引用本文:
夏浔,胡宗福:Gb/s车地全光通信技术[J]. 光通信技术,2019,43(1):15-19.
夏 浔,胡宗福
(同济大学 电子与信息工程学院,上海 201804)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对现有车地通信技术传输速率低、无线覆盖差和切换困难的缺点,提出了Gb/s车地全光通信技术方案。该方案主要由轨道沿线光纤链路、光分配网和车地无线光通信3个部分组成。光纤链路采用双线光纤热备份技术,交替布置通信区间,实现区间快速无缝切换;光分配网利用列控信息选择光信号的传输支路,实现天线伴随覆盖;车地无线光通信采用自由空间光通信(FSO)技术,大大提高了无线传输速率。仿真结果表明:数据传输速率为2.5Gb/s时,车地全光通信链路接收光功率在10~60μW之间。
关键词:车地全光通信;热备份技术;天线伴随覆盖;区间无缝切换
中图分类号:TN915.02 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)01-0015-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.01.004
0 引言
近年来,轨道交通行业迅速发展,为了满足用户对高传输速率的需求,高速移动车地通信技术的发展迫在眉睫。相比于铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)存在带宽小、传输速率低、无线覆盖差和高速行驶下频繁越区切换等缺点[1-3],近年来提出的铁路专用宽带移动通信(LTE-R)系统,不仅在理论上能够提供下行100Mb/s、上行50Mb/s的峰值速率,还优化了基站切换算法,已经被应用到了地铁通信系统的非安全相关的业务中,但该系统没有从实质上解决车地通信技术中存在的问题[4,5]。
为了实现更高的传输速率,提高通信性能,可将全光通信网络应用到车地通信中。全光通信网络与光纤网络的主要区别在于信号传输无电中继,通信中信号传输格式是透明的。另外,全光通信可以通过动态波长配置器件实现波长的选择和路由[6]。相较于现有的GSM-R技术及其下一代LTE-R技术,车地全光通信技术系统拥有更广阔的发展前景。因此,本文提出Gb/s车地全光通信技术方案。
4 结束语
针对现有车地通信技术存在的缺点,本文提出了车地全光通信技术方案。利用全光通信带宽大、传输速率高的优点,实现吉比特数量级的传输速率,且不会与无线电信号相互干扰;在线列车与信道波长唯一对应的关系,也避免了其它列车信号的干扰。利用双线光纤热备份技术,实现区间快速无缝切换,通过列控信息选择列车对应信道波长的传输支路中EDFA的开/关状态,实现信号伴随列车覆盖。天线控制单元利用列控信息控制轨道天线随列车移动而转动,实时对准车载天线,通过减小天线光斑覆盖面积,降低通信链路功率要求,节约能源。仿真结果表明:在不考虑空间光噪声的情况下,通过调节EDFA增益,能够使接收功率处于天线最佳动态范围,保证通信链路的稳定性。车地全光通信技术为高速列车的车地通信提供了吉比特每秒的传输速率和新的切换方案,是未来车地通信技术的主要研究方向。