铁路通信系统中光纤通信技术运用分析

王 超，贾欣宇，王 乐

（中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特通信段，内蒙古 呼和浩特 010050）

0 引 言

随着科技的进步，光纤通信技术得到进一步完善与发展，与此同时其通信容量、通信传输速度也实现全面提升。目前我国铁路通信系统正朝着智能化的方向发展，为了满足铁路行业发展需求，需要重视多元化光纤通信技术的合理渗透，将技术、系统结合在一起，加快通信系统转型。

1 光纤通信系统作业原理

光纤通信系统主要包括电端机、光发送端机、光纤线路以及光接收端机等，其运行原理如下。首先，在发送端借助电端机将待传输信息转变为电信号，其中数据信息包括语音、图像等，以此达到数字复接效果；其次，将信号调制到光发送端机发出的光束上，促使电信号再次转变为光信号，电信号频率变化会引起光束强度的改变；最后，信号转化后将其传输至信道，借助光的全反射原理完成光信号的传送，而接收端的光接收端机在感应到信号的同时又在电端机的帮助下将光信号转变为电信号，再由技术人员解调信号，从而得到最初的传输信息[1]。

2 光纤通信技术特点

光纤通信技术具有抗电磁干扰能力强、传输速度快以及耗能低等特点，能够在短时间内完成大量信息的有效传输。

光纤通信技术的使用与实现通常将光纤作为信息传输媒介，将光波作为信号载体。最初所使用的同轴电缆，一根只可同时传输几千个话路，微波通信的同时传输量也较少，只能够达到1万左右。借助广信通信技术，即使使用的光纤较细，也可同时实现24万个话路的信息传输。

光纤制作材料为石英，玻璃介质体现出极高的纯净度，在传输通信信息时不会对所传输信号造成较大干扰，也不会出现过大的损耗衰减。此外，石英具有较为良好的绝缘性和极强的抗电磁干扰性能。通过对光纤材料及形态进行分析，发现光纤本身不易被腐蚀，具有耐高温、耐高压的特点，可在恶劣环境下长时间稳定、可靠运行[2]。

3 光纤通信技术在铁路通信系统中的实际运用

3.1 波分复用技术

与单模光纤相比，基于波分复用技术可以根据光波波长与频率自主完成通信信道的选择。这一技术可进一步优化低损耗窗口，有利于信号的高效率传输，且不会出现较大损耗。将波分复用器布设于系统发送端，可实现对传输波长的细致区分，再采取载波合并的形式将所有光波信号传输于同一根光纤中。接收端接收到传递光波后，可使用分波器对不同波长的同一批次信号进行获取，再根据装载波差异分开读取[3]。由于不同光载波信号彼此间的独立性较强，因此传输期间各信号不会相互干扰。复用传输多路光信号，不仅可达到多次传输的效果，而且能够实现信号传输效率的大幅提高。当前，波分复用技术已被广泛应用于铁路通信系统中，在技术特有的信号独立性传输优势的支撑下，提升铁路通信信号传输的稳定性、安全性[4]。

3.2 光纤接入技术

与波分复用技术相比，光纤接入技术可实现光波信号的高效率传输，保证铁路通信系统高效、稳定运行。光纤通信技术的有效运用既能够加快信息传递速度，还能同时接收大量信息内容，促使系统本身信息接收能力进一步提高。但要想实现光纤接入技术的有效运用，就需要全方位处理用户接入环节，利用主干宽输送网搭建起铁路系统数据信息处理中心与用户之间的桥梁，为双方实时沟通与交流提供便利。此外，若光纤宽带在接入口处的位置不同，其所呈现出的应用价值与传输方式也存在较大的差异性，可实现不同位置光纤的信息传输，使得传输作业不再受时间与空间的限制[5]。

3.3 PDH光纤通信

大秦铁路借助8芯单模光缆，将PDH设备布设于铁路干线上，全线共打造6处通信站，与此同时还建设中间通信站共计14座。由此，我国第一条长途干线光纤通信系统搭建而成，并获得显著的信号传输成效。随后，北京—保定段光数字通信工程、重庆铁路枢纽综合光缆工程相继建成，建设过程中均应用到了PDH技术[6]。

PDH光纤通信系统将高精度时钟分别安置在数字通信网中的各节点上，但不同时钟之间存在较细微的差异性，无法做到完全同步。PDH系统的主要作用是设计一系列与传输信息相关的话音业务，且传输线路为点对点连接形式[7]。科技的进步推动铁路通信网络复杂化发展，这一变化使得PDH光纤通信技术存在的迟滞性暴露出来。与此同时，通信业务的高速发展要求铁路通信系统需传输更为多元化的数据信息，既要保留传统话音文件，还需做到数字、图像、视频等信息的实时传输[8]。

3.4 SDH光纤通信

SDH光纤通信技术能够实现数字信息化的同步转换，其使用的接口与比特率体现出统一性的特点，促使网络综合管理能力得到大幅提高。与此同时，SDH光纤通信具有良好的横向兼容性，可以完全兼容PDH，也可以容纳各业务信号。SDH光纤通信技术运用多种网络拓扑结构，在没有人为干预的情况下，也能以最快的时间完成各项故障通信业务的自动恢复。

但在实际使用过程中，其不足也逐渐暴露出来。为了保证SDH系统稳定运行，实现信号可靠、高速传输的目的，需在传输时加入大量用于OAM功能的开销字节，间接增大所占用的传输频带。此外，指针调理机理表现出复杂性的特点，不利于抖动的有效滤除，不能实现信号的稳定传输，对此需不断完善并研发出新型光纤通信技术加以替代[9]。

3.5 DWDM光纤通信

随着铁路通信系统的逐步完善，DWDM光纤通信技术也被应用于系统运行中，实现系统整体科技水准的进一步提高。该技术应用优势体现在单模光纤宽带损耗低方面，可实现多个波长载波在光纤中的共同传输。充分发挥光发射机高稳定性、高精度的特点，完成不同波长光信号的传输，再借助光波长复用器将所发送的光信号复用于相对应的光纤功率放大器中，实现对光信号的处理，并将各路光信号均传递至光纤中，以达到所有信息同时传输的效果。此外，DWDM光纤通信技术还可在同一条光纤中承载不同波段的实际波长，符合各协议给定要求，以此高质量满足用户在系统功能方面的个性化需求，并实现对网络的安全保护。DWDM光纤通信技术的有效运用可从根本上提高铁路通信系统信号传递速率，增大信息传输容量，提升系统运行安全性、稳定性，促使铁路信息服务水平得到进一步提高[10]。开放式DWDM系统构成如图1所示。

图1 开放式DWDM系统

3.6 全光网络建设

未来铁路通信系统的发展会着重于全光纤网络系统的运用，尽管以往采用的全光网络发展方式可达到节点之间全光转化的效果，但在网络节点上仍使用较为传统的方法，无法发挥出全光网络系统运行价值。此外，将全光网应用于节点间的信息传输，可实现信息彼此间的交换，还能大幅提升信息传输速度、优化传输形式，不再按照以往所规定的比特完成信息传输，而是由波长来决定。通过对现阶段我国传输网络发展情况进行分析，全光网络仍处于发展与完善阶段，在多元化信息技术的支撑下具有较大的发展空间[11]。

4 结 论

为保证铁路通信系统良性、高效运行，需要重视不同光纤通信技术的科学应用，发挥出技术优势，促使铁路事业在技术与系统的双重支撑下得到更进一步发展，并实现铁路通信技术的全面完善与升级。