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[摘要]光纖通信是一種將光波作為信息載體，將光纖作為傳輸媒介的通信方式，其也是一種重要的信息傳輸技術，具有較高的可靠性、方便性，較強的干擾性，被廣泛應用到鐵路通信系統中，為鐵路通信系統做出了較大的貢獻?；诖耍瑢﹁F路通信特點和光纖通信結構原理進行分析，研究鐵路系統中的光纖通信技術應用。

[關鍵詞]鐵路；通信系統；光纖通信技術

在鐵路運輸建設和生產過程中，主要是通過多種通信方式實現信息的傳輸和處理。鐵路通信的主要目的就是實現機車及行車車輛在作業過程中的統一指揮調度，但是因為鐵路企業較為龐大，其中包括機車、運車、電車、工車等多個車輛專業部門，這些部門都是根據鐵路運輸相互協同工作。那么，為了保證不同部門之間的信息能夠暢通，實現調度、站內、站間和區間的通信協調，鐵路通信在其中就具有重要的作用。光纖通信技術是光通信中的一種技術，現已成為通信的主要途徑，在現代電信網中具有重要的作用，并且在鐵路信號網絡化及信息化通道建設過程中具有良好的發展前景。

1光纖通信

光纖是一種固定的傳輸網傳輸媒介，其主要結構包括護套層、纖芯、包層，其中包層及纖芯是通過石英材料夾雜其他雜質組成的，并且包層的折射率比纖芯要低。纖芯和包層主要目的為實現光纖引導光波的作用，包套層的主要作用為使光纖受到保護，使其不會受到機械的損害。通信光纖主要包括多模光纖和單模光纖。多模光纖的纖芯主要包括50μm和62.5μm兩種形式，包層的直徑一般都是125μm；單模光纖的包層直徑也是125μm。一般只是通過肉眼不能夠將多模光纖及單模光纖進行區分，但是多模光纖的多徑色散較為明顯，不常使用到通信網中，尤其是長途傳輸系統，其一般使用單模光纖[1]。光纖通信也就是將高頻廣播作為載波的基礎，將光纖作為傳輸基礎的一種通信技術。光纖通信技術的容量較大，并且重量較輕，體積較小，具有較小的損耗，在通信過程中不會串音的優點，所以其被廣泛應用。圖1為光纖通信的基本原理。

電端機的主要目的為實現信源傳輸信息數據的處理，并且實現數字復接功能；光發送端機的主要目的為將電端機的電信號轉變為光信號，之后將光信號送入信道傳輸中，比如光纖、水下及自由空間中。光接收端機的主要目的為將接收到的光信號轉變為電信號，之后將電信號送入到電端機進行處理，之后實現數字的分解，將原始數據進行恢復，之后為用戶進行傳遞[2]。

2鐵路通信

鐵路通信的主要傳輸方式為有線傳輸和無線傳輸，根據服務區域主要包括地區、長途、區段及站內等通信區域，根據不同的業務性質主要包括數據傳輸、專用通信及公用通信等。以設備使用和電信技術在鐵路通信中使用可以對鐵路通信的特點進行以下分析[3]：首先，鐵路通信具有較多的線路分歧點，并且設備較為分散，組網的難度較大，鐵路通信都是根據鐵路線進行布置，主要包括電纜鐵路線路及明線鐵路線路的架空；其次，鐵路通信的主要任務就是完成機車和列車的統一指揮調度，從而能夠使鐵路在行車過程中的安全得到有效保障[4]；然后，鐵路通信其實就是有線電及無線電相互融合的一種通信，其生產任務主要是通過機車和列車的運行實現，為了能夠使列車和行車在指揮機構中聯系方便，所以鐵路通信在發展過程中逐漸成為將優先通信作為基礎，并且結合無線通信的一種通信系統；最后，鐵路通信具有多種業務，并且設備較多，要求其在運行過程中準確且迅速[5]。

3鐵路通信系統中的光纖通信技術使用

3.1準同步數字光纖通信

在上世紀八十年代，鐵路光纖通信技術開始不斷的發展，在我國第一條長途干線光纜數字通信系統創建之后，有效促進了我國小同軸模擬傳輸光纜數據通信在鐵路通信網中的使用，但是因為其復用結構緯復雜，并且PDH標準并不一致，導致光纜通信系統無法快速發展，以此出現了同步數字光纖通信技術，其能夠有效提高光纖通信系統在鐵路通信中的使用價值。其一般是統一收集光纖信號，之后通過不同頻率將其發出，有效提高鐵路在高速運動過程中的通信效果[6]。

3.2DWDM技術

DWDM技術一般使用大量波長作為載波，通過低損耗及單模光纖的寬帶特點使不同載波通信通道能夠在同條光纖中進行傳輸，以此有效降低了光纖使用的數量，從而提高單個光纖傳輸數據的最大流量。DEDM協議和傳輸速度并沒有較大的關系，其一般使用以太網協議和IP協議實現數據的傳輸。DWDM技術一般是在激光通道過程中，使用不同的速度實現不同類型數據流量的傳輸，并且現代大部分鐵路系統都已經開始使用此種技術，因為其不會受到雷雨天氣的干擾，能夠相互結合光纖頻率及波長，之后通過自身系統和設備實現信號系統的全面兼容，之后通過SDH設備實現信號波的傳遞。在一開始信號傳遞會不穩定，但是在時間不斷增加的過程中，信號的傳輸速率就會不斷提高，并且傳輸速率也會不斷加快。在此背景下，可以使用16波道和單纖單向的傳輸方式，使相同波長能夠在不同方向重復使用。其還滿足現代數字傳輸體制的世界標準，并且承載了較多的光纖信號，使用的組網方式較為靈活，有效簡化網絡設備和結構，降低聯網成本[7-8]。

3.3SDH技術

SDH技術屬于高速傳輸和同步數字體系的數字通信，其存在多方面傳輸特性。比如信號傳輸，其能夠通過不同的傳遞方式及不同頻率進行傳輸，并且在傳輸過程中還能夠實現等級傳遞方式，實現通信系統傳遞的全面優化。以此在鐵路運行過程中的信號傳遞就不會受到干擾。此技術具有較多的優點：首先，其接口標準較為統一，并且比特率較為統一，能夠為不同廠家設備之間的相互連接提供了多種可能。其次，提高網絡管理的能力，并且在網絡信號傳輸過程中能夠使用不同要應用模式實現信息的傳遞，以此有效提高信息的傳遞效率；現代，此技術使用越來越廣泛，尤其是在互聯網不斷發展的現社會，SDH技術的使用為鐵路通信帶來了良好的通信效果，在鐵路通信網中，其將同步數字作為基礎，使用光纜光纖系統實現信號傳遞，中繼網能夠通過光纖實現同步傳輸系統的創設，實現通信網絡的優化，使用數字加成技術和網絡通信信號相互結合的方式提高鐵路通信系統中信息傳遞的可靠性和穩定性，以此實現信息的全面優化[9]。

4鐵路通信系統中的光纖通信技術設計

4.1鐵路通信骨干網

傳統鐵路專用網絡設備主要是模擬式，比如調度分機、總機等，大部分都是使用繼電器和電阻電容等多種結構，其通信效果不理想，并且容易發生故障。因為傳統鐵路通信信號傳輸方式一直使用載波信道和音頻線路，其都是模擬信號的范圍，可靠性不佳。但是光纖的傳輸單寬較寬，其還有較強的抗電磁干擾的能力，能夠有效保證鐵路運行的可靠性?，F代鐵路通信網結構主要包括三層網絡，分別為干線網、局限網及區段接入網，圖2為通信網絡圖。由于鐵路網絡的特殊性，一般鐵路專用的通信網都是使用鏈式結構，在鐵路沿線同軌道的線路進行鋪設[10]。

4.2鐵路通信的接入網設計

4.2.1鐵路通信的接入網方案圖3為典型的接入網網絡圖，其中PAD表示分組拆裝設備，SPC表示程控交換機，POST表示普通的電話業務的OLT設計，根據沿線的其他中間站實現ONU設備的設置，不同設備之間要求具有64kb交叉功能，如果OLT和ONU連續中斷，但是OUN業務并不中斷，那么就使用不同中間站的閉塞電話功能實現。網絡接口的配置要求線路的光接口速率達到每秒155.52Mb，業務節點的接口主要為V5.2，用戶網絡的接口主要包括模擬二線接口。如果地區為C4以上，那么使用的數字程控交換機能夠直接實現交換機的接入，沿線中間站的自動電話機使用就近接入的原則，分別實現C4以上交換機的接入。數字通信系統在不同類型業務之間具有較強的使用能力，不管是圖像、電話或者數字傳輸，都能夠實現信號的傳輸和轉換。通過電務段管轄的區域，在不同電務段設置監控終端，之后和鐵路局網元網管中心進行相互連接，從而能夠實現信息的管轄和監督[11]。

4.2.2區段通信網的組成鐵路接入網系統主要使用共線式連接方式，通過ONU和OLT的音頻結構實現調度分機和總機的相互連接。鐵路局和分局使用的電調、貨調等接入局和分局的通信站設備為OLT，其他各站的調度分機分別和相對應的ONU和OLT設備進行相互的連接，圖4為調度電話的接入圖。在沿線不同站點中設置不同的數據接口，從而能夠有效滿足鐵路中各個點對點數據鏈路，線路慢性的點車輛運行調度系統使用2M數據專線接口。并且各站的數據接口主要在調度監督系統、紅外線探測系統及電力運行等系統中使用[12]。

4.3傳輸組網

鐵路傳輸網絡主要包括三層網絡，分別為骨干傳輸層、匯聚傳輸層及接入傳輸層，其中骨干傳輸層在傳輸網絡中具有重要的做用，處理的一般都是重要大顆粒業務，對核心部門的調動及處理能力具有較高的要求。匯聚層為骨干層和傳輸層中間，其主要作用就是將區域業務在骨干層進行匯聚和處理，之后將骨干層業務進行分發。匯聚層節點主要包括業務區域中接入層節點進行創建，也是接入層網絡尤為重要的部分，其能夠有效提高網絡的擴展能力。接入層主要通過多業務節點構成，其主要目的就是實現業務傳輸和接入工作的順利開展，并且其還具有較高的安全性。通過對傳輸網承載業務的現狀和未來的發展趨勢進行研究表示，未來語音業務在不斷減少，數據業務在不斷增加，所以在實現傳輸網結構優化過程中要以未來角度進行考慮。并且還要有效提高數據資源的使用率，保證通道能夠通常無阻，實現網絡的合理組織[13]。骨干網組網的節點為核心節點，其在傳輸網創建過程中具有重要的作用，其連接的為大車站通信樓，其主要作用就是實現鐵路樞紐及大容量中繼電站相互聯系，從而實現網絡通暢。骨干網結構較為穩定，并且技術先進，具有良好的安全性，其電路較為復雜，節點數量較少。骨干網組網一般使用MSTP技術及波分技術，在選擇技術過程中要根據業務量決定。匯聚層具有承上啟下的作用，其主要目的就是負責區域中業務數據的收集和充分配置，實現這些工作的基礎為強大的業務調度能力。匯聚層能夠有效解決部分無法解決的問題，比如接入網的跨度較大、光纖的消耗較為嚴重等，其在組網過程中一般使用RPR技術、波分技術、MSTP技術等，其中應用最為廣泛的就是MSTP技術，其能夠和傳統TDM業務相互兼容，從而有效提高數據的優化能力。接入層的主要目的為實現相應業務的組網，其位置為網絡末端，其對技術具有較高的要求，并且成本的波動較大，現代接入層組網技術一般包括RPR技術、MSTP技術和EPON技術。在實現傳輸層和IP層組網過程中，要使用先進的技術，從而有效降低組網的成本，但是還要和實際情況相互適應。傳輸網只要在接入層中融入較多的業務接口，以此實現IP業務的快速處理，并且還可以使用大量接口，從而有效降低網絡創建的成本，充分發揮網絡資源的作用[13-14]。

5結語

光纖通信是鐵路通信系統中重要的信息傳輸技術，在鐵路通信過程中具有重要的作用，并且能夠有效提高通信行業的不斷發展，并且現代的市場需求也在有效促進光纖通信技術的持續進步。并且鐵路通信網要能夠有效滿足業務量的不斷提高，以此有效提高服務質量，光纖通信系統也逐漸成為鐵路基礎承載的主體設備技術，其能夠有效提高鐵路運輸能力，并且提高行車過程中的安全性，對指揮條件進行改善，為鐵路傳輸部門進行準確實時的信息交換，以此有效提高鐵路的傳輸質量。

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作者：劉沛 單位：中國神華能源股份有限公司神朔鐵路分公司