光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用探究

張文超，祝繪青，李麗萍

（1.河北軌道運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 052165；2.河北省科學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所，河北 石家莊 050081）

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，各種技術(shù)被不斷地研發(fā)出來(lái)，光纖通信技術(shù)便是在19 世紀(jì)60 年代提出的一種通信技術(shù)概念。光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展也使得其自身的相關(guān)性能越來(lái)越成熟，傳輸效果也是越來(lái)越明顯，在推動(dòng)我國(guó)通信相關(guān)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中起到了極其重要的作用。鐵路通信系統(tǒng)作為鐵路運(yùn)輸過(guò)程中較為重要的組成部分，對(duì)于自身的通信技術(shù)也是有著極其苛刻的要求。隨著光纖通信技術(shù)的愈加成熟其也被應(yīng)用到了鐵路通信系統(tǒng)之中，而且還取得了較為良好的應(yīng)用效果，在一定程度上為鐵路正常運(yùn)行創(chuàng)造了更加良好的環(huán)境，使得鐵路通信系統(tǒng)更加的完善，從根本上推動(dòng)了鐵路相關(guān)行業(yè)更加快速地發(fā)展。

1 光纖通信技術(shù)概述

光纖通信技術(shù)指的是一種通過(guò)利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞目的的通信技術(shù)，光纖通信技術(shù)功能作用的發(fā)揮主要是依靠光纖、光源和光檢測(cè)器3個(gè)部分之間的相互協(xié)作。隨著光纖通信技術(shù)的愈加成熟，其所應(yīng)用的范圍也是越來(lái)越廣，且均能夠取到較為良好的應(yīng)用效果，推動(dòng)了眾多應(yīng)用行業(yè)的快速發(fā)展。

1.1 光纖通信工作原理

光纖通信主要利用的是電信號(hào)，發(fā)送端把想要發(fā)送的相關(guān)信息轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的電信號(hào)傳輸?shù)郊す馄髦?，而后激光器發(fā)射出激光束，通過(guò)光束來(lái)將電信號(hào)發(fā)射出去，且電信號(hào)的變換也會(huì)引起光強(qiáng)度的變換，最終經(jīng)過(guò)光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)哪康?。光纖的另一端便是接收端，接收端在接收到光信號(hào)后便根據(jù)相關(guān)技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的傳輸信息，以此來(lái)達(dá)到光纖通信功能作用的實(shí)現(xiàn)。光纖通信雖然最開(kāi)始將信息轉(zhuǎn)變?yōu)榱穗娦盘?hào)，但最終還是將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳輸目的，光纖只是光信號(hào)傳輸?shù)囊环N重要媒介。

1.2 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)研究

光纖通信技術(shù)自身?yè)碛兄^多的特點(diǎn)，其不僅擁有著較大的信息容量而且自身體積還比較小，在運(yùn)行過(guò)程中造成的損耗也比較少，也正是光纖通信技術(shù)所擁有的這些特點(diǎn)才能夠使其在大多數(shù)行業(yè)內(nèi)都有著較多的應(yīng)用。

1.2.1 光纖通信技術(shù)的信息容量較大

光纖通信技術(shù)最大的特點(diǎn)便是其信息容量比較大，相比傳統(tǒng)的銅線、電纜等其他信號(hào)傳輸介質(zhì)來(lái)說(shuō)，光纖所能起到的信號(hào)傳輸效果將更加的良好，而且光纖通信技術(shù)的光纖傳輸頻率也要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的電波傳輸頻率。通過(guò)光纖和傳統(tǒng)電波這兩種不同的方式對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行傳輸，不管是在信號(hào)傳輸數(shù)量方面還是信號(hào)傳輸速度方面光纖通信技術(shù)都要比傳統(tǒng)信號(hào)傳輸技術(shù)要強(qiáng)一些，也正是其信息容量較大的特點(diǎn)使得其經(jīng)常被應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中。

1.2.2 光纖受到的損耗極低

一般情況下在光纖通信技術(shù)中所使用的都是石英光纖，這種光纖不僅能夠起到較為良好的信號(hào)傳輸效果，而且在傳輸過(guò)程中對(duì)于自身的損耗也是較低的，不管是在前期建設(shè)階段還是在日常運(yùn)行階段，都不會(huì)產(chǎn)生任何較高的成本費(fèi)用支出，在保證了應(yīng)用效果的同時(shí)降低了相關(guān)應(yīng)用單位的運(yùn)行成本支出，從根本上有利于為相關(guān)應(yīng)用單位獲得更多的利益。除此以外，石英光纖還具有著絕緣性能，在進(jìn)行光纖施工過(guò)程中也不需要對(duì)其進(jìn)行絕緣處理，也有利于施工成本的進(jìn)一步縮減。

1.2.3 光纖尺寸較小、重量較輕

光纖通信技術(shù)除了信息傳輸量大、損耗低以外，還有著尺寸小、重量輕的特點(diǎn)。采用光纖通信技術(shù)來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸則需要根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)置光纖的走線，而光纖尺寸小、重量輕的特點(diǎn)則意味著其所占據(jù)的空間也是相對(duì)較小，在進(jìn)行光纖施工的時(shí)候也比較方便，后期運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中工作難度也比較小。因此光纖通信技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用于各種特殊環(huán)境中，不斷推動(dòng)著相關(guān)應(yīng)用行業(yè)快速的發(fā)展。

1.3 光纖通信技術(shù)存在的不足之處

光纖通信技術(shù)雖然有著較多的優(yōu)點(diǎn)，但是其自身也存在著一些不足之處，這些不足之處同樣也是不容小覷的，工作人員只有根據(jù)其存在的不足之處盡可能的進(jìn)行彌補(bǔ)，才能夠更好的將光纖通信技術(shù)的作用完整的發(fā)揮出來(lái)。

1.3.1 光纖質(zhì)地較脆、容易斷裂

光纖通信技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也要注意其自身的問(wèn)題，其中最為關(guān)鍵的便是光纖的質(zhì)地較脆，比較容易發(fā)生斷裂，這也就要求安裝人員在進(jìn)行光纖安裝時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行一定的防護(hù)措施，盡可能的防止將光纖安置在較為容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方，這樣的話便能夠從根本上提升光纖的使用壽命，也有利于其功能作用的完全發(fā)揮。

1.3.2 對(duì)設(shè)備要求較高

在應(yīng)用光纖通信技術(shù)，對(duì)光纖進(jìn)行安裝過(guò)程中，還需要使用特定的光纖安裝設(shè)備。這主要是因?yàn)楣饫w自身的原因，其較小的體積雖然有助于施工和維護(hù)，但是也正是因?yàn)樵撘蛩厥沟闷胀ò惭b設(shè)備無(wú)法滿足光纖安裝的需求，工作人員只有使用特定的光纖設(shè)備才能夠?qū)崿F(xiàn)光纖切斷或者是連接。

1.3.3 避免光纖接觸到水

在光纖應(yīng)用過(guò)程中要盡可能的避免其與水的直接接觸，如若有水與光纖直接接觸的話，那么水一方面可能會(huì)對(duì)光纖內(nèi)的OH-進(jìn)行損耗，使得光纖無(wú)法正常使用，另一方面會(huì)光纜內(nèi)的金屬被水腐蝕掉，使得光纜強(qiáng)度被嚴(yán)重降低。除此以外，如若光纜內(nèi)的水沒(méi)有被及時(shí)清除的話，那么還可能會(huì)結(jié)成冰對(duì)光纖造成一定的壓迫，最終使得光纖被損壞。總之，水會(huì)對(duì)光纖造成較為嚴(yán)重的影響，不管是制作、運(yùn)輸過(guò)程中還是在安裝過(guò)程中都要盡可能地避免光纖直接與水接觸。

2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)指的是一種能夠?qū)⒈姸嗖ㄩL(zhǎng)不同光信號(hào)合為一束光信號(hào)的技術(shù)，其在光纖通信技術(shù)中同樣有著極其重要的應(yīng)用。光纖通信技術(shù)應(yīng)用到鐵路通信系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用需求可能在同一根光纖內(nèi)傳輸眾多數(shù)量的載有信息的光信號(hào)，波分復(fù)用技術(shù)則主要被應(yīng)用于在信息傳輸開(kāi)始的時(shí)候，將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成一束而后送入到同一根光纖線路中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)哪康?。通過(guò)采用波分復(fù)用技術(shù)便能夠?qū)崿F(xiàn)充分利用光纖低損耗區(qū)寬帶資源的目的，鐵路通信系統(tǒng)中任何一根光纖都有著極其重要的應(yīng)用，波分復(fù)用技術(shù)則將這些光纖的利用率提升到了最大程度，信息傳輸數(shù)量也從以往的個(gè)別光信號(hào)數(shù)量提升到了幾倍甚至是幾十倍?？梢哉f(shuō)波分復(fù)用技術(shù)的成功研發(fā)和應(yīng)用從根本上推動(dòng)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展，使得其所能夠起到的應(yīng)用效果又進(jìn)一步地得到了提升。

2.2 光纖接入技術(shù)

光纖接入技術(shù)指的是面向未來(lái)的光纖到路邊和光纖用戶的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。光纖接入技術(shù)是光纖通信技術(shù)在各行各業(yè)中應(yīng)用的根本所在，雖然光纖通信技術(shù)利用最多的還是光纖線路對(duì)于相關(guān)信息的傳輸，但是如若沒(méi)有光纖接入技術(shù)的話其將無(wú)法滿足用戶的眾多需求。光纖接入技術(shù)主要被應(yīng)用于光纖主干線路和用戶之間的連接，其能夠?qū)⒐饫w用戶的光纖傳輸速度進(jìn)一步地提升，而且還可以推動(dòng)我國(guó)通信行業(yè)更加快速地發(fā)展。

3 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著光纖通信技術(shù)的愈加成熟以及鐵路通信系統(tǒng)越來(lái)越嚴(yán)格的需求，光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用已經(jīng)成為了一件必不可少的事情，根據(jù)光纖通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用情況，能夠?qū)⑵湓阼F路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分為PDH、SDH 和DWDM 3個(gè)階段的光纖通信技術(shù)，不管是哪個(gè)階段的光纖通信技術(shù)都在其應(yīng)用的時(shí)間段內(nèi)起到過(guò)較為重要的作用。

3.1 PDH 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

PDH 也就是準(zhǔn)同步數(shù)字系列光纖通信技術(shù)，其是最早應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中的光纖通信技術(shù)，同時(shí)其也是早已被時(shí)代所淘汰掉的光纖通信技術(shù)。PDH 光纖通信技術(shù)可以說(shuō)是光纖通信技術(shù)的始祖，其1982 年便已經(jīng)被應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)之中，而且在當(dāng)時(shí)所取得的應(yīng)用效果也是極為顯著的，對(duì)于推動(dòng)當(dāng)時(shí)鐵路行業(yè)的發(fā)展起到了極其重要的作用。

PDH 光纖通信技術(shù)一般都被應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信號(hào)傳輸過(guò)程之中，但是隨著鐵路的不斷發(fā)展，線路的不斷增多，這種PDH 光纖通信技術(shù)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足鐵路通信系統(tǒng)的運(yùn)行需求，其即使能夠在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)傳輸中起到較為良好的作用，但是如若單純靠這種技術(shù)的話所花費(fèi)的各種運(yùn)行成本支出將會(huì)被大幅度提升，只有將PDH 光纖通信技術(shù)進(jìn)行一定程度的革新，才能夠使得光纖通信技術(shù)繼續(xù)應(yīng)用到鐵路通信系統(tǒng)之中，繼續(xù)發(fā)揮出自身信號(hào)傳輸?shù)墓δ?，并以此?lái)達(dá)到推動(dòng)鐵路通信相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展的目的。

3.2 SDH 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

SDH 光纖通信技術(shù)便是在PDH 光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，SDH 也可以叫做同步數(shù)字系列光纖通信技術(shù)，SDH 光纖通信技術(shù)將PDH 光纖通信技術(shù)所存在的各種缺點(diǎn)進(jìn)行了完善，而且SDH 光纖通信技術(shù)也不在限制于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)固定模式的信號(hào)傳輸，其自身便具有較強(qiáng)的兼容性，能夠?qū)崿F(xiàn)同步信息傳輸、復(fù)用、分插以及交叉連接等眾多的功能，使用SDH 光纖通信技術(shù)將能夠更加快速的組成專用的信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

SDH 光纖通信技術(shù)的研發(fā)也逐漸取代了PDH 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用地位，其通過(guò)自身較強(qiáng)的兼容性以及支線之間相互連接的性能，在鐵路通信系統(tǒng)中起到了更加重要的作用。鐵路通信系統(tǒng)在使用PDH 光纖通信技術(shù)的時(shí)候經(jīng)常發(fā)生信號(hào)中斷的問(wèn)題，這對(duì)于鐵路自身來(lái)說(shuō)也是有著較為嚴(yán)重的影響，甚至還有可能會(huì)因此而產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)，但是SDH 光纖通信技術(shù)通過(guò)自身較為良好的性能則能夠很好的避免鐵路通信系統(tǒng)中信號(hào)中斷的問(wèn)題發(fā)生，使得鐵路通信系統(tǒng)中的信息傳輸?shù)玫奖Ｗo(hù)，最大程度上推動(dòng)鐵路通信系統(tǒng)的作用發(fā)揮。不過(guò)SDH 光纖通信技術(shù)也存在著一些自身的問(wèn)題，雖然其能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，但依靠的依舊是單模光纖傳輸方式，對(duì)光纖的利用率比較低，而且也無(wú)法很好地保證信號(hào)傳輸過(guò)程中的穩(wěn)定性，所以，SDH 光纖通信技術(shù)還有著較為廣泛的改進(jìn)和發(fā)展空間。

3.3 DWDM 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

DWDM 光纖通信技術(shù)指的是一種能夠利用一根光纖對(duì)一組光波進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)，其也被應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)之中。DWDM 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)在于單模光纖寬帶的損耗比較低，允許若干波長(zhǎng)載波在光纖中同時(shí)進(jìn)行信息傳輸，DWDM 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用從根本上提升了鐵路通信系統(tǒng)各方面功能作用的發(fā)揮。

鐵路通信系統(tǒng)應(yīng)用SDH 光纖通信技術(shù)產(chǎn)生的傳輸速度慢等問(wèn)題也能夠在DWDM 光纖通信技術(shù)的應(yīng)用中進(jìn)行解決，DWDM 光纖通信技術(shù)不僅能夠加快鐵路通信系統(tǒng)中的信息傳輸速度，還可以在一定程度上繼續(xù)提升光纖傳輸信息的容量，最大程度上滿足鐵路通信系統(tǒng)相關(guān)用戶更多的應(yīng)用需求，保證了鐵路信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和有效性，從根本上有利于推動(dòng)鐵路通信系統(tǒng)更好地發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中有著極其重要的應(yīng)用，保證了鐵路通信線路中信息傳輸?shù)男市院头€(wěn)定性，對(duì)于鐵路的正常運(yùn)行有著極其關(guān)鍵的作用。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，鐵路通信系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)不斷引入更加先進(jìn)的各種技術(shù)，越來(lái)越使得自身趨向于智能化，對(duì)于各種技術(shù)的要求也將會(huì)越來(lái)越苛刻，因此光纖通信技術(shù)也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)自身相關(guān)技術(shù)進(jìn)行革新，在不斷應(yīng)用的過(guò)程之中將自身的缺點(diǎn)不斷的尋找出來(lái)并進(jìn)行對(duì)應(yīng)地彌補(bǔ)，不斷地推動(dòng)自身技術(shù)快速地發(fā)展，這樣的話才能夠使得光纖通信技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用過(guò)程中起到更加重要的作用，滿足鐵路通信系統(tǒng)越來(lái)越多的需求。