光纖通信技術(shù)下鐵路通信系統(tǒng)應(yīng)用

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【摘要】和傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，光纖通信在容量、損耗、傳輸速率等方面具有優(yōu)勢(shì)，在強(qiáng)大的技術(shù)和資金支持下，獲得了迅猛發(fā)展。本文首先分析了光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)，然后介紹了在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后闡述了未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】光纖通信；鐵路通信系統(tǒng)；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

光纖通信技術(shù)從出現(xiàn)到發(fā)展，容量不斷擴(kuò)大、傳輸速度不斷加快，不僅技術(shù)革新迅速，而且應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展，目前在多個(gè)領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。以鐵路通信系統(tǒng)為例，向著智能化、寬帶化的方向發(fā)展，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，可以滿足系統(tǒng)對(duì)于通信技術(shù)的需求，促使通信系統(tǒng)更加完善。以下對(duì)此進(jìn)行深入探討。

1光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

1.1通信容量大

光纖通信技術(shù)具有頻帶寬、容量大的特點(diǎn)，相比于微波技術(shù)，光纖在信號(hào)傳輸上的容量高出數(shù)十倍；相比于電波頻率，光纖的光波頻率高出十幾倍。單純從光纖的頻帶寬度來(lái)看，光纖傳輸帶的寬度比銅纜、電纜都要大，而且傳輸過(guò)程中的損耗較小，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。綜合來(lái)看，光纖通信的信息傳輸容量大、傳輸距離遠(yuǎn)，這是其他通信技術(shù)難以比擬的。

1.2光纖損耗低

我國(guó)目前常用的光纖材質(zhì)為石英光纖，相比于其他材質(zhì)的損耗低，可以降低施工運(yùn)營(yíng)成本。另外，玻璃材質(zhì)具有電器性質(zhì)，而且石英光纖在具體施工中，由于絕緣性能良好，因此不需要設(shè)置接地和回路，能加快施工進(jìn)度、降低施工成本。通信企業(yè)要想獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，就必須通過(guò)節(jié)約成本提高競(jìng)爭(zhēng)力，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用剛好滿足這一要求。

2光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐵路通信系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)于通信技術(shù)的要求如下：①通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟件硬件，均要滿足列車在高速運(yùn)行下的通信要求；②可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線列控，能準(zhǔn)確調(diào)度列車的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)列車和地面控制中心之間的信息交流；③可以沿著鐵路線路快速越區(qū)切換；④降低鐵路沿線惡劣環(huán)境對(duì)通信系統(tǒng)的影響?；诖?，目前采用的光纖通信技術(shù)主要如下：

2.1波分復(fù)用技術(shù)

利用單模光纖的低損耗區(qū)，波分復(fù)用技術(shù)具有寬帶資源，可以根據(jù)光波的波長(zhǎng)、頻率的不同，改建成為不同信道。在發(fā)送端使用波分復(fù)用器，可以將不同波長(zhǎng)的載波結(jié)合在一起，然后傳輸至同一光纖中。而在接收端，利用分波器可以將不同坡長(zhǎng)、不同信號(hào)的光載波分離開(kāi)來(lái)。不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)彼此相互獨(dú)立，一根光纖可以對(duì)多路光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用傳輸。目前，波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)包括兩點(diǎn)：①不會(huì)受到天氣、電磁信號(hào)的干擾；②信息傳輸效率明顯提升。

2.2光纖接入技術(shù)

在信息高速公路中，光纖接入網(wǎng)是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，為了滿足用戶的需求，提高信息傳輸速度，應(yīng)該重視用戶的接入部分，要求具備主干寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)。光纖寬帶接入期間，存在多種不同的傳輸模式，其中最為常見(jiàn)的兩種模式是FTTH和FTTCab。這兩種傳輸模式的應(yīng)用，光纖可以在不同位置進(jìn)行傳遞，不再受到時(shí)間、空間的限制。但是，考慮到光纖到戶是光纖寬帶接入的最終形式，因此必須分析不同寬帶的特性，提供多種寬帶需求，提升用戶體驗(yàn)。

2.3PDH技術(shù)

在我國(guó)，PDH光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，最初是在大秦鐵路上，該鐵路項(xiàng)目采用的是八芯單模短波光纖，同時(shí)利用PDH二芯搭建起干局線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。在區(qū)段通信電路和沿線車站，則采用二芯配置PCM、D/I、8Mb/sPDH等，該通信系統(tǒng)的建成，標(biāo)志著同軸模擬傳輸相光纜數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的應(yīng)用。但是，技術(shù)缺點(diǎn)是復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一、網(wǎng)絡(luò)管理難度大，因此阻礙了該技術(shù)的快速發(fā)展?；诖耍琒DH技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，提高了光纖通信技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，首先統(tǒng)一收集光纖信號(hào)，然后通過(guò)不同頻率將信號(hào)發(fā)送出去，應(yīng)用在高速行駛的列車中具有良好效果。

2.4SDH技術(shù)

SDH是高速傳輸、同步數(shù)字體系的通信技術(shù)，傳輸性能更加優(yōu)化。在信號(hào)傳輸上，可以利用不同的頻率進(jìn)行傳輸，或者采用多種等級(jí)傳遞方式。如此，列車在高速運(yùn)行時(shí)，信息傳遞基本不會(huì)受到干擾。相比于PDH技術(shù)，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下：①接口標(biāo)準(zhǔn)、比特率均統(tǒng)一，即使是不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備，也能夠相互連接。②網(wǎng)絡(luò)管理能力提高，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在傳輸過(guò)程中，傳輸效率明顯加快。③基于SDH設(shè)備構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)形式，具有自愈功能，一旦主信號(hào)切斷，通過(guò)自愈網(wǎng)可以快速恢復(fù)正常通信。④SDH技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，將數(shù)字加成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊信號(hào)相結(jié)合，可以提高鐵路通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，優(yōu)化信息傳輸。

2.5DWDM技術(shù)

DWDM技術(shù)的應(yīng)用，是以多個(gè)波長(zhǎng)作為載波，在一條光纖內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)載波通信通道的傳輸，因此能減少光纖的數(shù)量，單根光纖的傳輸速度可達(dá)到400GB/s。目前該技術(shù)也已經(jīng)在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用，首先將波長(zhǎng)、光纖頻率相結(jié)合，通過(guò)DWDM設(shè)備促使信息系統(tǒng)全面兼容；然后利用SDH設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)波的傳輸。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不會(huì)受到雷雨等惡劣天氣的影響，雖然初始應(yīng)用時(shí)會(huì)存在信號(hào)傳輸不穩(wěn)的情況，但隨著應(yīng)用時(shí)間的延長(zhǎng)，信息傳輸效率明顯提升，傳輸速度顯著加快。

3鐵路通信系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1光時(shí)分復(fù)用技術(shù)

為了進(jìn)一步提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，可以采用超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)，除了波分復(fù)用技術(shù)以外，還有光時(shí)分復(fù)用技術(shù)（OTDM）、密集波分復(fù)用技術(shù)（WDM）等。這兩種技術(shù)的應(yīng)用，可以在單根光纖中提高傳輸信道的傳輸容量。在實(shí)際應(yīng)用中，由于OTDM技術(shù)、WDM技術(shù)的通信系統(tǒng)容量有限，可以同時(shí)使用多個(gè)OTDM信號(hào)，用來(lái)提高傳輸容量。另外，偏振復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，可以減弱相鄰信道之間的相互作用，不僅占用的空間小，而且色散管理分布要求低，歸零編碼信號(hào)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，目前在大容量的通信系統(tǒng)中得以應(yīng)用。而OTDM/WDM混合傳輸系統(tǒng)，目前尚未有一些技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決。

3.2光孤子通信技術(shù)

光孤子通道是一種特殊的超短光脈沖，它處于光纖的反常色散區(qū)，能夠平衡光纖的非線性效應(yīng)、群速度色散效應(yīng)。針對(duì)較長(zhǎng)距離的光纖傳輸，利用光孤子通信技術(shù)，不會(huì)改變光纖的波長(zhǎng)、速度等參數(shù)。光孤子通信技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景：①在長(zhǎng)距離高速通信中，利用超短脈沖控制技術(shù)，可以減少ASE，增加傳輸距離；②為了提高光學(xué)濾波的傳輸距離，利用光孤子通信技術(shù)，可以輸出低噪音的EDFA。

3.3全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

全光網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)的高速通信網(wǎng)，也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最佳狀態(tài)。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處采用的是電器件，會(huì)阻礙通信網(wǎng)絡(luò)容量的增大，這是鐵路通信系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題。在全光網(wǎng)絡(luò)中，電節(jié)點(diǎn)會(huì)被取代，可以實(shí)現(xiàn)信息的高速交換和傳輸，用戶信息依據(jù)波長(zhǎng)決定。我國(guó)目前全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚處于初級(jí)發(fā)展階段，在未來(lái)，該技術(shù)會(huì)逐漸發(fā)展為以WDM技術(shù)為主體的光網(wǎng)絡(luò)層，可以消除電光瓶頸帶來(lái)的不利影響，成為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，光纖通信技術(shù)具有通信容量大、光纖損耗低的特點(diǎn)，因此在通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。本文以鐵路通信系統(tǒng)為例，目前光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，以波分復(fù)用技術(shù)、光纖接入技術(shù)、PDH技術(shù)、SDH技術(shù)、DWDM技術(shù)為主要代表。在未來(lái)，光纖通信技術(shù)向著光時(shí)分復(fù)用技術(shù)、光孤子通信技術(shù)、全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方向發(fā)展，能促進(jìn)鐵路通信水平的提升。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙克河.光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（1）：299~300.

作者:趙瑤憲 單位:中國(guó)鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司