光纖通信技術下鐵路通信系統應用

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【摘要】和傳統的通信技術相比，光纖通信在容量、損耗、傳輸速率等方面具有優勢，在強大的技術和資金支持下，獲得了迅猛發展。本文首先分析了光纖通信技術的特點，然后介紹了在鐵路通信系統中的應用，最后闡述了未來發展趨勢，以供參考。

【關鍵詞】光纖通信；鐵路通信系統；技術應用；發展趨勢

光纖通信技術從出現到發展，容量不斷擴大、傳輸速度不斷加快，不僅技術革新迅速，而且應用范圍迅速擴展，目前在多個領域得到普遍應用。以鐵路通信系統為例，向著智能化、寬帶化的方向發展，光纖通信技術的應用，可以滿足系統對于通信技術的需求，促使通信系統更加完善。以下對此進行深入探討。

1光纖通信技術的特點

1.1通信容量大

光纖通信技術具有頻帶寬、容量大的特點，相比于微波技術，光纖在信號傳輸上的容量高出數十倍；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看，光纖傳輸帶的寬度比銅纜、電纜都要大，而且傳輸過程中的損耗較小，這是一個巨大的優勢。綜合來看，光纖通信的信息傳輸容量大、傳輸距離遠，這是其他通信技術難以比擬的。

1.2光纖損耗低

我國目前常用的光纖材質為石英光纖，相比于其他材質的損耗低，可以降低施工運營成本。另外，玻璃材質具有電器性質，而且石英光纖在具體施工中，由于絕緣性能良好，因此不需要設置接地和回路，能加快施工進度、降低施工成本。通信企業要想獲得長遠發展，就必須通過節約成本提高競爭力，光纖通信技術的應用剛好滿足這一要求。

2光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用

鐵路通信系統的建設，對于通信技術的要求如下：①通信系統的網絡結構、軟件硬件，均要滿足列車在高速運行下的通信要求；②可以實現無線列控，能準確調度列車的運行，實現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切換；④降低鐵路沿線惡劣環境對通信系統的影響。基于此，目前采用的光纖通信技術主要如下：

2.1波分復用技術

利用單模光纖的低損耗區，波分復用技術具有寬帶資源，可以根據光波的波長、頻率的不同，改建成為不同信道。在發送端使用波分復用器，可以將不同波長的載波結合在一起，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、不同信號的光載波分離開來。不同波長的光載波信號彼此相互獨立，一根光纖可以對多路光信號進行復用傳輸。目前，波分復用技術已經在鐵路通信系統中應用，優勢包括兩點：①不會受到天氣、電磁信號的干擾；②信息傳輸效率明顯提升。

2.2光纖接入技術

在信息高速公路中，光纖接入網是一個關鍵的環節，為了滿足用戶的需求，提高信息傳輸速度，應該重視用戶的接入部分，要求具備主干寬帶傳輸網絡。光纖寬帶接入期間，存在多種不同的傳輸模式，其中最為常見的兩種模式是FTTH和FTTCab。這兩種傳輸模式的應用，光纖可以在不同位置進行傳遞，不再受到時間、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。

2.3PDH技術

在我國，PDH光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用，最初是在大秦鐵路上，該鐵路項目采用的是八芯單模短波光纖，同時利用PDH二芯搭建起干局線網絡通信系統。在區段通信電路和沿線車站，則采用二芯配置PCM、D/I、8Mb/sPDH等，該通信系統的建成，標志著同軸模擬傳輸相光纜數據通信系統的應用。但是，技術缺點是復用結構復雜、技術標準不一、網絡管理難度大，因此阻礙了該技術的快速發展。基于此，SDH技術應運而生，提高了光纖通信技術的應用價值，首先統一收集光纖信號，然后通過不同頻率將信號發送出去，應用在高速行駛的列車中具有良好效果。

2.4SDH技術

SDH是高速傳輸、同步數字體系的通信技術，傳輸性能更加優化。在信號傳輸上，可以利用不同的頻率進行傳輸，或者采用多種等級傳遞方式。如此，列車在高速運行時，信息傳遞基本不會受到干擾。相比于PDH技術，應用優勢如下：①接口標準、比特率均統一，即使是不同廠家生產的設備，也能夠相互連接。②網絡管理能力提高，網絡信號在傳輸過程中，傳輸效率明顯加快。③基于SDH設備構成的環網形式，具有自愈功能，一旦主信號切斷，通過自愈網可以快速恢復正常通信。④SDH技術的應用更加廣泛，將數字加成技術、網絡通訊信號相結合，可以提高鐵路通信系統的穩定性，優化信息傳輸。

2.5DWDM技術

DWDM技術的應用，是以多個波長作為載波，在一條光纖內，可以實現各個載波通信通道的傳輸，因此能減少光纖的數量，單根光纖的傳輸速度可達到400GB/s。目前該技術也已經在鐵路通信系統中應用，首先將波長、光纖頻率相結合，通過DWDM設備促使信息系統全面兼容；然后利用SDH設備，可以實現信號波的傳輸。該技術的優勢是不會受到雷雨等惡劣天氣的影響，雖然初始應用時會存在信號傳輸不穩的情況，但隨著應用時間的延長，信息傳輸效率明顯提升，傳輸速度顯著加快。

3鐵路通信系統中光纖通信技術的未來發展趨勢

3.1光時分復用技術

為了進一步提高光纖傳輸系統的傳輸容量，可以采用超大容量、超長距離傳輸的光纖通信技術，除了波分復用技術以外，還有光時分復用技術（OTDM）、密集波分復用技術（WDM）等。這兩種技術的應用，可以在單根光纖中提高傳輸信道的傳輸容量。在實際應用中，由于OTDM技術、WDM技術的通信系統容量有限，可以同時使用多個OTDM信號，用來提高傳輸容量。另外，偏振復用技術的應用，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，歸零編碼信號具有較強的適應能力，目前在大容量的通信系統中得以應用。而OTDM/WDM混合傳輸系統，目前尚未有一些技術問題沒有解決。

3.2光孤子通信技術

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，能夠平衡光纖的非線性效應、群速度色散效應。針對較長距離的光纖傳輸，利用光孤子通信技術，不會改變光纖的波長、速度等參數。光孤子通信技術具有良好的應用前景：①在長距離高速通信中，利用超短脈沖控制技術，可以減少ASE，增加傳輸距離；②為了提高光學濾波的傳輸距離，利用光孤子通信技術，可以輸出低噪音的EDFA。

3.3全光網絡技術

全光網絡是未來的高速通信網，也是光纖通信技術發展的最佳狀態。傳統的光網絡可以實現節點間的全光化，但在網絡節點處采用的是電器件，會阻礙通信網絡容量的增大，這是鐵路通信系統必須解決的問題。在全光網絡中，電節點會被取代，可以實現信息的高速交換和傳輸，用戶信息依據波長決定。我國目前全光網絡技術尚處于初級發展階段，在未來，該技術會逐漸發展為以WDM技術為主體的光網絡層，可以消除電光瓶頸帶來的不利影響，成為未來信息網絡的核心。

4結語

綜上所述，光纖通信技術具有通信容量大、光纖損耗低的特點，因此在通信系統中廣泛應用。本文以鐵路通信系統為例，目前光纖通信技術的應用，以波分復用技術、光纖接入技術、PDH技術、SDH技術、DWDM技術為主要代表。在未來，光纖通信技術向著光時分復用技術、光孤子通信技術、全光網絡技術的方向發展，能促進鐵路通信水平的提升。

參考文獻

[1]倪鹿明.淺談光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用[J].信息通信，2015（3）：240~241.

[2]趙克河.光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用[J].中小企業管理與科技，2014（1）：299~300.

作者:趙瑤憲 單位:中國鐵建電氣化局集團有限公司