城市轨道交通通信信号系统运行与检修

1课程性质考试教师李春英2第一章城市轨道交通通信系统运行与检修第二章城市轨道交通信号系统基础设备运行与检修第三章城市轨道交通信号系统计算机联锁设备运行与检修第四章城市轨道交通信号系统ATC系统基本原理第五章城市轨道交通信号系统基于轨道电路的ATC系统运行与检修第六章城市轨道交通信号系统CBTC系统运行与检修第七章城市轨道交通信号系统电源设备及信号系统的发展3一、通信概述1.通信的定义消息的传递和交换过程。第一章城市轨道交通通信系统运行与检修1.1传输系统2.通信系统的组成信源发送设备（变换器）传输媒介接收设备（反变换器）信宿噪声源通信系统的一般模型4信源：把待传输的消息转换成原始电信号，电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字终端设备就是信源。模拟信源输出的是模拟信号；而数字信源输出信号是离散的数字信号。模拟信源数字信源5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变换成适合在信道中传输的信号。变换方式有调制变换方式、信源编码、信道编码。信道（传输媒介）：信号传输的通道，分为有线信道和无线信道。在有线信道中，信道可以是双绞线、电缆或光纤；在无线信道中，信道是自由空间.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。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：将复原的原始电信号转换成相应的消息。61）模拟通信系统模拟通信系统的模型2）数字通信系统信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统，它包括以下三种：7①数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统的模型②数字基带传输通信系统数字基带传输系统模型基带信号形成器：包括编码器、加密器以及波形变换等。接收滤波器：包括译码器、解密器等。8③模拟信号数字化传输通信系统模拟信号数字化传输系统模型发端将模拟信号数字化，即进行A/D转换。接收端需进行相反的转换，即D/A转换。实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环节。如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输。9应该指出的是，模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输。如：数字电话系统就是以数字方式传输模拟语音信号的例子（PCM）。数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如：计算机数据可以通过模拟电话线路传输，但这时必须使用调制解调器（Modem）将数字基带信号进行正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。可见，模拟通信与数字通信的区别仅在于信道中传输的信号种类。10④数字通信的主要特点目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求，其优点是——抗干扰能力强。差错可控。可以采用信道编码技术使误码率降低，提高传输的可靠性。易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。易于集成化，从而使通信设备微型化。易于加密处理，且保密强度高。11缺点——数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。数字通信的频带利用率不高。[例如]一路模拟电话带宽为4kHz，而一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据64kHz的带宽。（16倍）另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。前景——宽带信道（光纤）的发展，其缺点已可以接受，在现代通信的发展中已成为主流。12二、城市轨道交通通信系统简介1.城市轨道交通通信系统与公网通信系统的区别使用对象提供服务设计原则独立性可用性可靠性特殊安全性要求132.城市轨道交通通信系统的任务提供视频、音频、数据信息网提供专用的行车指挥系统保证对车站、停车场、列车进行高层次控制为旅客提供信息服务3.城市轨道交通通信系统的作用实现部门之间的有机联系实现了运输集中统一指挥行车调度自动化列车运营服务自动化提高运输效率144.城市轨道交通通信系统的组网总体要求覆盖运营控制中心、车站、车辆段、隧道及列车整个区域通信传输网络应是一个实时（快）、透明（不出错）、无阻塞、可靠性高、安全的系统系统应采用光纤环网方式，主备用通道应按1:1设置系统应具有以下4点保护功能和设备冗余热备份功能①当两根光缆中的一根光缆完全中断时，系统仍能够保证不中断任何通道的通信。所有各项保护功能均应具有手/自动切换功能，切换时不应影响传输质量；系统的信道余量应大于系统可使用容量的30％以上，以便于与本线存在接线和换乘的其它轨道交通线的接入、联网以及本线可能的业务扩充。15②对SDH骨干传输网采用复用段保护倒换，应满足SDH复用段保护倒换准则③当一个车站对高速数据信息（包括IP和数字视频信息）采用分层保护方式，物理层采用SDH复用段保护。当接入设备（含接入接口板、控制/交换部分）的任何一个模块/设备或一些模块/设备的硬件、软件、固件故障时，则采用生成树或其它保护方法提供上述业务的保护。接入业务在保护期间对通信的影响不得超过50s④对电话语音信息、音频信息、低速数据的信息也采用分层保护方式，在物理层采用SDH复用段保护，在接入设备部分采用分布方式保护165.城市轨道交通通信系统的子系统组成通信系统由九个子系统组成：通信电源系统、传输系统、公务/专用交换系统、专用无线系统、电视监控系统、自动广播系统、时钟系统、乘客导向、门禁系统。九大系统通过电缆、光缆、电线（双绞线）、电磁波等传输媒介联成一个整体。涉及的技术包括：程控交换技术、ATM多媒体异步传输技术、SDH传输技术、OTN传输技术、数字编解码技术、TETRA数字集群技术、TCP/IP（一组协议的代名词）通信技术等。176.城市轨道交通通信系统网络模型线路1传输上层网线路2线路3线路4线路NCOCC通信电源传输系统专用无线时钟系统电视监控电力监控自动售检防灾报警ATSBAS广播系统办公系统门禁系统公务电话专用电话乘客导向AFCSCADAFAS环境与设备监控18三、城市轨道交通通信传输系统传输系统是承载轨道交通各类信息的网络平台，除传输通信系统各子系统所需的语音、数据、图像信息外,还为AFC(自动售检票)、ATS(列车自动监控)、FAS(火灾自动报警)、BAS(环境与设备监控)、SCADA(电力监控)等其它运营、设备管理信息的传输提供通道，是指挥轨道交通安全、准点、高效运营的重要保障。•一号线为SDH2.5G;•二号线为600M的OTN;•三号线SDH622M;•四号线SDH2.5G191.传输系统制式目前轨道交通传输系统使用的有三种制式：SDH：全称为同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy）OTN:光传送网（OpticalTransportNetwork）ATM:异步传输模式（AsynchronousTransferMode）为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输尽量多的信息，这就是多路复用。多路复用通常有频分制、时分制两种1)频分复用概念频分制是将传输频带分成N个部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。2)时分复用概念时分制是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息.2.复用的概念203.SDH传送系统1）SDH国际标准国际电信联盟标准部（ITU-T）建议的有关SDH有16个技术标准：渉及比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和光接口、SDH信息模型、网络结构、抖动性能、误码性能和可靠性较强的双环路网等。2）SDH特点SDH具有世界标准，使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字体系在STM-1(网络的光口卡，速率为155.520Mbps)上得到统一。高度灵活性：SDH传输网具有信息透明性，可以传输各种净负荷及混合体。灵活的复用映射结构，使各种业务能灵活上下。PCM21SDH设备使用指针调整技术，可以容忍各路信号频率和相位上的差异。SDH设备能容纳各种新的业务信号，如宽带ISDN、FDDI(光纤分布式数据接口)、ATM(异步转移模式)等。SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使网络的操作维护管理功能大大加强，便于集中统一管理，大大节约了维护费用的开支。由于SDH网络大都采用自愈环的网络结构，因此可靠性高、业务恢复时间短、经济性好，十分适应现代传输网的发展趋向。223)SDH的速率等级SDH规定了同步复用设备和传输线路接口时的全部速率等级。等级速率(Mbit/s)STM-1155.520STM-4622.080STM-162488.320STM-649953.280G.707所规范的SDH速率等级一种国际标准234)SDH传输网络简介SDH网是由一些SDH网元[NE：完成数据包上传/下载（分插/复用）的业务单元，一般每台设备（节点）都可以成为一个网元]组成，并在网元上进行同步信息传输、复用、分插、和交叉连接的网络。它有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程；它有一套标准化的信息结构等级（称为同步传送模块STM－N），并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特（网络节点接口比特流中扣除净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM（操作管理维护）；它的基本网元由终端复用器（TM），再生中继器（REG）、分插复用器（ADM）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等等，其功能各异，但都有统一的标准光接口。传输线路可以是光纤、微波和卫星传输通道。245)SDH基本传输原理SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（SynchronousTransport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个STM－4同步复用构成STM－16；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（SectionOverHead，SDH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AUPTR）区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（RegeneratorSectionOverHead，RSOH）和复用段开销（MultiplexSectionOverHead，MSOH）；净负荷区用于存放真正用于信息业务的特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM－N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺25序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1／125×1000000帧，对STM－1而言每帧字节为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit／s；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit／s=622.080Mbit／s；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit／s。在SDH中采用了净负荷指针技术进行复用。STM-N（N1）信号的复用过程一般可以分为2步，第一步是如何将各种不同速率的信号复用到STM-1。因为SDH是高速信息公路的组成部分，它应能传输各种不同速率、不同制式的数据流，包括异步传输模式（ATM）信号，因此第一步的复用过程较为复杂。第二步是将STM-1的信号复用到STM-N（N1），易于实现。26SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPT