光纤通信技术应用铁路建设的趋势

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摘  要： 光纤通信技术采用全新的原始材料、安装工艺、传输模式，成为现代通信领域的新技术。伴随着社会通信业务量的扩大，通信运营商承办的业务领域更加广泛，铁路工程建设引入光纤通信模式是行业发展的必然趋势。计算机是光纤通信的主要平台，将其与光纤技术联用于铁路建设时要注重服务器故障风险的防范，提高通信信息传输的效率。分析光纤通信技术的应用特点，且阐述计算机联用与铁路建设的相关问题。
关键词： 光纤通信；技术应用；计算机；铁路建设
中图分类号：TN913.33  文献标识码：A  文章编号：1671－7597（2012）0210015－02
铁路通信系统是车辆运输时信息正常传递的基本保证，在先进科技的推动下光纤通信的应用范围变广，逐渐取代了传统有线通信方式运用于铁路建设。未来计算机技术及信息技术的改革发展为铁路通信建设提供了技术保证，但对于计算机服务器在处理信息流程中面临的问题，工作人员必须深入分析原因且采取有效的处理方案。
1 光纤通信技术的特点及原理
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
1）光纤通信特点。通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。此外，光纤通信技术的特点还表现为：信号干扰小、保密性能好；抗电磁干扰、传输质量佳。
2）光纤通信原理。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。这种原理特性让光纤技术的作用更加充分发挥，又如：光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜；无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外；光缆适应性强，寿命长。
2 铁路光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。从现有的技术条件及经济条件看，未来铁路工程建设的通信模块更为先进，大量光纤通信技术将得到全面应用。其主流趋势包括：
1）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了铁路通信光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。铁路通信提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同。此项技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。
2）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。光孤子技术未来的前景是：在铁路通信传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10-20Gbit/s提高到100Gbit/s以上。
3）全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是铁路光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的铁路通信光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。
3 光纤网络服务器遭受攻击的影响
为了扩大计算机服务器在铁路通信信息处理方面的作用，铁路建设采用了组网模式处理。用户选择了“组网”的方式连接多台计算机同时运行。表面上服务器组合运用改善了用户的使用效率，但这种网络联用方式却为分布式拒绝服务攻击创造了条件。光纤通信网络服务器遭受攻击后会对信息传输造成巨大的破坏力。
1）破坏数据。为了扩大服务器攻击的破坏能力，黑客会不断向网络发送数据包以提高网络数据的流量。这些数据包都是无用的，所在的源地址也是虚假构造的。大量无用数据的堆积不仅浪费了网络资源，也阻碍了数据通讯的稳定传输，用户无法正常接收被传输的信息。
2）破坏秩序。被服务器攻击的计算机网络协议错乱，计算机主机能够提供的服务项目也相对减少。如：操作安装主控程序的计算机，对被攻击主机频繁地发出服务请求，请求的内容基本上是非正常的服务。这种状态抵制了铁路网正常服务的请求，破坏了铁路通信的正常秩序。
3）破坏安全。分布式拒绝服务攻击在特定环境下产生的不利影响完全不同，往往是破坏光纤通信网络的一种方式。如：组建强大的计算机联用模式，对正在传输铁路通信网信息的系统进行攻击，控制服务器以中断数据传输，让铁路运输信息无法及时传递给相关人员等。
4 光纤通信网络风险的防范
光纤网是基于计算机平台建立的网络结构，而网络服务水平决定了铁路工程建设的效率与经营收益。服务器攻击的防范要从计算机的软硬件方面进行，铁路工程建设单位要定期引入先进的光纤通信技术、计算机操作技术，为铁路通信模块功能的正常发挥提供依据。
1）升级软件。通信网防范服务器攻击首先要搞好计算机网络安全的控制，结合必要的安全监控及操作控制方法限制非法者的入侵，以防故意破坏服务器的可操控性。铁路管理部门可对光纤网络设置访问权限，未经允许不得参与网络系统的操作控制，避免网络信息传递风险的发生。
2）更新硬件。硬件防范的关键是对计算机及辅助设备的管理。如：检测故障，对正在使用的网络设备及通讯设备综合检查，发现异常问题应尽快更换装置；更新设备，铁道部需投入资金采购先进的计算机设备，更换旧的服务器及连接设备，让光纤通信在计算机辅助下稳定运行。
3）引进技术。计算机是企业现代办公的必备工具，计算机网络模式的完善为自动化经营提供了虚拟化平台。先进的通信技术是信息传输效率的保证，还应制定专业的人员培训计划。作为铁路工程建设人员要坚持改革创新精神，为光纤通信技术的应用做好充分的准备工作。
5 结论
综上所言，光纤通信技术凭借其优势在铁路建设中的运用更加广泛，逐渐成为未来公路建设的重点技术。计算机技术是通信网络结构优化的关键，通信网规划时应灵活选用计算机服务器，借助其强大的信息处理能力完善通信模块的传输功能。
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