6-2道路通信系统设计

第二节主干线传输通信主干线包括站间、段间、区域间不同距离、不同部门的交通信息实时传输，目前高速公路通信已进入数字网络发展的新时期。一、常用的三种通信方式1、光纤通讯（单模、多模）高速公路首选的通信方式。传输信息量大、距离远、损耗小、稳定性高、抗干扰强建设容易等。•光纤加上涂覆层并按一定的结构组成光缆光纤•光纤：光导纤维简称为光纤•光纤基本结构•光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心圆柱体结构（纤芯折射率为n1，包层折射率为n2。n1＞n2）光纤通信的优点•容许频带很宽，传输容量很大；•理论上说一根头发丝粗细的光纤可以传输100亿话电路。目前一根光纤传输50万话电路（40Gb/s）试验成功。比电缆等高出几千几十万倍以上。•损耗很小，中继距离很长且误码率很小；•光纤的衰减系数极低（目前已达0.25db/km以下）。中继距离可达100km.光纤通信的优点•重量轻，细、体积小;•直径一般为几微米到几十微米。相比电缆轻90%-95%（是电缆质量的1/20-1/10），直径不到电缆的1/5.•抗电磁干扰性能好；•泄漏小，保密性能好；•节约金属材料,有利于资源合理使用。光纤特性•工作区间•光纤通信•所用的波长800——1600nm100THz10THz1THz100GHz10GHz1GHz100MHz10MHz1MHz1m可见光线10m100m1mm10mm100mm1m10m100m中波(MF)短波(HF)米波(VHF)分米波(UHF)厘米波(SHF)毫米波(EHF)亚毫米波远红外线近红外线(光纤通信用）频率波长名称紫外线光纤分类•1、按照包层材料•石英光纤和石英纤芯塑料包层光纤，塑料光纤•2、按照折射率分布•阶跃型光纤和渐变性光纤•3、按照传输模式•单模光纤，多模光纤光纤通讯系统光纤通信系统基本组成•光发射机，光纤，光接收机，中继器，无源光器件2、微波通讯（300MHz～300GHz）适合短距离通信，用于光纤通信的补充。灵活性好，站间无需任何设备，便于建设与维护。但受环境影响严重，造价较高（微波塔），存在一定程度的相互干扰。微波的定义微波是一种电磁波，从广义上讲，频率范围为300MHz～300GHz，微波通信使用的频率范围通常是3GHz～30GHz。实际微波设计中的设备是从7GHZ～38GHZ，频率越高，传输距离越短。根据微波传播的特点，可视其为平面波。平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，电场和磁场分量都是与传播方向垂直的，所以称为横电磁波，记为TEM波卫星通信，简单的说就是地球上（包括地面、水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站转发或反射无线电波，以此来实现两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。它是一种无线通信方式，可以承载多种通信业务，是当今社会重要的通信手段之一。3、卫星通讯利用同步通信卫星实施微波接力通信技术。卫星通讯虽然也存在干扰的问题，（环境、信号之间等）但其涵盖距离、区域是其他所有通信方式无法比拟的，所以在交通通信专业网中有着十分重要的地位。二、数字通信基础知识1、比特率（bit/s或bps）数字信息量用比特（bit为取对数底数为2；若取自然对数计算，单位则用奈特nit）为单位，用比特率表示一种确定的通信方式，每秒能传输的信息量。比特率单位：K、M、G（目前高比特率已达10G）2、信号传输的复用方式●复用：若干路独立的信号在同一信道中传送。在各类通信，特别是数字通信中，为提高信道利用率，信息传输一般都采用各种复用的方式。●频分复用（FDM）将信道的可用频段分成若干互不交叠的频段，所传输的多路信号分别占据其中一个频段。●时分复用(TDM）将信道的可用时间分成一定顺序排列的时隙，所传输的多路信号分别占据其中一个时隙。信号接收端分别用滤波器、时序电路将多路信号分离再进行终端处理。3、时分复用原理（TDM）将数字信号传输时间划分为互不重叠的时隙，相互独立的多路信号按规律占用各自的时隙，合路成一个复用信号，并在同一信道中传输。n路信号对时间Ts进行时隙分配，各路信号在帧周期Ts内出现一次4、传输制式（传输容量）为获得高比特率（bps）的多路复用信号而采用的不同复用方式。目前采用的制式:●准同步数字系列（PDH）●同步数字系列（SDH）数字信号基本复用单元：64kbps。数字通信中多路复用一般采用时分复用，按不同速率等级标准分为两大系列。北美、日本：64（基本单元）×24（路）＝1.544Mbps欧洲：64×32（路）＝2.048Mbps我国目前采用欧洲标准系列。SDH传输技术:SDH(同步数字体系—SynchronousDigitalHierarchy)传输系统是在PDH(准同步数字体系—PlesiochronousDigitalHierarchy)系统的基础上发展起来的，是目前国内外广泛应用的成熟的光纤传输技术。SDH采用同步复接方式和灵活的复用结构将不同速率的信号插入/引出到同步传送模块STM-M（SDH的信息结构等级）中进行透明传输。信息装入SDH帧的净负荷中要经过映射、复用、指针处理。需要传送的电路层信号先在容器中经码速调整变为同步信号，再经映射形成VC-(virtualcontainer-虚容器)信息，VC的包封速率与SDH网同步。高次群信号经异步映射（即指针调整）装入相应的VC中，异步映射不要求信号与网络同步。SDH复用最基本的原则是字节间插复用，即复用时按顺序从各支路读取一个字节，则每个支路的信号会对应于固定的时隙，如图8.1所示。指针处理的作用是保证复用时各支路信号的同步，通过调整指针，可进行同步信号间的相位校准，同时通过正负调整还可以进行频率校准。我国高速公路通信系统除早期采用PDH传输系统外，后期基本上是采用SDH系统。基于SDH技术的高速公路通信系统通过利用程控交换（SPCStoredProgramControl）+SDH传输+接入网（AN）技术能把高速公路通信系统中的多业务融入到一个传输平台，但是其网络构成复杂，除SDH平台外还需要很多的附加设备。复用方式：◆以32路64kbps数字信号构成2.048Mbps的一次基本群路信号；（基群）◆用四个一次群路信号复结成一个二次群信号，以此类推：二次群路信号8.448Mbps（2.048×4）三次群路信号34.368Mbps（8.448×4）四次群路信号139.264Mbps（34.368×4）五次群路信号564.992Mbps（139.264×4）……光纤数字通信系统中，最终由光端机（OLT）传递光信号，但必须由电端机（MUX数字复用设备）提供标准等级速率的数字信号和接口。光纤数字通信示意图34/140MUX140OLT34/140MUX140OLT2/34MUX2/34MUX2/34MUX2/34MUX32路数字系列（64k×32）………………数字信号DDF发送或接收光端机光端机电端机电端机光纤通讯二次群路信号光纤两点通信的基本构成高速公路通信专用网应组建成全数字的综合业务网，并向智能化、宽带化、综合化发展，条件具备时可引进“三网合一”的技术和体制。高速公路通信网包括的内容为：①干线传输系统②基层用户接入系统③程控数字交换系统④紧急电话系统⑤移动通信系统⑥图像数据传输通道⑦支撑网二、干线传输系统干线传输系统需要为省内交通电话网组织提供中继通道；为省间交换电话网互联或组织全国交通电话网预留中继通道；为监控系统、收费系统组织数据网络提供数字通道；为组织CCTV网络提供图像传输手段和控制信息传输通道；为可视会议电话、办公自动化等新增业务的可能和需求预留条件。干线传输系统的构成一般有三种方式，即卫星通信系统、数字微波通信系统和光纤数字传输系统，光纤数字传输系统又分为PDH准同步传输系统和SDH同步传输系统。卫星通信系统适用于远程通信，例如交通部至各省交通厅的干线传输可采用卫星通信系统。考虑随路建网的原则，目前光纤数字传输系统最适宜组织省干线传输网络，光同步数字传输系统具有同步复用、标准光接口和强大的网管能力等优点。经过技术经济比较，省内干线传输网络应采用SDH光纤数字传输系统组成。三、基层用户接入系统高速公路沿线收费站、服务、养护工区等处所的用户及接口称为基层用户。四、程控数字交换系统程控数字交换系统在全省提供一个四通八达的集话音、数据、图像于一体、统一编号的专用电话交换网。交换机容量\中继方式\接口和信令\话务量\编号\计费五、紧急电话系统紧急电话系统是为高速公路使用者提供呼救求援的专用电话系统。紧急电话系统由紧急电话控制台、路侧紧急电话通话柱和传输线路组成。六、移动通信系统监控管理部门与所辖范围沿线巡逻及路政养护人员间需进行调度和业务通信，因此需设置移动通信系统。方案一：在移动通信公网覆盖的区域，利用移动通信公网的资源，为相关移动用户配置手机，实现相互间的语音通信，并通过公网实现与专网有线用户的语音通信。本方案实施方便，费用低，但目前用户间不能实现调度功能。方案二：在移动通信公网没有覆盖的区域，自建450MHZ无线调度通信系统，系统由调度总机、地面台、车载台、便携台、天线等设备组成，调度总机设在调度中心、地面台设在沿线无人通信站，车载台七、图像数据传输通道根据规划中收费系统、监控系统对通道的需求，并考虑某省高速公路运行网现状和已设计路段的技术方案，通信系统需为收费系统和监控系统的图像传输和数据传输提供通道。八、支撑网随着省网的逐步形成，规划和分步实施支撑网势在必行。支撑网现代电信网运行的支撑系统。一个完整的电信网除有以传递电信业务为主的业务网之外，还需有若干个用来保障业务网正常运行、增强网路功能、提高网路服务质量的支撑网路。数字同步网、NO.7信令、网管网是现代电信网的支撑网。