《高速公路机电系统集成与维护》课件-02.高速公路通信系统

1.认识高速公路通信系统通信系统模型信源发射器信道接收器信宿公共电话网源系统目的系统光纤传输网管接入网网管维护终端软件录音电话软件光纤数字传输设备程控交换设备接入网设备高频开关电源录音电话设备硬件系统软件系统系统软件与硬件通信的四大关键技术上海南京你我他交换技术Internet传输技术数据通信技术移动通信技术深圳路车之间的通信（RVC）车车之间的通信（IVC）区（局）域内的通信：交通控制中心与车辆的通信蜂窝网无线电话FM调频广播以红外线为为媒体进行双向通信车辆与路测单元的专用通信：利用车辆所装传感器进行车辆识别、协调行驶中的车俩：交通监控系统与收费系统的内部通信同步数字序列（SDH）异步传递方式（ATM）智能交通系统的通信方式通信系统在高速公路收费系统中的作用：通信监控系统中心管理系统路侧单元RSU车载单元OBU账户系统通信2.编码技术及设备编码技术1、为什么要编码？2、编码标准有哪些？编码技术为什么要编码？移动通信系统中，宽带宝贵；比特率越低，在一定的宽带内就能传更多的高质量语音。编码的本质是压缩编码技术的核心就是研究压缩编码的算法，用尽可能低的码率获得尽可能好的语音和图像质量。编码技术编码技术压缩编码的方法：概率匹配编码变换编码识别编码编码技术图像编码标准编码技术音频编码标准长途通信网语音编码标准G.723.1双速率语音编码标准5.3kb/s6.3kb/s数字蜂窝系统的语音标准：码分多址（CDMA)----IS-96标准保密电话语音编码标准：窄带保密电话应用于宽带受限信道编码设备音频编码过程3.交换技术及设备用户间通过交换设备连接交换系统多个交换节点组成的通信网交换系统交换机的功能交换系统电话交换机的发展人工交换机1878步进制交换机1892纵横制交换机1919空分模拟程控交换机1965时分数字程控交换机1970交换系统交换机的发展过程人工

自动机电式

电子模拟

数字布控

程控电

光电路交换

包交换交换系统特点：集中式管理模块间全分散模块内分级控制LANZXJ10CSNSSPSTPISDNMSCCC现代数字交换机交换系统交换分类1、电路交换2、报文交换3、分组交换4、快速分组交换交换分类高速公路系统中的交换技术4.传输技术及设备传输技术基带传输：信号未经调制的传输频带传输：信号经过调制后传输信号源调制器信道解调器信宿调制，实现了频谱的搬移。频谱搬移是指在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端。f(Hz)fsfc我是信道干扰我是带通滤波器，除了指定的频段，全都滤除。传输网在电信网中的位置接入网接入网CPNCPN

用户驻地网交换机交换机传输网用户驻地网传输网是由传输节点设备和传输介质等共同构成的网络位于交换节点之间及基站与基站控制器之间传输网服务于各业务网和电信支持网，能对业务进行安全的、长距离、大容量地传输传输网络按照所服务的范围不同分为：骨干层一级干线二级干线城域网核心层汇聚层接入层城域传输网的层次核心层汇聚层接入层传输网络技术的发展PDH准同步数字系列（窄带传输）SDH

同步数字体系（宽带传输）WDM波分复用PTN/OTN

分组传送网/光传送网ASON

自动交换光网络PDH采用比特填充和码位交织的方法将低速率等级的信号复合成高速信号，能够独立传送国内长途和市话网业务；只有地区性的数字信号速率和帧结构，不存在世界性的标准；没有世界性的标准光接口规范；只支持点对点传输，进行区段保护，无法实现统一工作的多种路由的环状保护；复用解复用需要逐级进行，结构复杂，硬件数量庞大；传统PDH的运行、管理和维护靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试。SDH为克服PDH的缺点而产生的，它是先有目标再定规范，然后研制设备；使北美、日本和欧洲标准在STM-1及其以上等级获得了统一；统一的标准光接口，允许不同厂家的设备在光路上互通；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，利用软件即可将高速信号直接分出低速支路信号；丰富的开销字节，大大增强了网络维护管理能力；具有前向和后向兼容性，兼容PDH和ATM、IP等业务。DWDM能在一根光纤上同时传送多个携带有信息（模拟或数字）的光载波，只需通过增加波长（信道）实现系统扩容；

DWDM系统与SDH系统均属于传送网层，都采用光纤传输媒质；解决了光缆资源不足的问题，OAM功能较弱，保护手段少。IPATMSDHDWDM光纤物理层OpenOpticalInterfaceSDHATMIP其它DWDM在传输网中的地位传输设备5.接入技术及设备接入网研究的是通信的“最后一公里”。光接入：FTTB、FTTD、FTTH等无线接入：WLAN、5G等

协议：OSI，OpenSystemInterconnect，开放式互联参考模型。由国际标准化组织ISO制定，实现各种网络的协议国际标准化，解决各种体系结构的网络互联问题。OSI的层次结构42TCP/IP协议——TransmissionControlProtocol/InternetProtocol传输控制协议/网际协议它是英特网所有主机间的共同协议。3层7层

TCP/IP与OSI的对比

封装与解封装

应用层应用层对应OSI参考模型的上三层；为用户提供数据处理、认证、压缩等功能，并告诉传输层哪个数据流由哪个应用程序发出；应用层常见协议：FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、DNS、HTTP等。传输层包含两个协议——TCP和UDP。主要功能：分割（发送时）与重组（接收时）上层应用程序产生的数据，并添加头部信息；为通信双方建立端到端的连接。TCP或UDP传输传输层TCP与UDP的对比接入设备——调制解调器（Modem）调制解调器，其作用是实现调制和解调。一种基于MAC地址识别，能够完成数据帧封装、转发功能的网络设备；类似计算机，由中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）和接口组成；用于连接工作站、服务器、路由器、集线器和其他交换机，作用是快速交换、转发数据帧；可分为二层交换机和三层交换机。接入设备——交换机（Switch）一种连接局域网、广域网的设备；根据信道情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号；交换机工作在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由器工作在第三层（网络层）。接入设备——路由器（Router）6.数据通信技术及设备52IP协议TCP/IP的网络层主要功能是编址（IP地址）、路由、数据打包。IP赋予主机IP地址，以便完成寻址；IP寻找目的网络的可达路径，还能对数据包进行分片和重组。IP协议不关心数据报文的内容，提供无连接的、不可靠的服务。IP主要功能：编址和寻径

IP包头IP包头分为两个部分：固定长度部分和可选性部分。固定长度部分是20字节，每个IP包必须包含这20字节。可选项最长32字节。IP地址互联网协议地址（InternetProtocolAddress），缩写为IP；IP地址是一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。十进制IP地址二进制IP地址10101100.00010000.00100100.00000001位数87654321二进制11111111十进制1286432168421八位二进制与十进制数的对应关系

IP地址分类

特殊IP地址地址特殊用途主机位全为0主机位全为0的地址是网络地址，一般用于路由表中的路由主机位全为1某个网络的广播地址，可向指定的网络广播~55127开头的整段地址都是保留地址，其中可以用来做测试，作为设备的环回地址，意思是“我自己”。用于默认路由55本地广播，可向本网段内广播~55私网地址~55私网地址~55私网地址57

子网掩码子网掩码的三种表示方法：1、二进制表示：子网掩码与IP地址一样，也是32位二进制数。前半部分是连续的“1”，代表网络位，后半部分是连续的“0”，代表主机位，1和0不能交叉。2、十进制表示：为了方便记忆，也可以用十进制表示，每8位二进制数转换为一个十进制数。3、前缀表示：用“/”加上网络位的位数来代表，叫做前缀长度。比如，可表示成“/16”。

交换机基本功能以太网交换机工作在数据链路层，基本功能：

1、端口带宽独享2、MAC地址学习3、数据帧转发交换机在记录源MAC地址之后，会尝试查询MAC地址表中是否存在目的MAC关联的端口，如果有则从该端口转发出去。如果没有，则采取洪泛（广播）的做法，向除了接收端口之外的其他所有端口转发。VLAN概念与作用VLAN，VirtualLocalAreaNetwork，虚拟局域网，是一种在逻辑上分割局域网的技术。VLAN的主要作用是隔离二层广播播。VLAN划分方式基于端口划分（最常见）基于MAC地址划分基于协议划分基于IP地址子网划分基于应用划分基于端口的VLAN划分

交换机根据MAC地址进行有针对性地转发，避免了其他主机接收无关数据，既降低了被监听的风险，也减少了其他主机的资源占用。交换机的传送效率非常高，能实现线速交换。

路由器路由器工作在OSI模型的第三层——网络层。主要功能：路由表的建立和维护；最优路径的选取；IP包的转发。路由器转发流程

路由交换机主要功能：MAC地址表的建立，二层转发；路由表的建立，三层转发。特点：采用ASIC硬件芯片，实现高速数据转发。交换机与路由器的区别7.紧急电话系统使用方便，接续迅速单向呼叫，双向通话呼叫显示，中心控制免提通话，话音清晰遇忙等待，顺序通话呼叫记录，显示打印运行