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摘要：近年来，我国铁路工程得到了快速发展。光纤通信技术诞生至今，发展迅速，其通信容量不断加大、通信传输速度不断加快。光纤通信技术的革新速度很快，并在应用深度和广度上逐步强化。从另一个角度看，光纤通信技术对我国铁路通信系统有着重要作用，能促进铁路通信系统的智能化发展。因此，本文主要就光纤通信技术在铁路通信系统中的应用进行探究。
关键词：光纤通信；铁路；通信
Research on the application of opticalfiber communication technology in railway communication system
Yu Xiaoyu
(School of Electronic and Electrical Engineering Anhui Wenda Institute of Information Engineering,Hefei Anhui,230032)
Abstract:In recent years,my country's railway engineering has developed rapidly.From its birth to the present,optical fiber communication technology has developed rapidly,and the communication capacity and communication transmission speed have been continuously improved.The innovation of optical fiber communication technology is fast,and it is gradually strengthened in the depth and breadth of application.From another point of view,opticalfiber communication technology plays an important role in my country's railway communication system and can promote the intelligent development of railway communication system.Therefore,this paper mainly explores the application of opticalfiber communication technology in railway communication system.
Key words:opticalfiber communication;railway;communication
中国社会经济的飞速发展带动了中国各个产业的发展，互联网产业也不例外。社会发展水平与市场经济活跃程度的不断提升，使我国通信网络技术取得了突出成果。通信技术的不断成熟，使其被广泛应用于各个行业、各个领域。在铁路系统的通信系统网络中，光纤通信技术扮演着举足轻重的角色。
一、简述光纤通信与铁路通信技术
光纤通信技术作为一种以高频光波为载波条件的技术方法，对光波频率有着较高的要求，即要求光波频率必须达到1015赫兹以上，并且，在传输过程中，一般以媒介方式进行。从理论文件中了解到，光纤在通信中的有效运用有赖于光纤磨损程度小的优点，其能有效降低信息传送的资金投入成本，使单位或个人都能获得更多的物质回报和更便捷的通信体验。因此，若干年之后，产生了以光缆为信号传播媒介的数据传输网络，其形成的第一光纤系统速度接近23dB/km。光纤的损耗范围相对较小，能较大限度地降低成本投入，扩大经济效益。光纤通信传输技术不仅能在使用过程中降低成本投入，还攻克了传统技术难以克服的技术难点，无论在损耗、体积、重量还是传输速率方面都表现出了十分显著的优势。而且，光纤对电磁感染具有强大的防御力，能避免传播信息串频的情况。因此，光纤通信技术得到了通信领域工作人员的广泛认可。
在社会经济快速发展的今天，人们对通信传播媒介——光纤的研究脚步从未间断。许多光纤生产企业都在加大资金与技术的投资力度，光纤生产的改进也推动着光纤通信技术的持续发展，目前已经取得了诸多成果。同时，光纤通信的传播速度不断加快，尤其是其传送效率不断提高，在20多年内已经实现了数百倍的增长。因此，在信息通信领域中，通信信息的传播媒介开始发生转变，以光纤为传播媒介的通信信息被广泛应用到各个传输领域，进而诞生了光纤通信传播技术。
铁路的通讯传输方式以有线传送为主、无线传送为辅，按业务范围划分为地方、长途、区域和站内等通信区域，按服务功能分类为传输、专业通讯和公共通话。将设备使用与电信技术应用于高速铁路通信中，可以将高速铁路通信技术的提点总结为以下几点。第一，铁路通信线路的分歧点比较多，且设备较分散，组网较困难，铁路通信全部按照铁道路来安排，主要分为电缆铁道路和明线铁道路架空两种方式。第二，铁路通信的主要工作是完成机车与列车之间的统一指挥调度，以此确保铁路行车通过的安全性。轨道通讯系统是由有线电和无线电融合而成的通讯系统，其开展的生产工作由机车和列车运行实现。为了让列车与行车之间在指挥上做到便捷联络，铁路通信开始发展成有线通信与无线通信相结合的通信系统。第三，因为铁路通信业务种类繁多，设备众多，所以需要保证运营实现精准快速[1]。
二、光纤通信技术的优越性
光纤通信技术和传统电通信相比主要存在着两个方面的差异：一是采用频率更高的光波为载波，二是采用光纤作为传输介质。因此，光纤通信技术具有以下优势。第一，能效不高，光纤通信技术使用的材料为石英绝缘体材料，资源极为丰富且损耗极低，在传输过程中的损耗一般小于20dB/km。光纤传送系统能够缩短中继站的数量，延长距离节约光缆传输技术投资。第二，抗电磁干扰能力很强，任何信号传送系统都需具备足够的抗干扰性能。通讯的干涉源比较复杂，包括自然干涉源与工业干涉源。自然干涉源指的是电离层改变、雷电等；工业干涉源指的是高压电线、电力旋转马达等，这些都需要工作人员给予重视，正确认知处理当代通讯。通常情况下，当代大多数通信手段无法完成对干扰因素的排除，只有光纤通信能够符合上述条件，并能够从根源上解决通信系统中存在的困扰与障碍。第三，传输容量巨大、频带极广。随着现代科技的飞速发展，通信需求不断增加，为了使通信的频率范围更广，有线通信开始由明线向光缆方向发展，而无线则由短波向微波和毫米波的方向发展，它们都是为了扩大载波频谱范围。相比之下，光纤发送的光波比上文所述的范围都广，因此，光纤通信容量远大于无线通信。第四，保密性强，不受串话干扰。与有线通信相比，光纤通信很少外泄光波。因此，无论采用何种方式都不能从光纤外部盗走光纤内信息[2]。
三、铁路通信系统中光纤通信技术应用技术
(一)波分复用技术
单模光纤低磨损手段及其波分复用(WDM)技术的发展给相关领域提供了大量的通信资源，根据光波及波长频次的多元化体征，技术人员可以采用光纤损耗方式构建各种信息传送形式。不仅如此，通讯的传播载体为光波，可采用波分复用(WDM)技术在传送端进行信息传输，使各个不同的波长与载体平稳合并，让它们在同一光纤内进行传送工作。接收端能以分波器的方式将多种波长和信号装载波离析出来，使各波长信号之间相互独立。单根光纤可将多路信息同步进行复合传输。如今，铁路工程通信系统开始逐渐运用以上技术。但受各种波长传输通信信息的影响，信息在传输过程中不可避免地会受到气候、电磁信号等外在因素的干扰，进而降低信息传送的效率水平[3]。
(二)光纤接入技术
光纤接入网是当代中国铁路与高速公路通讯体系中一个关键的环节，使用范围广，被社会各界广泛接受。为最大限度地贴合人们的要求，实现信息的高效化传送，光纤接入网需重点关注一些接入的模块，其中，尤其要注意的是利用主干带宽及传输网络进行工作。光纤接入网对每个用户来说都十分重要。不仅如此，光纤宽带(FITH)的在接入过程中总会出现多种不同类型的传输模式，而光纤及FITH是其中较为常见的两种模式。FTTH能有效发挥光纤在各种信息环境下高效的快捷传播作用，能够打破时空对信息传送的限制[4]。
四、光纤在铁路通信中的现实应用
(一)PDH光纤通信系统
当前，高速铁路通信技术逐渐朝着自动化、宽频化、数字化和信息化的方向发展，光纤网络也开始逐渐运用于高速铁路通讯方面。光纤通信技术在列车通讯中的应用始于20世纪80年代初，那时使用了一根四芯多模数的短波长光纤，并同时引入了二次群技术。例如，中国重载双线电动化大秦高速铁路使用的是八芯单模光缆(简称八芯光缆)，这是国内首条长距离铁路光纤通信系统，推动了国内铁路通信网络从小型同轴模拟传送方式缓慢向数字光纤通信传送方式转变。不过，在PDH的普适性上，国内并无统一标准，还存在网络管理效能和复用架构烦琐等缺点，这使得PDH渐渐难以满足当下光纤通信发展需求。在这种情况下，SDH光纤通信应运而生[5]。
(二)SDH光纤通信系统
相较于PDH光纤通信系统，SDH光纤通信系统更加完整且应用更为广泛。该系统能够对PDH光纤通信中的隐私漏洞进行有效弥补，因此，可以说SDH光纤通信相关技术极大地促进了铁路通信领域的发展。SDH光纤通信技术是一种先进且实用程度极高的数字化通信技术之一，其可以在后续技术发展中完成与数字信息化的联动过渡，将需要使用的信号固定在某种规定的组织之中。
SDH光纤通信技术的优点可以概括为以下三点。第一，它可以对网络中若干支路字节的复接作业进行优化。第二，它可以为用户的互联网使用奠定基础。在光纤通信中，其采用的标准时间和比特率都是统一的标准要求。而且，SDH光纤通信系统拥有十分突出的网络安全和自我优化效果，在上网中断时，能够快速完成自主修复，且成功修复后的网络信息传输能保持正常工作。第三，SDH光纤通信系统拥有优秀的自我管理效能，能够为铁路通信提供更加稳固的保障[6]。
与PDH光纤通信技术相比，SDH光纤通信技术拥有非常突出且高效的通信功能，并在铁路通信中充分展现了这一优势。日益完善的SDH光纤通信技术必将在后续的应用过程中逐步取代PDH光纤通信的部分技术。连接光缆需通过接入层传送系统和622Mb/s光缆的传送口，将以上设施和铁路沿线的接入系统相互连接，使整个高铁线路均可进行SDH光缆铁路通信，进而促进中国高速铁路通讯的可持续性发展。
(三)DWDM光纤通信技术
DWDM技术在单一光纤中具备各种波长传送的能力，能在更大范围内将不同的波长频率结合起来进行传输，相当于以1条光纤的敷设成本安装7根至8根虚拟光纤，其速度比一般光纤传输技术快七倍。该技术的主要原理是光纤能够携带不同频段的波长，并在分波器的辅助下对这些频段波长进行分类和梳理。DWDM方法能够与IP协议、ATM、SONET/SDH、以太网技术等进行数据传输，这一方法的高性能和高兼容性尤其适用于现阶段的铁路高速化发展趋势，便于铁路交通信息传输效率的提高[7]。五、未来光纤通信技术发展趋势
第一，全光网络时代的到来。虽然当前光纤通信还存在电器件方面和其他条件的限制，但是最后一个发展阶段一定会到来。目前，光纤网络还无法离开电网、因特网等单独存在，它们需相互依赖、相互依存，才能在全光网络时代中平稳发展，由节点走向全面。全光网络在整体性、及时性和稳定性等方面都有显著优势，其处理速度更快，传递资源更多，容错率更高。目前，虽然我国还处在信息技术发展的初期阶段，但是全光网络时代的到来已让人们看到了它美好的前景。第二，超大容量和快速传输。光纤通信诞生的最初目的就是增加传输容量，提高传输速度。因此，这是光纤网络深入发展必须要达到的目标，光纤通信技术需要努力朝TB及更高的传输速度迈进[8-11]。
六、结语
总之，就铁路通信系统中光纤通信技术的运用现状来看，光纤通信技术的运用融合了铁路通信系统中一些可以选择的关键性技术。这些技术不仅在铁路通信领域中占有非常重要的位置，还对光纤通信技术发展起到了一定的推动作用。因此，我国铁路通信领域的光纤通信技术应用必然会变得更加广泛。随着我国光纤通信技术水平的逐渐提高，我国铁路通讯系统也将不断完善与升级。
【参考文献】
[1]李倓.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].科技信息，2011(5).
[2]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).
[3]郑丰果.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].信息通信，2017(1).
[4]陈鼎.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].无线互联科技，2016(18).
[5]王晨.试论光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].交通科技与管理，2021(25).
[6]闫玉平，王伟，葛琳.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用及发展[J].商品与质量，2019.
[7]何静涛.试论光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].中国新通信，2016(01).
[8]张欢欢.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].工程技术:引文版，2016(9).
[9]崔勋.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].数字通信世界，2016(11).
[10]刘珍宇.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用思考[J].中国新通信，2018(10).
[11]王里.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用浅析[J].数字通信世界，2018(04).
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