光纤通信技术下铁路通信系统应用

【摘要】和传统的通信技术相比，光纤通信在容量、损耗、传输速率等方面具有优势，在强大的技术和资金支持下，获得了迅猛发展。本文首先分析了光纤通信技术的特点，然后介绍了在铁路通信系统中的应用，最后阐述了未来发展趋势，以供参考。

【关键词】光纤通信；铁路通信系统；技术应用；发展趋势

光纤通信技术从出现到发展，容量不断扩大、传输速度不断加快，不仅技术革新迅速，而且应用范围迅速扩展，目前在多个领域得到普遍应用。以铁路通信系统为例，向着智能化、宽带化的方向发展，光纤通信技术的应用，可以满足系统对于通信技术的需求，促使通信系统更加完善。以下对此进行深入探讨。

1光纤通信技术的特点

1.1通信容量大

光纤通信技术具有频带宽、容量大的特点，相比于微波技术，光纤在信号传输上的容量高出数十倍；相比于电波频率，光纤的光波频率高出十几倍。单纯从光纤的频带宽度来看，光纤传输带的宽度比铜缆、电缆都要大，而且传输过程中的损耗较小，这是一个巨大的优势。综合来看，光纤通信的信息传输容量大、传输距离远，这是其他通信技术难以比拟的。

1.2光纤损耗低

我国目前常用的光纤材质为石英光纤，相比于其他材质的损耗低，可以降低施工运营成本。另外，玻璃材质具有电器性质，而且石英光纤在具体施工中，由于绝缘性能良好，因此不需要设置接地和回路，能加快施工进度、降低施工成本。通信企业要想获得长远发展，就必须通过节约成本提高竞争力，光纤通信技术的应用刚好满足这一要求。

2光纤通信技术在铁路通信系统中的应用

铁路通信系统的建设，对于通信技术的要求如下：①通信系统的网络结构、软件硬件，均要满足列车在高速运行下的通信要求；②可以实现无线列控，能准确调度列车的运行，实现列车和地面控制中心之间的信息交流；③可以沿着铁路线路快速越区切换；④降低铁路沿线恶劣环境对通信系统的影响。基于此，目前采用的光纤通信技术主要如下：

2.1波分复用技术

利用单模光纤的低损耗区，波分复用技术具有宽带资源，可以根据光波的波长、频率的不同，改建成为不同信道。在发送端使用波分复用器，可以将不同波长的载波结合在一起，然后传输至同一光纤中。而在接收端，利用分波器可以将不同坡长、不同信号的光载波分离开来。不同波长的光载波信号彼此相互独立，一根光纤可以对多路光信号进行复用传输。目前，波分复用技术已经在铁路通信系统中应用，优势包括两点：①不会受到天气、电磁信号的干扰；②信息传输效率明显提升。

2.2光纤接入技术

在信息高速公路中，光纤接入网是一个关键的环节，为了满足用户的需求，提高信息传输速度，应该重视用户的接入部分，要求具备主干宽带传输网络。光纤宽带接入期间，存在多种不同的传输模式，其中最为常见的两种模式是FTTH和FTTCab。这两种传输模式的应用，光纤可以在不同位置进行传递，不再受到时间、空间的限制。但是，考虑到光纤到户是光纤宽带接入的最终形式，因此必须分析不同宽带的特性，提供多种宽带需求，提升用户体验。

2.3PDH技术

在我国，PDH光纤通信技术在铁路通信系统中的应用，最初是在大秦铁路上，该铁路项目采用的是八芯单模短波光纤，同时利用PDH二芯搭建起干局线网络通信系统。在区段通信电路和沿线车站，则采用二芯配置PCM、D/I、8Mb/sPDH等，该通信系统的建成，标志着同轴模拟传输相光缆数据通信系统的应用。但是，技术缺点是复用结构复杂、技术标准不一、网络管理难度大，因此阻碍了该技术的快速发展。基于此，SDH技术应运而生，提高了光纤通信技术的应用价值，首先统一收集光纤信号，然后通过不同频率将信号发送出去，应用在高速行驶的列车中具有良好效果。

2.4SDH技术

SDH是高速传输、同步数字体系的通信技术，传输性能更加优化。在信号传输上，可以利用不同的频率进行传输，或者采用多种等级传递方式。如此，列车在高速运行时，信息传递基本不会受到干扰。相比于PDH技术，应用优势如下：①接口标准、比特率均统一，即使是不同厂家生产的设备，也能够相互连接。②网络管理能力提高，网络信号在传输过程中，传输效率明显加快。③基于SDH设备构成的环网形式，具有自愈功能，一旦主信号切断，通过自愈网可以快速恢复正常通信。④SDH技术的应用更加广泛，将数字加成技术、网络通讯信号相结合，可以提高铁路通信系统的稳定性，优化信息传输。

2.5DWDM技术

DWDM技术的应用，是以多个波长作为载波，在一条光纤内，可以实现各个载波通信通道的传输，因此能减少光纤的数量，单根光纤的传输速度可达到400GB/s。目前该技术也已经在铁路通信系统中应用，首先将波长、光纤频率相结合，通过DWDM设备促使信息系统全面兼容；然后利用SDH设备，可以实现信号波的传输。该技术的优势是不会受到雷雨等恶劣天气的影响，虽然初始应用时会存在信号传输不稳的情况，但随着应用时间的延长，信息传输效率明显提升，传输速度显著加快。

3铁路通信系统中光纤通信技术的未来发展趋势

3.1光时分复用技术

为了进一步提高光纤传输系统的传输容量，可以采用超大容量、超长距离传输的光纤通信技术，除了波分复用技术以外，还有光时分复用技术（OTDM）、密集波分复用技术（WDM）等。这两种技术的应用，可以在单根光纤中提高传输信道的传输容量。在实际应用中，由于OTDM技术、WDM技术的通信系统容量有限，可以同时使用多个OTDM信号，用来提高传输容量。另外，偏振复用技术的应用，可以减弱相邻信道之间的相互作用，不仅占用的空间小，而且色散管理分布要求低，归零编码信号具有较强的适应能力，目前在大容量的通信系统中得以应用。而OTDM/WDM混合传输系统，目前尚未有一些技术问题没有解决。

3.2光孤子通信技术

光孤子通道是一种特殊的超短光脉冲，它处于光纤的反常色散区，能够平衡光纤的非线性效应、群速度色散效应。针对较长距离的光纤传输，利用光孤子通信技术，不会改变光纤的波长、速度等参数。光孤子通信技术具有良好的应用前景：①在长距离高速通信中，利用超短脉冲控制技术，可以减少ASE，增加传输距离；②为了提高光学滤波的传输距离，利用光孤子通信技术，可以输出低噪音的EDFA。

3.3全光网络技术

全光网络是未来的高速通信网，也是光纤通信技术发展的最佳状态。传统的光网络可以实现节点间的全光化，但在网络节点处采用的是电器件，会阻碍通信网络容量的增大，这是铁路通信系统必须解决的问题。在全光网络中，电节点会被取代，可以实现信息的高速交换和传输，用户信息依据波长决定。我国目前全光网络技术尚处于初级发展阶段，在未来，该技术会逐渐发展为以WDM技术为主体的光网络层，可以消除电光瓶颈带来的不利影响，成为未来信息网络的核心。

4结语

综上所述，光纤通信技术具有通信容量大、光纤损耗低的特点，因此在通信系统中广泛应用。本文以铁路通信系统为例，目前光纤通信技术的应用，以波分复用技术、光纤接入技术、PDH技术、SDH技术、DWDM技术为主要代表。在未来，光纤通信技术向着光时分复用技术、光孤子通信技术、全光网络技术的方向发展，能促进铁路通信水平的提升。

参考文献

[1]倪鹿明.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].信息通信，2015（3）：240~241.

[2]赵克河.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].中小企业管理与科技，2014（1）：299~300.

作者:赵瑶宪 单位:中国铁建电气化局集团有限公司