《城市轨道交通通信技术》课件.ppt

单元一 通信概览,课题一 通信系统模型课题二 通信技术主要特征课题三 轨道交通通信系统的应用,学习目标,了解通信的一般概念了解通信系统的基本理论了解轨道交通通信系统的基本应用,课题一 通信系统模型,通信的根本目的在于传输含有信息的消息“通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。在自然科学领域涉及“通信”这一术语时，一般均是指“电通信”。光通信也属于电通信，因为光也是一种电磁波。,一、通信的基本概念1消息与信号,消息（Message）是通信系统要传送的对象，它由信源产生，如语音、图像、文字或某些物理参数等，所以通常也叫语音和图像的编码为信源编码。信息（Information）是消息所含内容的量度，单位为比特。,2通信,通信的定义：是指由一地向另一地进行消息的有效传递。通信的目的：就是传递消息。通信的书面定义：利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。通信系统： 通信中所需要的一切技术设备和传输媒质构成的总体。,二、通信系统的一般模型,通信系统一般模型,一个通信系统通常包括六个部分，每个部分的详细功能描述如下：“信源”（信息源，也称发终端）：是消息的来源，把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。“发送设备”：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。“信道”：信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。,“接收设备”：任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。“信宿”：传输信息的归宿点，将复原的原始电信号转换成相应的消息。“噪声源”：不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备，以及信道中所固有的，并且是人们所不希望的。噪声的来源是多样的，它可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信道引入的，因此，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。,三、模拟通信和数字通信,图1-2 模拟通信和数字通信,1模拟通信系统,图1-4 模拟通信模型,2数字通信系统,图1-6 数字通信模型,3数字通信主要特点,抗干扰能力强；可消除噪声累积现象，适于远距离传输；可实现差错控制编码；易于集成化，从而使通信设备微型化；易加密，对数字信号加密容易处理技术较复杂，易于与现代各种技术相结合。,课题二 通信技术主要特征,一、通信的工作方式通信系统按照通信的工作方式来分，可以分为三大类： 单工工作方式 半双工工作方式 全双工工作方式,1单工方式,指通信的双方同时只能有一方发送信号，而另一方接收信号。单工制又分为同频单工和双频单工两种。同频单工是指基地站和移动台均使用相同的工作频率，双频单工指通信双方使用两个频率。,2半双工方式,指通信的双方有一方在通信的过程中既能发射信号也能接收信号，而另一方只能是单工工作。,3全双工方式,全双工通信的任何一方在发话的同时也能收听到对方讲话，而且不需采用“按讲”的方式，这就我们手机的通信方式。,二、通信的多址方式当以传输信号的载波频率的不同划分来建立多址接人时，称为频分多址方式（FDMA）；当以传输信号存在的时间不同划分来建立多址接入时，称为时分多址方式（TDMA）；当以传输信号的码型不同划分来建立多址接人时，称为码分多址方式（CDMA）。,三、通信的传输,1串行与并行串行传输方式和并行传输方式是两种常见的通信传输方式。串行传输方式是数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按顺序传送；并行传输方式是一个字节（8位）数据是在8条并行传输线上同时由源传到目的地；而在串行通信中，数据是在单条1位宽的传输线上一位接一位地顺序传送。这样一个字节的数据要分8次由低位到高位按顺序一位位地传送。串行通信节省通信线路，传输效率较低，适合于单一性质或远距离传输；并行通信需要大量传输线路，但通信效率高。,2.同步和异步 同步传输要求双方时钟严格一致，为求时钟严格一致，发送方的编码中隐含着供接收方提取的同步时钟频率；收发以数据帧为单位，帧头包含帧同步码，中间是信息码，帧尾是帧结束码。要求收发双方的时钟节拍各自独立并允许有一定的误差。为了达到双方同步目的，需要在每个字符的头、尾各附加一个比特的起始位和终止位，用来指示一个字符的开始和结束。,3传输媒介按照信号传输媒介可以将通信系统分为有线通信系统和无线通信系统。有线通信利用导体对信号进行导向性传输，有较强的封闭性和安全性，信号传输质量好，容量可以无限制地增大。但敷设、维护成本较高。主要的有线传输媒介有三种，分别是双绞线、同轴电缆和光纤。,四、通信系统指标对于数字通信系统而言，系统的可靠性和有效性具体可用误码率和传输速率来衡量。1传输速率码元传输速率RB简称传码率，又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目，单位是波特（Baud），记为B。信息传输速率Rb简称传信率，又称比特率等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位是比特/秒，可记为bit/s或bps。,2误码率误码率（码元差错率）Pe是指发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率。3频带利用率数字通信系统占据一定的频带宽度，衡量系统能否成分发挥所占用频带的作用，用此指标来判断。频带利用率是指系统最大传输速率与占用带宽的比值。,五、调制与解调调制与解调是通信技术最重要的概念之一。“携带”消息的信号称为载波信号，而被“携带”的消息称为调制信号，调制就是让消息被载波信号“携带”，解调就是从载波信号中检测出消息。正弦周期信号和脉冲周期信号常被用作载波信号。用模拟信号对正弦载波信号进行调制称为模拟调制。根据调制参数的不同分别有模拟振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）三种形式。,课题三 轨道交通通信系统的应用,城市轨道交通专用通信系统一般由传输系统、公务电话系统、有线调度电话、无线调度电话、闭路电视监控、广播电视系统、环境监测、时钟系统、不间断电源UPS等系统组成。,一、通信各子系统功能,轨道交通通信系统的服务范围包括运营控制中心、车站、车辆段、停车场、维修中心等运营服务区域。通信系统不是单一的子系统的叠加，而是多个既相对独立又有效合作的子系统的组合。这些子系统在不同的运营环境下协调工作，对各自的故障进行检测和报警，从而确保整个通信系统的可靠性。,1传输系统功能传输系统是整个通信网络的纽带，它给通信各子系统以及电力系统、信号系统、AFC自动售检票系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车厂的设备与控制中心的设备连接起来。 2公务电话系统功能公务电话系统为轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、段厂等也设置公务电话，既可作为办公电话使用，也可以作为有线调度电话的备份，一旦调度电话故障，临时应急使用。 3专用有线调度系统功能专用有线调度电话是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。一般设置四种调度电话：行车调度、电力调度、防灾调度和维修调度电话系统。,4无线列车调度系统功能无线调度系统主要是用于解决固定人员（如调度员、值班员）与流动人员（如车辆驾驶员、维修人员与列检人员等）之间的通话。5闭路电视监控系统功能闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站台监视亭值班员等对车站的站厅、站台、出人口等主要区域提供有关列车运行、旅客疏导、防灾救火、突发事件等情况下的现场视频信息。,6广播电视系统功能广播系统为乘客提供列车到发时间、安全提示信息的同时，还能在紧急情况或突发事件时为乘客提供疏散信息。同时为旅客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等的文字或多媒体视频信息。7环境监测系统功能防雷系统为其他通信子系统提供防雷保护，当设备遭到雷击或强电干扰后防雷系统通过隔离保护、均压、屏蔽、分流、接地等方法减少雷电对设备的损害。,8时钟系统功能时钟主要是为行车组织提供统一的标准时间，并向其他系统提供标准时间信号。9电源系统功能电源系统必须是供电设备独立、并具有集中监控管理的系统。电源系统应保证对通信设备不间断、无瞬变供电。直流供电系统可由直流配电盘、高频开关型整流模块、直流变换器、逆变器、阀控式密闭铅蓄电池组等组成，并应具有遥信、遥测、遥控性能和标准的接口及通信协议。对要求交流不问断供电的通信设备，可根据负荷容量确定采用逆变器供电或交流不问断电源（UPS）供电方式。,二、通信传输系统组网,传输系统是整个城市轨道通信网络的纽带，通过它将个通信各子系统、各车站的信息传送到控制中心；同时为电力系统、信号系统、自动售检票系统、消防系统、办公网络等提供传输通道。,通信传输系统组网示意图如下：,单元二 电话系统,课题一 有线电话原理 课题二 地铁传输系统课题三 公务电话系统课题四 地铁调度系统,学习目标,了解电话系统的一般概念。了解有线电话通信的基本工作原理。掌握有线电话系统在城市轨道交通中的作用及分类。掌握城市轨道交通中哪些工作地点需要配备有线电话。,课题一 有线电话原理,电话系统主要为城市轨道交通管理、运营及维修人员提供语音通信。电话交换系统由公务电话系统、调度电话子系统和站内、站间及轨旁电话子系统组成，其中调度电话子系统和站内、站间及轨旁电话子系统属于专用电话系统。,一、电话机的原理,电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来。,二、电话通信网的组成1终端设备,终端设备中用来完成声电变换的装置称为送话筒，完成电声变换装置称为受话器。在送话器中装有振动膜片，可将声带振动产生的声波压强转换为相应的电流变化，话流沿传输线送到收话人的受话器，由受话器将电流信号转换成声音信号，使受话人听到发话人的讲话。,二、电话通信网的组成2电话交换设备,电话交换指多用户地区中，任意两个电话机建立临时通话电路，以实现用户间通话的接续过程。随着技术进步，电话交换机由人工交换方式转变为自动交换方式，相继出现了步进制、旋转制、纵横制、半电子式、电子式和程控式等自动电话交换机。,二、电话通信网的组成3传输线路,传输线路设施包括用户线，中继式和长途线等。用户线：把用户的电话机接到电话局的线路。每个用户都有一对电话线通到电话局，所以用户线的数量最多。中继线：电话局之间传输信号和通话用的传输线路。,三、程控交换技术,交换系统经历了人工交换、步进制交换、纵横制交换、电子交换等阶段。,三、程控交换技术1程控交换机分类,（1）按交换方式可分为：电路交换、报文交换和分组交换三种方式。（2）按控制方式可分为：集中控制、分级控制、全分散控制三种方式。（3）按交换信息的类型可分为：模拟交换机和程控数字交换机两种方式。,三、程控交换技术2程控交换机基本结构,程控交换系统的组成是由硬件和软件两大部分组成，硬件可分为两个系统：话路系统和中央控制系统。（1）话路系统话路系统由交换网络和外围电路组成，其中外围电路包括用户电路、中继器、扫描器、网络驱动器和话路接口等几部分。,三、程控交换技术2程控交换机基本结构,（2）中央控制系统控制系统的功能包括两个方面：一方面是对呼叫进行处理；另一方面对整个交换系统的运行进行管理、监测和维护。,课题二 地铁传输系统,传输系统是通信系统中最重要的骨干系统，能迅速、准确、可靠地传送地铁运营管理所需要的各种信息。,一、地铁传输系统概述,传输系统具备整个地铁网络所需的各种业务接入功能，为其他通信系统和信号系统、自动售检票（AFC）、乘客信息（PIS）、供电系统等系统提供可靠的、冗余的、可重构的、灵活的信息传输及交换信道。,二、传输介质,城市轨道交通通信传输系统的传输介质双绞线电缆同轴电缆光纤电缆,二、传输介质1双绞线电缆,双绞线电缆广泛用于电话网中作为模拟用户线使用，是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消，有效降低信号干扰的程度。,二、传输介质1双绞线电缆,根据有无屏蔽层，双绞线分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）,二、传输介质1双绞线电缆,屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽层可减少辐射，防止信息被窃听，也可阻止外部电磁干扰的进入，使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。双绞线常见的有三类线，五类线和超五类线，以及六类线，前者线径细而后者线径粗。,二、传输介质2同轴电缆,同轴电缆是由相互绝缘的同轴导体构成的电缆。同轴电缆由里到外分为四层：中心铜线、塑料绝缘体、网状导电层和电线外皮。中心铜线和网状导电层形成电流回路。电磁场封闭在中心铜线和网状导电层之间，故辐射损耗小，受外界干扰小。,二、传输介质2同轴电缆,同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）。基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传输，数据率可达10Mbps。,二、传输介质2同轴电缆,同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，而其缺点也是显而易见的：一是体积大，二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输；最后就是成本高，而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环境中，同轴电缆基本已被基于以太网物理层规范的双绞线所取代。,二、传输介质3光纤电缆,光纤是光导纤维的简称，由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。,二、传输介质3光纤电缆,（1）光纤的结构光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。,图2-2 光纤基本结构,二、传输介质3光纤电缆,（2）光纤的模式分类按照光纤的传导模式分类，可分为单模光纤和多模光纤。,二、传输介质3光纤电缆,（3）光缆的种类带状光缆全介质自承式光缆海底光缆,二、传输介质3光纤电缆,（4）光纤的优点频带宽损耗低重量轻抗干扰能力强,保真度高工作性能可靠成本不断下降,三、城轨传输技术,传输系统具备整个地铁网络所需的各种业务接入功能，为其他通信系统和信号系统、自动售检票（AFC）、乘客信息（PIS）、供电系统等系统提供可靠的、冗余的、可重构的、灵活的信息传输及交换信道。,三、城轨传输技术1WDM技术,所谓波分复用（WDM）是指将特定的不同波长的光载波信号，在发送端利用波分复用器件进行汇合，并将其耦合到一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离的技术。,三、城轨传输技术1WDM技术,WDM的特点（1）提高了光纤的频带利用率（2）降低了传输成本（3）增加了组网的灵活性（4）实现了信号的超大容量传输（5）降低了对光电器件的速率要求,三、城轨传输技术2SDH传输技术,SDH（Synchronous Digital Hierarchy, 同步数字系列）网是指由一些SDH网元组成的，在光纤上进行同步信息传输，复用分插和交叉连接的网络。SDH的概念最早由美国贝尔通信研究所提出，称为SONET（同步光网络），国际电信联盟标准部（ITU-T）于1988年正式接受了这一概念并重新命名为SDH。,三、城轨传输技术2SDH传输技术,（1）SDH信号的帧结构SDH信号帧传输的原则是帧结构中的字节（8bit）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。ITU-T规定对于任何级别的STM-N帧，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125s。,三、城轨传输技术2SDH传输技术,（1）SDH信号的帧结构STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。,三、城轨传输技术2SDH传输技术,（1）SDH信号的帧结构STM-N信号帧结构的安排应尽可能使支路低速信号在一帧内均匀地、有规律的排列。因为这样便于实现支路低速信号的分/插、复用和交换，以方便从高速SDH信号中直接上/下低速支路信号。,三、城轨传输技术2SDH传输技术,（2）SDH的复用结构和步骤SDH的复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125s缓存器用以校正支路信号频差和实现相位对准，各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。,三、城轨传输技术2SDH传输技术,（3）SDH主要有以下特点：1）统一的网络接口点2）统一的光接口标准3）传输速率高，传输容量大4）良好的兼容性,三、城轨传输技术2SDH传输技术,（3）SDH主要有以下特点：5）灵活的复用映射结构6）完善的保护和恢复的机制7）强大的网络管理能力,三、城轨传输技术3基于SDH的MSTP,MSTP（Multi-Service Transfer Platform, 基于SDH的多业务传送平台）是指基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。,三、城轨传输技术3基于SDH的MSTP,MSTP继承了SDH技术的诸多优点：支持多种物理接口；支持多种协议；支持多种光纤传输；提供集成的数字交叉连接交换；支持动态带宽分配；链路的高效建立能力；提供综合网络管理功能。,三、城轨传输技术4 OTN光传送网技术,OTN（光传送网，Optical Transport Network）是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，OTN综合了SDH的优点和DWDM（密集波分复用）的带宽可扩展性，集传送和交换能力于一体，是承载宽带IP业务的理想平台，是下一代的骨干传送网。,三、城轨传输技术4 OTN光传送网技术,（1）OTN概念OTN（光传送网，Optical Transport Network）是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，OTN综合了SDH的优点和DWDM（密集波分复用）的带宽可扩展性，集传送和交换能力于一体，是承载宽带IP业务的理想平台，是下一代的骨干传送网。,三、城轨传输技术4 OTN光传送网技术,（1）OTN概念OTN网络是由节点以及联系不同节点的双光纤环所组成的，如图2-4所示。节点由网络卡（BORA卡）、接口卡和其他功能模块构成。BORA卡主要用来接入OTN网，同时管理本节点，接口卡提供用户接入OTN的通道。在双光纤环路内，时分复用(TDM)帧连续地相向环绕.这些帧提供了节点之间的通讯。,三、城轨传输技术4 OTN光传送网技术,（2）OTN特点1）最大网络可用性2）直接网络接入及其保证带宽3）可靠的通信4）样化接口卡,三、城轨传输技术4 OTN光传送网技术,（2）OTN特点5）网络的广阔地域覆盖6）灵活的系统7）快速错误检测及简易的网络恢复,三、城轨传输技术4 OTN光传送网技术,（2）OTN特点5）网络的广阔地域覆盖6）灵活的系统7）快速错误检测及简易的网络恢复,四、传输系统网络拓扑,传输网络的拓扑结构包括两方面的内容：逻辑拓扑和物理拓扑。网络的逻辑拓扑描述的是信息流在网络中流通的路径，网络的物理拓扑描述的是结点及连接节点的传输介质的实际分布及连接方式。,四、传输系统网络拓扑1传输网络的逻辑拓扑,传输网络的首选逻辑拓扑是双环结构，双环路的逻辑拓扑能保证高质量的服务，可为用户提供高度可靠，高度有效的网络。采用双环路逻辑拓扑的系统拥有良好的故障回避机制。,四、传输系统网络拓扑2网络的物理拓扑结构,一种型式的逻辑拓扑结构能够由多种型式的物理拓扑结构来实现。（1）物理的星型拓扑结构（2）物理的环型拓扑结构（3）物理的点对点型拓扑结构,五、传输系统的功能,传输子系统具有集中维护管理功能，采用简明、直观的维护管理界面和系统安全机制，监视每个传输节点主要模块和用户接口模块的工作状态，可提供声光报警和打印告警数据。在控制中心配置网管设备，提供完善的网络管理系统。,课题三 公务电话系统,公务电话系统相当于城市轨道交通系统的内部电话网，采用程控数字交换机组网。,一、公务电话系统概述,公务电话系统主要用于轨道交通系统内部各部门之间的电话联系，为线路的运营管理部门、维修部门及地铁公安部门的工作人员提供语音、数据、传真、可视图文、视频会议等通信服务。,一、公务电话系统概述,轨道交通公务电话系统能与民用公用电话网连接。在正常情况下，公务电话交换系统保证列车安全高效运行，为乘客提供高质量的出行服务；在异常情况下，当轨道交通专用电话系统（如：调度电话系统）出现重大故障时，公务电话系统可以作为专用电话的应急通信手段。,一、公务电话系统概述,城市轨道交通企业用户的电话号码分配方式有两种：一种方式不与公网联系，号码可根据应用要求自行分配；另一种方式，与外网通过中继连接，需要电信局分配号码段，然后用户内部根据具体需求在此号码段中自行选择分配。,二、公务电话交换网络构成,公务电话交换网络在控制中心设置软交换控制设备，车站、车辆段及停车场用户终端接入设备和软交换控制设备。在各车站设置用户终端接入设备，包括综合接入设备（IAD）、智能终端等。车辆段和停车场设置用户终端接入设备，包括综合接入设备（IAD）、接入网关（AG）、智能终端等。,二、公务电话交换网络构成,通过传输系统的10M/100M接口和传输通道建立承载网，构建公务电话网。控制中心中继网关通过2M或10M/100M接口与无线集群通信和公众电话网连接。,二、公务电话交换网络构成1通过远端模块与交换机相连模式,一般本地用户可直接与交换机相连，不需要外加设备。但对于轨道交通企业来说，公务交换系统服务于整个企业的沿线车站、段场、控制中心等，覆盖范围一般在几公里到几十公里。,二、公务电话交换网络构成2通过OTN板卡传输连接模式,OTN系统采用由西门子公司提供的开放式传输模式，此方式维护简单，无须外加其它设备。,课题四 地铁调度系统,城市轨道交通专用电话系统主要为轨道交通运营及维修服务，是行车调度员和车站（车辆段）值班员指挥列车运行和维护人员指导使用人员操作设备的重要通信工具，是为列车运营、电力供应、日常维修、防灾救护提供指挥手段的专用有线通信系统。,一、地铁调度系统概述,二、地铁调度系统组网方式,在城市轨道交通调度系统用的最多的组网方案是单机无级调度通信网。在控制中心配置一台调度机，采用用户接入网方式连接各车站（车辆段）的调度分机。城市轨道交通中一般设置行车调度、电力调度、环控调度、维修调度和公安调度等调度。,三、地铁调度系统设备组成,城市轨道交通调度电话系统包括调度总机、调度台和调度分机三部分，通过城市轨道交通通信传输系统或通信电缆连接组成调度电话网。,三、地铁调度系统设备组成1调度总机,调度总机是调度电话的核心，由具有交换功能的交换机组成，设置在控制中心，为调度人员提供专用的通信服务。调度总机的服务对象是一个有严格上下级关系的群体；调度台在调度系统中处于核心地位，调度总机是为调度台服务的，调度台在紧急情况下要求快速接通，调度总机的操作要求简单，如一键通等,三、地铁调度系统设备组成2调度台,（1）按键式调度台按键式调度台一般通过BRI（2B+D）接口接入调度机。与调度机的最远距离可达到5km，也可以利用专用传输网实现异地远端调度。有些调度台提供互相独立的双手柄，可有两个调度员共用一个调度台进行调度，可同时与两个用户通话或召开两个调度电话会议。,三、地铁调度系统设备组成2调度台,（2）基于PC屏幕调度台在PC机中加入调度台应用软件，外接扬声器和电话手柄等。软调度台改进软件和增加摄像头可以组成多媒体调度台，提供可视调度电话。,三、地铁调度系统设备组成3调度分机,调度分机配置在车辆段和各车站，通常采用普通话机或数字话机。,四、地铁调度电话的功能1控制中心调度台功能,调度操作台采用按键式结构。中心调度员选叫车站（段）值班员时能单呼、组呼、全呼。一键到位，操作简单，使用方便。呼出接通时有回铃音。中心各调度台具有台间联系的功能，同时保证台间联系的可靠。,四、地铁调度电话的功能1控制中心调度台功能,中心调度可同时召开2个会议（2个96方），具备调度台一键召集固定成员电话会议和实时召集不同成员的临时会议的能力。,四、地铁调度电话的功能2车站、车辆段值班台功能,车站、车辆段值班台有三个使用功能：与站内、段内直通用户通话；根据具体需求与各车站值班员（设直通键）通话；作为行车调度分机的备用。,四、地铁调度电话的功能3车站、车辆段站内、站间电话及区间电话功能,站间电话具有紧急呼叫邻站及邻站呼入显示功能。站间电话有强插功能。车站(段)值班操作台具有热键，其中一个键可以设置为一般呼叫控制中心调度员，另外一个为紧急呼叫控制中心调度员,四、地铁调度电话的功能4车辆段电话广播功能,车辆段分系统设备能与广播机柜直接相连。车辆段的信号楼值班员或停车列检库值班员通过其操作台按键直接对库内的司机或其他流动人员进行广播和对话。库内的司机或其他流动人员可通过现场设置的扩音对讲终端与值班员进行对话或利用库内扬声器进行广播。,一、认识城市轨道交通电话调度系统组成和功能1目标,（1）掌握电话调度系统在城市轨道交通中的作用；（2）了解有线电话通信的基本工作原理。,实训一电话调度实例,一、认识城市轨道交通电话调度系统组成和功能2设备,程控交换机，控制中心和车站调度电话若干。,一、认识城市轨道交通电话调度系统组成和功能2实作内容,（1）启动程控交换机；（2）在控制中心用调度电话与某车站进行呼叫；（3）车站与车站间用调度电话进行呼叫。,二、公务电话数字程控交换机故障紧急处理程序1目标,（1）掌握数字程控交换机故障紧急处理程序；（2）了解公务电话交换系统构成,二、公务电话数字程控交换机故障紧急处理程序2设备,程控交换机，控制中心和车站调度电话若干；,二、公务电话数字程控交换机故障紧急处理程序3实作内容,（1）认识安全措施的重要性（2）准备工具（3）应急处理步骤,单元三 集群系统,课题一 移动通信原理课题二 集群通信设台组网课题三 地铁无线通信系统,学习目标,了解移动通信的一般概念理解无线集群通信系统的基本理论掌握无线集群系统在轨道交通系统中的应用,课题一 移动通信原理,移动通信一般是指通信双方至少有一方在移动的情况下进行的信息传输和交换。现代的移动通信技术是一门发展极为迅速的、复杂的前沿技术，其中包括了无线通信和有线通信的最新技术成果，同时也含有网络技术和计算机技术的许多成果。,一、无线通信的基本知识1无线通信的概念,无线通信（Wireless Communication）是利用电磁波的辐射和传播，经过自由空间传送信息的通信方式，也称为无线电通信。,2无线通信的频率波段应用,无线通信是利用电磁波在空中传播信息的通信方式。电磁波在发送端由发射天线向外辐射出去，在大气中随着电磁场的作用，将辐射的能量传播至远方，接收端通过接收天线将电磁波转换为电信号，送到后续处理单元。,二、移动通信基础知识1移动通信概念,移动通信是指通信双方或至少有一方在移动中进行信息传输和交换。这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。,2移动通信的通信方式,移动通信的通信方式可分为单向通信（广播式）和双向通信（应答式）两大类，而后者又可分为单工通信、双工通信和半双工通信三种形式。,2移动通信的分类,（1）按活动范围分： 陆地移动通信系统（公用陆地移动通信网PLMN：Public Local Mobile Network）； 海上移动通信系统：海上船只、岛屿之间； 航空移动通信系统：卫星、飞机之间。,2移动通信的分类,（2）按服务对象分： 公用网：PLMN，由国家规定； 专用网：只适合于专门的部分网络（如校园电话网）,2移动通信的分类,（3）以提供的服务类型分： 移动电话系统； 无线寻呼系统； 集群调度系统； 无线对讲系统； 卫星移动通信系统。,2移动通信的分类,（4）按技术体制分： 模拟移动通信系统； 数字移动通信系统。,三、移动通信的关键技术1蜂窝技术,移动通信中的区域覆盖方式概括来说主要包括两种：大区制和小区制。无论是公网的移动通信系统，还是铁路专用的移动通信系统，基本都采用小区制的覆盖方式。,1蜂窝技术,所谓大区制，是指在一个比较大的区域中，只用一个基站覆盖全地区的移动通信的覆盖方式。基站负责与区域内所有移动台的无线连接。所谓小区制，是指将整个服务区划分为若干个半径为110km的无线小区，每个小区设置一个基站，负责与小区内所有移动台的无线通信，各个基站通过移动业务交换中心相互联系。,1蜂窝技术,在铁路、公路、城市轨道交通及狭长的水面上等呈带状的地区，往往采用线状覆盖的方式。线状覆盖使用的蜂窝基本原理与面状覆盖类似，只是在频率分配及重叠区问题上要单独考虑。,2多址技术,所谓多址，是指众多的用户之间通信地址识别的技术。多址技术主要有三种，即频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。,频分多址（FDMA）是以不同的频率信道实现通信的，即把整个可分配的频谱划分为若干个频率信道（发射和接收载频对），每个用户占用一个频率信道完成通信。时分多址（TDMA）是基于时间分割信号的，即在一个无线载波上，把时间等间隔分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，每个用户占用一个时隙，用户只在这一指定的时隙内收（或发）信号。码分多址（CDMA）是以不同的编码序列实现通信的，即不同用户用各自不同的编码序列（扩频码）来区分。,3编码技术,移动通信中的编码技术包括信源编码和信道编码两大部分。信源编码是指将信源发出的模拟信号数字化并减少原始信息的冗余度，对数据进行压缩编码。信道编码是指将信源编码后的数字信号，人为地按一定规律加入多余的码字以使接收端可以发现和纠正误码。,4调制技术,调制是指把要传输的信号变换成适合信道传输的信号的过程。调制的实现是通过改变载波的幅度、频率或相位，使其随着基带信号的变化而变化，而解调则是将基带信号从载波中提取出来的过程。,5同步技术,数字通信的同步是指发送、接收两端的数码率及各种定时标志具有一致的步调，不仅要求频率相同，而且要求相位一致。按照同步的功用来区分，可分为载波同步、位同步（码元同步）、帧同步（群同步）和网同步。,载波同步：指在相关解调时，接收端恢复出的相干载波应与发送端的调制载波同频同相。位同步：又称为码元同步。接收端必须提供一个位同步脉冲序列，该序列的重复频率与码元速率相同，相位与最佳取样判决时刻一致。把提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步。帧同步：又称为群同步。是指接收端每帧的起止时间与发送端一致。网同步：为了保证网络中各点之间能可靠的通信，必须在网内建立一个统一的时间标准，称为网同步。,6切换技术,为了保证通信的连续性，正在通信的移动台从一个小区进入相邻的另一小区时，工作频道从一个无线频道上转换到另一个无线频道上，而通信不中断，这种技术称为越区切换技术，简称切换技术。越区切换主要分三类：硬切换、软切换和接力切换。,硬切换，是指先断开旧的连接，再建立新的连接，即“先断后连”。硬切换的信道利用率高，但在切换过程中有可能丢失信息。软切换，是指在维持旧连接的同时先建立新连接，等新连接可靠建立后才中断旧连接，即“先连后断”。软切换的成功率高。接力切换，指在切换过程中不是一下子中断和原来小区的上下行链接，而是保持和原来小区的下行业务链接，上行方向先换到目标小区，建立上行链接；然后再把下行链接也转到目标小区上。,四、移动通信的干扰,干扰是指在通信过程中发生的，导致有用信号接收质量下降、损害或阻碍通信的现象。移动通信的干扰主要有同频干扰、邻道干扰及互调干扰。,同频干扰：是指与有用信号具有相同频率的无用信号或与有用信号具有不同频率，但频差不大，能进入同一接收机通带的无用信号产生的干扰。邻道干扰：是指相邻的或邻近频道的信号相互干扰。互调干扰：是指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的频率，从而对通信系统构成干扰的现象。,课题二 集群通信设台组网,集群通信系统产生于20世纪70年代，目前已广泛应用于军队、公安、司法、铁路、交通、水利、机场、港口等部门，城市轨道交通中亦使用了数字集群系统，用于列车调度和城轨各部门工作中的日常通信。,一、集群通信的概念及分类1集群通信系统,集群是“trunking”或“trunked”的中文翻译，英文本意为中继，为与“中继放大”的概念加以区分，翻译成集群。集群通信系统是多个用户（部门、群体）共用一组无线信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统，主要用于调度指挥通信。,2集群通信的特点,（1）专网通信（2）共用频率（3）共用设施（4）共享覆盖区（5）具有调度指挥功能，话务集中管理,（6）呼损率低，系统可用性和安全性高（7）实时性高，呼叫建立时间短（8）兼容有线通信（9）智能化、微机软件化，增加了系统功能,3集群的分类,按照技术体制划分，集群通信系统可分为模拟集群通信系统和数字集群通信系统。模拟集群通信系统是指在无线接口采用模拟调制方式进行通信的集群通信系统。数字集群通信系统是指在无线接口采用数字调制方式进行通信的集群通信系统，具有抗干扰能力强、频谱利用率高、高质量远距离传输、高保密度、高可靠性和高度灵活的业务适应能力和外设接口的连接能力等特殊性能。,二、信道分配及集群方式1信道分配,在多信道移动电话系统中，当两用户间要完成一次通话时，按其需要分配给用户一对频率（信道），一直到他们通话完毕才把这一对频率释放给其他用户使用。集群通信系统可动态分配信道，即在通话过程中信道并非固定不变，而是在动态变化的。显然，这样频率的利用率得到了很大的提高。,信道分配,集群通信系统的信道分配主要有两种方式：按需分配动态分配,2集群系统的集群方式,（1）消息集群（Message Trunking）消息集群也称信息集群，是指甲、乙双方用户在通话期间，控制系统始终给用户分配一条固定的无线信道。从用户最后一次讲完话并松开PTT开关开始，系统将等待610s的“信道保留时间”后“脱网”，系统将该信道分配给别的用户使用。这种集群方式是采用按需分配信道的。,集群系统的集群方式,（2）传输集群（Transmission Trunking）传输集群也称发射集群，是指甲、乙双方用户以单工或半双工方式工作时，甲方按下PTT开关时，就占用一个空闲信道工作。当甲方发完第一个消息并松开PTT开关时，就有一个“传输完毕”的信令送到基地台控制器，以指示该信道可再分配给其他用户使用；若乙方回话按下PTT开关需重新占用空闲信道。这种集群方式是采用动态分配信道的。,集群系统的集群方式,（3）准传输集群（Quasi Transmission Trunking）准传输集群也称准发射集群，在用户通话期间，若松开PTT开关不超过0.56s，就始终占用一条固定的无线信道，若松开PTT开关超过0.56s，则释放所占用信道，继续通话需重新占用空闲信道。,三、集群通信系统的控制方式1集中式控制方式,又称专用控制信道方式。是指采用一条专用信道作为控制信道（亦称为信令信道，即专门用来传输信令信号的通道），并由集群通信系统的控制中心对系统内所有的信道进行集中控制和管理。,2分散式控制方式,分散式控制方式不设专门的控制信道（信令信道），每个信道既可作为话务信道，又可作为信令信道。在这种系统中，基地台的每个转发器都有一个单独的智能控制器负责信道控制和信号转发，各转发器之间的信息交换是通过一条高速数据总线进行的，移动台可以在任何空闲信道上实现接入操作。,两种控制方式各有其优缺点，也各有侧重使用的场合。集中控制方式系统功能齐全，便于自动化管理及满足特殊功能的需求，也便于将基本系统联结成大的区域网，因而更适合于话务负荷较重的大容量集群系统。而分散式控制方式的系统设备简单、成本低，更适合于移动用户相对较少的小容量集群系统。,四、集群系统的区域覆盖方式,和公众蜂窝移动通信系统类似，集群系统的区域覆盖方式分为大区制、中区制及小区制。,1大区制,在一个服务区域（如一个城市）只设置一个基站，由基站负责整个区域内移动台的通信，对于信号