光传输技术在铁路通信中的应用

光传输技术在铁路通信中的应用
发布时间：2023-03-06T02:29:39.502Z 来源：《中国科技信息》2022年第10月19期作者：霍玉兴
[导读] 随着现代化的大规模发展，社会对信息和通信的需求也在不断增加
霍玉兴
大秦铁路有限公司太原通信段湖东通信车间山西省大同市 037000
摘要：随着现代化的大规模发展，社会对信息和通信的需求也在不断增加。

在计算机综合通信网络的呈现中，借助智能终端技术和数据库技术实现了信息的数字化和智能化发展，推动了信息化建设的创新发展。

然而，光传输通信系统的实际运行也伴随着各种故障。

目前，如何做好光传输通信系统的运行维护和故障排除一直是信息化建设行业领域关注的焦点之一。

因此，对光传输通信系统的运行、维护和故障处理进行研究和分析，具有一定的经济价值和现实意义。

关键词：铁路通信；传输；OTN；5G-R；
在铁路通信网中，传输系统是一个不可或缺的重要组成部分，它承担着为通信网提供有效通道的任务，并能迅速、准确地传输信息。

铁路传输网由传输设备和传输介质组成，目前主要采用的传输技术为MSTP、WDM和OTN，采用的传输介质主要为光纤。

近年来，随着高铁干线建设项目激增与铁路移动通信5G-R技术、大数据技术的发展应用，铁路传输设备将进行新一轮技术升级更新。

基于此，对光传输技术在铁路通信中的应用进行探讨。

一、光传输通信系统的概述
所谓的光传输通信系统，并不是单一的主体部分，不仅仅有着光发送机结构和光接收机结构，同时也存在光纤和中继器的组成环节。

而电信号在设备输出电信号发送中，将其在光发送机中送入，而光发送机电信号的转化中，实现光信号中光纤的送入。

在光信号借助于光纤维实现光接收机的传输中，光接收机并做好光信号的转换，在接收设备中将回电信号送入。

较长传输距离保证中，将光中继器加入。

光发送机在工作的过程中，实现信号的转换，通过将信号逐渐的转换成一种光信号，而耦合入光纤的过程中，注重根本过程的全面传输。

这种光发送机在电源和相关驱动电路的控制中，结合光源的核心部分，在光传输通信系统中，体现出光源的一种根本结构应用。

在光源的结合中，不仅仅存在半导体激光二极管，同时也存在半导体发光二极管，试剂的LD在长距离以及高速率的传输中，这种LDE仅仅在短距离以及较低速率系统中应用。

在光纤色散的工作中，同样对于光信号有着基础性的畸变作用，而光源谱变的结合中，注重信号传输距离相关的密切性，而长距离以及较高速率的系统应用中，注重反馈激光器的结合，并在布拉格反射激光器的分析中，光源选择单纵模激光二极管。

在DFB激光器制作中，有着简单性的制作工艺。

光发送机的组成结构，这种码型转换单元，往往是将电信号进行的根本转换，而结合光纤新线路的根本传输中，实现业务的根本检测，在电路的调制中，应用光源发出的信号进行分析，而输入电信号的变化分析中，结合光源的基本情况，注重电信号转化成光信号的一种过程。

而光检测器，主要是检测光源的输出功率，而实际的结果输入中，做好自动功率的一种根本结合，实现电路的根本控制，在输出功率的完成中，本着自动控制功能的体现，做好自动温度电路的额控制，有效避免温度过高对器件带来的影响。

光纤作为光信号传送的一种重要通道，在结合信号传输过程中，光纤更加注重较低传输损耗的分析，而小体积和轻质量的分析中，更加注重广阔低损耗传输窗口的应用。

这种光纤通信传输媒介的应用中，做好基础性的传输，而光传输通信系统的分析中，更是有着不同的要素特点。

光接收机在对微弱光信号的接收中，注重相关原始电信号的处理，并在电接收机中送入，这种光接收机借助于光检测器的基本组件，实现放大器组成部分的根本分析，实际的核心部分，也即是一种特殊的光检测器。

光检测器往往和光源有着相同的特质，在源光器件的结合中，实际的光信号注重电信号的根本转换，在OIN光电二极管的根本检测中，同样也存在光电二极管。

光接收机前端的设置中，不仅仅存在光检测器，同时也存在前置放大器的基本组成部分，在基础性作用的分析中，注重耦合入光电的检测器光信号发送，在光生电流的分析中，注重电流信号逐渐转化为一种电压信号，实现后期的升级处理。

二、铁路通信传输网络拓扑结构和自愈保护
链型网和环型网是铁路专用通信传输网中常见的拓扑结构。

由于铁路中各专网通信终端是沿铁路线根据车站分布来进行设置，因此铁路传输网在进行节点设备设置时会将节点设在相关业务汇聚的车站机房中，并考虑将这些节点通过线形网或环形网的拓扑结构来进行组网连接设计。

此时，需要考虑网络自愈的问题，即如何提升网络的安全性和可靠性。

在线形网中考虑设置1+1或1∶1保护，在环形网中考虑设置双向复用段保护或通道保护。

例如，在铁路系统的骨干网中，设置以波分设备为主的西北环、西南环、东南环、东北环以及京沪穗环等环网拓扑结构。

在铁路传输网中必须要考虑网络安全问题，其中自愈保护按照保护层次可以分为通道保护和复用段保护。

在SDH技术中，链形网中可采用1+1保护和1∶N保护，环形网中有二纤单/双向通道保护、二纤单/双向复用段保护、四纤双向复用段保护。

在OTN技术中，保护方式包括线性保护、子网连接保护以及共享保护。

在铁路传输网中，根据传输接入层和骨干层具体使用的设备和技术情况，采用不同的网络保护方式。

例如，在兰西至天水的天兰线接入网传输中采用了2.5G的通道保护环，而在西北环省内西环中则采用了四纤双向复用段保护，在太中银传输网干线层中采用了二纤双向复用段保护。

三、新一代铁路通信传输网络展望
随着高铁线路数、站点数的增加和列车运行速率的飞速提升，高铁沿线上5G移动通信网络的接入和高铁列车控制信号对传输质量要求逐渐提高，铁路通信传输网也面临着升级扩容的考验。

目前，铁路移动通信网已经由原来的铁路窄带移动通信系统GSM-R逐渐向铁路宽带移动通信系统LTE-R演变。

此外，基于5G的铁路移动通信系统即5G-R也在研发试运行应用中。

5G-R是在铁路系统GSM-R、LTE-R技术体系上自行研发的基于5G的铁路通信专网系统，是我国铁路5G网络新的发展方向。

由于铁路系统对设备运行的稳定性和安全可靠性等要求较高，因此铁路通信专用网络中将出现老旧线路站点设备、新普速铁路设备、新高铁线路设备以及以5G移动通信网络为应用场景的相关设备并存的局面。

对于铁路通信传输网来说，要求能同时承载和处理来自不同型号设备、不同业务等级、老旧和新型、无线和有线的综合业务信息。

对于传统铁路线来说，传输设备以够用、安全稳定为主，将保留继续使用；对于新型铁路干线来说，将考虑到站点的定位问题和列车信号控制等问题。

对于铁路系统的新一代基建项目，将考虑到铁路智能化、信息化、高效率等需求。

特别对基于5G-R的下一代铁路移动通信系统和智能化调度指挥系统，要求传输网络能提供更大的传送通道和更高的传输质量。

与此同时，将GSM-R系统、LTE-R系统、5G-R 铁路系统、铁路数据通信网、调度集中CTC系统、铁路智能网、铁路数字调度通信系统、铁路固定电话交换网、铁路时钟同步网、票务系统、会议电视系统、办公自动化系统、动环监控系统以及监控中心等进行有效互联互通，兼容处理各种不同系统的业务数据。

总之，铁路通信专网中的传输系统经历了从明线传输、电缆传输到光传输的过程，目前以采用MSTP技术和波分复用技术为主。

对于铁路系统的新基建项目，铁路专用通信网络将迎来新的变革与优化改进。

新一代信息技术特别是以5G、大数据技术等为主的新技术将逐步应用于提高铁路专网系统的智能化水平，使得传统的专网系统产业得到全面完善的优化升级。

通过在铁路专网传输系统中引入更新的OTN技术，可以有效满足各智能系统的全方位传送服务需求。

参考文献：
[1]李文娟.光传输技术在铁路通信中的应用探讨.2021.
[2]刘玉林.下一代铁路通信传输网组网技术研究.2020.。