一种通信方法、装置、系统及列车与流程

1.本发明涉及列车通信领域，特别是涉及一种通信方法、装置、系统及列车。


背景技术：

2.列车中包含有多媒体系统、控制系统和监控系统等列车通信设备，而且随着列车上的功能越来越多，各个列车通信设备要求的网络带宽越来越大，导致列车上的通信网络难以保证这些列车通信设备的通信顺畅。为了保证列车中的各个列车通信设备的通信顺畅，在现有技术中，通常是每种列车通信设备均建立一个单独且互不干涉的通信网络，不同系统中的通信数据通过对应的通信网络进行传输，以避免单个通信网络的网络带宽占用过大，从而保证列车通信设备的通信顺畅，但是，建立多个通信网络的方法需要使用大量的线缆进行布线，使得列车内的布线环境复杂，而且大量的线缆会明显地增加列车的总重量，不利于列车减重；此外，当某个列车通信设备需要在列车内部进行远距离通信时，通信数据容易被损耗以及容易受到电磁干扰的影响，导致该列车通信设备的通信质量不佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种通信方法、装置、系统及列车，通信数据不易损耗且不易受到电磁干扰的影响，提高了列车通信设备的通信质量，而且不需要建立多个通信网络，降低列车内布线环境的复杂度，减低列车的总重量。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种通信方法，应用于列车的任一节车厢中的处理器，所述处理器与光纤环网连接，所述通信方法包括：
5.当获取到所述光纤环网中的第一光束时，获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号；
6.确定所述处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的所述载波光信号；
7.将所述列车通信设备需要的所述载波光信号发送给所述列车通信设备，以便所述列车通信设备根据所述载波光信号生成反馈光信号；
8.将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束，并将所述第二光束发送至所述光纤环网中。
9.优选的，确定所述处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的所述载波光信号，将所述列车通信设备需要的所述载波光信号发送给所述列车通信设备，包括：
10.确定各个所述载波光信号的第一波长；
11.确定所述列车通信设备需要的所述载波光信号的第二波长；
12.在各个所述载波光信号中，将所述第一波长与所述第二波长一致的载波光信号发送给所述列车通信设备。
13.优选的，获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号，包括：
14.利用预设波长与通信数据之间的对应关系，将所述第一光束分解成各个所述载波光信号。
15.优选的，将所述第一光束分解成各个所述载波光信号，包括：
16.通过解波分复用将所述第一光束分解成各个所述载波光信号；
17.将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束，包括：
18.通过波分复用将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束。
19.优选的，当所述光纤环网中的光纤为多芯光纤时，将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束，并将所述第二光束发送至所述光纤环网中，包括：
20.确定所述光纤环网中各条光纤对应的第一标识符；
21.确定所述反馈光信号对应的第二标识符以及所述通信信号不需要的所有所述载波光信号对应的第三标识符；
22.在各个所述载波光信号中，将所述第三标识符与所述第二标识符一致的所述载波光信号与所述反馈光信号合成所述第二光束；
23.通过所述第一标识符与所述第二标识符一致的所述光纤将所述第二光束发送至所述光纤环网中。
24.优选的，所述车厢还包括第一光纤接口和第二光纤接口，所述第一光纤接口通过所述光纤环网连接所述车厢的相邻一个车厢的所述第二光纤接口，所述第二光纤接口通过所述光纤环网连接所述车厢的相邻另一个车厢的所述第一光纤接口，在获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号之前，还包括：
25.将所述车厢的所述第二光纤接口设定为虚断模式，并进入获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号的步骤。
26.优选的，将所述第二光束发送至所述光纤环网中，包括：
27.确定需要接收所述反馈光信号的目标车厢；
28.通过所述第一光纤接口将所述第二光束发送至所述光纤环网中；
29.在通过所述第一光纤接口将所述第二光束发送至所述光纤环网中之后，还包括：
30.判断所述目标车厢是否成功获取到所述第二光束；
31.若否，则控制车厢中的所述第二光纤接口设定为导通模式，以便通过所述第二光纤接口将所述第二光束发送至所述光纤环网中。
32.本技术还提供一种通信装置，包括：
33.存储器，用于存储计算机程序；
34.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述的通信方法的步骤。
35.本技术还提供一种通信系统，包括如权利要求8所述的通信装置，还包括：
36.光纤，用于组成光纤环网；
37.光端机，用于通过所述光纤获取所述光纤环网中的第一光束并发送给所述通信装置，以及通过所述光纤发射所述通信装置发射的第二光束至所述光纤环网中；
38.信号交互模块，用于将所述通信装置发送的载波光信号发送给列车中的列车通信设备，并将所述列车通信设备根据所述载波光信号生成的通信数据发送给所述通信装置。
39.优选的，还包括：
40.设置在所述通信装置和所述信号交互模块之间的光电转换模块，用于将所述通信装置发送的光信号形式的载波光信号转换成电信号形式的载波光信号并发送给所述信号交互模块，以及将所述信号交互模块发送的电信号形式的所述通信数据转换成光信号形式的反馈光信号并发送给所述通信装置。
41.优选的，所述光电转换模块包括：
42.光电转换器和差分转换模块；
43.所述光电转换器用于将所述通信装置发送的光信号形式的所述载波光信号转换成电信号形式的第一差分信号，并将所述差分转换模块发送的电信号形式的第二差分信号转换成光信号形式的所述反馈光信号发送给所述通信装置；
44.所述差分转换模块用于将电信号形式的所述第一差分信号转换成电信号形式的载波光信号并发送给所述信号交互模块，并将所述信号交互模块发送的电信号形式的通信数据转换成电信号形式的所述第二差分信号。
45.本技术还提供一种列车，包括多节车厢，还包括如上述的通信系统；
46.所述通信系统设置在各节所述车厢中。
47.本发明提供了一种通信方法、装置、系统及列车，涉及光纤通信领域，应用于列车的任一节车厢中的处理器，处理器与光纤环网连接，当获取到光纤环网中的第一光束时，获取第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号，在这些载波光信号中确定出处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的载波光信号，将其需要的载波光信号发送给列车通信设备，以便列车通信设备根据载波光信号生成反馈光信号，最后将反馈光信号和列车通信设备不需要的所有载波光信号合成第二光束，并将第二光束发送至光纤环网中。通过光纤代替线缆进行数据传输的方式，通信数据不易损耗且不易受到电磁干扰的影响，提高了列车通信设备的通信质量；而且，将多个列车通信设备的通信数据转换成光信号并合并成一束光进行传输的方式，不需要建立多个通信网络，仅需要一个光纤环网即可实现多个列车通信设备同时进行数据传输，降低列车内布线环境的复杂度，减低列车的总重量。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本技术提供的一种通信方法的流程图；
50.图2为本技术提供的一种光纤环网的结构示意图；
51.图3为本技术提供的一种单芯光纤的示意图；
52.图4为本技术提供的一种多芯光纤的示意图；
53.图5为本技术提供的一种通信装置的结构示意图；
54.图6为本技术提供的一种通信系统的结构示意图；
55.图7为本技术提供的一种差分转换模块的结构示意图。
具体实施方式
56.本发明的核心是提供一种通信方法、装置、系统及列车，通信数据不易损耗且不易受到电磁干扰的影响，提高了列车通信设备的通信质量，而且不需要建立多个通信网络，降低列车内布线环境的复杂度，减低列车的总重量。
57.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.请参照图1，图1为本技术提供的一种通信方法的流程图，应用于列车的任一节车厢中的处理器，处理器与光纤环网连接，通信方法包括：
59.s1：当获取到光纤环网中的第一光束时，获取第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号；
60.s2：确定处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的载波光信号；
61.s3：将列车通信设备需要的载波光信号发送给列车通信设备，以便列车通信设备根据载波光信号生成反馈载波光信号；
62.s4：将反馈载波光信号和列车通信设备不需要的所有载波光信号合成第二光束，并将第二光束发送至光纤环网中。
63.在目前的列车系统中，包括多媒体系统、控制系统和监控系统等列车通信设备，由于列车的网络带宽存在一定的限制，单条线缆难以支持所有列车通信设备的数据传输，因此在现有技术中，通常是每一种列车通信设备都单独组网以作为一种单独的通信网络系统存在，例如，目前的列车通常都采用支持百兆带宽和千兆带宽进行传输的线缆进行组网，然而，仅仅监控系统就需要采用千兆传输速率的以太网，也即需要采用近似为千兆带宽的线缆进行数据传输，可见单条线缆无法支持所有列车通信设备的数据传输，所以对于列车上的各种列车通信设备而言，都需要建立一套独立的通信网络，通信网络之间互不干涉。这种方式虽然能够保证所有列车通信设备都能正常进行数据传输，但是，由于每种列车通信设备都单独组网，在布置线缆时，需要为每种列车通信设备都布置一套线缆，可见，列车中会存在多套线缆，每套线缆都是连通了列车上所有车厢的线缆，这将会导致列车中的布线环境变得复杂，而且大量的线缆会明显地增加列车的总重量，此外，由于线缆的传输速率或带宽越高则抗干扰能力越差，而且通信数据在线缆中的传播距离越远，其信号损耗以及干扰越大，在列车内部的长距离数据传输过程中，列车通信设备的通信质量不佳。
64.为了解决上述技术问题，本技术中，通过光纤代替线缆进行传输。对于一条光纤而言，其带宽可达数十thz，明显高于线缆仅有的百兆或千兆的带宽，一条光纤就能支持列车上的所有网络进行数据传输；光纤的信号损耗低，以800mhz的信号为例，电缆在传输800mhz信号时，每公里的信号损耗大于40db；而光纤在传输800mhz信号时，每公里的信号损耗仅为0.2db，而且光纤传输不会受到电磁干扰的影响，因此，通过所有网络共同一条光纤进行数据传输来代替现有的每个网络单独用一套线缆进行数据传输，不仅明显地降低了布线复杂度以及减轻了列车总重量，还提高了数据传输的质量。
65.考虑到由于各个车厢上的处理器通过光纤串联组成通信网络，可见，当其中一个处理器断开时，处于该处理器两侧的任两个处理器之间的通信线路也会断开，导致两个处
理器之间无法通信。因此，在串联的基础上，最后一节车厢的光纤输出端再连接到第一节车厢的光纤输入端，以组成光纤环网，请参照图2，图2为本技术提供的一种光纤环网的结构示意图。在实际应用时，可以预先根据车厢的排序设定光束的默认传输方向，当某个车厢的处理器在向另一个车厢的处理器发送通信数据时，若检测到这两个车厢之间存在某个车厢的处理器断线，该车厢的处理器则会从默认传输方向的反方向来向另一个车厢的处理器发送通信数据，从而实现即使存在有处理器断线的情况时也能够保证两个车厢的处理器之间的正常通信的目的。例如，假设总共有a、b、c、d四节车厢，其光纤环网为a-b-c-d-a，将光束的默认传输方向设定为a指向d，若a车厢的处理器需要向c车厢的处理器发送通信数据，则默认会根据a-b-c路径发送，当检测到b车厢的处理器断线时，a车厢的处理器则会根据默认传输方向的反方向，也即a-d-c路径发送通信数据给c车厢的处理器，从而实现当b车厢断线时ac两个车厢的处理器也能够正常通信的目的。
66.为了实现在一条光纤中传输所有系统的数据，本技术中，可以预先为各个列车通信设备定义特征互不相同的载波光信号，例如为各个列车通信设备定义波长、波速或光强度等特征互不相同的载波光信号，在实际应用时，光纤中传输数据，将所有的不同的载波光信号融合成一束光在一条光纤中进行传输；对于每节车厢中的处理器而言，处理器分别连接当前这节车厢内所有的列车通信设备，并连接光纤环网，当其他车厢的某个列车通信设备向当前车厢中的该列车通信设备发送通信数据时，包含该通信数据的载波光信号会在光纤环网中传输，处理器在接收到包含该载波光信号的第一光束时，会将该第一光束分解成多个包含有通信数据的载波光信号，并从中获取到上述的载波光信号，也即确定列车通信设备需要的载波光信号，然后将该载波光信号发送给该列车通信设备，从而实现该列车通信设备在不同车厢之间进行通信的目的；当列车通信设备需要发送通信数据以及进行通信反馈时，该列车通信设备会生成通信数据或反馈数据并将其转换成载波光信号的形式，处理器接收该载波光信号，然后将其连同上一次分解到的车厢内的列车通信设备不需要的那些载波光信号一起再融合成新的一束光，也即第二光束，最后将其发送到光纤环网中，以便后续将该载波光信号发送给需要通信或反馈的车厢处。
67.综上，当获取到光纤环网中的第一光束时，获取第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号，在这些载波光信号中确定出处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的载波光信号，将其需要的载波光信号发送给列车通信设备，以便列车通信设备根据载波光信号生成反馈载波光信号，最后将反馈载波光信号和列车通信设备不需要的所有载波光信号合成第二光束，并将第二光束发送至光纤环网中。通过光纤代替线缆进行数据传输的方式，通信数据不易损耗且不易受到电磁干扰的影响，提高了列车通信设备的通信质量；而且，将多个列车通信设备的通信数据转换成载波光信号并合并成一束光进行传输的方式，不需要建立多个通信网络，仅需要一个光纤环网即可实现多个列车通信设备同时进行数据传输，降低列车内布线环境的复杂度，减低列车的总重量。
68.在上述实施例的基础上：
69.作为一种优选的实施例，确定处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的载波光信号，将列车通信设备需要的载波光信号发送给列车通信设备，包括：
70.确定各个载波光信号的第一波长；
71.确定列车通信设备需要的载波光信号的第二波长；
72.在各个载波光信号中，将第一波长与第二波长一致的载波光信号发送给列车通信设备。
73.为了确定出列车通信设备所需要的载波光信号，本技术中，考虑到波长是光线的明显特征之一，而且易于测量，因此可以根据光的波长来确定列车通信设备所需要的载波光信号。具体的，由于光纤中传输的一束光束实际上是由多个载波光信号组合而成的一束光，相当于线缆中存在不为零的电压信号，该电压信号实际上是由多个电形式的通信数据信号组合而成的。而为了区分出这些载波光信号各自属于哪种列车通信设备所发送的通信数据，可以预先为各个列车通信设备定义一种互不相同的光波长，也即每种列车通信设备对应于一种波长的载波光信号，当多种列车通信设备发送的载波光信号均在光线中传输时，光纤中的光束则相当于由多种不同波长的载波光信号组合而成的一束光，在需要确定这束光中的哪些载波光信号为列车通信设备需要的载波光信号时，由于已知该列车通信设备对应的波长是第二波长，因此可以检测各个载波光信号的第一波长，将其中第一波长与列车通信设备的第二波长一致的载波光信号即为该列车通信设备所需要的载波光信号。请参照图3，图3为本技术提供的一种单芯光纤的示意图，可以预先为每个列车通信设备定义一种波长的载波光信号，控制系统发出的控制数据流对应的载波光信号的波长是λ1，监控系统对应的载波光信号的波长是λ4等，当获取到一束光时，如果检测到这束光里存在λ1波长的载波光信号，则可以确定该载波光信号是控制系统所需要的载波光信号。基于此，通过载波光信号的波长，能够简单且准确地确定出列车通信设备所需要的载波光信号。
74.作为一种优选的实施例，获取第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号，包括：
75.利用预设波长与通信数据之间的对应关系，将第一光束分解成各个载波光信号。
76.为了准确地分解第一光束，本技术中，由于光束实际上是由多个不同波长的载波光信号组成的，可以根据波长和通信数据的对应关系来分解光束，具体的，根据预设的波长和通信数据的对应关系可知，控制系统对应的载波光信号的波长是λ1，监控系统对应的载波光信号的波长是λ4等，需要说明的是，由于实际应用中的列车通信设备难以保证每次发出的载波光信号都是波长完全一致的载波光信号，所以可以为各个列车通信设备的波长设定一个范围，因此，这里所说的如λ1或λ4等波长，实际上指的是一个波长段，而并非一个准确的波长值，例如，λ1实际上指的是1300nm～1350nm的波长段中的载波光信号，而并非仅指波长为1300nm的载波光信号。基于此，可以根据波长段来分解光束，从而得到各个波长段内的载波光信号，能够准确地分解第一光束。
77.作为一种优选的实施例，将第一光束分解成各个载波光信号，包括：
78.利用解波分复用方式将第一光束分解成各个载波光信号；
79.将反馈光信号和列车通信设备不需要的所有载波光信号合成第二光束，包括：
80.利用波分复用方式将反馈光信号和列车通信设备不需要的所有载波光信号合成第二光束。
81.为了简单地分解和合成光束，本技术中，可以使用解波分复用方式和波分复用方式来分别分解和合成光束，具体的，波分复用指的是将多种不同波长的载波光信号汇合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输的技术；而解波分复用则是将光纤中的光分离成不同波长的光载波信号的技术。具体的，波分复用根据波长可以光纤的低损耗窗口划分成若
干个不同波长的信道，在接收到各个列车通信设备发送过来的载波光信号时，在光束发送端采用波分复用器将这些不同波长的载波光信号合并起来送入一根光纤进行传输；解波分复用与波分复用同理，采用解波分复用器将光束分离成不同波长的载波光信号，并发送给对应的各个列车通信设备。此外，相比于其他分解和合成光束的技术而言，波分复用和解波分复用属于无源器件，不需要额外的电源为其供电，还节省了列车的总能耗。基于此，通过波分复用和解波分复用，能够简单地分解和合成光束。
82.作为一种优选的实施例，当光纤环网中的光纤为多芯光纤时，将反馈光信号和列车通信设备不需要的所有载波光信号合成第二光束，并将第二光束发送至光纤环网中，包括：
83.确定光纤环网中各条光纤对应的第一标识符；
84.确定反馈光信号对应的第二标识符以及通信信号不需要的所有载波光信号对应的第三标识符；
85.在各个载波光信号中，将第三标识符与第二标识符一致的载波光信号与反馈光信号合成第二光束；
86.通过第一标识符与第二标识符一致的光纤将第二光束发送至光纤环网中。
87.为了提高光纤环网的带宽，本技术中，考虑到随着时代的发展，列车上的各种列车通信设备所要求的网络带宽可能越来越大，可能会存在单根光纤无法实现同时传输所有的列车通信设备的通信数据的情况，因此，在光纤环网中可以采用多芯光纤而非单芯光纤，将光纤的每一根芯都视为一条通信数据的传输路线，多芯光纤中的每根芯都仅负责传输一种列车通信设备的通信数据，请参照图4，图4为本技术提供的一种多芯光纤的示意图，多芯光纤中包含4根芯，这4根芯分别负责4种通信系统的通信数据的传输。在实际应用中，在将反馈光信号与载波光信号合并成第二光束时，可以将该列车通信设备的反馈光信号以及同属于该列车通信设备的载波光信号合并仅包含成该列车通信设备内的各种载波光信号的第二光束，并将其通过该列车通信设备对应的光纤芯发送到光纤环网中。虽然增加了光纤的芯数，但是该光纤相当于是由多根芯组成的一根光缆，相比于现有技术中的多套通信网络多套线缆的方法，具备布线简单、减轻列车重量以及提高通信质量的优点。基于此，通过使用多芯光纤并在不同的光纤芯传输不同列车通信设备的通信数据，提高了光纤环网的带宽，保证列车通信设备的通信畅通。
88.作为一种优选的实施例，车厢还包括第一光纤接口和第二光纤接口，第一光纤接口通过光纤环网连接车厢的相邻一个车厢的第二光纤接口，第二光纤接口通过光纤环网连接车厢的相邻另一个车厢的第一光纤接口，在获取第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号之前，还包括：
89.将车厢的第二光纤接口设定为虚断模式，并进入获取第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号的步骤。
90.为了保证光束以及载波光信号的正常传输，本技术中，由于每个处理器都会获取光纤中的第一光束以及向光纤中发送第二光束，可见，在实际应用场景中，光纤中会存在大量的光信号进行传输，此外，考虑到光纤环网是一个不存在线路起始点和线路终止点的头尾相接的信号传输线路，在这种环形的传输线路中，每个处理器发送的光束都会在光纤中重复传播，光纤环网中的处理器会重复收到相同的载波光信号并基于此重复发送更多数量
的第二光束到光纤环网中，从而引起严重的广播风暴故障。为了避免引起广播风暴，同时保证载波光信号的正常传输，需要主动切断光纤环网以使其无法形成环形结构，具体的，每个车厢中都有两个光纤接口，可以将这些处理器所在的车厢中的一个定义为主车厢，例如可以将司机室或监控室等车厢作为主车厢，将主车厢的其中一个光纤接口模拟成断开的形式，也即将主车厢的第二光纤接口设定为虚断模式，例如，可以在第二光纤接口处增加选择开关或者输入电阻，通过开关通断或者加大输入电阻来使第二光纤接口变成虚断的形式，从而使得光纤环网变成线性结构。基于此，避免了光束和载波光信号在光纤环网中重复传播，从而保证光束以及载波光信号的正常传输。此外，为了保证光纤环网的完整性，仅需一个车厢中的第二光纤接口虚断即可实现将使得光纤环网变成线性结构的目的，不需要多个车厢均虚断其第二光纤接口。
91.作为一种优选的实施例，将第二光束发送至光纤环网中，包括：
92.确定需要接收反馈光信号的目标车厢；
93.通过第一光纤接口将第二光束发送至光纤环网中；
94.在通过第一光纤接口将第二光束发送至光纤环网中之后，还包括：
95.判断目标车厢是否成功获取到第二光束；
96.若否，则控制车厢中的第二光纤接口设定为导通模式，以便通过所述第二光纤接口将第二光束发送至光纤环网中。
97.为了保证光束以及载波光信号的正常传输，本技术中，由于主车厢的第二光纤接口虚断，导致光纤环网变成线性结构，两个车厢的处理器之间只能通过一个方向进行通信，当两个处理器在通信时，若存在于这两个处理器之间的某个处理器断线，则会导致光纤环网二次断开变成两个线性结构，导致这两个处理器之间无法通信，相当于在已经有光纤接口虚断的情况下，真实发生了线路断开的故障，导致其无法通信。基于此，在真实发生了线路断开的故障之后，可以将主车厢的第二光纤接口恢复成正常导通的状态，例如可以闭合第二光纤接口处的选择开关或者降低输入电阻等，从而使第二光纤接口从虚断恢复成正常的导通状态，此时，光纤环网则相当于从两个线性结构又恢复成一个线性结构，此时再改变各个处理器的传输方向，即可恢复断线的处理器两侧的任两个处理器之间的通信。基于此，能够保证光束以及载波光信号的正常传输。
98.请参照图5，图5为本技术提供的一种通信装置的结构示意图，包括：
99.存储器21，用于存储计算机程序；
100.处理器22，用于执行计算机程序时实现如上述的通信方法的步骤。
101.对于本技术提供的一种通信装置的详细介绍，请参照上述通信方法的实施例，本技术在此不再赘述。
102.请参照图6，图6为本技术提供的一种通信系统的结构示意图，包括如上述的通信装置32，还包括：
103.光纤35，用于组成光纤环网；
104.光端机31，用于通过光纤35获取光纤环网中的第一光束并发送给通信装置32，以及通过光纤35发射通信装置32发射的第二光束至光纤环网中；
105.信号交互模块34，用于将通信装置32发送的载波光信号发送给列车中的列车通信设备，并将列车通信设备根据载波光信号生成的通信数据发送给通信装置32。
106.对于本技术提供的一种通信系统的详细介绍，请参照上述通信方法的实施例，本技术在此不再赘述。
107.为了保证列车通信设备的正常通信，本技术中，处理器通过信号交互模块34和列车通信设备进行数据交互，也即载波光信号和反馈光信号的交互，处理器通过光端机31获取光纤环网中的光束，可以设置多台光端机31，并将其中的一个光端机31作为主光端机31，在正常工作场景中，可以将其他的光端机31闲置，仅使用主光端机31来实现通信装置32从光纤环网后获取第一光束以及发送第二光束到光纤环网中的目的，当因为主光端机31处的线路断开或者主光端机31故障等原因而导致通信装置32无法通过主光端机31与光纤环网进行数据交互时，则可以将闲置的其他光端机31中的一个作为新的主光端机31使用，进一步的，在组成光纤环网时，可以在每个车厢的两侧都设置多个光端机31，分别和车厢的相邻两侧的车厢进行通信。基于此，通过设置多个光端机31，并在主光端机31故障时将备用光端机31作为新的主光端机31使用，能够保证列车通信设备的正常通信。
108.在上述实施例的基础上：
109.作为一种优选的实施例，还包括：
110.设置在通信装置32和信号交互模块34之间的光电转换模块33，用于将通信装置32发送的光信号形式的载波光信号转换成电信号形式的载波光信号并发送给信号交互模块34，以及将信号交互模块34发送的电信号形式的通信数据转换成光信号形式的反馈光信号并发送给通信装置32。
111.为了使列车通信设备正常接收载波光信号，本技术中，考虑到实际应用的列车通信设备的型号和款式不同，部分列车通信设备本身无法进行光电转换的步骤，从而无法获取通信装置32发送的载波光信号，基于此，可以在通信装置32和信号交互模块34之间设置光电转换模块33，并且信号交互模块34也从本来传输光信号变为传输电信号，在通信装置32往列车通信设备发送载波光信号时，先通过光电转换模块33转换成电信号发送给信号交互模块34，再由信号交互模块34将电信号发送给列车通信设备；同理，在列车通信设备获取到电信号形式的载波光信号后生成反馈信号，信号交互模块34接收到该反馈信号后发给光电转换模块33，光电转换模块33将其转换成光信号，也即反馈光信号，再发送给通信装置32。基于此，通过光电转换，能够使无法进行光电转换的列车通信设备也能正常接收载波光信号。
112.作为一种优选的实施例，光电转换模块33包括：
113.光电转换器和差分转换模块；
114.光电转换器用于将通信装置32发送的光信号形式的载波光信号转换成电信号形式的第一差分信号，并将差分转换模块发送的电信号形式的第二差分信号转换成光信号形式的反馈光信号发送给通信装置32；
115.差分转换模块用于将电信号形式的第一差分信号转换成电信号形式的载波光信号并发送给信号交互模块34，并将信号交互模块34发送的电信号形式的通信数据转换成电信号形式的第二差分信号。
116.为了保证正常进行光电转换，本技术中，考虑到部分光电转换器只能够转换差分信号，且光电转换器转换而成的电信号的形式通常也是差分信号，为了使所有的光电转换器都能对列车通信设备发出的反馈信号进行光电转换，需要设置光电转换器和差分转换模
块，光电转换器负责光信号和电信号之间的转换，也即负责将光信号形式的载波光信号转换成电信号形式，或者将电信号形式的反馈信号转换成光信号形式，而差分转换模块则是为了进一步转换载波光信号或反馈信号，具体的，当光电转换模块33将光信号形式的载波光信号转换成电信号形式时，其输出的电信号形式的信号可能属于高速差分信号，此时需要差分转换模块将其转换成较为低速的电信号形式的普通载波光信号，再发送给列车通信设备；同理，在列车通信设备发送电信号形式的反馈信号时，差分转换模块先将电信号形式的反馈信号转换成差分信号再发送给光电转换器进行光电转换。差分转换模块在进行差分转换时，具体是将多路反馈信号与少路高速差分信号之间进行转换，请参照图7，图7为本技术提供的一种差分转换模块的结构示意图，假设需要将列车通信设备生成的电信号转换成光信号，首先通过电信号接口获取信号交互模块从列车通信设备处获取到的电信号，然后通过mac(multiple access channel，多址接入信道)模块确定电信号的信道数量，然后通过switch模块将电信号分解成多个单路的信号再融合成信道较少的差分信号，再通过右侧的mac模块输出一个差分信号，通过serdes接口发送给光电转换模块，例如，将1个4路反馈信号先分解成4个单路信号，再融合成1个2路差分信号，以实现差分转换的目的。基于此，通过添加差分转换模块，能够保证正常进行光电转换。
117.本技术还提供一种列车，其特征在于，包括多节车厢，还包括如上述的通信系统；
118.通信系统设置在各节车厢中。
119.对于本技术提供的一种列车的详细介绍，请参照上述通信方法的实施例，本技术在此不再赘述
120.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
121.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：
1.一种通信方法，其特征在于，应用于列车的任一节车厢中的处理器，所述处理器与光纤环网连接，所述通信方法包括：当获取到所述光纤环网中的第一光束时，获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号；确定所述处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的所述载波光信号；将所述列车通信设备需要的所述载波光信号发送给所述列车通信设备，以便所述列车通信设备根据所述载波光信号生成反馈光信号；将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束，并将所述第二光束发送至所述光纤环网中。2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，确定所述处理器所在的车厢中的列车通信设备需要的所述载波光信号，将所述列车通信设备需要的所述载波光信号发送给所述列车通信设备，包括：确定各个所述载波光信号的第一波长；确定所述列车通信设备需要的所述载波光信号的第二波长；在各个所述载波光信号中，将所述第一波长与所述第二波长一致的载波光信号发送给所述列车通信设备。3.如权利要求2所述的通信方法，其特征在于，获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号，包括：利用预设波长与通信数据之间的对应关系，将所述第一光束分解成各个所述载波光信号。4.如权利要求3所述的通信方法，其特征在于，将所述第一光束分解成各个所述载波光信号，包括：通过解波分复用将所述第一光束分解成各个所述载波光信号；将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束，包括：通过波分复用将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束。5.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，当所述光纤环网中的光纤为多芯光纤时，将所述反馈光信号和所述列车通信设备不需要的所有所述载波光信号合成第二光束，并将所述第二光束发送至所述光纤环网中，包括：确定所述光纤环网中各条光纤对应的第一标识符；确定所述反馈光信号对应的第二标识符以及所述通信信号不需要的所有所述载波光信号对应的第三标识符；在各个所述载波光信号中，将所述第三标识符与所述第二标识符一致的所述载波光信号与所述反馈光信号合成所述第二光束；通过所述第一标识符与所述第二标识符一致的所述光纤将所述第二光束发送至所述光纤环网中。6.如权利要求1至5任一项所述的通信方法，其特征在于，所述车厢还包括第一光纤接口和第二光纤接口，所述第一光纤接口通过所述光纤环网连接所述车厢的相邻一个车厢的
所述第二光纤接口，所述第二光纤接口通过所述光纤环网连接所述车厢的相邻另一个车厢的所述第一光纤接口，在获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号之前，还包括：将所述车厢的所述第二光纤接口设定为虚断模式，并进入获取所述第一光束中所有的包含通信数据的载波光信号的步骤。7.如权利要求6所述的通信方法，其特征在于，将所述第二光束发送至所述光纤环网中，包括：确定需要接收所述反馈光信号的目标车厢；通过所述第一光纤接口将所述第二光束发送至所述光纤环网中；在通过所述第一光纤接口将所述第二光束发送至所述光纤环网中之后，还包括：判断所述目标车厢是否成功获取到所述第二光束；若否，则控制车厢中的所述第二光纤接口设定为导通模式，以便通过所述第二光纤接口将所述第二光束发送至所述光纤环网中。8.一种通信装置，其特征在于，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的通信方法的步骤。9.一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的通信装置，还包括：光纤，用于组成光纤环网；光端机，用于通过所述光纤获取所述光纤环网中的第一光束并发送给所述通信装置，以及通过所述光纤发射所述通信装置发射的第二光束至所述光纤环网中；信号交互模块，用于将所述通信装置发送的载波光信号发送给列车中的列车通信设备，并将所述列车通信设备根据所述载波光信号生成的通信数据发送给所述通信装置。10.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，还包括：设置在所述通信装置和所述信号交互模块之间的光电转换模块，用于将所述通信装置发送的光信号形式的载波光信号转换成电信号形式的载波光信号并发送给所述信号交互模块，以及将所述信号交互模块发送的电信号形式的所述通信数据转换成光信号形式的反馈光信号并发送给所述通信装置。11.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，所述光电转换模块包括：光电转换器和差分转换模块；所述光电转换器用于将所述通信装置发送的光信号形式的所述载波光信号转换成电信号形式的第一差分信号，并将所述差分转换模块发送的电信号形式的第二差分信号转换成光信号形式的所述反馈光信号发送给所述通信装置；所述差分转换模块用于将电信号形式的所述第一差分信号转换成电信号形式的载波光信号并发送给所述信号交互模块，并将所述信号交互模块发送的电信号形式的通信数据转换成电信号形式的所述第二差分信号。12.一种列车，其特征在于，包括多节车厢，还包括如权利要求9至11任一项所述的通信系统；所述通信系统设置在各节所述车厢中。

技术总结
本发明公开了一种通信方法、装置、系统及列车，涉及光纤通信领域，应用于列车的任一节车厢中的处理器，处理器与光纤环网连接，处理器和车厢中的列车通信设备进行通信数据交互，再通过处理器与光纤环网进行光信号形式的通信数据的交互，实现不同车厢中的列车通信设备进行通信。通过光纤代替线缆进行数据传输的方式，通信数据不易损耗且不易受到电磁干扰的影响，提高了列车通信设备的通信质量；而且，将多个列车通信设备的通信数据转换成光信号并合并成一束光进行传输的方式，不需要建立多个通信网络，仅需要一个光纤环网即可实现多个列车通信设备同时进行数据传输，降低列车内布线环境的复杂度，减低列车的总重量。减低列车的总重量。减低列车的总重量。


技术研发人员：徐磊 马国栋 聂颖 崔玉龙 石艳红
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：2022.11.08
技术公布日：2023/6/27