城市軌道交通概論_城市軌道通信系統(tǒng)

1、城市軌道交通通信系統(tǒng)城市軌道交通概論 第十二章軌道交通通信系統(tǒng)介紹一、軌道交通通信系統(tǒng)概述二、軌道交通通信系統(tǒng)構(gòu)成三、各子系統(tǒng)介紹四、通信系統(tǒng)工程施工一、軌道交通通信系統(tǒng)概述 為了保證城市軌道交通系統(tǒng)能可靠、平安、高效運(yùn)營，并有效地傳輸?shù)罔F運(yùn)營、維護(hù)、管理相關(guān)的語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息，就必須建立可靠的、易擴(kuò)充的、獨(dú)立的通信網(wǎng)。 軌道交通通信網(wǎng)系統(tǒng)是直接為軌道交通運(yùn)營、管理效勞的，是保證列車及乘客平安、快速、高效運(yùn)行的一種不可缺少的智能自動化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。 二、軌道交通通信系統(tǒng)構(gòu)成：傳輸系統(tǒng)公務(wù) 系統(tǒng)專用 系統(tǒng)無線系統(tǒng)列車調(diào)度、公安、消防播送系統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)電源及接地系統(tǒng)三、各

2、子系統(tǒng)介紹1、傳輸系統(tǒng)：1、功能信息通道高速公路2、主要解決的問題 容量/線路利用率 話音質(zhì)量/干擾傳輸系統(tǒng)是系統(tǒng)各站點(diǎn)與控制中心及站與站之間的信息傳輸和信息交換的通道。光纖骨干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用戶接口卡網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)3、分類按傳輸媒介分： 光纖數(shù)字通信系統(tǒng) 微波數(shù)字通信系統(tǒng) 衛(wèi)星數(shù)字通信系統(tǒng)按采用技術(shù)分 PDH異步數(shù)字通信系統(tǒng) SDH同步數(shù)字通信系統(tǒng) OTN開放的傳輸網(wǎng)絡(luò) ATM異步傳輸模式PDH在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準(zhǔn)確無誤，這就叫做“同步。 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫“

3、準(zhǔn)同步數(shù)字系列Plesynchronous Digital Hierarchy，簡稱PDH；另一種叫“同步數(shù)字系列Synchronous Digital Hierarchy，簡稱SDH。SDHSDHSynchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字系列光端機(jī)容量較大，一般是16E1到4032E1。 SDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，是美國貝爾通信技術(shù)研究所提出來的同步光網(wǎng)絡(luò)SONET。國際 電報咨詢委員會CCITT現(xiàn)ITU-T于1988年接受了SONET 概念并重新命名為SDH，使其成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸

4、的通用技術(shù)體制。 它可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、實(shí)時業(yè)務(wù)監(jiān)控、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、不同廠商設(shè)備間的互通等多項功能，能大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、降低管理及維護(hù)費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與維護(hù)，因此是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的開展和應(yīng)用的熱點(diǎn)，受到人們的廣泛重視。速率不同的低次群分路信號假設(shè)直接復(fù)用成高次群信號會在高次群信號中產(chǎn)生碼元的重疊錯位，使接收端無法正常分接、恢復(fù)低次群分路信號。因此，速率不同的低次群分路信號不能直接復(fù)用，要在復(fù)用之前對各分路信號速率進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整，使各分路信號速率到達(dá)同步。調(diào)整方法通常采用正碼速調(diào)整法，即在各分路信號中插入一些脈沖，通過控制插入脈沖的多少來調(diào)整各分路信號的速

5、率。SDH具體特點(diǎn)如下特點(diǎn)1SDH傳輸系統(tǒng)在國際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，使網(wǎng)管系統(tǒng)互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現(xiàn)有的PDH完全兼容，并容納各種新的業(yè)務(wù)信號，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性； 2SDH接入系統(tǒng)的不同等級的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的排列非常有規(guī)律，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號一次直接分插出低速支路信號，實(shí)現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，克服了PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對全部高速信號進(jìn)行逐級分解然后再生復(fù)用的過程，由于大大簡化了DXC，減少了背靠背的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送透明性；3由于采用了較先進(jìn)的分插復(fù)用器ADM、數(shù)

6、字交叉連接DXC、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。因SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號的5開銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強(qiáng)大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費(fèi)和生存能力起到了積極作用； 4由于SDH多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，它能增強(qiáng)網(wǎng)監(jiān)，運(yùn)行管理和自動配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能有，同時也使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活、平安、可靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全和多樣化； 5SDH有傳輸和交換的性能它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過功能塊的自由組合，實(shí)現(xiàn)了不同層次和各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活； 6SDH并不專屬于某種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線、同軸電纜

7、，但SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率那么需用光纖。這一特點(diǎn)說明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。例如，我國的國家與省級有線電視干線網(wǎng)就是采用SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網(wǎng)(HFC)相兼容。 7從OSI模型的觀點(diǎn)來看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對其高層有嚴(yán)格的限制，便于在SDH上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持ATM或IP傳輸； 8SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整； 9標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口 1，頻帶利用率低。 可靠性和有效性是矛盾的，增加了有效性必將降低可靠性，增加了可靠性也會相應(yīng)的使有效性降低。例如，收音機(jī)的選擇性增加，可選的電臺就增多，這樣就提高了選擇

8、性。但是，由于這時頻帶相應(yīng)的會變窄，必然會使音質(zhì)下降，也就降低了可靠性。 2，指針調(diào)整機(jī)理復(fù)雜。 SDH體制可以從高速信號STM-1中直接下低速信號例如2Mbit/s，省去了多級復(fù)用，解復(fù)用過程，這種功能的實(shí)現(xiàn)是通過指針機(jī)理來完成的。但是，指針功能的實(shí)現(xiàn)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。最重要的是系統(tǒng)產(chǎn)生SDH的一種特有抖動由指針調(diào)整引起的結(jié)合抖動。 3，軟件的大量使用對系統(tǒng)的平安性的影響。 ATMATM是Asynchronous Transfer ModeATM異步傳輸模式的縮寫 ATM是一項數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)B-ISDN的業(yè)務(wù)的核心技術(shù)之一。ATM是以信元為根底的一種分組交換和復(fù)用技術(shù)，它是一種為了多

9、種業(yè)務(wù)設(shè)計的通用的面向連接的傳輸模式。它適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，它具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持許多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、 、實(shí)時視頻、CD質(zhì)量音頻和圖像的通信。 ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數(shù)據(jù)的寬帶技術(shù)。它是一項信元中繼技術(shù)，數(shù)據(jù)分組大小固定。你可將信元想像成一種運(yùn)輸設(shè)備，能夠把數(shù)據(jù)塊從一個設(shè)備經(jīng)過ATM交換設(shè)備傳送到另一個設(shè)備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預(yù)計和保證應(yīng)用所需要的帶寬。如同轎車在繁忙交叉路口必須等待長卡車轉(zhuǎn)彎一樣，可變長度的數(shù)據(jù)分組容易在交換設(shè)備處引起通信延遲。 ATM采用面向連接的傳輸方式，將

10、數(shù)據(jù)分割成固定長度的信元，通過虛連接進(jìn)行交換。ATM集交換、復(fù)用、傳輸為一體，在復(fù)用上采用的是異步時分復(fù)用方式，通過信息的首部或標(biāo)頭來區(qū)分不同信道。 ATM面向連接,它需要在通信雙方向建立連接,通信結(jié)束后再由信令撤除連接。但它擯棄了電路交換中采用的同步時分復(fù)用，改用異步時分復(fù)用，收發(fā)雙方的時鐘可以不同，可以更有效地利用帶寬。 ATM的傳送單元是固定長度53byte的CELL信元，其中5B為信元頭，用來承載該信元的控制信息；48B為信元體，用來承載用戶要分發(fā)的信息。信頭局部包含了選擇路由用的VPI虛通道標(biāo)識符/VCI虛通路標(biāo)示符信息，因而它具有分組交換的特點(diǎn)。它是一種高速分組交換，在協(xié)議上它將O

11、SI第二層的糾錯、流控功能轉(zhuǎn)移到智能終端上完成，降低了網(wǎng)絡(luò)時延，提高了交換速度。其特征：基于信元的分組交換技術(shù)；快速交換技術(shù)；面向連接的信元交換；預(yù)約帶寬。 其優(yōu)點(diǎn)：吸取電路交換實(shí)時性好，分組交換靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；采取定長分組信元作為傳輸和交換的單位；具有優(yōu)秀的效勞質(zhì)量；目前最高的速度為10GB/S,即將到達(dá)40GB/S. 其缺點(diǎn)：信元首部開銷太大；技術(shù)復(fù)雜且價格昂貴。OTNOTN光傳送網(wǎng)，OpticalTransportNetwork，是以波分復(fù)用技術(shù)為根底、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，是下一代的骨干傳送網(wǎng)。第三代傳送網(wǎng)技術(shù)，從設(shè)計上就支持話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)，配合其他協(xié)議時可支持帶寬按需分配BO

12、D、可裁剪的效勞質(zhì)量QoS及光虛擬專網(wǎng)OVPN等功能。 1998年，國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門ITU-T正式提出了OTN的概念。從其功能上看，OTN在子網(wǎng)內(nèi)可以以全光形式傳輸，而在子網(wǎng)的邊界處采用光-電-光轉(zhuǎn)換。這樣，各個子網(wǎng)可以通過3R再生器聯(lián)接，從而構(gòu)成一個大的光網(wǎng)絡(luò)。因此，OTN可以看作是傳送網(wǎng)絡(luò)向全光網(wǎng)演化過程中的一個過渡應(yīng)用。 在OTN的功能描述中，光信號是由波長或中心波長來表征。光信號的處理可以基于單個波長，或基于一個波分復(fù)用組。基于其他光復(fù)用技術(shù)，如時分復(fù)用，光時分復(fù)用，或光碼分復(fù)用的OTN，還有待研究。OTN在光域內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信號的傳遞、復(fù)用、路由選擇、監(jiān)控，并保證其性能要求

13、和生存性。OTN可以支持多種上層業(yè)務(wù)或協(xié)議，如SONET/SDH，ATM，Ethernet，IP，PDH，F(xiàn)ibreChannel，GFP，MPLS，OTN虛級聯(lián)， ODU復(fù)用等，是未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的理想根底。全球范圍內(nèi)越來越多的運(yùn)營商開始構(gòu)造基于OTN的新一代傳送網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)制造商們也推出具有更多OTN功能的產(chǎn)品來支持下一代傳送網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。 4、傳輸系統(tǒng)構(gòu)成硬件：終端設(shè)備 中繼設(shè)備 光纜 網(wǎng)管及維護(hù)終端軟件：系統(tǒng)軟件、管理維護(hù)軟件2、公務(wù)及專用 系統(tǒng) 1、功能：解決電路交換任務(wù) 公務(wù) 系統(tǒng)：用于各部門間進(jìn)行通話及業(yè)務(wù)聯(lián)系。 專用 系統(tǒng)：控制中心調(diào)度員、車站、車輛段值班員組織指揮行車、運(yùn)營管理以及保

14、證行車平安而設(shè)置的專用 系統(tǒng)。2系統(tǒng)組成：交換機(jī)接口模塊、交換模塊、控制模塊、線路、 機(jī)、調(diào)度臺、軌旁 、錄音裝置、維護(hù)終端。3、電視監(jiān)控系統(tǒng)： 1功能：電視監(jiān)視系統(tǒng)具有直觀、實(shí)時的動態(tài)圖像監(jiān)視、記錄和跟蹤控制等獨(dú)特功能，是通信指揮系統(tǒng)一個重要組成局部，具有其獨(dú)特的指揮和管理能力，已成為城市軌道交通實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)度管理的必備設(shè)施。運(yùn)營電視監(jiān)視系統(tǒng) 運(yùn)營調(diào)度控制中心在實(shí)施列車調(diào)度、運(yùn)營管理和防災(zāi)控制指揮中，借助電視監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)時直觀地了解線路運(yùn)營和事故災(zāi)害信息，使調(diào)度指揮人員能夠在管理事件的第一時間獲取事件現(xiàn)場實(shí)時的直觀資料，從而能在最早時機(jī)做出控制反響。公安電視監(jiān)視系統(tǒng) 公安電視監(jiān)視系統(tǒng)為公安指

15、揮中心提供全線各車站實(shí)時場景圖像，及時了解全線平安情況，發(fā)現(xiàn)治安事件，判斷事件性質(zhì)和規(guī)模，從而實(shí)施快速反響和高效指揮。2電視監(jiān)視系統(tǒng)的組成攝像機(jī)視頻切換矩陣圖像分配放大器發(fā)射器彩色監(jiān)視器控制器及鍵盤視頻信號編解碼器4、無線系統(tǒng)1、功能：軌道交通無線通信系統(tǒng)是軌道交通通信系統(tǒng)中不可缺少的組成局部，是提高地鐵運(yùn)輸效率、保證運(yùn)營行車平安的重要手段。 無線系統(tǒng)主要用于地鐵列車運(yùn)行指揮、公安治安、防災(zāi)應(yīng)急通信和設(shè)備及線路的維修施工通信。1、列車無線調(diào)度系統(tǒng)：主要用于地鐵列車調(diào)度員、司機(jī)、車站值班員、車輛段信號樓值班員之間以及車站值班員與站臺值班員之間通信聯(lián)絡(luò)，滿足列車運(yùn)行需要。2公安無線系統(tǒng)供公安調(diào)度員

16、與車站公安值班員及公安外勤人員之間通信聯(lián)絡(luò)。3消防無線：供防災(zāi)調(diào)度員、車站防災(zāi)員、現(xiàn)場指揮人員及有關(guān)人員聯(lián)絡(luò)，進(jìn)行事故搶修及防災(zāi)救災(zāi)。2、無線調(diào)度系統(tǒng)與公共無線系統(tǒng)區(qū)別集團(tuán)使用，半雙工通話具有組呼、群呼功能具有多級優(yōu)先、緊急呼叫、強(qiáng)插功能具有控制 呼叫及通話時限功能具有呼叫記錄和通話錄音處理功能3、集群無線系統(tǒng)組成集群控制器無線交換機(jī)調(diào)度臺基站收發(fā)信機(jī)天饋線系統(tǒng)機(jī)車電臺漏泄電纜維護(hù)終端5、播送系統(tǒng)1、功能：對乘客播送到發(fā)站信息、意外情況疏導(dǎo) 對工作人員播送通知信息2、結(jié)構(gòu)：播送系統(tǒng)采用二級播送控制方式控制中心、車站播送分區(qū)為：上行站臺、下行站臺、售票區(qū)、站廳層、出入口、辦公區(qū)。當(dāng)軌道交通發(fā)生故

17、障或?yàn)?zāi)害時，播送系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為搶險通信設(shè)備，環(huán)境調(diào)度員具有最高優(yōu)先權(quán)。3、播送系統(tǒng)構(gòu)成：車控室播送臺、車站播送設(shè)備、揚(yáng)聲器等。6、電源及接地系統(tǒng)1、功能：電源系統(tǒng)是為滿足通信系統(tǒng)不間斷、無瞬變地供電需求。2、構(gòu)成：配電設(shè)備、整流設(shè)備、蓄電池6、時鐘系統(tǒng)為地鐵所有系統(tǒng)提供一統(tǒng)一的時間系統(tǒng)8、幾個常用的概念 模擬通信：在 通信中，用戶線上傳送的電信號是隨著用戶聲音大小的變化而變化的。這個變化的電信號無論在時間上或是在幅度上都是連續(xù)的，這種信號稱為模擬信號。在用戶線上傳輸模擬信號的通信方式稱為“模擬通信。 數(shù)字通信：“數(shù)字通信是指用數(shù)字信號作為載體來傳輸信息，或者用數(shù)字信號對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)?/p>

18、通信方式。通信協(xié)議：通信協(xié)議實(shí)際上是一組規(guī)定和約定的集合。 以太網(wǎng)：以太網(wǎng)是XEROX公司在20世紀(jì)70年代為解決網(wǎng)絡(luò)中零散的和偶然的堵塞而開發(fā)的基帶標(biāo)準(zhǔn)。它采用帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMA/CD，速度為10Mbps傳輸介質(zhì)為同軸電纜。現(xiàn)在，以太網(wǎng)泛指所采用CSMA/CD協(xié)議符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。四、通信系統(tǒng)工程施工1、通信系統(tǒng)設(shè)備安裝應(yīng)具備條件進(jìn)行了施工圖交底機(jī)房已裝修完畢，其施工用電、防塵、濕度、預(yù)留孔洞等滿足設(shè)備安裝需要。設(shè)備、材料已經(jīng)到貨，并經(jīng)測試檢驗(yàn)合格。施工用機(jī)具、儀表已備齊。具有完備的組織機(jī)構(gòu)制定詳細(xì)的實(shí)施方案和平安質(zhì)量保證體系2、通信系統(tǒng)安裝主要內(nèi)容機(jī)

19、架安裝設(shè)備配線線路施工軟件安裝測試、聯(lián)調(diào)開通3、通信系統(tǒng)安裝程序1、設(shè)備安裝熟悉圖紙機(jī)房檢查設(shè)備到位清點(diǎn)走線槽、架與機(jī)架安裝插入機(jī)盤架間配線3、通信系統(tǒng)安裝程序2、線路施工熟悉圖紙光、電纜現(xiàn)場單盤測試安裝支架光、電纜纜架設(shè)光、電纜引入成端3、通信系統(tǒng)安裝程序3、調(diào)試、開通設(shè)備加電安裝系統(tǒng)軟件單機(jī)測試系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)測試4、通信系統(tǒng)安裝工程平安、質(zhì)量控制重點(diǎn)及措施重視設(shè)備安裝工藝防止人身、設(shè)備平安事故重點(diǎn)：隧道內(nèi)光電纜施工、設(shè)備通電、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)重點(diǎn)是與既有系統(tǒng)的割接、聯(lián)調(diào)制定詳細(xì)的實(shí)施方案建立完善的平安、質(zhì)量保證體系協(xié)調(diào)好各專業(yè)、各工序間配合與銜接城市軌道交通通信系統(tǒng)3.光纖通信(1)光纖的結(jié)構(gòu)及其原