光纖通信技術(shù)下鐵路通信系統應用論文

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

　　【關(guān)鍵詞】光纖通信；鐵路通信系統；技術(shù)應用；發(fā)展趨勢

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

　　1光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

　　1.1通信容量大

　　光纖通信技術(shù)具有頻帶寬、容量大的特點(diǎn)，相比于微波技術(shù)，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(lái)看，光纖傳輸帶的寬度比銅纜、電纜都要大，而且傳輸過(guò)程中的損耗較小，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢。綜合來(lái)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(shù)難以比擬的。

　　1.2光纖損耗低

　　我國目前常用的光纖材質(zhì)為石英光纖，相比于其他材質(zhì)的損耗低，可以降低施工運營(yíng)成本。另外，玻璃材質(zhì)具有電器性質(zhì)，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(jìn)度、降低施工成本。通信企業(yè)要想獲得長(cháng)遠發(fā)展，就必須通過(guò)節約成本提高競爭力，光纖通信技術(shù)的應用剛好滿(mǎn)足這一要求。

　　2光纖通信技術(shù)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(shù)的要求如下：①通信系統的網(wǎng)絡(luò )結構、軟件硬件，均要滿(mǎn)足列車(chē)在高速運行下的通信要求；②可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)列控，能準確調度列車(chē)的運行，實(shí)現列車(chē)和地面控制中心之間的信息交流；③可以沿著(zhù)鐵路線(xiàn)路快速越區切換；④降低鐵路沿線(xiàn)惡劣環(huán)境對通信系統的影響�；�于此，目前采用的光纖通信技術(shù)主要如下：

　　2.1波分復用技術(shù)

　　利用單模光纖的低損耗區，波分復用技術(shù)具有寬帶資源，可以根據光波的波長(cháng)、頻率的不同，改建成為不同信道。在發(fā)送端使用波分復用器，可以將不同波長(cháng)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(cháng)、不同信號的光載波分離開(kāi)來(lái)。不同波長(cháng)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(jìn)行復用傳輸。目前，波分復用技術(shù)已經(jīng)在鐵路通信系統中應用，優(yōu)勢包括兩點(diǎn)：①不會(huì )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(shù)

　　在信息高速公路中，光纖接入網(wǎng)是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節，為了滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，提高信息傳輸速度，應該重視用戶(hù)的接入部分，要求具備主干寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò )。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(jiàn)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(jìn)行傳遞，不再受到時(shí)間、空間的限制。但是，考慮到光纖到戶(hù)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(hù)體驗。

　　2.3PDH技術(shù)

　　在我國，PDH光纖通信技術(shù)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(shí)利用PDH二芯搭建起干局線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信系統。在區段通信電路和沿線(xiàn)車(chē)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(zhù)同軸模擬傳輸相光纜數據通信系統的應用。但是，技術(shù)缺點(diǎn)是復用結構復雜、技術(shù)標準不一、網(wǎng)絡(luò )管理難度大，因此阻礙了該技術(shù)的快速發(fā)展�；�于此，SDH技術(shù)應運而生，提高了光纖通信技術(shù)的應用價(jià)值，首先統一收集光纖信號，然后通過(guò)不同頻率將信號發(fā)送出去，應用在高速行駛的列車(chē)中具有良好效果。

　　2.4SDH技術(shù)

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

　　2.5DWDM技術(shù)

　　DWDM技術(shù)的應用，是以多個(gè)波長(cháng)作為載波，在一條光纖內，可以實(shí)現各個(gè)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(shù)也已經(jīng)在鐵路通信系統中應用，首先將波長(cháng)、光纖頻率相結合，通過(guò)DWDM設備促使信息系統全面兼容；然后利用SDH設備，可以實(shí)現信號波的傳輸。該技術(shù)的優(yōu)勢是不會(huì )受到雷雨等惡劣天氣的影響，雖然初始應用時(shí)會(huì )存在信號傳輸不穩的情況，但隨著(zhù)應用時(shí)間的延長(cháng)，信息傳輸效率明顯提升，傳輸速度顯著(zhù)加快。

　　3鐵路通信系統中光纖通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢

　　3.1光時(shí)分復用技術(shù)

　　為了進(jìn)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(cháng)距離傳輸的光纖通信技術(shù)，除了波分復用技術(shù)以外，還有光時(shí)分復用技術(shù)（OTDM）、密集波分復用技術(shù)（WDM）等。這兩種技術(shù)的應用，可以在單根光纖中提高傳輸信道的傳輸容量。在實(shí)際應用中，由于OTDM技術(shù)、WDM技術(shù)的通信系統容量有限，可以同時(shí)使用多個(gè)OTDM信號，用來(lái)提高傳輸容量。另外，偏振復用技術(shù)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(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決。

　　3.2光孤子通信技術(shù)

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

　　3.3全光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

　　全光網(wǎng)絡(luò )是未來(lái)的高速通信網(wǎng)，也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最佳狀態(tài)。傳統的光網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現節點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)處采用的是電器件，會(huì )阻礙通信網(wǎng)絡(luò )容量的增大，這是鐵路通信系統必須解決的問(wèn)題。在全光網(wǎng)絡(luò )中，電節點(diǎn)會(huì )被取代，可以實(shí)現信息的高速交換和傳輸，用戶(hù)信息依據波長(cháng)決定。我國目前全光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)尚處于初級發(fā)展階段，在未來(lái)，該技術(shù)會(huì )逐漸發(fā)展為以WDM技術(shù)為主體的光網(wǎng)絡(luò )層，可以消除電光瓶頸帶來(lái)的不利影響，成為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò )的核心。

　　4結語(yǔ)

　　綜上所述，光纖通信技術(shù)具有通信容量大、光纖損耗低的特點(diǎn)，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(shù)的應用，以波分復用技術(shù)、光纖接入技術(shù)、PDH技術(shù)、SDH技術(shù)、DWDM技術(shù)為主要代表。在未來(lái)，光纖通信技術(shù)向著(zhù)光時(shí)分復用技術(shù)、光孤子通信技術(shù)、全光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的方向發(fā)展，能促進(jìn)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(shù)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(shù)在鐵路通信系統中的應用[J].中小企業(yè)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

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