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摘要：随着我国铁路事业的发展，铁路在人们的生产生活中占据了更大的分量，特别是近年来高铁的快速发展，更是受到了人们的青睐。通信技术在高铁中有着重要的地位，是保障列车通信和控制的重要手段。而光纤通信技术由于具有传输速度快、通信容量大、抗干扰能力强等优点而在高铁通信系统中得到广泛应用，是未来高铁通信技术的重要发展方向。本文根据我国高铁通信系统现状及实际需求，对高铁通信系统中的光纤通信技术进行了深入的探讨。
关键词：高铁；光纤通信；网络
在我国高速铁路取得重大成就的背景下，铁路通信网的性能也受到了人们的高度重视，现有的铁路通信系统已很难满足快速发展的高铁。通信系统作为高铁的核心系统之一，如果由于某种原因在使用过程中出现故障，将会造成灾难性的后果。因此，设计一套高性能的高铁通信系统具有十分现实的意义。
1光纤通信概述
光纤传输技术进入实用化阶段以来，在世界范围内迅速得到推广使用，包括广域网、局域网、有线电视干线网、光纤接入网等网络系统均大量采用了光纤传输技术。光纤通信具有传输速度快、通信容量大、抗干扰能力强等优点，可以同时支持模拟信号和数据字号的传输，是通信技术的一次革命。我国铁路通信系统广泛采用SDH系列光缆技术，通信容量基本达到了2M的水平，骨干线路一般采用12芯或以上的光缆，通过先进的光纤接入技术保证了各铁路区段的高效互连。
2总体建设方案
本文采用了理论与实践相结合的研究方法，以沪杭高铁客运专线为实际案例，对基于光纤传输技术的高铁通信系统进行了设计。沪杭高铁客运专线全长154公里，沿途依靠7个高铁站，客流量较大，是我国高铁网的核心专线之一。考虑到沪杭高铁在我国铁路网络中的重要地位，因此其通信系统必须按照高速度、大容量、高性价比的标准来进行设计和建设。在本文的设计方案中，将光缆铺设在铁路沿线的专用沟槽内，采用24芯单模光纤和标准的光接口。由于专线里程较长，为了避免信号衰减造成通信质量下降，需在沿途的嘉兴站增设一套中继设备。
本文提出的高铁通信系统按骨干网、汇聚网和接入网三个层次进行设计，其中骨干网是整个光纤通信网络的核心部分。骨干网通常承担着通信系统的重大任务，因此对网络性能要求较高，也应具备较可靠的数据传输方案；接入网包含了大量业务节点，其主要功能是为业务的传输和接入提供支持，由于与业务终端直接对接，因此必须具有较多的接口资源；汇聚网属于中间层，他是连接接入网与骨干网的重要数据通道，它可以快速收集各节点的业务信息，并统一向骨干网集中，骨干网将对所有业务进行分配，从而完成业务的处理。
3传输组网架构设计
从目前的高铁通信网络的发展情况来看，数据业务的需要将会慢慢替代传统的语音传输，因此光纤传输网络的设计应以数据业务的处理为核心，充分利用各种网络资源，以满足日益增长的高铁通信数据传输需求。
3.1骨干网设计
骨干网是整个光纤通信网络的核心组成部分，它负责各大高铁站的通信中心的互联，可以使各大铁路枢纽实现数据共享和传输，因此对各方面的性能要求极高，当前的高铁通信骨干网的实现以波分技术和MSTP技术为主。MSTP虽然在实现上比较简单，但由于对节点数据都严格限制，因而只适用于小型高铁站的通信系统。MSTP与DH技术一脉相承，成本可以得到很好的控制，各方面性能俱佳。对于大型高铁站，在业务量比较大或未来可能有业务扩展时，应采用波分技术。波分技术为网络的管理提供了一个良好的平台，并且能够对宽带进行动态调整，使各种网络资源得到最优利用，同时具有较好的安全性能，是未来高铁通信系统的重要发展方向。从网络拓扑的形式上看，风状和网络状在未来的通信骨干网将有大范围应用，并且OXC组网技术也将为光通信带来新的思路。
根据上海到杭州高铁专线的通信需求进行调研发现，该铁路区段的业务量不大，但未来仍有可能扩展较多的业务，因此本文采用了SDH与MSTP相结合的方式对通信骨干网进行设计，在沿途的嘉兴增设一套OptiX OSN7500传输设备，实现了三节点两区段的自愈性环状光纤通信网络，如图1所示。
图1 骨干网结构图
3.2汇聚网设计
汇聚网作为骨干网与接入网的中间网络，有着极其强大的业务调试功能。汇聚网的引入使光纤用量大大减少、接入网实施难度减小。汇聚网一般采用波分技术、MSTP和RPR等技术来实现，其中MSTP技术最受欢迎，因为它与传统技术具有很强的兼容性，节省了接口数量。波分技术在需要减少光纤用量的场合具有较明显的优势。我国高铁当前的业务量不多，可采用对IP网和传输网进行分别组网的方案。根据沪杭高铁专线的需求，本文在中途各站均安装了一台OptiX OSN 3500设备，实现了九节点八区段的自愈性环状光纤通信网络。
3.3 接入网设计
接入网可以将高铁的各种通信业务接入骨干网，是整个网络的终端，由于涉及的业务类型和数量非常多，因此要求有较好的接入性能。接入网的实现技术主要包括MSTP、RPR和 EPON 等。从成本上考虑，MSTP优势较为明显；但从接入能力来看，RPR是最佳方案；目前EPON技术在很多场合还不适用。因此本文采用的方案是，采用MSTP 来完成关键信息的传输，在沿途增加光纤设备组成环网，同时采用OptiX OSN2000传输设备，以保证高铁通信系统的接入能力。
4 结语
高铁通信系统是保障高铁运行的关键技术保证，由于高铁专线涉及的路线长、范围广、业务多，因此其通信系统的设计合理性十分关键。本文将光纤传输技术应用于高铁通信系统中，使系统的整体性能得到了明显的改善，具有一定的先进性，可以为我国高铁通信系统的设计提供新的思路。
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论文作者:吴新业1,陈沛萱2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/17
标签：高铁论文; 光纤论文; 通信系统论文; 技术论文; 骨干网论文; 业务论文; 通信论文; 《基层建设》2018年第24期论文;