国能集团准能大准铁路公司通信段 内蒙古鄂尔多斯准格尔旗薛家湾 010300
摘要：在经济快速发展的新形势下，近年来大淮铁路建设速度较快，这也使铁路建设过程中对于信息的需求不断增长。为了能够提高铁路通信系统的通信水平，则需要充分的运用光纤通信技术，为铁路通信系统的建立和完善提供重要的技术支持和信息安全保障，全面提升铁路现有的网络能力，确保铁路信息网络的稳定、安全和便捷传输，积极推动光传输技术向大容量和长距离发展，为大淮的安全性和可靠性奠定良好的基础。
关键词：铁路通信网；光纤传输；安全；保护措施
引言
光纤技术在不断发展之中更显其优势所在，渐渐遍布我们生活的，成为我们生活重要的而一部分，不但使得通信的速度加快了，更促使现代通信技术以飞快的速度在前进。在光纤通信技术运用普遍现象之后，它的影响力日益扩大。通过这一技术，希望为人类带来更多的好处。
1关于光纤通信技术介绍
1.1光纤通信原理
在光纤通信中，其以光纤作为传输介质，通过借助于高频率广播作为载波进行通信。利用信息发送端的电端机来处理信息源传输的数据。实现数字复接，利用光发送端机来处理电端机中接收到的信号，实现电信号向光信号的转变，并将其送入信道进行传输。接收端则利用光接收端机和电端机来实现光信号向电信号的转换，并对数字进行分解，实现原始数据的恢复，从而完成信息的传输。
1.2光纤通信的特点
光纤传输过程中外表层以光缆作为保护，其具有较高的使用寿命，而且光纤介质消耗也较小。基于光纤材质的特殊性，这也使其在通信中具有自身的优势。首先，光纤频带较宽。由于光纤能够容许高频率载波通过，因此在传输容量上具有较强的优势。光纤不同材质其载波频率也存在较大的差距，而且通过运用波分复用技术，可以同时容纳多个频道，传输速度能够达到较大的水平。其次，耗损低。相较于电缆，光纤的损耗可以忽略不计。因此在当前铁路通讯中，利用光导纤维作为传输介质，不仅可以有效的降低耗损和维护成本，而且能够更好的满足铁路长距离信息传输的要求。再次，抗干扰能力强。铁路运行过程中遇到强电磁场的地理环境较为常见，当处于这些位置时机车也容易发生故障，因此这类区域需要确保具有较强的通讯能力，确保突发事件能够及时解决。由于光纤以石英作为主材，其不具有导电性，也不会被磁场干扰，在抗干扰和保密性方面具有较强的优势。
2光纤通信技术在铁路通信系统中的应用
2.1波分复用技术的应用
2.1.1了解复用器以及解复用器的使用
在设计复用器和解复用器时，首先要考虑复用器以及解复用器的生产成本和运行的稳定性。使用复用器以及解复用器时，应在保证使用质量的前提下，降低复用器和解复用器的能耗。光纤通信系统在使用中，波导的宽度也要符合光纤通信系统的要求，因此，在实际使用中，要对波导的宽度进行正确的分析，了解波导间振荡的原因，同时使用波分复用技术及时查找出振动问题和传输过程温度的变化。
2.1.2合理选择光源
早期选择光源时，最常用的光源是具有低功率和低能量的发光二极管，但是在使用中，逐渐发现一些缺点，例如，发光二极管在使用过程中无法回避的缺陷是发射功率较小且光谱较宽。随着科学技术的进步，在光源的选择中慢慢出现了激光二极管，克服了发光二极管中的许多缺点，一方面，降低了光波之间的相互干扰；另一方面，激光二极管还提高了信息传输过程中的速度，降低了不利因素对信息传输的影响，但是激光二极管的缺点是在传输过程中很容易受环境温度的影响，因此，在实际使用中，要选择比较稳定的环境布置激光二极管，使温度在可控范围内。
2.2PDH技术
PDH光纤通信技术在铁路通信系统中的应用，最初是在大秦铁路上，该铁路项目采用的是八芯单模短波光纤，同时利用PDH二芯搭建起干局线网络通信系统。在区段通信电路和沿线车站，则采用二芯配置PCM、D/I、8Mbit/sPDH等，该通信系统的建成，标志着同轴模拟传输向光缆数据通信传输系统的转变。但是，技术缺点是复用结构复杂、技术标准不一、网络管理难度大。
2.3SDH光纤通信技术
同步数字系列（SDH）光纤通信技术在数字传输中更加迅速，是数字通信技术领域的又一个新进展。使用时，光纤通信技术不仅可以充分实现数字通信信息的同步，还可以将信号固定在帧结构中[3]。因此，SDH光纤通信的技术可以补偿光纤通信PDH技术中的不足，从而提高通信技术的整体设计水平。在实际使用过程中，SDH提升了接口标准和信号传输方面的技术。首先，SDH光纤通信技术在一定程度上简化了上部和下部网络的支路信号，确保了铁路信号的安全性和稳定性，提高通信技术的保护，并保证了新媒体在切断后的自动恢复功能；其次，故障发生时，可以及时联系制造商，及时提供故障反馈并接受相应专家的科学指导，尽快排除故障，恢复整个通信网络系统；同时可以利用光纤通信系统的优点充分保证通信网络传输的速度和稳定性，SDH光纤通信系统可以快速建立通信系统，并有效控制我国整个信息系统的传输速度，如在铁路中采用同步传输作为该铁路传输信号的方式，采用SDH2.5Gbit/s作为四芯光纤的安装材料，以对上层接入起到保护作用，从而保证网络通信技术更安全，并且运行传输系统实现了二芯合一，这种通信方式对铁路通信系统的建设有重要的意义。
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2.4DWDM技术
DWDM技术的应用，是以多个波长作为载波，在一条光纤内，实现各个载波通信通道的传输，因此，可以减少光纤的数量，单根光纤的传输速度可达到400GB/s。目前，该技术也已经在铁路通信系统中应用，使用步骤为：首先将波长与光纤频率相结合，通过DWDM设备促使信息系统全面兼容，然后利用SDH设备实现信号波的传输。该技术的优势是不会受雷雨等恶劣天气的影响，虽然初始应用时会存在信号传输不稳的情况，但随着应用时间的延长，信息传输效率会得到明显的提升，提高传输速度。
3保护铁路通信网光纤传输安全有效途径
3.1提升光纤对恶劣天气的抗干扰能力
恶劣天气会影响光纤传输的安全性，因此，需要采取有效措施提升光纤对恶劣天气的抗干扰能力。寻找抗干扰的光纤材料是最为有效的方式，我国经过长期的研究也已经寻找到具有抗干扰能力的光纤。这种是紫外固化油墨的材料，以前我国主要向外国进口这种材料，促使材料的运输费用不断地提升，因此，这种材料也没有在我国通信网光传输中广泛使用。经过一段时间的努力，我国已经能够自主研制出来这种材料，并将这种材料广泛地投入到铁路线路上使用，增加光纤对恶劣天气的抗干扰能力，最终提升了网信传输的安全性。
3.2促进维修人员的技术水平提升
在光纤通信过程中，检测过程也是重点工作。倘若检测技术水平较低，这会直接会通信的顺畅与安全性造成影响。就目前而言，我国的检测技术水平不高，虽然我国使用的SDH传输系统具有环路自愈功能，能进行自动检测，但是当线路阻断以后，其设备仍然不能解决相应的检测问题。因此，检测人员需要不断提升自身的素质，促进检测质量提高。企业可以通过以下几种方式提升维修人员的检测水平。首先，在进行工作人员招聘时，选择专业素质水平相对较高的人才，在条件允许时要让其进行现场维修以测验工作人员的专业水平。其次，定期地组织相关人员培训检测工作，给予检测人员人员更多地学习机会，进一步提高其专业技能。在培训过程中，要帮助检测人员掌握最新的专业技术，提高工作人员的技能水平。最后，为了不合社会发展相脱节，企业需要安排工作人员专门去外面学习，学习国内外优秀的技艺，并以此为基础，寻找到提升自身的方式。
3.3 完善硬件设备
硬件设备是铁路通信网安全稳定的前提和基础，若是硬件设备本身存在不足和缺陷，则很难使光纤传输安全得到保障。所以必须对硬件设备进行完善，借此来提升设备的运行稳定性和可靠性，减少故障问题发生，增强铁路通信网的通信能力，保证信号传输的有效性。由于部分硬件设备的价格比较昂贵，所以应加大资金投入力度，在选购硬件设备事，要做到货比三家，既要保证硬件设备的性能满足铁路通信网的需要，还应确保所选的硬件设备质量合格，只有高质量、高标准的硬件设备才能使铁路通信网光纤传输安全得到最为有效的保护。此外，要加强对硬件设备的管理，使设备始终保持良好的运行状态，减少故障问题的发生，延长其使用寿命，对于需要更新换代的硬件，必须及时进行更换，保证设备的使用质量。
3.4铁路光纤传输中网络安全技术的应用
3.4.1双重冗余的网络拓扑结构
为保证铁路通信网的网络层面安全，双重冗余的网络拓扑结构在其中的应用不应被忽视，其同样属于向现代网络安全技术的应用典型。采用渐变性光纤作为传输介质、采用双重冗余结构、采用环形网络结构均属于双重冗余的网络拓扑结构的应用要点，相较于传统的双环结构，双重结构能够在一定故障状态下保证收发信息的正常，但由于双重冗余的网络拓扑结构存在成本较高特点，其现阶段主要用于我国高铁通信网建设。以高铁通信网为例，传统双环结构通信网无法在轨道电路、车载列控设备、信号机等连接站点发生故障时安全可靠的收发信息，但双重冗余的网络拓扑结构却能够在环路故障而另一个环路正常的情况下正常工作，形成安全保证、通信网效率提升均将由此得到较为积极影响[2]。
3.4.2大数据技术
为保证铁路通信网的网络安全，大数据技术的应用同样属于现代网络安全技术的应用典型，这一应用主要集中在APT攻击检测与网络异常检测两个层面，其中应用大数据技术的APT攻击检测可较好应对铁路通信网APT攻击威胁，APT攻击具备的隐蔽性、渗透性、针对性较强优势也将由此得到有效削弱，在笔者的实际调研中发现，由于APT攻击的渠道与空间路径均不确定，我国铁路通信网在APT攻击表现不佳情况较为常见，但在大数据技术支持下，Beehive系统、攻击金字塔、MapReduce并行处理均可实现高质量APT恶意攻击检测，而结合这类技术建立APT综合防御框架，便能够通过安全检测、安全防护、主动防御将APT攻击对铁路通信网的威胁降到最低，其中安全检测主要负责收集铁路通信网安全事件特征，而安全防护则主要负责针对性加强铁路通信网脆弱点，主动防御则主要通过关联分析与数据溯源实现，APT攻击的抑制、铁路通信网的安全保障均将由此得到有力支持；应用大数据技术的网络异常检测则主要围绕铁路通信网的越权资源访问、流量突变、设备失效、可疑主机展开，由此通过深度学习的流量识别与网络异常检测方案，即可通过大数据技术支持下的可视分析、交互式分析、关联分析全面而实时的掌握铁路通信网流量情况，同时采用变换与降维处理方式，可实现图形绘制算法收敛速度的提升，大数据技术将由此更好服务于铁路通信网的网络安全保障。
结束语
通信是铁路运输的重要组成部分，在铁路通信网络中，主要的通信形式是光纤通信。作为数字化的网络形式，光纤通信已经受到社会的广泛重视，但是，在铁路通信网光纤传输过程中会出现一系列问题，所以，相关部门需要采取有效措施提升通信网光纤传输安全性，提供有效的保护措施促使信号安全传输。
参考文献：
[1]赵瑶宪.光纤通信技术在铁路通信系统中的应用浅析[J].通讯世界,2017(24):62-63.
[2]孙金昌.铁路通信系统光纤接入网施工技术的应用[J].通讯世界,2017(23):63-64.
[3]吴斌.接入网技术在铁路通信网中的运用研究[J].网络安全技术与应用,2017(11):145-146.
[4]周阳.铁路通信工程光纤接入网技术的运用及质量管理[J].江西建材,2017(13):138+141.
[5]李宏生.铁路通信系统中运用光纤通信技术的优化策略[J].科技经济导刊,2017(19):28.
[6]万焘.铁路通信系统中光纤通信技术的优化措施[J].中国高新技术企业,2017(06):34-35.
论文作者:王帅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/16
标签：光纤论文; 铁路论文; 通信网论文; 技术论文; 通信技术论文; 设备论文; 通信系统论文; 《防护工程》2018年第31期论文;