城市轨道交通概论_第十二章城市轨道通信系统

城市轨道交通通信系统,城市轨道交通概论 第十二章,轨道交通通信系统介绍一、轨道交通通信系统概述二、轨道交通通信系统构成三、各子系统介绍四、通信系统工程施工,一、轨道交通通信系统概述 为了保证城市轨道交通系统能可靠、安全、高效运营，并有效地传输地铁运营、维护、管理相关的语音、数据、图像等各种信息，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网。 轨道交通通信网系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车及乘客安全、快速、高效运行的一种不可缺少的智能自动化综合业务数字通信网。,二、轨道交通通信系统构成：传输系统公务电话系统专用电话系统无线系统（列车调度、公安、消防）广播系统电视监控系统时钟系统电源及接地系统,三、各子系统介绍1、传输系统：（1）、功能（信息通道高速公路）（2）、主要解决的问题 容量/线路利用率 话音质量/干扰,传输系统是系统各站点与控制中心及站与站之间的信息传输和信息交换的通道。,光纤骨干网网络节点用户接口卡网络管理系统,（3）、分类按传输媒介分： 光纤数字通信系统 微波数字通信系统 卫星数字通信系统,按采用技术分 PDH（异步数字通信系统） SDH（同步数字通信系统） OTN（开放的传输网络） ATM（异步传输模式）,PDH,在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。 在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”（Plesynchronous Digital Hierarchy），简称PDH；另一种叫“同步数字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。,SDH,SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。 SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。 它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。,速率不同的低次群分路信号若直接复用成高次群信号会在高次群信号中产生码元的重叠错位，使接收端无法正常分接、恢复低次群分路信号。因此，速率不同的低次群分路信号不能直接复用，要在复用之前对各分路信号速率进行统一的调整，使各分路信号速率达到同步。调整方法通常采用正码速调整法，即在各分路信号中插入一些脉冲，通过控制插入脉冲的多少来调整各分路信号的速率。,SDH具体特点如下特点（1）SDH传输系统在国际上有统一的帧结构数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性； （2）SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性；,（3）由于采用了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因SDH帧结构中安排了信号的5开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用； （4）由于SDH多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能有，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化； （5）SDH有传输和交换的性能它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活；,（6）SDH并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是采用SDH，而且它也便于与光纤电缆混合网(HFC)相兼容。 （7）从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在SDH上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输； （8）SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整； （9）标准的开放型光接口,1，频带利用率低。 可靠性和有效性是矛盾的，增加了有效性必将降低可靠性，增加了可靠性也会相应的使有效性降低。例如，收音机的选择性增加，可选的电台就增多，这样就提高了选择性。但是，由于这时频带相应的会变窄，必然会使音质下降，也就降低了可靠性。 2，指针调整机理复杂。 SDH体制可以从高速信号（STM-1）中直接下低速信号（例如2Mbit/s），省去了多级复用，解复用过程，这种功能的实现是通过指针机理来完成的。但是，指针功能的实现增加了系统的复杂性。最重要的是系统产生SDH的一种特有抖动由指针调整引起的结合抖动。 3，软件的大量使用对系统的安全性的影响。,ATM,ATM是Asynchronous Transfer Mode（ATM）异步传输模式的缩写 ATM是一项数据传输技术，是实现B-ISDN的业务的核心技术之一。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。它适用于局域网和广域网，它具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。,ATM是在LAN或WAN上传送声音、视频图像和数据的宽带技术。它是一项信元中继技术，数据分组大小固定。你可将信元想像成一种运输设备，能够把数据块从一个设备经过ATM交换设备传送到另一个设备。所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。如同轿车在繁忙交叉路口必须等待长卡车转弯一样，可变长度的数据分组容易在交换设备处引起通信延迟。 ATM采用面向连接的传输方式，将数据分割成固定长度的信元，通过虚连接进行交换。ATM集交换、复用、传输为一体，在复用上采用的是异步时分复用方式，通过信息的首部或标头来区分不同信道。,ATM面向连接,它需要在通信双方向建立连接,通信结束后再由信令拆除连接。但它摈弃了电路交换中采用的同步时分复用，改用异步时分复用，收发双方的时钟可以不同，可以更有效地利用带宽。 ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元），其中5B为信元头，用来承载该信元的控制信息；48B为信元体，用来承载用户要分发的信息。信头部分包含了选择路由用的VPI（虚通道标识符）/VCI（虚通路标示符）信息，因而它具有分组交换的特点。它是一种高速分组交换，在协议上它将OSI第二层的纠错、流控功能转移到智能终端上完成，降低了网络时延，提高了交换速度。,其特征：基于信元的分组交换技术；快速交换技术；面向连接的信元交换；预约带宽。 其优点：吸取电路交换实时性好，分组交换灵活性强的优点；采取定长分组（信元）作为传输和交换的单位；具有优秀的服务质量；目前最高的速度为10GB/S,即将达到40GB/S. 其缺点：信元首部开销太大；技术复杂且价格昂贵。,OTN,OTN（光传送网，OpticalTransportNetwork），是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。第三代传送网技术，从设计上就支持话音、数据和图像业务，配合其他协议时可支持带宽按需分配（BOD）、可裁剪的服务质量（QoS）及光虚拟专网（OVPN）等功能。,1998年，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）正式提出了OTN的概念。从其功能上看，OTN在子网内可以以全光形式传输，而在子网的边界处采用光-电-光转换。这样，各个子网可以通过3R再生器联接，从而构成一个大的光网络。因此，OTN可以看作是传送网络向全光网演化过程中的一个过渡应用。,在OTN的功能描述中，光信号是由波长（或中心波长）来表征。光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。（基于其他光复用技术，如时分复用，光时分复用，或光码分复用的OTN，还有待研究。）OTN在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择、监控，并保证其性能要求和生存性。OTN可以支持多种上层业务或协议，如SONET/SDH，ATM，Ethernet，IP，PDH，FibreChannel，GFP，MPLS，OTN虚级联， ODU复用等，是未来网络演进的理想基础。全球范围内越来越多的运营商开始构造基于OTN的新一代传送网络，系统制造商们也推出具有更多OTN功能的产品来支持下一代传送网络的构建。,（4）、传输系统构成硬件：终端设备 中继设备 光缆 网管及维护终端软件：系统软件、管理维护软件,2、公务及专用电话系统 （1）、功能：解决电路交换任务 公务电话系统：用于各部门间进行通话及业务联系。 专用电话系统：控制中心调度员、车站、车辆段值班员组织指挥行车、运营管理以及保证行车安全而设置的专用电话系统。,（2）系统组成：交换机（接口模块、交换模块、控制模块）、线路、电话机、调度台、轨旁电话、录音装置、维护终端。,3、电视监控系统： （1）功能：电视监视系统具有直观、实时的动态图像监视、记录和跟踪控制等独特功能，是通信指挥系统一个重要组成部分，具有其独特的指挥和管理能力，已成为城市轨道交通实现自动化调度管理的必备设施。,运营电视监视系统 运营调度控制中心在实施列车调度、运营管理和防灾控制指挥中，借助电视监视系统，实时直观地了解线路运营和事故灾害信息，使调度指挥人员能够在管理事件的第一时间获取事件现场实时的直观资料，从而能在最早时机做出控制反应。,公安电视监视系统 公安电视监视系统为公安指挥中心提供全线各车站实时场景图像，及时了解全线安全情况，发现治安事件，判断事件性质和规模，从而实施快速反应和高效指挥。,（2）电视监视系统的组成摄像机视频切换矩阵图像分配放大器发射器彩色监视器控制器及键盘视频信号编解码器,4、无线系统（1）、功能：轨道交通无线通信系统是轨道交通通信系统中不可缺少的组成部分，是提高地铁运输效率、保证运营行车安全的重要手段。 无线系统主要用于地铁列车运行指挥、公安治安、防灾应急通信和设备及线路的维修施工通信。,1、列车无线调度系统：主要用于地铁列车调度员、司机、车站值班员、车辆段信号楼值班员之间以及车站值班员与站台值班员之间通信联络，满足列车运行需要。2公安无线系统供公安调度员与车站公安值班员及公安外勤人员之间通信联络。3消防无线：供防灾调度员、车站防灾员、现场指挥人员及有关人员联络，进行事故抢修及防灾救灾。,（2）、无线调度系统与公共无线系统区别集团使用，半双工通话具有组呼、群呼功能具有多级优先、紧急呼叫、强插功能具有控制电话呼叫及通话时限功能具有呼叫记录和通话录音处理功能,（3）、集群无线系统组成集群控制器无线交换机调度台基站收发信机天馈线系统机车电台漏泄电缆维护终端,5、广播系统（1）、功能：对乘客广播（到发站信息、意外情况疏导） 对工作人员广播（通知信息）（2）、结构：广播系统采用二级广播控制方式（控制中心、车站）广播分区为：上行站台、下行站台、售票区、站厅层、出入口、办公区。当轨道交通发生故障或灾害时，广播系统自动转为抢险通信设备，环境调度员具有最高优先权。,（3）、广播系统构成：车控室广播台、车站广播设备、扬声器等。,6、电源及接地系统（1）、功能：电源系统是为满足通信系统不间断、无瞬变地供电需求。（2）、构成：配电设备、整流设备、蓄电池,6、时钟系统为地铁所有系统提供一统一的时间系统,8、几个常用的概念 模拟通信：在电话通信中，用户线上传送的电信号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，这种信号称为模拟信号。在用户线上传输模拟信号的通信方式称为“模拟通信”。 数字通信：“数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。,通信协议：通信协议实际上是一组规定和约定的集合。 以太网：以太网是XEROX公司在20世纪70年代为解决网络中零散的和偶然的堵塞而开发的基带标准。它采用带冲突检测的载波监听多路访问协议（CSMA/CD），速度为10Mbps传输介质为同轴电缆。现在，以太网泛指所采用CSMA/CD协议符合IEEE802.3标准的局域网。,四、通信系统工程施工1、通信系统设备安装应具备条件进行了施工图交底机房已装修完毕，其施工用电、防尘、湿度、预留孔洞等满足设备安装需要。设备、材料已经到货，并经测试检验合格。施工用机具、仪表已备齐。具有完备的组织机构制定详细的实施计划和安全质量保证体系,2、通信系统安装主要内容机架安装设备配线线路施工软件安装测试、联调开通,3、通信系统安装程序（1）、设备安装,熟悉图纸,机房检查,设备到位清点,走线槽、架与机架安装,插入机盘,架间配线,3、通信系统安装程序（2）、线路施工,熟悉图纸,光、电缆现场单盘测试,安装支架,光、电缆缆架设,光、电缆引入成端,3、通信系统安装程序（3）、调试、开通,设备加电,安装系统软件,单机测试,系统联调,系统测试,4、通信系统安装工程安全、质量控制重点及措施重视设备安装工艺防止人身、设备安全事故重点：隧道内光电缆施工、设备通电、系统联调（重点是与既有系统的割接、联调）制定详细的实施计划建立完善的安全、质量保证体系协调好各专业、各工序间配合与衔接,城市轨道交通通信系统,3.光纤通信(1)光纤的结构及