光纤通信技术在铁路通信系统中的应用及发展

闫玉平 王伟 葛琳

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 010000

随着信息全球化的发展，各领域信息化变革均围绕着宽带化、大容量与超长距离等核心环节逐步展开，而光纤通信技术的应用成为该领域的关注焦点。20世纪70年代末，随着电力系统规模的逐步扩大及其对运行安全稳定性需求的不断提高，电力通信网络应运而生。最初电力通信网络多采用微波通信技术，但因其易受干扰、带宽较小，因而无法满足电力通信网络业务需求。随着光纤通信技术的发展，众多专家学者致力于光纤通信技术在电力系统的应用研究，以期充分发挥光纤通信技术的优势，助推电力系统的深度变革。

1 光纤通信技术的主要优点

光纤通信就是通过以光作为信息载体，以光纤作为传输数据介质，因为光波频率要远远高出电波的频率，所以光纤的传输效率要远远高出电波的传输效率具有通信容量大、损耗低、传输距离长、抗电磁干扰能力强等优点。传统的通信系统中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，信息非常容易被窃听、被泄露，这样就导致传统的通信系统在信息保密方面存在许多的不足。

现在的光纤通信技术当中，大量使用的石英材质，这种材质的特点在于具有很强的抗干扰性，不易损坏，而且这种材料具有很强的绝缘性能，能够抵抗外界电磁环境的干扰，比如说人为活动造成的电磁环境扰动以及自然雷电气候等，还有地球大气电离层出现的变化，都不会对其产生较大的影响，就算出现一定的电磁波泄露，在整个系统当中也不会产出线串音，这种特点都导致其具有很强的抗干扰能力，能够在电力系统和电信系统当中发挥出应有的作用，符合人们在信息传输过程中的准确性的要求，因此这项技术获得了非常广泛的使用。

而光波在光纤中的传输采用全反射的原理，故光信号被限制在光纤中传输，不会从光纤中泄漏，即使在转弯处，漏出的光波也非常微弱，只需要在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂就能够有效解决，所以光纤内部能够实现无串音干扰的稳定运行，也无法窃听光纤中传输的数据信息[1]。

2 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用

2.1 光交换技术

光交换技术主要是交换技术和光纤传输技术，两种技术共同构成的光交换技术，不单单能够让金属电缆当中的一些缺陷和问题得到合理的解决，还能够让光纤转换的步骤程序化，能够让信息传输的传输效率和传输速度大幅度提高。当前，主要是在骨干节点上进行使用，为了让光纤传输的数据传输效率大幅度提高，在当前光纤传输技术当中，交换节点的作用非常突出，能够让光纤传输的效率大幅度提升，减少能源的消耗，降低损耗率，能够让光交换的效率有效的提升，让通信技术可持续发展得以实现，确保信息传输的准确性和有效性。

2.2 架空地线复合光缆

架空地线复合光缆包括三层，从外到内依次为铝线、钢芯、光纤。依循光缆结构的差异性可将其分为三类，即层绞式光缆、骨架式光缆、中心束管式光缆。在电力系统中应用此类光缆，有助于提升系统导电性能、机械强度，提升使用过程的安全性，具有较高的抗外力破坏性能。当前，此类光缆在多应用于110kV线路之中，可实现电力输电线路、复合光缆同步建设。由于光缆短路电流输出采用铝合金、纯铝丝保护材料，因而设计时还需考虑系统的负荷量，具体应用过程中，应对该电缆采取有效的保护措施，利用双层保护套等方式，避免紫外线的危害。更换地线时，应保障其原有性能，确保更换后系统的安全、稳定运行。

2.3 WDM技术

wdm技术也被叫做波分复用技术，主要是对多种不同波长的光载波信号进行汇合，在发射端利用复用器，在经过光纤传输过程中，首先进行耦合，让带宽增加的目的得以实现，在接收端通过分波器分离不同波长的光载波波信号，通过聚集整理让频率波长不同的光信号，保持相对独立的传输，接着通过接收器对其进行处理，使之成为原有的传输信号，在同一传输通道内让多个不同载体光波进行传输，波分复用技术可以进行双向传输，也可以进行单向传输，我国已经在波分复用技术方面进行了深入的研究，获得了大量的成果，wdm技术具有很强的有效性和经济性，在城域网和长途网等网络的传输过程中，具有非常重要的意义。

2.4 光联网系统

光联网系统在电力系统中也有广泛应用，由于其增加了网络范围与节点数量，因而赋予光网络超大容量，强化了网络透明性，实现了与多个电力系统及信号的有效连接，提升了网络灵活性，促进了电力通信效率与性能提升。一旦电力系统出现故障，光联网可迅速恢复网络，最大限度地降低故障危害，减少建网、运行与维护成本[2]。此外，基于光纤通信的光放大、光交换技术促进了光放大器的研发，为全光网络、光弧子通信提供了技术支持，可有效解决电子交换容量问题，提升透明度与速率，节约电力建网与网络升级的成本。

2.5 波分复用技术

波分复用技术就是将光纤低损耗窗口划分为多个不同波长的传输通道，通过波分复用器，将光信号分别在同一根光纤中不同的波长信道中传输，当信号到达目的地再运用波分复用器进行分离。就好像将一条马路划分多个车道一样，不同的车分别在不同的车道中行驶。波分复用技术可大大增加光纤的传输容量。目前波分复用技术在长途网、城域网等得到了广泛的应用。

3 结语

今天，我国铁路通信系统正在向智能化、数字化、宽带化、多元化方向发展。而我们也需要研究如何在铁路通信系统中推广、应用光纤通信技术，以进一步提升铁路通信能力，推动铁路通信系统转型升级。