光纤通信技术在铁路通信系统中的应用探究

张文超，祝绘青，李丽萍

（1.河北轨道运输职业技术学院，河北 石家庄 052165；2.河北省科学院应用数学研究所，河北 石家庄 050081）

随着社会的不断进步，各种技术被不断地研发出来，光纤通信技术便是在19 世纪60 年代提出的一种通信技术概念。光纤通信技术的不断发展也使得其自身的相关性能越来越成熟，传输效果也是越来越明显，在推动我国通信相关行业发展过程中起到了极其重要的作用。铁路通信系统作为铁路运输过程中较为重要的组成部分，对于自身的通信技术也是有着极其苛刻的要求。随着光纤通信技术的愈加成熟其也被应用到了铁路通信系统之中，而且还取得了较为良好的应用效果，在一定程度上为铁路正常运行创造了更加良好的环境，使得铁路通信系统更加的完善，从根本上推动了铁路相关行业更加快速地发展。

1 光纤通信技术概述

光纤通信技术指的是一种通过利用光导纤维传输信号来实现信息传递目的的通信技术，光纤通信技术功能作用的发挥主要是依靠光纤、光源和光检测器3个部分之间的相互协作。随着光纤通信技术的愈加成熟，其所应用的范围也是越来越广，且均能够取到较为良好的应用效果，推动了众多应用行业的快速发展。

1.1 光纤通信工作原理

光纤通信主要利用的是电信号，发送端把想要发送的相关信息转变为对应的电信号传输到激光器中，而后激光器发射出激光束，通过光束来将电信号发射出去，且电信号的变换也会引起光强度的变换，最终经过光纤来实现信号传输的目的。光纤的另一端便是接收端，接收端在接收到光信号后便根据相关技术将其转换为对应的传输信息，以此来达到光纤通信功能作用的实现。光纤通信虽然最开始将信息转变为了电信号，但最终还是将其转变为光信号来实现信息传输目的，光纤只是光信号传输的一种重要媒介。

1.2 光纤通信技术的特点研究

光纤通信技术自身拥有着较多的特点，其不仅拥有着较大的信息容量而且自身体积还比较小，在运行过程中造成的损耗也比较少，也正是光纤通信技术所拥有的这些特点才能够使其在大多数行业内都有着较多的应用。

1.2.1 光纤通信技术的信息容量较大

光纤通信技术最大的特点便是其信息容量比较大，相比传统的铜线、电缆等其他信号传输介质来说，光纤所能起到的信号传输效果将更加的良好，而且光纤通信技术的光纤传输频率也要远高于传统的电波传输频率。通过光纤和传统电波这两种不同的方式对同一信号进行传输，不管是在信号传输数量方面还是信号传输速度方面光纤通信技术都要比传统信号传输技术要强一些，也正是其信息容量较大的特点使得其经常被应用于铁路通信系统中。

1.2.2 光纤受到的损耗极低

一般情况下在光纤通信技术中所使用的都是石英光纤，这种光纤不仅能够起到较为良好的信号传输效果，而且在传输过程中对于自身的损耗也是较低的，不管是在前期建设阶段还是在日常运行阶段，都不会产生任何较高的成本费用支出，在保证了应用效果的同时降低了相关应用单位的运行成本支出，从根本上有利于为相关应用单位获得更多的利益。除此以外，石英光纤还具有着绝缘性能，在进行光纤施工过程中也不需要对其进行绝缘处理，也有利于施工成本的进一步缩减。

1.2.3 光纤尺寸较小、重量较轻

光纤通信技术除了信息传输量大、损耗低以外，还有着尺寸小、重量轻的特点。采用光纤通信技术来进行信号的传输则需要根据应用需求设置光纤的走线，而光纤尺寸小、重量轻的特点则意味着其所占据的空间也是相对较小，在进行光纤施工的时候也比较方便，后期运行维护过程中工作难度也比较小。因此光纤通信技术经常被应用于各种特殊环境中，不断推动着相关应用行业快速的发展。

1.3 光纤通信技术存在的不足之处

光纤通信技术虽然有着较多的优点，但是其自身也存在着一些不足之处，这些不足之处同样也是不容小觑的，工作人员只有根据其存在的不足之处尽可能的进行弥补，才能够更好的将光纤通信技术的作用完整的发挥出来。

1.3.1 光纤质地较脆、容易断裂

光纤通信技术在应用过程中也要注意其自身的问题，其中最为关键的便是光纤的质地较脆，比较容易发生断裂，这也就要求安装人员在进行光纤安装时需要对其进行一定的防护措施，尽可能的防止将光纤安置在较为容易出现问题的地方，这样的话便能够从根本上提升光纤的使用寿命，也有利于其功能作用的完全发挥。

1.3.2 对设备要求较高

在应用光纤通信技术，对光纤进行安装过程中，还需要使用特定的光纤安装设备。这主要是因为光纤自身的原因，其较小的体积虽然有助于施工和维护，但是也正是因为该因素使得普通安装设备无法满足光纤安装的需求，工作人员只有使用特定的光纤设备才能够实现光纤切断或者是连接。

1.3.3 避免光纤接触到水

在光纤应用过程中要尽可能的避免其与水的直接接触，如若有水与光纤直接接触的话，那么水一方面可能会对光纤内的OH-进行损耗，使得光纤无法正常使用，另一方面会光缆内的金属被水腐蚀掉，使得光缆强度被严重降低。除此以外，如若光缆内的水没有被及时清除的话，那么还可能会结成冰对光纤造成一定的压迫，最终使得光纤被损坏。总之，水会对光纤造成较为严重的影响，不管是制作、运输过程中还是在安装过程中都要尽可能地避免光纤直接与水接触。

2 光纤通信技术的发展现状

2.1 波分复用技术

波分复用技术指的是一种能够将众多波长不同光信号合为一束光信号的技术，其在光纤通信技术中同样有着极其重要的应用。光纤通信技术应用到铁路通信系统中，根据应用需求可能在同一根光纤内传输众多数量的载有信息的光信号，波分复用技术则主要被应用于在信息传输开始的时候，将不同波长的光信号合成一束而后送入到同一根光纤线路中，进而实现信息传输的目的。通过采用波分复用技术便能够实现充分利用光纤低损耗区宽带资源的目的，铁路通信系统中任何一根光纤都有着极其重要的应用，波分复用技术则将这些光纤的利用率提升到了最大程度，信息传输数量也从以往的个别光信号数量提升到了几倍甚至是几十倍。可以说波分复用技术的成功研发和应用从根本上推动了光纤通信技术的发展，使得其所能够起到的应用效果又进一步地得到了提升。

2.2 光纤接入技术

光纤接入技术指的是面向未来的光纤到路边和光纤用户的宽带网络接入技术。光纤接入技术是光纤通信技术在各行各业中应用的根本所在，虽然光纤通信技术利用最多的还是光纤线路对于相关信息的传输，但是如若没有光纤接入技术的话其将无法满足用户的众多需求。光纤接入技术主要被应用于光纤主干线路和用户之间的连接，其能够将光纤用户的光纤传输速度进一步地提升，而且还可以推动我国通信行业更加快速地发展。

3 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用

随着光纤通信技术的愈加成熟以及铁路通信系统越来越严格的需求，光纤通信技术在铁路通信系统中应用已经成为了一件必不可少的事情，根据光纤通信技术实际应用情况，能够将其在铁路通信系统中的应用分为PDH、SDH 和DWDM 3个阶段的光纤通信技术，不管是哪个阶段的光纤通信技术都在其应用的时间段内起到过较为重要的作用。

3.1 PDH 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用

PDH 也就是准同步数字系列光纤通信技术，其是最早应用于铁路通信系统中的光纤通信技术，同时其也是早已被时代所淘汰掉的光纤通信技术。PDH 光纤通信技术可以说是光纤通信技术的始祖，其1982 年便已经被应用于铁路通信系统之中，而且在当时所取得的应用效果也是极为显著的，对于推动当时铁路行业的发展起到了极其重要的作用。

PDH 光纤通信技术一般都被应用于点对点的信号传输过程之中，但是随着铁路的不断发展，线路的不断增多，这种PDH 光纤通信技术已经逐渐无法满足铁路通信系统的运行需求，其即使能够在点对点信号传输中起到较为良好的作用，但是如若单纯靠这种技术的话所花费的各种运行成本支出将会被大幅度提升，只有将PDH 光纤通信技术进行一定程度的革新，才能够使得光纤通信技术继续应用到铁路通信系统之中，继续发挥出自身信号传输的功能，并以此来达到推动铁路通信相关行业快速发展的目的。

3.2 SDH 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用

SDH 光纤通信技术便是在PDH 光纤通信技术的基础上改进而来的，SDH 也可以叫做同步数字系列光纤通信技术，SDH 光纤通信技术将PDH 光纤通信技术所存在的各种缺点进行了完善，而且SDH 光纤通信技术也不在限制于点对点固定模式的信号传输，其自身便具有较强的兼容性，能够实现同步信息传输、复用、分插以及交叉连接等众多的功能，使用SDH 光纤通信技术将能够更加快速的组成专用的信号传输网络。

SDH 光纤通信技术的研发也逐渐取代了PDH 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用地位，其通过自身较强的兼容性以及支线之间相互连接的性能，在铁路通信系统中起到了更加重要的作用。铁路通信系统在使用PDH 光纤通信技术的时候经常发生信号中断的问题，这对于铁路自身来说也是有着较为严重的影响，甚至还有可能会因此而产生一定的风险，但是SDH 光纤通信技术通过自身较为良好的性能则能够很好的避免铁路通信系统中信号中断的问题发生，使得铁路通信系统中的信息传输得到保护，最大程度上推动铁路通信系统的作用发挥。不过SDH 光纤通信技术也存在着一些自身的问题，虽然其能够实现信号传输网络构建，但依靠的依旧是单模光纤传输方式，对光纤的利用率比较低，而且也无法很好地保证信号传输过程中的稳定性，所以，SDH 光纤通信技术还有着较为广泛的改进和发展空间。

3.3 DWDM 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用

DWDM 光纤通信技术指的是一种能够利用一根光纤对一组光波进行传输的光纤通信技术，其也被应用于铁路通信系统之中。DWDM 光纤通信技术的特点在于单模光纤宽带的损耗比较低，允许若干波长载波在光纤中同时进行信息传输，DWDM 光纤通信技术在铁路通信系统中的应用从根本上提升了铁路通信系统各方面功能作用的发挥。

铁路通信系统应用SDH 光纤通信技术产生的传输速度慢等问题也能够在DWDM 光纤通信技术的应用中进行解决，DWDM 光纤通信技术不仅能够加快铁路通信系统中的信息传输速度，还可以在一定程度上继续提升光纤传输信息的容量，最大程度上满足铁路通信系统相关用户更多的应用需求，保证了铁路信息传输的实时性和有效性，从根本上有利于推动铁路通信系统更好地发展。

4 结语

总而言之，光纤通信技术在铁路通信系统中有着极其重要的应用，保证了铁路通信线路中信息传输的效率性和稳定性，对于铁路的正常运行有着极其关键的作用。在未来的发展过程中，铁路通信系统将会继续不断引入更加先进的各种技术，越来越使得自身趋向于智能化，对于各种技术的要求也将会越来越苛刻，因此光纤通信技术也应当根据实际情况对自身相关技术进行革新，在不断应用的过程之中将自身的缺点不断的寻找出来并进行对应地弥补，不断地推动自身技术快速地发展，这样的话才能够使得光纤通信技术在未来的应用过程中起到更加重要的作用，满足铁路通信系统越来越多的需求。