【摘 要】光纖通信作為最主要的信息傳輸技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。文章從發(fā)展?fàn)顩r、技術(shù)特點(diǎn)等方面簡(jiǎn)要介紹了光纖通信技術(shù)，并著重分析了光纖通信技術(shù)在當(dāng)今鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用的基本情況。

【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù) 鐵路通信 應(yīng)用技術(shù)

從光纖通信問世到現(xiàn)在，光傳輸?shù)乃俾室灾笖?shù)增長(zhǎng)，光纖通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步， 應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。隨著鐵路通信朝著數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化方向發(fā)展，光纖通信技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中，顯著地提高了鐵路通信能力，極大地促進(jìn)了鐵路通信系統(tǒng)的完善和發(fā)展。

一、光纖通信概述

光纖通信是以很高頻率（大約1014Hz）的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。1966年7月，美籍華人高錕博士發(fā)表論文《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》，分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性，預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門。1970年，美國康寧公司根據(jù)高錕論文的設(shè)想首次研制成功當(dāng)時(shí)世界上第一根超低損耗光纖（衰減系數(shù)約為20dB/km），光纖通信時(shí)代由此開始。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前，光纖通信技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。

二、光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀

（一）波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長(zhǎng)）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。

（二）光纖接入技術(shù)

光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx。FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。

三、光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（一）超高速、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸

超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸?shù)牟ǚ謴?fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的 WDM 系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM 來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和 WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

（二）光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過光纖長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。光孤子技術(shù)未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km 以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

（三）全光網(wǎng)絡(luò)

未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來決定路由。目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。

光纖通信技術(shù)作為鐵路通信系統(tǒng)中最主要的信息傳輸技術(shù)，對(duì)鐵路通信的發(fā)展起到了非常重要的作用，不斷涌現(xiàn)的光纖通信新技術(shù)，不僅在鐵路通信領(lǐng)域扮演了重要的角色，還將極大地促進(jìn)整個(gè)通信行業(yè)的發(fā)展，而市場(chǎng)需求的不斷增加也必然推動(dòng)著光纖通信技術(shù)走向更高的水平。