铁路通信网光纤传输安全与保障措施研究

刘政琦

（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 010010）

0 引言

在经济建设过程中，安全的铁路网络是其重要组成部分。在铁路行业的发展过程中，一般是通过对硬件设施设备的不断升级优化来提高运输速度和生产效率。近年来，随着光纤传输技术的快速发展，基于光纤传输技术的方法已经成为我国铁路网络通信的主要形式。因此，光纤传输安全占据铁路通信网络安全的首要地位。如果要确保铁路通信网光纤传输安全，就需要通过对其存在的问题进行研究分析，概括总结出影响光纤传输网络安全的主要因素，提出保证铁路通信网光纤传输的安全措施。具体而言，在保障通信网光纤传输安全的过程中，要根据实际的安全问题来采取有效的保护措施。这不仅可以保证更稳定地传输信号，还可以为铁路通信行业的安全保驾护航。

1 铁路通信网的特点

随着网络技术的不断发展，铁路通信网也需要与网络连接，从而实现信号的实时传输与相互控制。在光纤传输技术应用到铁路通信系统中后，由于其具有诸多优点，并且光纤传输技术有非常大的传输距离，能够有效地提升信号的覆盖范围和传输速率。同时，光纤传输还能将光纤传输技术应用到铁路的各个设备建设中来，以提高光纤传输系统工作的效率。因此，在使用光纤传输技术进行铁路运输系统建设时，一是在施工建设过程中要做好施工方案和安全措施；二是加强对铁路线路和各种设备系统信息及相关数据库的管理；三是在运行调试过程中做好故障分析和排除工作，保障各方面人员都能够充分了解通信工作的原理和规律，只有实现了各个系统之间的相互协调与控制，才能够保证其正常运行。

1.1 信号传输的可靠程度高

传统铁路道岔的信号传输通常是单一的，即推送工作人员需要传输信号，这很难确定远程接收器的工作人员是否能够获得信息。同时，CBTC 公司是铁路道岔信号系统软件为数不多的传输中介公司之一，非常容易受到外部环境的影响，不利于信号传输，易危及信号传输的稳定性，无法满足铁路列车的实际需求。在新的铁路轨道系统中，两个信号相互连接，可以实现双向通信，并通过确保技术性来提高信号传输的稳定性，从而确保运营商能够在通信系统中即时传输铁路信号[1]。

1.2 铁路信息信号传输效率高

铁路通信网的软件通常使用信息通信方法来传输铁路信息及其数据信息信号，它可以在这段时间内发送移动自动闭塞信息。随着列车的持续运行，移动过程中的自动闭塞将逐渐迁移。从而在铁路运输中，它不仅可以高质量和高效率地传输列车信息，还可以确保列车在运行期间的稳定性，从而提高铁路信号传输和列车运行的效率。

1.3 大规模信息信号传输

与传统的铁路道岔系统软件相比，信号传输往往在列车轨道上运行，导致铁路信号传输信息量相对较少，速度相对较慢。

随着技术水平的不断上升，列车速度和相对密度越来越高，列车控制信号也不断上升，便于短时间内进行信号传输。通信系统正好满足了列车运行对信号传输的需求。值得一提的是，通信系统还可以生成包括新闻媒体信息在内的大量信息，并完成列车和道路之间的双向通信。

2 铁路通信网光纤传输安全的具有的优势

目前，我国以电气化铁路为主的铁路运输系统已经发展到了第四代，电气化动车组的投入使用已经基本取代传统的燃油客车，其主要由接触网、自动闭塞设备以及相关控制设备组成。而在技术不断发展的过程中，光纤传输系统具有非常大的优势，光纤传输系统能有效降低线路网络的损耗，提高通信信号质量，同时也节省了大量费用。近几年，我国已经完全摆脱单一的电力机车电气化系统，我国铁路在运输能力和速度上也得到较大提高。根据相关资料了解到，现在我国在高速铁路通信系统中已经采用了光纤传输技术。将这些技术进行综合应用可以有效提高电气化铁路通信系统应用水平和效率。在未来的发展过程中，要在保证铁路通信系统安全、稳定、高速运行及维护环境良好前提下使用光纤传输设备进行电力机车之间数据传输[2]。

2.1 大幅度提升信号质量

我国铁路运输系统中的信号质量与传统接触网通信系统有着非常大的不同，其不仅采用传统接触网通信信号系统，同时还采用了光纤传输系统。与传统接触网通信系统相比，光纤传输系统可以提供更好的信号质量。光纤传输系统具有非常高的传输速率，在传输信号时，光信号在光模块连接线直接就可以通过光纤传输到计算机上进行处理，所以传输速率非常高，能够达到1Mbps 或更高水平。光纤传输技术具有很强的信号接收能力，在接收到用户数据时，光纤传输设备会将数据传输处理并进行分析。用户通过光纤传输设备接收到数据后，可以进行数据采集处理后再通过相关模块传输到计算机进行处理。这样传输距离能达到数千米甚至更远[3]。

2.2 节约成本降低安全隐患

现在，利用光纤传输信息不仅可以有效提高计算机传输速度，还能降低线路网络成本等。在铁路系统中，光纤传输设备在铁路信息系统中使用不需要增加成本，其采用高速光纤网络传输信息时具有更加安全稳定的优势。

同时，在使用光纤进行数据传输之前，要对其进行调试，避免传输过程中出现损坏等情况，使用高品质光纤网络传输数据时不会出现衰减或电磁干扰等问题。

2.3 降低线路损耗且减少人为因素对通信网络的影响

在现代通信系统中，线缆和光纤传输设备所产生的损耗是非常小的，其损耗系数是其系统内传输速率的三倍。光纤传输设备不仅可以降低线路网络损耗还可以减少人为因素对线路网络影响，例如：可以采用新型电缆将光纤传输装置与接触网连接起来，从而大大降低了线路损耗。同时，光纤传输系统还可以将信息进行有效传输[4]。

3 铁路通信网光纤传输安全问题

3.1 外部因素

在铁路建设过程中，铁路通信系统通常是沿着铁路沿线进行建设的。众所周知，大部分铁路建设工作都是在荒无人烟、空旷开阔的地方进行的。因此，一些不确定、不可控制的因素也随之而来，如大风暴雨、温度气候和地形地势等。这些不仅会降低信号的传播速度，还可能影响信号的通信能力，甚至可能直接破坏信号传输路径。

因此，在影响通信光纤传播的外部众多因素中，恶劣天气影响因素占据了主要地位。针对时常发生的恶劣天气问题，应积极采取相应的防护措施，使通信网络具有较强的抗干扰能力。如果某一段信号在传输过程中出现问题，由于自身监测水平低，光纤传输距离远，那么信号会丢失甚至中断。然而，由于还没有探索出关于信号中断问题的有效解决方案，这将会给铁路通信带来较为严重的影响。这不仅会影响人们的正常通信，甚至会造成许多经济损失。由于铁路系统的维护和保养技术标准高，所以铁路系统的维修工作必须由专业技术人员来完成。

3.2 内部因素

除了恶劣天气等外部因素外，铁路通信网光纤传输安全也受许多内部因素影响。例如，铁路通信设备的安装、铁路工作人员修养素质和铁路网络攻击等。就目前情况而言，由于我国不同地区的经济发展水平不同，这将会导致铁路通信网中的自我监测水平也大不相同；同时，在光纤建设过程中，光纤破损的问题很可能影响光纤传输效果。在铁路通信设备安装的过程中，一些小故障没有及时发现，进而影响正常通信。在铁路工作人员素质方面，一些铁路工作人员水平参差不齐，进而会影响故障修复速度。在铁路网络攻击方面，口令攻击、恶意代码、后门程序攻击和操作系统漏洞等是比较常见的攻击手段[5]。

4 铁路通信网光纤传输安全防护措施

4.1 提升抗干扰能力

在铁路通信网光纤传输的过程中，恶劣天气是影响光纤传输安全的重要因素。因此，许多的专家学者为此进行了探索和研究，并且提出了科学合理的方法来解决这一问题。具体而言，光纤材料可以选择抗干扰能力强的材料来提高光纤网络对恶劣天气的抵抗能力。目前，业界一致认为具有良好抗干扰能力的光纤材料有两种：一种是PBT 聚对苯二甲酸丁二酯，另一种是紫外固化油墨材料。以往，紫外固化油墨的原材料大部分是依靠国外进口，这会使运输成本变高。因此，在光纤传输网络建设中，这种材料以前并没有被广泛使用。但目前，我国的科技水平发展迅速，现在完全有能力自主开发这种原材料，并且应用到光纤网络建设中。针对光纤材料通常会被外界环境所侵蚀和腐蚀等问题，在光纤原材料的制作过程中，可以向原材料中添加聚对苯二甲酸丁二醇酯。这不仅会提高光纤的耐腐蚀性和安全性，甚至会在一定程度上延长光纤的使用年限，从而在铁路网光纤的维护过程中解决很多不必要麻烦[6]。

4.2 增强网络巡查意识

在铁路通信网光纤传输过程中，监管者和执行者做到双管和双查，就可以在很大程度上为光纤传输网络添加一层牢固的安全外壳。因此，这就需要监管人员和工作人员共同参与到光纤传输网络的建设过程中。一方面，相关的管理人员要对光纤传输情况进行定期抽查和巡查，不仅要核实光纤资产是否缺失，还应该对光纤损坏情况进行详细记录，包括其具体位置和具体损坏程度等情况。如果相关管理人员发现了问题，就应该及时上报给相关部门领导，以及时采取维修工作，降低经济损失和保证通信顺畅安全。如果情况特殊不能及时进行维修，那么可以通过设置警示牌等安全措施，来避免一些不必要的麻烦。另一方面，相关工作人员要定期开展对光纤传输网络的检测和维修工作。由于光纤传输材料的材质的特殊性，如果铁路通信设备有断网等情况发生，那么相关工作人员就需要根据具体情况进行分析，及时找到有效的解决办法来应对突发事件，将突发事件造成的一系列损失降到最低。总之，只有确保光纤网络信号传输通道安全，才可以进一步思考光纤传输过程中的其他问题，如相关人员素质和光纤网络攻击等问题[7]。

4.3 提高工作人员素质

众所周知，在铁路通信网光纤传输网络安全建设过程中，不仅需要有相应的监测系统对其进行实时监控，也需要相关工作人员进行实地的考察和实际维修工作。这主要是因为监控系统负责汇报情况，无论是维修工作还是具体事件的处理工作都离不开人的参与和人的决策。因此，为了确保光纤传输网络的安全，就需要对相关工作人员进行更加高标准的要求与管理。

一是制订严格的规章制度是十分必要的。比如，可以通过明确各个相关技术人员的职责和工作内容的方式，来提高相关技术工作人员的责任感和使命感。

二是通过完善相关的福利待遇的方法来提高相关技术人员的生活水平和幸福指数。

三是可以提高相关技术工作人员的招聘标准，创新一套新颖的考核制度。

四是可以对相关技术人员开展定期培训，鼓励员工主观分享相关的技术经验和学习先进技术的意识。这样不仅可以做到查漏补缺，还可以增强团队的凝聚力[8]。

4.4 优化外部网络安全防护规则

随着互联网技术和通信技术的快速发展，信息化和智能化的科学技术填补了铁路建设发展行业的空白。智能化和信息化的科学技术是一把双刃剑。如今，光纤网络通信的弊端也日渐暴露。影响铁路通信网光纤传输的因素主要包括口令破解等解码攻击，恶意代码和后门植入攻击，操作系统漏洞三个方面。在口令破解等解码攻击，可以通过屏蔽IP 的方式来阻止网络攻击。例如，在铁路通信网光纤传输过程中，只要发现了可疑的IP 地址申请，就应该及时屏蔽可疑的IP 地址；在恶意代码和后门植入攻击方面，可以通过设置相关的防火墙规则来过滤网络信息，及时分类出有效数据信息和无价值的数据信息。同时，系统会自动将具有攻击性的信息数据包丢弃，这样就可以在某种程度上降低网络攻击发生的可能性；在操作系统漏洞方面，在系统发布上线前的时间里，大部分的网络系统都不会遭受到网络攻击。所以，在铁路通信系统的维护过程中，系统管理员需要定期地对操作系统进行分类分级地打补丁。这样不仅可以从源头上杜绝网络攻击行为的发生，还可以提高铁路通信网络的安全性，甚至可以净化铁路通信网光纤传输网络安全空间[9]。

4.5 升级内部安装技术

在光纤传输网络建设的过程中，光纤网络系统正确性的安装是十分重要的。目前，我国铁路行业还没有明确的条例和相关制度来监管内部软件系统的安装过程。然而，相关工作人员技术水平参差不齐，这将会加大内部软件系统的风险指数。同时，内部软件系统的正确安装使用，是光纤传输网络建设过程中的第一步。因此，及时规范相关技术人员的安装行为和创建良好的安装文化氛围是十分有效的。这不仅需要提高整体员工的素质，还需要及时更新相关系统的版本和规范安装流程。面对复杂和庞大的网络系统，可以研发一套基于智能化、信息化的光纤系统安装监测系统来进行自动化管理监测安装过程。这样不仅可以节约人力和物力，还可以提高工作效率，甚至可以对相关技术人员起到警示的作用[10]。

4.6 加强网络通信管理

要保障铁路通信网光纤传输的安全，就应该选择科学合理的管理措施。在铁路通信网光纤传输的建设过程中，只有通过对各个铁路基础设备设施和网络进行科学的布局，才可以达到光纤信号互不干扰的效果。因此，需要确立明确管理理念，全面统筹优化铁路通信网光纤传输网络安全的管理工作，这样才可以保障铁路通信网光纤传输网络安全可靠地运行。同时，在我国的各个地区中，需要将小站电源进行集中管理，加大对小站电源的监管和控制力度，这样才可以有效解决突发事件问题。然后，在对光纤传输全面监控的过程中，应该采用各种方法来进行排除各自不利的干扰因素。最后，专门负责维修各类通信设备的部门应该严格遵照相关标准规范，对其进行统一调度和管理的相关工作。

4.7 合理选取传输方式

在我国目前的铁路通信系统中，密钥可以分为两种类型的信号传输系统软件：根据采用光纤传输模式的封闭信号系统软件和采用光纤网络传输模式的开放信号系统软件。每种传输方式都对改变传统的铁路信号传输方式起着重要作用。因此，相关运营商应尽量有效选择相关传输模式，以确保铁路通信系统的安全性和合理性。值得一提的是，上述两种传输方式各有特点。

一般来说，光纤网络传输方式具有相对明显的传输量，能够很好地满足远距离传输的要求。此外，该传输方式施工效率高、速度快，维护方便快捷，经济效益极为明显。值得注意的是，这种传输方式的局限性在于，它非常容易受到外部条件的限制。

目前，光纤传输的增长速度相对较快，但与有线电视传输方式相比，具有一定程度的狭隘性。现阶段，有线电视传输在信号安全传输环节中可靠性较高。这是因为有线电视传输的特点，它在长距离传输链路中具有非常高的可靠性，同时具有非常大的传输量，但其缺点也很明显。

例如，在规划初期，这种方法需要大量资金，而且基本建设时间较长。对于以通信系统为主体的铁路信号安全信息传输的有线信道，相关运营商通常选择电缆传输系统软件，但电缆传输系统的软件非常容易受到天气等外部因素的影响，传输可靠性不够。近年来，随着技术实力的逐步提高，光纤传输系统软件得到了快速发展。它具有网络带宽大、无线中继间隔长、传输能耗低等优点。

4.8 光网络智能化建设

为了在铁路行业的发展中更好地促进光网络的智能化建设与进步，需要积极地对未来发展进行全面的规划以及评估。过去的光纤传输发展进程中，通信主线主要是基于传输技术为基础。但是伴随着技术的发展与进步，使得计算机技术得到了全面普及与应用，由此在铁路通信技术的发展中，也逐渐利用了自动链接控制技术，该技术可以很好地实现对信息内容的集中采集与分析，进行网络智能化的建设与处理，这是实现当前光纤传输技术，以及未来发展需要的重要方式。

5 结语

综上所述，随着互联网技术和信息化技术的快速发展，我国铁路通信网络安全的主要矛盾是“人民日益增长的高标准需求”和“铁路通信网光纤传输技术发展不平衡和不充分”之间的矛盾。如果要确保铁路通信网光纤传输信号的稳定性，就需要通过对现阶段存在的问题进行仔细的分析，并且采取科学合理的解决措施，找出在铁路通信网光纤传输过程中的影响因素，最后根据相应的实际情况做出相应的有效保护措施，以提高我国铁路通信的技术与质量。