光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用

童娟

摘要：隨著經濟的發展，交通經濟對經濟整體運行有著重要的衡量作用。鐵路運輸越來越重要，在客運和貨運中也發揮著難以替代的作用。其中鐵路運輸發展中，通訊技術被視為鐵路技術的重要組成部分，備受人們關注。由于光纖技術在質量和通訊速度上有著巨大的優勢，在鐵路系統的通訊技術中占有重要的地位。本文作者結合自身實際工作經驗，對鐵路系統中光纖通訊技術的理論、應用現狀、發展方式以及具體技術進行了分析，希望能夠為鐵路通訊技術的發展帶來幫助。

關鍵詞：鐵路交通；光纖；通訊技術；應用；

前言：

在漫長的人類歷史中，通訊技術的發展是促進人們信息交換，推動科技發展的重要推動力。隨著光纖以及光纖通訊的出現，人們立刻發現光纖通訊無論是在信息傳遞質量還是通訊載體使用壽命上都有著卓越的技術優勢。因此，在鐵路通訊技術的發展中，光纖通訊被作為當前發展的技術基礎備受技術人員的重視。通過光纖通訊技術，實現了在鐵路運輸中信息傳遞的及時性、綜合性和數字性，也為未來高速通訊網絡的普及奠定了基礎。

一、光纖通訊技術概述

光纖通訊技術的主要載體（載波）是高頻次光波，是傳輸介質為光纖的一種通訊技術。1960年，美國科學家康寧成功通過光纖傳遞了全世界第一組信息，宣告屬于光纖的時代即將來臨。從此，光纖作為主要信息通訊技術，逐漸替代了其他緩慢的通訊方式，極大地促進了信息傳輸的質量和完整性，提高了人們對信息的接收程度。

光纖在傳輸中受到外表層的保護，也就是光纜，因此使用壽命遠高于其他技術，造成的光纖介質消耗也較小。同時由于光纖采用特殊材質，使得光纖在通訊中具有以下優點：

首先，光纖頻帶較寬。光纖容許高頻率載波的通過因此在傳輸容量上具有天然的優勢。通過技術對比可知，VHF（無線電波）載波頻率為48.5-300MHz，可見光載波頻率為10萬GHz，光纖由于材質不同，因此載波頻率也有較大的差距，但是最低頻率為3萬GHz，但是當前采用的是波分復用技術，可以同時容納上十數個頻道，因此傳輸速度驚人的快。

第二，耗損低。與電纜相比，光纖的耗損幾乎微不可查。平均1.31um光/僅0.35dB的低耗損，若傳輸1.55um的光，損耗更可低至0.2dB。因此在鐵路通訊中，長距信息傳輸離是通訊技術的基本要求，采用光導纖維作為傳輸介質，可以有效地降低耗損，減少維護成本。

第三，抗干擾能力強。在鐵路的穿行中，經常會遇見強電磁場的地理環境。通常這些位置也是機車故障或者其他問題的高發地段。在這些地區經過必須具備良好的通訊能力才能確保及時解決突發事件。而光纖的主材為石英，不導電也不會被磁場干擾，與無線電信號相比兼具抗干擾和保密性兩大優勢，因此具有較大的使用價值。

二、當前主要的光纖通訊技術概述

2.1 波分復用

波分復用利用了不同光波之間不同的頻率，借助單模光纖能夠充分激發寬帶的低耗損區間，體現出通道劃分的光纖通訊理念。在通訊信息的傳遞中，利用波分復用技術將光波的不同頻率進行區分，這樣的話可以在信息傳輸點將所有頻段全部用一個光纜進行傳輸，在信息的接收點上利用波分復用技術在完成不同頻率光波的分類接收和整合。通過這一過程，讓一根光纖借助不同的額通道傳遞信息，實現了光載波信號獨立的效果。

2.2 光纖連接技術

隨著光纖通訊技術的飛速進步，各行各業對光纖通訊的依賴性也將日益增加。因此，長距離、高寬帶和大頻率的傳遞要求使得光纖通訊必須依靠光纖連接技術實現光纜的架設和連結。光纖連接的存在提高了光纖通訊中信息的傳播距離，也減少了因信息中轉站而導致的信息傳遞是真、信號損失等問題。在當前的光纖通訊中，光纖干線對光信號的傳播有著至關重要的作用，而在鐵路光纖傳通訊技術中，干線技術能力也對支線連接信號起到密切的關聯影響。當前光纖技術涉及到各行各業中，人們可以憑借光纖技術實現隨時隨地的網絡服務，方便快捷的接收信息，都離不開光纖連接技術帶來的遠距離光纖信息傳輸。鐵路系統中的機車通訊設備是光纖連接技術的最后一個終端，通過對FTTB、FTTC、FTTH等不同的光纖線路位置，將主干線接入動車車組，實現車內網絡訊號的覆蓋，最終實現光纖通訊的技術目標。

三、光纖通訊在鐵路信息技術中的應用

3.1 PDH（準同步數字）階段

在上世紀80年代，我國鐵路通訊技術主要處于光纖通訊的PDH階段。當時我國在北京架設了15公里的短波光纖，同時開放了光纖通訊的二次群系統。經過一段時間的技術試驗，終于在大秦鐵路中使用了PDH光纖通訊技術。由于當時我國網絡尚未開放，使用的是配備PCM設備的局域網絡通訊系統。因此在大秦線上的列車車組緊靠36Mb/s PDH的二芯光纖，第一次將模擬通訊技術轉變為數字化的光纖通訊技術。雖然PDH技術在成本、信息傳遞安全性等方面有一定的優勢，但從整體來講，PDH光纖通訊技術對周圍環境有著嚴格的要求，在我國復雜的地形環境條件下不具備大規模發展的可能性，需要進一步提升光纖傳輸技術的性能。

3.2 SDH（同步數字體系）光纖通信技術

經過一段時間的技術投入，我國開始使用SDH光纖通訊技術對PDH技術進行改進和替代。相比于PDH光纖通訊技術，SDH技術更加接近當前流行的數字化通訊模式。首先它采用的是二十芯光纜作為光纖介質，能夠接入622Mb/s的光纖口。第二是SDH技術能夠利用支線間的字節復接，對不同廠家之間的通訊設備進行了連接，方便光纖標準和比特率（BIT）標準統一起來。第三就是能夠是現實網絡信息的斷后重續。在鐵路交通中，經常會發生信號中斷的問題，因此，SDH技術的出現就解決了光纖信號中斷后信息的繼續接收能力。

但是SDH技術畢竟是剛經過一段時間的研究，在信號傳輸的穩定性和信息中斷復續的實際效果上，還存在一定的不足，并且與當時的信號傳輸速度相比也比較慢，因此需要一定的技術改進。

3.3 DWDM（密集型光波復用）光纖通信技術

DWDM技術實現了對單一光纖不同波長傳輸能力的大規模集成運用。也就是能夠將不同的波長頻率進行組合傳輸，相當于以一根光纖的鋪設成本安裝了7——8根虛擬光纖進行傳輸，高于普通光纖傳輸技術速度的7倍。該項技術主要原理是光纖可以承載不同波段的波長，并且借助分波器將這些波段的波長進行分類梳理。同時DWDM技術還可以與IP協議、ATM、SONET/SDH、以太網協議來傳輸數據，這種高性能、高兼容性的特點特別適合當前鐵路高速化的發展趨勢，方便鐵路交通中的信息傳輸效率提升。

結束語：

本文通過對當前鐵路交通中信息傳遞速度和容量的要求，對不同通訊方式在鐵路中的應用效果進行了闡述，經過信息傳輸的速度和穩定性測試，光纖通訊技術在信息傳遞的便捷性、穩定性、抗干擾性、安全性和傳輸容量上都具有較大的優勢，因此應大力在我國鐵路運輸通訊技術中加以推廣和研究。

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）

[2]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）

[3]劉關，馮濤池.試論光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用[J].鐵路運輸，2012（11）