铁路环境中光通信的应用讨论

（北京铁路局北京通信段承德车间，河北 承德 067000）

摘 要：针对铁路环境中的光通信应用做出了必要的讨论，首先点名了铁路系统通信环境的具体需求特征，而后针对光通信系统服务特征展开分析，指明光纤网络在传输距离、传输容量以及整个网络的性能弹性方面都明显优于传统的铜网，最后对铁路通信环境中的光通信应用进行了讨论，对ROF技术的应用现状以及前景给出了评价。

关键词：铁路；通信；光纤

1 铁路系统需求环境分析

光通信立足于通信领域，为铁路工作环境提供必要的支持和保障。从铁路工作系统的需求角度看，铁路通信承担着协调整个铁路运输系统的职责。从铁路工作系统内部来看，列车之间的调度以及列车的运行状态、行走位置等，都需要铁路通信系统的支持，而这种需求直接关系到整个铁路系统的安全性和稳定性，因此铁路环境中的通信系统，首先要做到的就是及时稳定，只有这样的通信系统，才能充分确保整个铁路系统的正常工作。

同时铁路系统通信服务系统还应当估计到铁路本身的服务性。由于铁路本身在很大程度上是以服务旅客为目的的，因此铁路的通信系统也应当兼顾到旅客的需求，承载必要普通客户数据以及语音传输，也是铁路通信系统的职责之一。

此外，更重要的是应当注意到铁路本身的特点。首先是环境恶劣，大范围户外环境以及开阔地，与城市中的通信环境大相径庭。这样的户外环境，在很大程度上难以改变，并依赖于自然的形成，因此信号的传输状况，就成了铁路通信所要考虑的一大问题。其次是速度，目前我国列车行驶速度不断调整，这使得信号的接收端总是处于高速运行的状态之下，这也对铁路通信提出了很高的要求。

近年来，随着技术的进步，铁路通信系统也在逐步使用光纤将以往的以同轴电缆为基础的通信网络加以替代，而目前在主要干线上，高速骨干光传输网络以及数字同步传输系统使得2Mb/s的数据传输速率成为可能。

2 光通信系统服务特征分析

2.1 长距离传输

这是光网代替铜网的一个显著优势，对于铁路通信环境而言尤其如此。铁路通信环境不同于城市或居民区通信环境，铁路的带状分布，使得通信范围呈现出很大的地理跨度，而光纤网络的介入，在很大程度上提升了数据传输的有效性，而长距离信号衰减等问题，也都因为光纤的引入而得到了很大程度的缓解。

2.2 有效提升数据容量

目前列车速度不断提升，为铁路安全带来了不断攀升的安全隐患。而有效提升安全的首要方法之一就是让列车和控制中心能够充分沟通。目前列车的控制数据已经不再仅限于相关参数的传输，更有各种图像和视频，多规格的数据使得传统的铜网难以担当重任，因此光网络成了铁路通信应用的必然选择。同时，随着科技和经济的发展，无线数据传输的客户端以及数据流量的费用也在逐渐降低，这使得普通旅客的数据传输需求不断上涨，原来的铜网无法满足如此大的数据需求，而光网络容量更大，处于光网络中的基站能够服务于更多的无线客户终端，因而顺应了目前列车以及乘客的需求。

2.3 更高弹性

从技术角度看，光网络的发展相对于通网络而言有着更短的发展周期，在更多应用层出不穷的背景之下，光网络只需要增加新的编码与解码方式就能够解决应用的推广问题，技术方面的门槛相对较低，对物理环境的要求也不高。同时，光网络的可扩展性要明显由于铜网。随着数据流量的不断增加，光纤可以通过更高密度的复用来提升其对于传输数据的容量，但是铜网一旦达到某一阈值就会失去其容量弹性。

3 铁路通信环境中的光通信应用

光通信应用在铁路通信环境中占据着重要的地位，其中以光纤无线数据传输技术为应用的主力。

光纤作为一种相对较新的数据传输载体，在信号损耗以及抗干扰等方面都远远由于铜网，因此，光纤很快就占据了铁路通信环境中的主干，而将光纤数据传输技术与无线数据传输网络接入技术想融合的ROF（Radio over Fiber）技术成为了目前铁路通信环境应用的重点。

在使用ROF技术的通信网络中，多采用光纤将在铁路沿线的工作基站与中心站相连，确保将多个基站和中心站连成一个光网络，由光纤来负责数据在网络各个节点中的传输，而具体的信息交换、控制以及相关数据的再生则由中心站加以完成，而基站则负责光电信号的转换工作。通常一个中心站可以为多个基站提供服务，一方面增加的设备的共享程度，大大提升了设备利用率，另一方面也有利于减少蜂窝覆盖面积向微微小区转变，使组网更为灵活。

从目前ROF技术的应用网络现状看，其可以与WiMax技术相融合，借以增加天线所形成蜂窝的覆盖面积，从而在一定程度上缓解身处列车中的信号接收端需要频繁切换服务区的问题。目前ROF已经在我国城际铁路的移动通信网系统中得到广泛应用，整个系统采用光纤射频拉远技术，每个基站都能够带六个光纤直放站，平均每个小区覆盖长度达到6 km，有效减少了铁路沿线基站的需求总量，对于改善用户的切换次数也有很大的改善。

以我国城际铁路专网的最短发车时间三分钟为例，上述通信网络能够同时服务600名以上的旅客，并且能够完全胜任列车以及调度控制之间的数据传输。乘客的网络接通率超过95%，覆盖率为99.5%，而掉话率仅为5.3%。

从应用前景角度看，ROF光纤技术已经成为必然，尤其是面对铁路通信工作中出现的越来越多的图像以及视频数据的时候，光纤的大容量以及更快的传输速率就成为了对列车安全行驶的必要保证。

光通信已经逐渐展示出其强大的数据传输能力以及发展潜力，为我国铁路通信，在未来还有很远的路程要走。充分发挥光网络通信的优势，不仅仅能够有效提升铁路通信质量，对于列车行驶安全等众多方面也有着重大意义。