光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

童娟

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通經(jīng)濟(jì)對(duì)經(jīng)濟(jì)整體運(yùn)行有著重要的衡量作用。鐵路運(yùn)輸越來越重要，在客運(yùn)和貨運(yùn)中也發(fā)揮著難以替代的作用。其中鐵路運(yùn)輸發(fā)展中，通訊技術(shù)被視為鐵路技術(shù)的重要組成部分，備受人們關(guān)注。由于光纖技術(shù)在質(zhì)量和通訊速度上有著巨大的優(yōu)勢(shì)，在鐵路系統(tǒng)的通訊技術(shù)中占有重要的地位。本文作者結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鐵路系統(tǒng)中光纖通訊技術(shù)的理論、應(yīng)用現(xiàn)狀、發(fā)展方式以及具體技術(shù)進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)殍F路通訊技術(shù)的發(fā)展帶來幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路交通；光纖；通訊技術(shù)；應(yīng)用；

前言：

在漫長的人類歷史中，通訊技術(shù)的發(fā)展是促進(jìn)人們信息交換，推動(dòng)科技發(fā)展的重要推動(dòng)力。隨著光纖以及光纖通訊的出現(xiàn)，人們立刻發(fā)現(xiàn)光纖通訊無論是在信息傳遞質(zhì)量還是通訊載體使用壽命上都有著卓越的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此，在鐵路通訊技術(shù)的發(fā)展中，光纖通訊被作為當(dāng)前發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)備受技術(shù)人員的重視。通過光纖通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在鐵路運(yùn)輸中信息傳遞的及時(shí)性、綜合性和數(shù)字性，也為未來高速通訊網(wǎng)絡(luò)的普及奠定了基礎(chǔ)。

一、光纖通訊技術(shù)概述

光纖通訊技術(shù)的主要載體（載波）是高頻次光波，是傳輸介質(zhì)為光纖的一種通訊技術(shù)。1960年，美國科學(xué)家康寧成功通過光纖傳遞了全世界第一組信息，宣告屬于光纖的時(shí)代即將來臨。從此，光纖作為主要信息通訊技術(shù)，逐漸替代了其他緩慢的通訊方式，極大地促進(jìn)了信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和完整性，提高了人們對(duì)信息的接收程度。

光纖在傳輸中受到外表層的保護(hù)，也就是光纜，因此使用壽命遠(yuǎn)高于其他技術(shù)，造成的光纖介質(zhì)消耗也較小。同時(shí)由于光纖采用特殊材質(zhì)，使得光纖在通訊中具有以下優(yōu)點(diǎn)：

首先，光纖頻帶較寬。光纖容許高頻率載波的通過因此在傳輸容量上具有天然的優(yōu)勢(shì)。通過技術(shù)對(duì)比可知，VHF（無線電波）載波頻率為48.5-300MHz，可見光載波頻率為10萬GHz，光纖由于材質(zhì)不同，因此載波頻率也有較大的差距，但是最低頻率為3萬GHz，但是當(dāng)前采用的是波分復(fù)用技術(shù)，可以同時(shí)容納上十?dāng)?shù)個(gè)頻道，因此傳輸速度驚人的快。

第二，耗損低。與電纜相比，光纖的耗損幾乎微不可查。平均1.31um光/僅0.35dB的低耗損，若傳輸1.55um的光，損耗更可低至0.2dB。因此在鐵路通訊中，長距信息傳輸離是通訊技術(shù)的基本要求，采用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，可以有效地降低耗損，減少維護(hù)成本。

第三，抗干擾能力強(qiáng)。在鐵路的穿行中，經(jīng)常會(huì)遇見強(qiáng)電磁場(chǎng)的地理環(huán)境。通常這些位置也是機(jī)車故障或者其他問題的高發(fā)地段。在這些地區(qū)經(jīng)過必須具備良好的通訊能力才能確保及時(shí)解決突發(fā)事件。而光纖的主材為石英，不導(dǎo)電也不會(huì)被磁場(chǎng)干擾，與無線電信號(hào)相比兼具抗干擾和保密性兩大優(yōu)勢(shì)，因此具有較大的使用價(jià)值。

二、當(dāng)前主要的光纖通訊技術(shù)概述

2.1 波分復(fù)用

波分復(fù)用利用了不同光波之間不同的頻率，借助單模光纖能夠充分激發(fā)寬帶的低耗損區(qū)間，體現(xiàn)出通道劃分的光纖通訊理念。在通訊信息的傳遞中，利用波分復(fù)用技術(shù)將光波的不同頻率進(jìn)行區(qū)分，這樣的話可以在信息傳輸點(diǎn)將所有頻段全部用一個(gè)光纜進(jìn)行傳輸，在信息的接收點(diǎn)上利用波分復(fù)用技術(shù)在完成不同頻率光波的分類接收和整合。通過這一過程，讓一根光纖借助不同的額通道傳遞信息，實(shí)現(xiàn)了光載波信號(hào)獨(dú)立的效果。

2.2 光纖連接技術(shù)

隨著光纖通訊技術(shù)的飛速進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)光纖通訊的依賴性也將日益增加。因此，長距離、高寬帶和大頻率的傳遞要求使得光纖通訊必須依靠光纖連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)光纜的架設(shè)和連結(jié)。光纖連接的存在提高了光纖通訊中信息的傳播距離，也減少了因信息中轉(zhuǎn)站而導(dǎo)致的信息傳遞是真、信號(hào)損失等問題。在當(dāng)前的光纖通訊中，光纖干線對(duì)光信號(hào)的傳播有著至關(guān)重要的作用，而在鐵路光纖傳通訊技術(shù)中，干線技術(shù)能力也對(duì)支線連接信號(hào)起到密切的關(guān)聯(lián)影響。當(dāng)前光纖技術(shù)涉及到各行各業(yè)中，人們可以憑借光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，方便快捷的接收信息，都離不開光纖連接技術(shù)帶來的遠(yuǎn)距離光纖信息傳輸。鐵路系統(tǒng)中的機(jī)車通訊設(shè)備是光纖連接技術(shù)的最后一個(gè)終端，通過對(duì)FTTB、FTTC、FTTH等不同的光纖線路位置，將主干線接入動(dòng)車車組，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)的覆蓋，最終實(shí)現(xiàn)光纖通訊的技術(shù)目標(biāo)。

三、光纖通訊在鐵路信息技術(shù)中的應(yīng)用

3.1 PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字）階段

在上世紀(jì)80年代，我國鐵路通訊技術(shù)主要處于光纖通訊的PDH階段。當(dāng)時(shí)我國在北京架設(shè)了15公里的短波光纖，同時(shí)開放了光纖通訊的二次群系統(tǒng)。經(jīng)過一段時(shí)間的技術(shù)試驗(yàn)，終于在大秦鐵路中使用了PDH光纖通訊技術(shù)。由于當(dāng)時(shí)我國網(wǎng)絡(luò)尚未開放，使用的是配備PCM設(shè)備的局域網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。因此在大秦線上的列車車組緊靠36Mb/s PDH的二芯光纖，第一次將模擬通訊技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化的光纖通訊技術(shù)。雖然PDH技術(shù)在成本、信息傳遞安全性等方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但從整體來講，PDH光纖通訊技術(shù)對(duì)周圍環(huán)境有著嚴(yán)格的要求，在我國復(fù)雜的地形環(huán)境條件下不具備大規(guī)模發(fā)展的可能性，需要進(jìn)一步提升光纖傳輸技術(shù)的性能。

3.2 SDH（同步數(shù)字體系）光纖通信技術(shù)

經(jīng)過一段時(shí)間的技術(shù)投入，我國開始使用SDH光纖通訊技術(shù)對(duì)PDH技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和替代。相比于PDH光纖通訊技術(shù)，SDH技術(shù)更加接近當(dāng)前流行的數(shù)字化通訊模式。首先它采用的是二十芯光纜作為光纖介質(zhì)，能夠接入622Mb/s的光纖口。第二是SDH技術(shù)能夠利用支線間的字節(jié)復(fù)接，對(duì)不同廠家之間的通訊設(shè)備進(jìn)行了連接，方便光纖標(biāo)準(zhǔn)和比特率（BIT）標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一起來。第三就是能夠是現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息的斷后重續(xù)。在鐵路交通中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生信號(hào)中斷的問題，因此，SDH技術(shù)的出現(xiàn)就解決了光纖信號(hào)中斷后信息的繼續(xù)接收能力。

但是SDH技術(shù)畢竟是剛經(jīng)過一段時(shí)間的研究，在信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和信息中斷復(fù)續(xù)的實(shí)際效果上，還存在一定的不足，并且與當(dāng)時(shí)的信號(hào)傳輸速度相比也比較慢，因此需要一定的技術(shù)改進(jìn)。

3.3 DWDM（密集型光波復(fù)用）光纖通信技術(shù)

DWDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)單一光纖不同波長傳輸能力的大規(guī)模集成運(yùn)用。也就是能夠?qū)⒉煌牟ㄩL頻率進(jìn)行組合傳輸，相當(dāng)于以一根光纖的鋪設(shè)成本安裝了7——8根虛擬光纖進(jìn)行傳輸，高于普通光纖傳輸技術(shù)速度的7倍。該項(xiàng)技術(shù)主要原理是光纖可以承載不同波段的波長，并且借助分波器將這些波段的波長進(jìn)行分類梳理。同時(shí)DWDM技術(shù)還可以與IP協(xié)議、ATM、SONET/SDH、以太網(wǎng)協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，這種高性能、高兼容性的特點(diǎn)特別適合當(dāng)前鐵路高速化的發(fā)展趨勢(shì)，方便鐵路交通中的信息傳輸效率提升。

結(jié)束語：

本文通過對(duì)當(dāng)前鐵路交通中信息傳遞速度和容量的要求，對(duì)不同通訊方式在鐵路中的應(yīng)用效果進(jìn)行了闡述，經(jīng)過信息傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性測(cè)試，光纖通訊技術(shù)在信息傳遞的便捷性、穩(wěn)定性、抗干擾性、安全性和傳輸容量上都具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此應(yīng)大力在我國鐵路運(yùn)輸通訊技術(shù)中加以推廣和研究。

參考文獻(xiàn)：

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