閆玉平 王偉 葛琳

中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司呼和浩特通信段 內(nèi)蒙古呼和浩特 010000

隨著信息全球化的發(fā)展，各領(lǐng)域信息化變革均圍繞著寬帶化、大容量與超長距離等核心環(huán)節(jié)逐步展開，而光纖通信技術(shù)的應(yīng)用成為該領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)。20世紀(jì)70年代末，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐步擴(kuò)大及其對(duì)運(yùn)行安全穩(wěn)定性需求的不斷提高，電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。最初電力通信網(wǎng)絡(luò)多采用微波通信技術(shù)，但因其易受干擾、帶寬較小，因而無法滿足電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，眾多專家學(xué)者致力于光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究，以期充分發(fā)揮光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，助推電力系統(tǒng)的深度變革。

1 光纖通信技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

光纖通信就是通過以光作為信息載體，以光纖作為傳輸數(shù)據(jù)介質(zhì)，因?yàn)楣獠l率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出電波的頻率，所以光纖的傳輸效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出電波的傳輸效率具有通信容量大、損耗低、傳輸距離長、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，電磁波的泄漏會(huì)造成各傳輸通道的串?dāng)_，信息非常容易被竊聽、被泄露，這樣就導(dǎo)致傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)在信息保密方面存在許多的不足。

現(xiàn)在的光纖通信技術(shù)當(dāng)中，大量使用的石英材質(zhì)，這種材質(zhì)的特點(diǎn)在于具有很強(qiáng)的抗干擾性，不易損壞，而且這種材料具有很強(qiáng)的絕緣性能，能夠抵抗外界電磁環(huán)境的干擾，比如說人為活動(dòng)造成的電磁環(huán)境擾動(dòng)以及自然雷電氣候等，還有地球大氣電離層出現(xiàn)的變化，都不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響，就算出現(xiàn)一定的電磁波泄露，在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中也不會(huì)產(chǎn)出線串音，這種特點(diǎn)都導(dǎo)致其具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在電力系統(tǒng)和電信系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，符合人們?cè)谛畔鬏斶^程中的準(zhǔn)確性的要求，因此這項(xiàng)技術(shù)獲得了非常廣泛的使用。

而光波在光纖中的傳輸采用全反射的原理，故光信號(hào)被限制在光纖中傳輸，不會(huì)從光纖中泄漏，即使在轉(zhuǎn)彎處，漏出的光波也非常微弱，只需要在光纖或光纜的表面涂上一層消光劑就能夠有效解決，所以光纖內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)無串音干擾的穩(wěn)定運(yùn)行，也無法竊聽光纖中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息[1]。

2 光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 光交換技術(shù)

光交換技術(shù)主要是交換技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)，兩種技術(shù)共同構(gòu)成的光交換技術(shù)，不單單能夠讓金屬電纜當(dāng)中的一些缺陷和問題得到合理的解決，還能夠讓光纖轉(zhuǎn)換的步驟程序化，能夠讓信息傳輸?shù)膫鬏斝屎蛡鬏斔俣却蠓忍岣?。?dāng)前，主要是在骨干節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行使用，為了讓光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸效率大幅度提高，在當(dāng)前光纖傳輸技術(shù)當(dāng)中，交換節(jié)點(diǎn)的作用非常突出，能夠讓光纖傳輸?shù)男蚀蠓忍嵘?，減少能源的消耗，降低損耗率，能夠讓光交換的效率有效的提升，讓通信技術(shù)可持續(xù)發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)，確保信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和有效性。

2.2 架空地線復(fù)合光纜

架空地線復(fù)合光纜包括三層，從外到內(nèi)依次為鋁線、鋼芯、光纖。依循光纜結(jié)構(gòu)的差異性可將其分為三類，即層絞式光纜、骨架式光纜、中心束管式光纜。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用此類光纜，有助于提升系統(tǒng)導(dǎo)電性能、機(jī)械強(qiáng)度，提升使用過程的安全性，具有較高的抗外力破壞性能。當(dāng)前，此類光纜在多應(yīng)用于110kV線路之中，可實(shí)現(xiàn)電力輸電線路、復(fù)合光纜同步建設(shè)。由于光纜短路電流輸出采用鋁合金、純鋁絲保護(hù)材料，因而設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮系統(tǒng)的負(fù)荷量，具體應(yīng)用過程中，應(yīng)對(duì)該電纜采取有效的保護(hù)措施，利用雙層保護(hù)套等方式，避免紫外線的危害。更換地線時(shí)，應(yīng)保障其原有性能，確保更換后系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 WDM技術(shù)

wdm技術(shù)也被叫做波分復(fù)用技術(shù)，主要是對(duì)多種不同波長的光載波信號(hào)進(jìn)行匯合，在發(fā)射端利用復(fù)用器，在經(jīng)過光纖傳輸過程中，首先進(jìn)行耦合，讓帶寬增加的目的得以實(shí)現(xiàn)，在接收端通過分波器分離不同波長的光載波波信號(hào)，通過聚集整理讓頻率波長不同的光信號(hào)，保持相對(duì)獨(dú)立的傳輸，接著通過接收器對(duì)其進(jìn)行處理，使之成為原有的傳輸信號(hào)，在同一傳輸通道內(nèi)讓多個(gè)不同載體光波進(jìn)行傳輸，波分復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)行雙向傳輸，也可以進(jìn)行單向傳輸，我國已經(jīng)在波分復(fù)用技術(shù)方面進(jìn)行了深入的研究，獲得了大量的成果，wdm技術(shù)具有很強(qiáng)的有效性和經(jīng)濟(jì)性，在城域網(wǎng)和長途網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程中，具有非常重要的意義。

2.4 光聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

光聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用，由于其增加了網(wǎng)絡(luò)范圍與節(jié)點(diǎn)數(shù)量，因而賦予光網(wǎng)絡(luò)超大容量，強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)透明性，實(shí)現(xiàn)了與多個(gè)電力系統(tǒng)及信號(hào)的有效連接，提升了網(wǎng)絡(luò)靈活性，促進(jìn)了電力通信效率與性能提升。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，光聯(lián)網(wǎng)可迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)，最大限度地降低故障危害，減少建網(wǎng)、運(yùn)行與維護(hù)成本[2]。此外，基于光纖通信的光放大、光交換技術(shù)促進(jìn)了光放大器的研發(fā)，為全光網(wǎng)絡(luò)、光弧子通信提供了技術(shù)支持，可有效解決電子交換容量問題，提升透明度與速率，節(jié)約電力建網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的成本。

2.5 波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)就是將光纖低損耗窗口劃分為多個(gè)不同波長的傳輸通道，通過波分復(fù)用器，將光信號(hào)分別在同一根光纖中不同的波長信道中傳輸，當(dāng)信號(hào)到達(dá)目的地再運(yùn)用波分復(fù)用器進(jìn)行分離。就好像將一條馬路劃分多個(gè)車道一樣，不同的車分別在不同的車道中行駛。波分復(fù)用技術(shù)可大大增加光纖的傳輸容量。目前波分復(fù)用技術(shù)在長途網(wǎng)、城域網(wǎng)等得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

今天，我國鐵路通信系統(tǒng)正在向智能化、數(shù)字化、寬帶化、多元化方向發(fā)展。而我們也需要研究如何在鐵路通信系統(tǒng)中推廣、應(yīng)用光纖通信技術(shù)，以進(jìn)一步提升鐵路通信能力，推動(dòng)鐵路通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)。