光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展

韓華

摘 要：近年來(lái)鐵路取得了快速的發(fā)展，作為重要的交通運(yùn)輸工具，對(duì)鐵路通信技術(shù)具有較高的要求。將光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，可以有效的提高鐵路通信的智能化和數(shù)字化水平，加快推動(dòng)鐵路通信系統(tǒng)的快速發(fā)展。在當(dāng)前信息傳輸過(guò)程中，光纖通信技術(shù)作為主要的信息傳輸方式，其具有應(yīng)用廣泛及傳播速度快的特點(diǎn)，可以有效的改善鐵路通信質(zhì)量。文章從光纖通信技術(shù)概述入手，分析了光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀，并進(jìn)一步對(duì)光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：U285 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）29-0172-02

Abstract： In recent years， railway has made rapid development. As an important means of transportation， railway communication technology has higher requirements. The application of optical fiber communication technology in railway communication system can effectively improve the intelligent and digital level of railway communication and accelerate the rapid development of railway communication system. In the current information transmission process， optical fiber communication technology as the main means of information transmission， which has the characteristics of wide application and fast transmission speed， can effectively improve the quality of railway communications. This paper starts with the overview of the optical fiber communication technology， analyzes the present situation of the optical fiber communication technology， and further expounds the application of the optical fiber communication technology in the railway communication system.

Keywords： optical fiber communication technology； railway communication system； present situation； application

前言

近年來(lái)光纖通信技術(shù)發(fā)展速度較快，應(yīng)用范圍得以不斷拓展。光纖通信技術(shù)以低損耗、傳導(dǎo)速度快、容量大、使用的體積小、有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力等受到了很多專業(yè)人士的青睞。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信發(fā)生了巨大的改變，其容量和傳播速度大幅度提升，光纖通信行業(yè)取得了快速的發(fā)展。光纖技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，推動(dòng)了很多新技術(shù)的發(fā)展，使各行業(yè)的通信能力發(fā)生了翻天覆地的改變。將其在鐵路通信中進(jìn)行應(yīng)用，加快推動(dòng)了鐵路通信的智能化發(fā)展，有效的提升了鐵路通信的能力，促進(jìn)了鐵路通信系統(tǒng)的完善，為鐵路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

1 光纖通信技術(shù)概述

1.1 光纖通信原理

在光纖通信中，其以光纖作為傳輸介質(zhì)，通過(guò)借助于高頻率廣播作為載波進(jìn)行通信。光纖通信依據(jù)的通信原理，如圖1所示。

利用信息發(fā)送端的電端機(jī)來(lái)處理信息源傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字復(fù)接，利用光發(fā)送端機(jī)來(lái)處理電端機(jī)中接收到的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)向光信號(hào)的轉(zhuǎn)變，并將其送入信道進(jìn)行傳輸。接收端則利用光接收端機(jī)和電端機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并對(duì)數(shù)字進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的恢復(fù)，從而完成信息的傳輸。

1.2 光纖通信的特點(diǎn)

光纖傳輸過(guò)程中外表層以光纜作為保護(hù)，其具有較高的使用壽命，而且光纖介質(zhì)消耗也較小?；诠饫w材質(zhì)的特殊性，這也使其在通信中具有自身的優(yōu)勢(shì)。

首先，光纖頻帶較寬。由于光纖能夠容許高頻率載波通過(guò)，因此在傳輸容量上具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。光纖不同材質(zhì)其載波頻率也存在較大的差距，而且通過(guò)運(yùn)用波分復(fù)用技術(shù)，可以同時(shí)容納多個(gè)頻道，傳輸速度能夠達(dá)到較大的水平。其次，耗損低。相較于電纜，光纖的損耗可以忽略不計(jì)。因此在當(dāng)前鐵路通訊中，利用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)，不僅可以有效的降低耗損和維護(hù)成本，而且能夠更好的滿足鐵路長(zhǎng)距離信息傳輸?shù)囊?。再次，抗干擾能力強(qiáng)。鐵路運(yùn)行過(guò)程中遇到強(qiáng)電磁場(chǎng)的地理環(huán)境較為常見(jiàn)，當(dāng)處于這些位置時(shí)機(jī)車(chē)也容易發(fā)生故障，因此這類(lèi)區(qū)域需要確保具有較強(qiáng)的通訊能力，確保突發(fā)事件能夠及時(shí)解決。由于光纖以石英作為主材，其不具有導(dǎo)電性，也不會(huì)被磁場(chǎng)干擾，在抗干擾和保密性方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2 光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 波分復(fù)用技術(shù)

在波分復(fù)用技術(shù)中，主要是針對(duì)不同光波頻率的不同，并運(yùn)用單模光纖低損耗區(qū)寬帶資源，將光纖低損耗劃分為不同的通道，以光波作為光纖信號(hào)的載體，將波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用到發(fā)送初始的位置處，不同頻段波長(zhǎng)信號(hào)光波則融入到一根光纖線路中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。在接收末端位置處，也利用波分復(fù)用技術(shù)來(lái)分開(kāi)不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光纖。由于不同波長(zhǎng)光載波信號(hào)獨(dú)立存在，利用一根光纖即可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)線路光纖信號(hào)的有效傳播。

2.2 光纖連接

近年來(lái)光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，有效的推動(dòng)了我國(guó)通信行業(yè)的發(fā)展，而且光纖連接也成為當(dāng)前信息高速化發(fā)展的重要標(biāo)志。在當(dāng)前各行各業(yè)中通過(guò)應(yīng)用光纖連接技術(shù)，可以有效的提高信息的傳輸速度和傳播方式，更好的滿足信息時(shí)代下人們對(duì)信息傳輸?shù)男枨?。在光纖通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，寬帶主干線路的傳播發(fā)揮著非常重要的作用，同時(shí)用戶在最后進(jìn)行光纖連接也較為重要。當(dāng)前光纖通信技術(shù)的應(yīng)用有效的提高了人們的上網(wǎng)速度，使寬帶進(jìn)入了快速發(fā)展的年代。在光纖寬帶連接入口處，由于光纖線路位置不同，其應(yīng)用也不同，光纖用戶作為光纖寬帶連接中最為重要的一個(gè)步驟，其能夠?yàn)橛脩籼峁拵暇W(wǎng)，更好的滿足寬帶連接技術(shù)的需求。

3 光纖通信技術(shù)在鐵路運(yùn)輸通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著當(dāng)前人們生活水平的提高，人們出行過(guò)程中對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)乃俣鹊陌踩杂辛烁叩囊?，這就要求鐵路通信技術(shù)在傳輸速度和傳播質(zhì)量方面要有較大的提升，因此通過(guò)在鐵路通信中應(yīng)用光纖通信技術(shù)具有極為重要的意義。光纖通信技術(shù)在鐵路通信中應(yīng)用經(jīng)歷了PDH光纖通信階段、SDH光纖通信階段和DWDM光纖通信階段三個(gè)階段，而且在應(yīng)用過(guò)程中不斷完善，并逐漸走向成熟。

3.1 PDH光纖通信技術(shù)

PDH為準(zhǔn)同步數(shù)字系列光纖通信技術(shù)，其作為最為基礎(chǔ)的光纖通信技術(shù)，在上世紀(jì)八十年代在鐵路通信中進(jìn)行應(yīng)用，其中大秦鐵路使用了八芯單模光纜，并在沿線站臺(tái)和區(qū)段配置了PDH設(shè)備，從而構(gòu)成了我國(guó)首條長(zhǎng)途干線的鐵路光纖通信系統(tǒng)，為我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)向通信的邁進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)通信中，PDH設(shè)備具有較好的適應(yīng)性，但隨著數(shù)字通訊的發(fā)展，點(diǎn)到點(diǎn)的直接傳輸較少，大部分?jǐn)?shù)字傳輸都需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)接，這也導(dǎo)致PDH技術(shù)無(wú)法與現(xiàn)代鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展需要相適應(yīng)，因此鐵路通信中光纖通信開(kāi)始向SDH階段進(jìn)行邁進(jìn)。

3.2 SDH光纖通信技術(shù)

作為PDH光纖通信系統(tǒng)的升級(jí)，SDH光纖通信系統(tǒng)對(duì)PDH系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行了有效的彌補(bǔ)，進(jìn)一步促進(jìn)了鐵路通信技術(shù)的發(fā)展。作為一種現(xiàn)代化高速發(fā)展的數(shù)字通信技術(shù)，SDH光纖通信技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化的同步轉(zhuǎn)化，即能夠在特定機(jī)構(gòu)中對(duì)所需信號(hào)進(jìn)行固定。隨著SDH光纖通訊技術(shù)的發(fā)展并在鐵路通信中進(jìn)行應(yīng)用，其開(kāi)始全面替代PDH技術(shù)。這主要是由于SDH技術(shù)與流行的數(shù)字化通訊模式更為接近，其采用二十芯光纜作為光纖介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了支線間字節(jié)的復(fù)接，具有較好的兼容性，為光纖標(biāo)準(zhǔn)和比物率標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一提供了更多的便利，而且實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息的斷后重續(xù)。由于鐵路交通中信號(hào)中斷現(xiàn)象較為常見(jiàn)，因此通過(guò)運(yùn)用SDH技術(shù)對(duì)光纖信號(hào)中斷后信息繼續(xù)接收能力問(wèn)題進(jìn)行了徹底解決。在SDH技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，其信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和信息中斷復(fù)續(xù)效果還存在一些不足之處，信號(hào)傳輸速度相對(duì)較慢，因此需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

3.3 DWDM光纖通信技術(shù)

隨著鐵路通信技術(shù)的快速發(fā)展，DWDN光纖通信技術(shù)開(kāi)始在鐵路通信中進(jìn)行應(yīng)用，其相較于PDH技術(shù)和SDH技術(shù)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在DWDN技術(shù)中，其呈現(xiàn)出單模光纖帶寬及低損耗等特點(diǎn)，在光纖內(nèi)允許多個(gè)波長(zhǎng)載波同時(shí)傳輸。在實(shí)際通信過(guò)程中，DWDN技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)送端光發(fā)射機(jī)能夠?qū)Σ煌€(wěn)定度和精度的不同波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，并利用光波長(zhǎng)復(fù)用器將其復(fù)用送入到摻鉺光纖的功率放大器中，經(jīng)過(guò)放大處理，從而將多路光信號(hào)輸送到光纖維中，并完成具體的傳輸。在到達(dá)接收端后，經(jīng)過(guò)光前置放大器放大，然后送到光波長(zhǎng)分波器當(dāng)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分解。該技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)是DWDM光纖通信可以在同一光纖內(nèi)承載不同波段的波長(zhǎng)，這樣就可以提高了傳輸?shù)乃俣群驮龃罅藗鬏數(shù)娜萘?；DWDM光纖通信技術(shù)可以容納不同的協(xié)議要求，將不同的傳輸速度中數(shù)據(jù)在一個(gè)激光軌道中完成，這樣就會(huì)在最大限度內(nèi)滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求和網(wǎng)絡(luò)的安全。DWDM光纖通信技術(shù)已經(jīng)被用到了鐵路開(kāi)發(fā)當(dāng)中，不僅可以有效的提高傳輸?shù)乃俣?，而且傳輸容量大幅度增加，在鐵路信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中被采購(gòu)和應(yīng)用，有效的保證了鐵路信息系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和快速性，實(shí)現(xiàn)了鐵路信息的及時(shí)傳遞，為鐵路信息服務(wù)的便利性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，近年來(lái)我國(guó)鐵路建設(shè)速度較快，這也使鐵路建設(shè)過(guò)程中對(duì)于信息的需求不斷增長(zhǎng)。為了能夠提高鐵路通信系統(tǒng)的通信水平，則需要充分的運(yùn)用光纖通信技術(shù)，為鐵路通信系統(tǒng)的建立和完善提供重要的技術(shù)支持和信息安全保障，全面提升鐵路現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)能力，確保鐵路信息網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、安全和便捷傳輸，積極推動(dòng)光傳輸技術(shù)向大容量和長(zhǎng)距離發(fā)展，為我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)的安全性和可靠性奠定良好的基礎(chǔ)。

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