鐵路通信網(wǎng)的光纖傳輸安全和保護(hù)探析

關(guān)鍵詞：鐵路通信網(wǎng)；光纖傳輸；安全；保護(hù)

建設(shè)鐵路通信網(wǎng)傳輸系統(tǒng)對(duì)鐵路行業(yè)發(fā)展具有重要的意義，確保鐵路通信光纖傳輸安全不僅能夠促進(jìn)鐵路運(yùn)輸?shù)慕】蛋l(fā)展，還能提升鐵路運(yùn)輸效率，保障鐵路行業(yè)的健康發(fā)展。在應(yīng)用鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)時(shí)，要做好科學(xué)地管控，提升信息傳輸效率。在具體應(yīng)用時(shí)，要在對(duì)應(yīng)位置做好通信設(shè)備的管理，包括車輛段、機(jī)務(wù)段等。鐵路設(shè)備比較分散，面臨著較大的組網(wǎng)難度，光纖傳輸系統(tǒng)也面臨著許多要求[1]，因此可以使用多種傳輸方法，包括有線電、無線電等。如果不能做好管理維護(hù)工作，將形成諸多安全隱患，所以要充分保障通信網(wǎng)光纖傳輸?shù)陌踩?/p>

一、鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸技術(shù)的構(gòu)成

（一）技術(shù)組成部分

構(gòu)成鐵路通信工程的內(nèi)容較多，其中以光線路終端、網(wǎng)絡(luò)單元、局端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備為主。這些部分的功能雖存在差異，但也具有緊密的聯(lián)系，能夠確保光纖順利連接網(wǎng)絡(luò)。光網(wǎng)絡(luò)單元和光線路終端是鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸?shù)幕A(chǔ)，能夠維持整個(gè)線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，協(xié)調(diào)各鐵路運(yùn)營各環(huán)節(jié)的交流和傳遞，提高業(yè)務(wù)連接效率和信息交換速度。另外，光纖通信技術(shù)可以提升鐵路信息處理和分析能力，監(jiān)控和維護(hù)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提升鐵路通信的可靠性和安全性。

（二）無源光網(wǎng)絡(luò)

無光源技術(shù)是鐵路通信網(wǎng)傳輸技術(shù)的重要組成內(nèi)容，具有多種功能，擁有分配性和無源性的特點(diǎn)，這一網(wǎng)絡(luò)位于多個(gè)終端之間，而要想發(fā)揮這一網(wǎng)絡(luò)的作用，需要借助分支器來進(jìn)行，分支器能夠協(xié)助相關(guān)工作人員合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，提高傳遞信息的效率，降低對(duì)其他設(shè)備的依賴程度。

二、鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸技術(shù)的功能

（一）光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合了多種功能，如光纜測(cè)試功能、提前警告功能、業(yè)務(wù)管理功能等。這一系統(tǒng)可以高效地完成光纜監(jiān)測(cè)任務(wù)，并通過分析監(jiān)測(cè)結(jié)果判定系統(tǒng)鐵路通信網(wǎng)的光纖傳輸安全和保護(hù)探析是否處于安全運(yùn)行的狀態(tài)。當(dāng)光纜出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警裝置，緊接著系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，精準(zhǔn)定位到發(fā)生故障的位置。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，分別是操作終端、監(jiān)測(cè)中心和監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)中心主要由四個(gè)方面組成，即輸出設(shè)備、通信設(shè)備、服務(wù)器和操作系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合了多種先進(jìn)技術(shù)，包括GIS、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信等[2]。監(jiān)測(cè)站由三個(gè)單元構(gòu)成，包含了波分復(fù)用、遠(yuǎn)程測(cè)試和告警；測(cè)試單元包含OTDR 模塊和主控模塊組成；核心模塊采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)方式，它屬于核心模塊，能夠進(jìn)行自主控制；在OTDR 光時(shí)域反射儀的支撐下，可以快速確定故障的位置，以便工作人員能夠及時(shí)制定解決措施，做好數(shù)據(jù)采集和處理。

（二）光線路自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)

光線路自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成，分別是終端和設(shè)備；具有三項(xiàng)功能，分別是網(wǎng)絡(luò)管理、自動(dòng)切換光路、光功率監(jiān)測(cè)。光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠全面監(jiān)測(cè)光纖的運(yùn)作情況，管理好光纖運(yùn)行效率。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，轉(zhuǎn)換到備用光纖線路中，防止出現(xiàn)故障延時(shí)的問題。通過進(jìn)行這樣的操作，確保系統(tǒng)能夠以穩(wěn)定的頻率運(yùn)行，防止業(yè)務(wù)中斷，自主調(diào)度主備工作路，切實(shí)提升維護(hù)效率[3]。

（三）監(jiān)測(cè)功能

監(jiān)測(cè)功能主要表現(xiàn)在備纖監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)這兩個(gè)方面。在線監(jiān)測(cè)可以幫助工作人員全面了解光纜的使用情況，然而由于OTDR 存在特殊的波長，不同于光傳輸設(shè)備的波長，因此工作人員往往會(huì)使用波分復(fù)用的方法來開展相關(guān)工作，這種方法的效率較高，且不會(huì)帶來負(fù)面影響。在非工作狀態(tài)下，可以使用備纖來監(jiān)測(cè)光纖網(wǎng)絡(luò)，工作人員會(huì)結(jié)合實(shí)際情況準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的備纖，防止光纖損壞影響傳遞活動(dòng)。在通常情況下，備纖監(jiān)測(cè)不會(huì)給光傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來負(fù)面影響，但需要工作人員能結(jié)合實(shí)際情況來設(shè)置出合適的OTDT 波長。

在進(jìn)行系統(tǒng)功能監(jiān)測(cè)時(shí)，要綜合使用多種測(cè)試方法，包括障礙告警、點(diǎn)名測(cè)試等。當(dāng)問題出現(xiàn)時(shí)，技術(shù)人員可以通過GIS 系統(tǒng)了解相關(guān)情況，確定問題類型和發(fā)生的地點(diǎn)，及時(shí)制定出解決措施。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依靠各類拓?fù)鋱D發(fā)揮GIS 地圖的作用，收集和分析鏈路上存在的信息，并記錄交割信息，自動(dòng)整理和收集相關(guān)交割數(shù)據(jù)。用戶需要擁有對(duì)應(yīng)的權(quán)限，以便使用操作系統(tǒng)，因此在操作系統(tǒng)的過程中，要結(jié)合賬號(hào)、密碼和權(quán)限等多種要素準(zhǔn)確劃分管理員和操作員。告警部分包含了OTDR 設(shè)備中多方面的內(nèi)容，能夠顯示當(dāng)前告警、告警確認(rèn)、歷史告警等信息。告警方面的功能可以準(zhǔn)確定位故障出現(xiàn)的位置、時(shí)間、地點(diǎn)、類型等，還可以通過分析用戶設(shè)定的內(nèi)容，準(zhǔn)確發(fā)送相關(guān)報(bào)警信息，其中報(bào)警的形式則包括聲音報(bào)警、報(bào)警燈報(bào)警等。

三、影響鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸技術(shù)的因素

（一）外部影響因素

一般情況下，工作人員會(huì)在建設(shè)鐵路的過程中安裝對(duì)應(yīng)的通信系統(tǒng)，隨著鐵路建設(shè)的推進(jìn)，通信系統(tǒng)安裝工作也會(huì)一直跟進(jìn)。鐵路往往會(huì)選擇建設(shè)在空曠開闊的地方，以避免影響人們的工作和生活，但是這些地區(qū)的環(huán)境相對(duì)較差，缺少對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，在暴雨狂風(fēng)的天氣，信號(hào)傳輸會(huì)受到影響；如果光纖通信比較長，更容易受到影響，當(dāng)遇到惡劣的天氣情況時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸中斷。工作人員需要提前分析這些因素，制定出科學(xué)地解決對(duì)策，繼續(xù)提升鐵路自監(jiān)技術(shù)，重點(diǎn)解決信號(hào)傳輸?shù)膯栴}。當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)傳輸故障時(shí)，工作人員要借助先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)及時(shí)定位故障發(fā)生的位置；當(dāng)傳輸信號(hào)發(fā)生中斷時(shí)，鐵路光纖通信會(huì)面臨著較大的阻礙，影響鐵路通信活動(dòng)。結(jié)合以往我國鐵路發(fā)展的案例來看，曾出現(xiàn)過因電纜損壞而阻礙鐵路光纖通信的事故，雖然工作人員搶修及時(shí)，但仍然給正常的通信活動(dòng)造成了損失。在建設(shè)和維護(hù)鐵路通信系統(tǒng)的過程中，要以先進(jìn)技術(shù)作為重要支撐，提升維修團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力，防止類似事故的出現(xiàn)。從現(xiàn)實(shí)層面來看，現(xiàn)階段的專業(yè)技術(shù)人員不足，當(dāng)發(fā)生通信故障時(shí)，難以迅速作出回應(yīng)，從而給鐵路光纖傳輸安全帶來影響。

（二）內(nèi)部影響因素

鐵路通信光纖傳輸受到許多因素影響，比如檢修水平、通信安裝技術(shù)、人員儲(chǔ)備等。結(jié)合目前的施工進(jìn)展來看，很多項(xiàng)目所使用的自監(jiān)測(cè)技術(shù)相對(duì)落后，不能有效滿足鐵路通信光纖建設(shè)的需要。光纖通信網(wǎng)的建設(shè)需要沿著鐵路進(jìn)行，建設(shè)的路線相對(duì)較長，在建設(shè)過程中可能會(huì)出現(xiàn)線路損壞的問題，影響光纖通信建設(shè)的效果。光纖通信建設(shè)中的一些細(xì)節(jié)性的問題會(huì)給整體建設(shè)效果帶來影響，所以相關(guān)負(fù)責(zé)人要做好整體規(guī)劃，及時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)性問題。在排查故障時(shí)，工作人員使用的方法比較陳舊，工作效率不高，工作人員的綜合素質(zhì)也存在差異，經(jīng)驗(yàn)豐富、綜合能力強(qiáng)的工作人員較少，由此導(dǎo)致監(jiān)測(cè)工作的效果不佳，難以滿足鐵路光纖傳輸建設(shè)的需要。目前在光纖傳輸建設(shè)過程中，存在光纖傳輸效率較低的問題。光纖傳輸建設(shè)工作是在鐵路沿線進(jìn)行的，工作人員需要在邊緣位置架設(shè)通信線纜，而通信線纜可能會(huì)受到其他線纜的影響，降低信號(hào)傳輸效率，此類問題需要得到及時(shí)的解決。

四、鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸面臨的威脅

（一）口令破解等解碼攻擊

口令攻擊是引發(fā)光纖通信問題的主要因素，結(jié)合實(shí)際情況來看，黑客往往會(huì)通過使用口令破解軟件來破解賬號(hào)口令，這給鐵路網(wǎng)光纖傳輸帶來了巨大的威脅。在這一過程中，光纖通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)人缺乏網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)，以至于在面對(duì)口令攻擊時(shí)，很難做出有效和及時(shí)的防御，導(dǎo)致口令攻擊屢屢得逞。為了防御口令破解攻擊，工作人員在設(shè)置口令時(shí)要認(rèn)真細(xì)致，設(shè)置安全系數(shù)高的密碼，避免把密碼設(shè)置過于簡單化。在實(shí)際應(yīng)用層面，要結(jié)合原有口令密碼的特點(diǎn)，進(jìn)行定期或者不定期地調(diào)整，確保密碼每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次更換，另外要及時(shí)取消無用的密碼和賬號(hào)，防止口令攻擊情況的出現(xiàn)[4]。

（二）后門程序和惡意代碼的攻擊

后門程序是指黑客在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊后留下的隱蔽通道，通過這一通道可以再次進(jìn)入；惡意代碼包括蠕蟲、病毒和木馬等。后門程序和惡意代碼已經(jīng)成為幫助攻擊者避開安全性控制的有效方法，在這些方法的協(xié)助下，攻擊者可以獲得訪問程序的權(quán)利，實(shí)施非法行為。對(duì)于那些惡意程序，要善于使用功能強(qiáng)大的防御軟件，及時(shí)進(jìn)行清除，防止木馬病毒在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中蔓延。

（三）操作系統(tǒng)漏洞

在鐵路通信光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，工作人員主要使用UNIX 系統(tǒng)。在使用UNIX 系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)有黑客們結(jié)合系統(tǒng)中的漏洞來開展攻擊，另外由于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)具有不穩(wěn)定性，缺乏健全的管理機(jī)制，操作系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)或是遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)出現(xiàn)的一些漏洞，都可能會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)安全，成為黑客發(fā)動(dòng)攻擊入口，進(jìn)而威脅到操作系統(tǒng)的安全。針對(duì)這些安全漏洞，工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況，及時(shí)添加合適的補(bǔ)丁程序，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的安全性能，維持鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

五、鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸?shù)谋Ｗo(hù)措施

（一）提升抗干擾能力

在鐵路通信網(wǎng)建設(shè)中，需要保證光纖通信建設(shè)的安全性，不斷提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗干擾能力。在具體工作中，應(yīng)當(dāng)全面分析干擾光纖通信傳輸?shù)囊蛩兀瑥膬?nèi)外兩個(gè)方面著手，不斷提升光纖通信抗擊惡劣環(huán)境的能力。首先，要使用性能良好的材料，切實(shí)提升抗擊外界干擾的能力，工作人員在實(shí)際工作中一般會(huì)使用BT 聚對(duì)苯二甲酸丁二酯，另外借助紫外固化油墨等材料[5]。如今，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展過程中，人們正不斷改善光纖制作材料，加大材料研發(fā)力度。其次，全面控制傳輸風(fēng)險(xiǎn)。控制傳輸風(fēng)險(xiǎn)可以從軟、硬件著手。就軟件而言，要及時(shí)升級(jí)、優(yōu)化所使用的軟件。不斷拓展安全控制工作的內(nèi)涵，擴(kuò)大安全工作的范圍，采用安全操作的方式，按照安全監(jiān)控的實(shí)際需求，防止各種非法入侵行為。相關(guān)部門要結(jié)合具體的工作要求，設(shè)置對(duì)應(yīng)的訪問權(quán)限，在沒有取得權(quán)限的情況下，不能夠開展具體的工作，還要制定出風(fēng)險(xiǎn)防控措施，防止風(fēng)險(xiǎn)蔓延，切實(shí)保護(hù)光纖通信的安全。就硬件而言，要做好更新和完善工作，結(jié)合相關(guān)輔助設(shè)備，做好維護(hù)和管理工作。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，要對(duì)通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做好檢查；當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的異常時(shí)，要盡快進(jìn)行更換。另外還要加大采購資金的投入，及時(shí)更換陳舊的設(shè)備，提升設(shè)備運(yùn)行的效率，保障通信系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）提升技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)

只有技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)得到了提升，才能夠高效地投入到工作中，不斷提升光纖傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。相關(guān)負(fù)責(zé)人要組織人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核工作，將提升技術(shù)人員的工作能力落到實(shí)處，可以從三個(gè)方面進(jìn)行。首先，改善技術(shù)人員的待遇，為技術(shù)人員提供良好的工作環(huán)境和優(yōu)厚的工作條件。對(duì)于技術(shù)人員的招聘，要制定嚴(yán)格的招聘機(jī)制，對(duì)應(yīng)聘人員進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和考核，選拔優(yōu)秀的人才，確保能夠招聘到技術(shù)能力較強(qiáng)的員工。其次，要定期或者不定期地舉辦員工培訓(xùn)，不斷更新員工的知識(shí)儲(chǔ)備和專業(yè)技能，讓員工能夠擁有新思想、新知識(shí)。最后，積極引進(jìn)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，在適當(dāng)情況下可以邀請(qǐng)國外知名專家、學(xué)者前來舉辦講座。

（三）做好網(wǎng)絡(luò)通信管理

為了確保鐵路通信網(wǎng)光纖傳輸，需要制定出切實(shí)可行的通信管理措施，特別是在通信網(wǎng)建設(shè)過程中，要制定科學(xué)的措施來解決信號(hào)干擾的問題。通過專家研討制定出科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案，深入明確建設(shè)目標(biāo)，以科學(xué)的方法來管理光纖通信傳輸，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)做好監(jiān)控，及時(shí)解決光纖通信傳輸中遇到的阻礙，讓信號(hào)能夠有效傳輸。另外，要加大對(duì)光纖傳輸?shù)谋O(jiān)控力度，防止它受到內(nèi)外各種因素的干擾[6]。對(duì)于鐵路通信傳輸設(shè)備，要安排電務(wù)部門的技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)維修，把鐵路、工程部門的設(shè)備納入到鐵道通信系統(tǒng)，遵循對(duì)應(yīng)的工作標(biāo)準(zhǔn)，做到統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)管理。

（四）不斷提升檢測(cè)水平

目前，對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)工作存在欠缺，需要進(jìn)行深入地改進(jìn)，升級(jí)內(nèi)部安裝技術(shù)。相關(guān)工作人員要全面檢測(cè)當(dāng)前的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，做好系統(tǒng)更新工作。由于部分檢測(cè)人員的水平較低，導(dǎo)致有些故障無法及時(shí)地被檢測(cè)出來，對(duì)于現(xiàn)存的故障，要采用可學(xué)的方法及時(shí)處理。工作人員在日常工作中，要努力學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和技能，不斷實(shí)現(xiàn)自我提升，只有這樣才能夠檢測(cè)出大部分光纖通信故障，降低故障發(fā)生率，減少經(jīng)濟(jì)損失。

（五）做好光纖通信網(wǎng)絡(luò)的巡查工作

在運(yùn)行光纖通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，工作人員要做好光纖通信網(wǎng)絡(luò)的巡查工作，不僅要查看是否出現(xiàn)光纜被盜的問題，還要檢查光纖在自然環(huán)境下是否出現(xiàn)損壞。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，要及時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)做好匯報(bào)，及時(shí)解決問題。如果不能及時(shí)進(jìn)行解決，相關(guān)人員要制定出科學(xué)的安全措施，在問題光纖附近設(shè)置警示牌，防止問題光纖誤傷到別人，避免出現(xiàn)安全事件。

（六）及時(shí)更換存在問題的光纖網(wǎng)絡(luò)

在鐵路通信光纖傳輸過程中，管理和技術(shù)人員要進(jìn)行有效溝通，對(duì)故障多發(fā)路段進(jìn)行定期的維護(hù)和檢修，確保系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。光纖通信網(wǎng)絡(luò)使用的材料具有特殊性，一旦出現(xiàn)問題可能會(huì)引發(fā)斷網(wǎng)。為了防止類似問題的出現(xiàn)，相關(guān)工作人員要做好全面的檢查，如果發(fā)現(xiàn)可疑情況，要進(jìn)行全面修理，及時(shí)更換存在問題的光纖網(wǎng)絡(luò)。只有光纖網(wǎng)絡(luò)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，才能夠高效傳遞信號(hào)。

六、結(jié)束語

在鐵路建設(shè)和運(yùn)營過程中，要充分發(fā)揮通信網(wǎng)的作用，需要借助通信網(wǎng)的強(qiáng)大功能，提高信息傳遞效率，為鐵路建設(shè)和運(yùn)營奠定基礎(chǔ)。光纖傳輸能夠提升信息傳遞的效率，保證信號(hào)傳遞的質(zhì)量，因此要制定出科學(xué)的措施，以保證光纖通信的安全性。本文結(jié)合鐵路通信網(wǎng)的特點(diǎn)，分析了光纖通信傳輸?shù)陌踩院捅Ｗo(hù)措施，以此為相關(guān)研究提供參考。

作者單位：張興之 山東高速軌道交通集團(tuán)有限公司益羊鐵路管理處