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光纤直放站的原理及应用摘要：本文介绍了光纤直放站的工作原理、传输方式、使用特点、应用及原则。
关键词：光纤直放站;原理;应用abstract: this paper introduces work principle, the transmission way, service characteristics, application and principles of fiber optic repeater.keywords: fiber optic repeater; principle; application 中图分类号:文献标识码：a文章编号：1、引言随着移动通信用户的增长和新业务的不断推出，对移动通信网络的覆盖、容量和服务质量均提出了更高的要求。
在移动通信事业飞速发展的今天，网络覆盖和质量不断得到完善和提高。
但是在一些地理环境比较复杂的偏远地区和用户数不多的小范围盲区，架设基站和基础设施成本较高，直放站可以作为一种比较经济的设备来进行信号中继，实现网络延伸，满足这些地区的覆盖要求。
此外，由于建筑物等对电磁波的屏蔽效应，使得隧道、地铁、地下商城、娱乐城、停车场以及酒店、写字楼等一些封闭的大型建筑物内也无法正常接收到移动通讯信号，这种情况下建设直放站就成为一种快速提高网络覆盖和网络质量的有效手段。
根据信号引入的方式不同，直放站可分为无线直放站、移频传输直放站器和光纤直放站。
下面将重点谈一下光纤直放站的原理及其在网络中的运用。
2、光纤直放站的工作原理光纤直放站的原理结构如图2-1所示，主要有光近端机、光纤、光远端机（覆盖单元）几个部分组成。
光近端机和光远端机都包括射频单元(rf单元)和光单元。
光纤直放站近端机的定向天线收到基站的下行信号(935mhz-960mhz)送至近端主机，通过电光转换，电信号转变为光信号，放大后送到光端机内进行电／光转换，发射1.55&1.31μm波长的光信号，再送到光波复用器，同原传输链路的光信号(波长1.31μm)合在一起经光缆传到远端；远端光波波分器将1.31μm和1.55μm波长的光信号分开后，让1.55μm波长的光信号输入光端机进行光／电转换，还原成下行信号(935mhz-960mhz)，再经远端主机内部rf功放放大，由天线发射出去送给移动台。
数字光纤直放站在铁路通信中的应用高建平（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）摘要：介绍数字光纤直放站系统的构成、应用特点，比对数字光纤直放站与分布式基站的应用差别；重点阐述目前直放站在铁路应用中产生的问题，通过分析数字直放站设备特性及覆盖方式，提出在特定场景调整直放站设置参数降低由于时延问题对铁路通信影响的解决方案，为数字直放站高速场景的参数设置、GSM-R 系统的应用安全提供理论依据。
关键词：高速铁路；数字光纤直放站；传输时延；现场可编程门阵列中图分类号：U285 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2022)07-0054-04Application of Digital Optical Fiber Repeaters inRailway CommunicationGao Jianping(CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China)Abstract: This paper introduces the composition and application characteristics of the digital optical fiber repeater system, compares the application differences between the digital optical fiber repeaters and the distributed base stations, and emphasizes the problems arising from the application of such repeaters in railways. Based on the characteristics and coverage modes of such repeaters, a solution is proposed to reduce the influence of time delay on railway communication by adjusting the setting parameters of the repeaters in a specific scenario. This paper provides a theoretical basis for setting the parameters of these repeaters in high-speed scenarios and for the security of the application of GSM-R system.Keywords: high-speed railway; digital optical fiber repeater; transmission delay; Field Programmable Gates Array(FPGA)DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2022.07.011收稿日期：2021-05-20；修回日期：2022-04-07基金项目：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司科研项目（2300-K2220006）作者简介： 高建平（1974—），男，工程师，本科，主要研究方向：铁路通信，邮箱：*********************.cn 。
铁路通信无线列调光纤直放站安装调试工艺工法1前言1.1工艺工法概况无线通信光纤直放方式广泛使用在铁路通信的山区区域，是整个铁路通信系统的有力保障。
其主要工序为：开挖电缆沟、电缆敷设及接续、安装天线、安装室内设备、设备调试等。
无线通信光纤直放站把铁路车站传输过来的通信信号分成两部分，一部分通过漏缆传送到隧道中，另一部分通过天线传送至铁路区间，实现对铁路区域信号的覆盖。
如图1所示。
图1铁路通信无线列调光纤直放站工作原理图1.2工艺原理通过从开挖地沟、敷设同轴电缆、制作电缆接头、光纤直放站机房设备的安装、天线的安装与固定、系统调试等工序方面完成工程施工。
2工艺工法特点工序明了、操作简便，通俗易懂，操作人员易于掌握。
3适用范围适用于山区铁路通信无线系统光纤直放站、漏缆接头、天馈线的安装等施工作业。
4主要引用标准4.1《铁路通信工程施工规范》（TB10205）；4.2《铁路通信工程质量检验评定标准》（TB10418）。
5施工方法5.1施工准备阶段对无线通信光纤直放站机房进行检查，看其是否满足施工要求；对安装天线的电杆进行检查，看其是否垂直、牢固，能否满足天线的施工要求。
5.2开挖隧道口至直放站机房和直放站机房到电杆的缆沟，并顺缆沟敷设同轴电缆。
5.3制作同轴电缆接头，与隧道口的漏缆连接，并固定好同轴电缆。
5.4在地面安装好天线，吊起至电线杆的适当位置进行固定，调整好天线方向，与同轴电缆相连接，并固定好同轴线缆。
5.5安装光纤直放站电源和设备，分别正确的连接好敷设到机房的同轴电缆，并固定良好。
5.6待所有的无线通信系统安装完毕后，加电调试，查看信号大小是否符合设计要求。
6工艺流程及操作要点6.1铁路通信无线列调光纤直放站施工的流程图铁路通信无线列调光纤直放站施工的流程如图2所示。
图2 铁路通信无线列调光纤直放站施工流程图6.2施工准备6.2.1施工条件检查1隧道内漏缆已敷设完毕，固定良好，且接头已经制作完毕。
光纤直放站在铁路通信系统中发展趋势第一章绪论近几年来，我国铁路运营里程在不断地扩展，实际里程大约已到14万公里，位居全世界第二。
在这样一个诺然庞大的铁路交通运输网中，有部分铁路线路分布在广阔平原、人口密集的城市，还有部分线路穿行在丘陵沟壑、高山森林等地形崎岖复杂地段，而恰是这些特殊地形，极大地限制了铁路通信无线信号的全面覆盖以及车站电磁波的传播，进而形成了通信弱场区和盲区，给列车运行造成了极大的安全隐患。
因此，要想进一步实现铁路通信系统现代化进程，保障铁路运营线路的安全，解决铁路线路弱场场强问题，就显得尤为重要了。
近几年来，我国铁路运营里程在不断地扩展，实际里程大约已到14万公里，位居全世界第二。
在这样一个诺然庞大的铁路交通运输网中，有部分铁路线路分布在广阔平原、人口密集的城市，还有部分线路穿行在丘陵沟壑、高山森林等地形崎岖复杂地段，而恰是这些特殊地形，极大地限制了铁路通信无线信号的全面覆盖以及车站电磁波的传播，进而形成了通信弱场区和盲区，给列车运行造成了极大的安全隐患。
因此，要想进一步实现铁路通信系统现代化进程，保障铁路运营线路的安全，解决铁路线路弱场场强问题，就显得尤为重要了。
目前，解决铁路线路弱场强区、盲区的方式中的中继设备主要有：无线中继器、GSM-R基站、天线、光纤直放站等。
其中的光纤直放站中继设备相对于其他设备而言，具有工作稳定、覆盖效果好；列车通话质量好、干扰少；设计和施工更灵活；可提高增益而不会自激；传输距离远等优点。
另一方面，由于目前光缆技术日益成熟且市场价位有下调趋势,同时光纤直放站也在公网移动通信中得到广泛的应用。
因此随着我国铁路的高速现代化发展,光纤直放站也逐渐在铁路通信系统中得到重要实际应用,尤其在目前大部分既有线路的电气化改造中得到大量应用。
第二章光纤直放站在实际工作中的应用由于本人目前在西安铁路局工作，对管内部分线路有些许了解。
下文就根据铁路局管内咸铜线线路的实际情况，举例说明光纤直放站在铁路通信系统中的实际应用。
分析光纤直放站在既有无线列调系统改造工程中的应用【摘要】对于光纤直放站的工作原理和特点，本文通过对神朔铁路的实例进行了论述，并且结合其无线列调系统存在的突出问题进行了有效性分析。
通过针对神朔铁路的不同问题，提出采用光纤直放站解决弱场强区覆盖的方式，在神朔铁路无线列调系统的改造工程中施工中采用此方案并取得很好的效果。
【关键词】弱场强区光纤直放站无线列调系统施工方案一、案例分析1.原理分析2.问题分析（1）无线接力方式存在的问题无线接力方式是用I型中继器接收、放大车站电台发射的信号，然后通过天线发射给下各个I 型中继器，再接下来的中继器通过同样的步骤、同样的方式往下传输。
用于接力的是中继器的上行天线；进行无线信号覆盖和接力的，则是它的下行天线。
采用这种方式，有一些明显的缺点。
如果系统里的任意环节出现了故障，就能导致和它接力的设备接受不到任何信号而出现无法工作的状况，从而造成大范围内的盲区。
比如有一次，上仫佬到神池南区间的马头山隧道口的中继器出现了打不开的现象，导致了荣庄子2号隧道到马头山的中间出现了信号盲区。
（2）噪声级联作为一个电气化铁路的神朔铁路，通过在电力机车运行和网高电压的时候的接触摩擦，由此产生了富含谐波的强大电流，进而产生的严重的电磁干扰，对周围的电磁环境造成了一定的影响。
采用漏缆和中继器的配合覆盖方式，存在噪声级联累计放大、受电磁环境感染大，并且直接影响到了话音的通话质量的问题。
对于这些问题的出现，有必要通过一些改进措施来加强。
在满足用户进行完好质量通话通信的前提条件下，中继器串接的设备数量就必须受到限制，但此方式不适用于特别长的隧道，而只能解决一定距离内的场强覆盖范围。
（3）地形因素对弱场强的影响由于山坡阻挠、地形复杂，神朔铁路的王家寨到保德区间中的一个区段——神池南区到南坡底区间之间的轨道存在多处弯刀，并且区间距离很长，而曲线的半径又非常小；还有九疙塔到上仡佬区间之间存在的路堑，都因为地形因素的复杂性和特殊性，而存在着严重的弱场强区。
铁路光纤直放站系统详解
本文主要对铁路无线列调中的光纤直放站系统进行了详细分析，重点对光纤直放站覆盖系统的基本原理和构成、特点、网络拓扑结构、网管系统等方面做了细致的描述。
通过分析，了解到光纤直放站系统具有中继距离远、信号质量高、抗干扰能力强、稳定性好和投资低等优点，是解决无线列调中的长大区间、长隧道等弱场强区域的优选方案，并已在高铁、客专、普铁和既有线改造施工中广泛应用。
铁路光纤直放站无线
TN92 A 1672-5158（20__）04-0236-01
光纤直放站中继系统是一种广泛应用与解决铁路无线通信弱场区问题的系统，它利用光纤作为中继媒介，具有传输距离远、信号质量高、稳定性好、投资低等优点，光纤直放站系统可以适应铁路现有无线调度通信的单双工系统、四频组和独立同步等制式及GSM-R系统，不改变运行中原有的系统功能及设备，提供全透明传输。
光纤直放站可以解决铁路的长大区间、长隧道等弱场区的无线覆盖。
一、基本原理和构成
光纤直放站的作用类似于在弱场区建起了一座基站BTS，从信号接口电平看，光纤直放站拉近了车站台和移动台。
光纤直放站主要由两部分组成：近端机和远端机。
近端机的主要作用是从基站BTS（车站台）拾取信号，同时也把远端机中继过来的信号传送给基站。
远端机的主要作用是保证弱场区的场强覆盖，把BTS下来的信号（下行信号）进行功率放大，同时把移动台来的信号（上行信号）上传给基站，它是光纤直放站覆盖系统的主要设备。
近端机和远端机之间靠光纤连接，采用光纤波分复用技术，每台远端机只需要一条光纤和近端机连接，下行使用1310nm波长的光窗口，上行使用1550nm波长的光窗口。
提供光调制解调功能设备称为光端机，光端机提供上行和下行两个透明的射频传输通道，Rfin信号调制到光发射器；光接收器把调制在光上的信号还原为Rfout。
经过光调制解调后，输出的底部噪声电平比较高，为了保证信号的信噪比，输入的射频信号电平应大于50dBm。
二、主要功能特点
1、适应铁路现有无线列调单双工系统、CTC、DMIS、四频组和独立同步等制式，不改变运行中原有无线列调功能及设备，提供全透明传输。
2、传输距离远，最远可达50公里。
没有信号隔离度要求，因此可以满功率辐射，提高覆盖范围。
隧道内可达3km，空间覆盖距离可达10km。
同时可以采用双向覆盖，与单向覆盖比较，覆盖范围几乎增加一倍。
3、性价比高，与漏缆中继器、互控台对比，单位公里设备数量减少三分之二左右，大大节约了运营成本。
4、抗干扰能力强，采用光信号传输，不受其他无线信号干扰。
信号稳定，采用光作为信号中继媒体，消除了气候、地理等因素对信号传输的影响。
5、消除了收发隔离限制，使设备增益提高，可以达到110dB，从而使输出功率提高，增加覆盖范围。
三、光纤直放站网络拓扑结构
一台近端机可以带多台远端机，可以采用单根光纤连接，也可以采用多根光纤连接。
单根光纤连接的方式称为总线形连接；多根光纤连接的方式称为星形连接；
1、总线形连接
近端机所有远端机都挂接在一根光缆上，通过光耦合器对光信号进行分配和混合。
它有如下特点：（1）用一根光纤可以连接2～6台设备，线路成本低。
（2）近端设备简单，成本低。
（3）配置远端机的数量和到近端机的距离有关，即距离越长数量越少；反之越多。
（4）适用于既有线改造。
2、星形连接
每台远端机都用一根光缆与近端机连接，近端机有多个光端口，每个光端口只能连接一台远端机。
光缆进入近端机和远端机之前，先要进入光交接箱，然后引出需要的光跳线到直放站。
近端机一般有4个光端口，如果需要增加，可以采用光端口扩展设备进行层叠。
它有如下特点：（1）每台远端机覆盖相互独立，不会因为其中一台设备出现问题而使其后面的链路中断。
（2）信号质量好，近/远端机独立连接，引入噪声和干扰小。
（3）点对点的光传输方式，因此传输距离远，最远可以到50公里。
4）远端机的数量几乎没有限制，适合大长隧道和大区间。
四、网管系统的特点及拓朴图
光纤直放站网管系统负责管理近端机、远端机的性能，故障报警，以及配置管理，漏缆监测状态显示等，主要包括远端监测、配置管理、主动告警和日志管理等。
网管系统的特点有：（1）近端机负责和远端机的数据通信；（2）远端机的监控数据通过光纤传到近端机；（3）近端机把各远端机的数据打包，然后送到车站有线端口，和监控中心联系。
图中方式已在武广高速铁路等线路上应用。
五、工程应用
（1）延长放大器
延长放大器主要用于补偿主干漏缆的信号损耗，双向放大上、下行链路信号，提高话音质量，有效扩展和填补移动通信覆盖盲区，扩大覆盖范围。
特点是充分与450M光纤直放站网管系统兼容。
提供完善的监控解决方案，既可以选择集中监控，远程查询方式，也可选择单机远程监控方式。
本地监控功能：通过便携电脑可进行设备增益设置和设备状态及参数查询，以及监控主板软件的更新下载。
集中与远程监控：较大型和大型系统用户可选择集中监控、远程查询方式；小型系统，为降低成本，用户可选择单机远程监控方式。
适用于地下建筑、隧道、机场等较大区域的信号分布。
对于大长隧道，采用光纤直放站进行信号补盲时，在直放站的末级，覆盖距离不足3公里的情况下，可以加入延长放大器进行信号补盲，以便节约投资成本，灵活组网。
（2）微型直放站
微型直放站主要用于光纤直放站加天线覆盖时由于地形或建筑物的遮挡造成的弱场区而设计的，有效地填补了车站信号覆盖的盲区，扩大覆盖范围。
主要特点：无线收发，正向：467～469MHz，反向457～459MHz；输出功率1W，覆盖范围lkm以内；适合室外安装，体积小；设备增益60dB，收发天线隔离要求不高；特别适合单个短隧道和路堑。
能提供完善的监
控解决方案，既可以选择集中监控，远程查询方式，也可选择单机远程监控方式。
本地监控功能：通过便携电脑可进行设备增益设置和设备状态及参数查询，以及监控主板软件的更新下载。
以上这种方式的工程应用在西延铁路扩能改造过程中应用较多。
现在，我国几乎所有铁路线路都在使用无线列调，其中以光纤直放站系统为主，建立了调度员、车站值班员和机车司机之间的互联通信，在保证列车正点运行、降低机车能耗、提高通过能力、通告险情、防止事故、救援抢险等各方面都具有重要的作用。
