■朱 勇 ■中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510663

當前，我國鐵路工程發(fā)展迅速，鐵路通信系統(tǒng)更是其中最突出的工程之一。鐵路通信系統(tǒng)是一個規(guī)模比較大和技術(shù)綜合度較高的復(fù)雜系統(tǒng)，它是確保行車安全、實現(xiàn)鐵路設(shè)施交通功能的關(guān)鍵所在，也是提高鐵路通信能力和實現(xiàn)鐵路站段各種信息業(yè)務(wù)的有效途徑。但常規(guī)鐵路通信網(wǎng)的接入方式已不能滿足鐵路通信發(fā)展的需要，必須采用更加先進的通信接入方式。

光纖接入技術(shù)的實質(zhì)就是在接入網(wǎng)中采用光纖作為傳輸介質(zhì)的一種技術(shù)，它具有傳輸速度快、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)勢，并且隨著技術(shù)地不斷發(fā)展，這種優(yōu)勢還在進一步擴大，已經(jīng)在現(xiàn)代鐵路通信中得到了廣泛應(yīng)用。

1 光纖接入技術(shù)概述

1.1 光纖接入網(wǎng)的概念

光纖接入網(wǎng)(OAN)實質(zhì)上是指用光纖作為主要傳輸媒質(zhì)的接入網(wǎng)，它主要由光線路終端(OLT)和遠端網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)兩部組成。

1.2 光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如果設(shè)計地不合理，則不但不能實現(xiàn)預(yù)期的通信功能，還可能會帶來高昂的實施成本，加重鐵路運行的負擔(dān)?，F(xiàn)階段光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)主要分為以下三種:(1)總線型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示，各ONU通過耦合器與光纖總線直接相連。(2)星型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示，將一個位于中央位置的OLT節(jié)點作為耦合器以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。(3)環(huán)形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)如圖1(c)所示，整條光纖鏈路首尾相接，構(gòu)成一條由所有節(jié)點共用的封閉回路。

圖1 光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)

1.3 光纖接入網(wǎng)的優(yōu)點與缺點

光纖接入網(wǎng)與常規(guī)鐵路通信網(wǎng)的接入方式相比，具有以下優(yōu)勢:(1)光纖接入網(wǎng)能夠滿足各種新型業(yè)務(wù)需求。(2)光纖接入網(wǎng)可以克服常規(guī)銅線電纜易受電磁干擾的影響，并且因為其具有傳輸容量大的特點，可以顯著改善常規(guī)接入技術(shù)信道擁擠的問題。(3)雖然光纖接入網(wǎng)的性能正日益提高，但隨著技術(shù)的發(fā)展，其成本卻在逐漸降低，而常規(guī)銅線電纜的價格卻日益增長。(4)光纖接入網(wǎng)還具有本地維護和遠程自動監(jiān)控的功能，對未來復(fù)雜綜合信息業(yè)務(wù)的適應(yīng)能力無疑會更強，使信息傳輸安全得到了保障。

當然，雖然光纖接入網(wǎng)的實施成本較過去而言已經(jīng)有了明顯降低，但其與常規(guī)接入方式相比仍然較高，這直接制約了光纖接入網(wǎng)在鐵路通信工程中的應(yīng)用。

2 光纖接入技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用

光纖接入技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中，并且隨著其技術(shù)的進步，這種應(yīng)用程度還在進一步地加深。以下將從PDH光纖通信、SDH光纖通信和DWDM光纖通信這三個發(fā)展階段在鐵路通信中的應(yīng)用進行介紹。

2.1 PDH光纖通信

鐵路光纖通信的研究始于上個世紀80年代，而我國在1982年就開始了對其的應(yīng)用試驗。當時在北京建立了一條12km試驗段，敷設(shè)了一條四芯短波光纖，開通了二次群系統(tǒng)。在大秦鐵路的通信系統(tǒng)建設(shè)中，我國建成了第一條采用8芯單模光纜的長途干線光纜數(shù)字通信系統(tǒng)。

然而，PDH網(wǎng)絡(luò)管理功能的缺失使其越來越無法適應(yīng)現(xiàn)代鐵路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，而這直接催生了SDH光纖通信技術(shù)的發(fā)展。

2.2 SDH 光纖通信

SDH較PDH的數(shù)據(jù)傳輸速度有了極大的提升，它的傳輸速率分級稱為同步傳輸模塊(STM)。其中，STM－1的傳輸速率為155.520Mb/s，STM－4的傳輸速率為622.080 Mb/s，STM－6的傳輸速率為2488.320 Mb/s，STM－64的傳輸速率為 9953.280 Mb/s等。此外，SDH與PDH相比，還有如下優(yōu)點:(1)網(wǎng)絡(luò)管理功能得到了顯著。(2)改善了PDH標準不統(tǒng)一的問題，實現(xiàn)了不同設(shè)備之間的互聯(lián)。(3)SDH設(shè)備組成的光纖通信網(wǎng)具有一定的本地維護能力，能夠在傳輸主信號中斷的情況，自動恢復(fù)通信。

由于SDH技術(shù)巨大的技術(shù)優(yōu)勢，當前在建的長途鐵路光纖通信網(wǎng)已經(jīng)不再使用PDH傳輸體制。以贛州至韶關(guān)鐵路為例，贛韶鐵路利用新敷設(shè)的20芯光纜中的4芯光纖開設(shè) SDH2.5Gb/s(1+1)光同步傳輸系統(tǒng)作為長途傳輸網(wǎng)，利用2芯光纖開設(shè) SDH622Mb/s(1+0)光同步傳輸系統(tǒng)作為本地中繼網(wǎng)。

但是，在鐵路通信系統(tǒng)高速發(fā)展的今天，PDH技術(shù)仍采用單一波長的光信號傳輸，這使得由于各種新的鐵路通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要不斷地對當前的通信系統(tǒng)容量進行擴容。面對這一需求，采用多波長作為載波可以最大限度地利用光纖容量，這使得多波長載波光纖通信技術(shù)登上了時代發(fā)展的舞臺。

2.3 DWDM 光纖通信

DWDM技術(shù)是采用多個波長作為載波，允許各載波信道在一條光纖內(nèi)同時傳輸，其單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量最大可達到400Gb/s，這極大地節(jié)省了光纖的數(shù)量。

自從滬杭－浙贛鐵路采用DWDM傳輸系統(tǒng)后，我國鐵路干線上已經(jīng)開始了大規(guī)模的應(yīng)用DWDM。目前，京九、武廣、新長線及一些省級干線的DWDM傳輸系統(tǒng)也在建設(shè)和使用當中。以京九鐵路為例，京九線采用開放式 DWDM系統(tǒng)及設(shè)備，波道數(shù)量采用16波道，速率以2.5Gb/s為基礎(chǔ)，利用既有京九線20芯光纜中的2芯G.652單模光纖進行單纖單向傳輸。

DWDM在光纖上承載了更多的信號，并且完全兼容既有的SDH、PDH通信體制，它不僅組網(wǎng)靈活，而且有效地解決了以往系統(tǒng)需要不斷擴容的難題，給包括鐵路通信系統(tǒng)在內(nèi)的整個通信行業(yè)都帶來了質(zhì)的飛躍。

3 鐵路通信系統(tǒng)光纖接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢

隨著光纖接入技術(shù)的發(fā)展及其在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，雖然它已經(jīng)成為了保障鐵路行車安全和通信質(zhì)量的一種重要手段，但由于鐵路通信業(yè)務(wù)的增長，人們對鐵路通信系統(tǒng)中光纖接入網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量的要求也逐步提高，如何提升光纖接入網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量將是未來的研究重點。

可以預(yù)見到，形成一個真正的以DWDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的全光網(wǎng)絡(luò)以提高現(xiàn)代鐵路通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，是光纖接入技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是理想目標。

4 結(jié)束語

總之，相關(guān)的工程技術(shù)人員要不斷研究創(chuàng)新，在不影響鐵路通信系統(tǒng)實際業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，通過加大新技術(shù)研究和改造原有光纖接入網(wǎng)等措施來提高鐵路通信系統(tǒng)光纖接入網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，從而為交通和經(jīng)濟發(fā)展提供保障。

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