(tǒng)提供了更有效地保障[2]。

（三）DWDM光纖通信

就現(xiàn)有技術(shù)而言，DWDM光纖通信是更先進(jìn)的光纖通信技術(shù)，與常規(guī)PDH光纖通信技術(shù)和SDH光纖通信技術(shù)相比，其具有三個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。首先是DWDM光纖通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更大的傳輸容量和更快的傳輸速度，DWDM光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于寬帶。前面提到過(guò)，寬帶具有纖和損耗低的特點(diǎn)，而DWDM 光纖正是利用寬帶的熱點(diǎn)，載波具有幾種不同的波長(zhǎng)，DWDM 技術(shù)可以在同一根光纖上實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的載波的組合傳輸中，在信道容量下，DWDM技術(shù)以更少的總光纖實(shí)現(xiàn)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(shù)可以實(shí)現(xiàn)更大的傳輸流量，單根光纖的傳輸容量達(dá)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(shù)中的背景下，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和實(shí)際傳輸速率互不影響，二者不會(huì)發(fā)生任何沖突。 DWDM可以?xún)烧呒嬗?，DWDM技術(shù)可以同時(shí)以不同的傳輸速度發(fā)送數(shù)據(jù)可在同一激光軌道內(nèi)完成，它靈活使用m協(xié)議、ATM協(xié)議和SET合約來(lái)進(jìn)行2.4Gb/s數(shù)據(jù)傳輸，因此DWDM光纖通信可以實(shí)現(xiàn)大容量信息傳輸，同時(shí)最大限度地提高用戶(hù)滿(mǎn)意度，以及滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全狀況和傳輸質(zhì)量的要求。最后是 DWDM 光纖通信可以最大限度地達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字傳輸技術(shù)。傳統(tǒng)SDH光纖和 PDH 光纖通信都與 DWDM 光學(xué)完全兼容。另外，光纖通信系統(tǒng)具有靈活開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)模式，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可在一定程度上大大減輕網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的負(fù)擔(dān)。上海是我國(guó)第一個(gè)使用DWDM光纖通信的軌道交通系統(tǒng)杭浙贛鐵路通信系統(tǒng)，DWDM光纖通信多條區(qū)域鐵路線(xiàn)、京九線(xiàn)鐵路線(xiàn)、新長(zhǎng)途線(xiàn)、武廣鐵路線(xiàn)。使用DWDM光纖通信系統(tǒng)構(gòu)建主要鐵路網(wǎng)通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)中，其中，京九線(xiàn)是一種應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)的DWDM光纖通信技術(shù)的典型案例[3]。

結(jié)論：綜上所述，光纖技術(shù)是當(dāng)前鐵路通信系統(tǒng)中最重要的信息傳遞技術(shù)，對(duì)鐵路管理起著關(guān)鍵性作用。光纖通信技術(shù)的提高，不僅能夠提升我國(guó)的鐵路通信系統(tǒng)，還加快了鐵路信息化建設(shè)，提高人民的出行便捷，實(shí)現(xiàn)國(guó)家的富強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張廣福.5G無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)及其在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2021，23（02）：39-40.

[2]完瑞萍.光纖通信技術(shù)在民航通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2020，22（11）：107.