高速铁路通信系统(程控交换、FAS、传输、GSM-R)

现代通信研究所2011年10月21日1第六章高速铁路通信系统本章提纲：高速铁路通信系统概述铁路调度数字通信基本原理铁路调度通信系统与组网铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）现代通信研究所2011年10月21日2第一节高速铁路通信系统概述本节内容提要：铁路专用通信业务铁路通信设备发展历程铁路通信网络结构现代通信研究所2011年10月21日31.概述铁路通信系统是实现铁路专用通信业务的系统，铁路调度通信系统是其重要组成部分，目前正由模拟通信技术向数字通信技术方向演进。高速铁路通信系统属于铁路通信系统，包括有线通信部分与无线通信部分，其中有线通信部分与非高速铁路通信系统区别不大，区别主要体现在无线通信部分。现代通信研究所2011年10月21日4铁路专用通信业务包括干、局线通信，区段通信，站场通信，无线专用通信，应急通信和列车通信等，其中铁路运输调度通信是铁路专用通信的重要组成部分，下表为铁路专用通信业务分类。2.铁路专用通信业务现代通信研究所2011年10月21日5干、局线通信区段通信站场通信无线专用通信应急通信列车通信区段调度通信区段专用电话区段数据通信1.干线各种调度通信2.局线各种调度通信3.干、局线会议电话4.干、局线会议电视1.列车调度通信2.货运调度通信3.电力调度通信4.其他调度通信1.车务、工务、水电、供电等电话2.桥隧守护电话3.道口电话4.区间电话1.各类MIS信息通信2.电力远动通道3.红外线轴温检测通道4.信号控制信息通道5.其他控制信息通道1.站内调度电话2.站场内部电话3.扳道电话4.客运广播5.客运信息系统6.站场扩音对讲1.列车无线调度电话2.列车无线防护报警3.站场无线电话4.铁路数字移动通讯系统5.公安、工务对讲6.道口无线报警1.救援指挥系统电话2.图像传输3.数据传输1.列车广播2.列车电话3.闭路电视4.旅客电话5.列车安全告警系统现代通信研究所2011年10月21日6调度通信按铁路运输指挥系统分干线、局线、区段三级调度通信体系：干线调度通信是铁道部为统一指挥各铁路局，协调地完成全国铁路运输计划，在铁道部与铁路局之间设立的各种调度通信。局线调度通信是铁路局为统一指挥所属调度区段及主要站段，协调地完成全局运输计划，在铁路局与编组站、区段站、主要大站之间设立的各种调度通信。区段调度通信是各调度区段为指挥运输生产，在调度员与所辖区段的铁路各中间站按专业、部门设置的调度通信系统，统称区段调度。现代通信研究所2011年10月21日72.铁路调度通信设备的发展第二阶段20世纪70年代至90年代末，以晶体管为主要器件，采用双音频选叫技术第一阶段20世纪50年代至60年代末，以电子管为主要器件，采用脉冲选叫技术第三阶段20世纪90年代末至现在，以集成电路芯片为主要器件，采用数字交换和计算机通信技术现代通信研究所2011年10月21日8铁路调度通信网的网络结构根据铁路运输调度体制，分为干线、局线、区段三层，各层网络自成系统独立组网，铁路局和铁路局下属的调度区段为各层网络的相切点。3.铁路调度通信网络结构现代通信研究所2011年10月21日9(1)铁道部干线调度通信网铁道部运输指挥中心设数字交换机，用数字中继通道与各铁路局运输指挥中心的数字调度交换机相连，相邻铁路局的数字调度交换机之间也以数字中继通道相连作为直达路由，从而组成一个复合星型网络结构的干线调度通信网。现代通信研究所2011年10月21日10(2)铁路局局调通信网铁路局的干调数字交换机用数字中继通道与各调度区段数字调度交换机（也可利用区段数字调度设备）相连，构成星型网络结构的局调调度通信网。不在调度区段指挥中心所在地的局调分机，利用区段数字调度通信或专线延伸至区段站、编组站、中间站。。现代通信研究所2011年10月21日11(3)区段调度通信网铁路局下属的调度区段运输指挥中心设区段数字调度机（俗称主系统），与所辖区段沿线各中间站车站数字调度机（俗称分系统），用2M数字通道呈串联型逐站向连，并由末端车站环回，组成一个2M自愈环。区段内所有调度业务（行调、货调、电调、无线列调）纳入2M数字环内，一种调度业务固定占有一个共线时隙现代通信研究所2011年10月21日12铁道部运输调度管理系统铁路局调度中心基层调度网络调度电话是铁路各级指挥系统使用的封闭式专用电话系统干线调度电话（部调）各种业务调度电话现代通信研究所2011年10月21日13区段调度现代通信研究所2011年10月21日14铁路数字调度通信系统的主要技术特征是采用数字交换技术。要实现数字程控交换，必须解决两大问题：第一，将模拟的话音信号变为数字信号，即话音信号数字化，并进行复用传输；第二，将数字化的话音信号进行交换，即数字交换。另外，在区段的数字专用通信系统中要实现数字共线和数字交叉连接。第二节铁路调度数字通信基本原理现代通信研究所2011年10月21日15本节内容：数字传输系统数字交换系统区段数字调度通信现代通信研究所2011年10月21日161.数字传输系统数字传输系统原理图现代通信研究所2011年10月21日17上图表示模拟话音信号在发送端经过抽样、量化和编码以后得到了脉冲编码调制（PCM）信号，此过程称为模拟话音信号数字化，该数字信号经过传输线路送到对端。在接收端将收到的PCM码组还原成模拟话音信号。现代通信研究所2011年10月21日182.数字交换系统主要内容：呼叫处理基本过程信令交换机组成现代通信研究所2011年10月21日19呼叫处理基本过程现代通信研究所2011年10月21日20信令为保证通信网的正常运行，完成网络内各部分之间信息正确传输和交换，以实现任意两个用户之间的通信，必须要有完善的信令方式。信令是通信网中交换局和用户终端之间及各交换局间在完成各种呼叫接续时所采取的一种通信语言。现代通信研究所2011年10月21日21交换机的组成交换机通常由三部分组成：交换网络、接口、控制系统。现代通信研究所2011年10月21日22交换网络实现交换机内用户间或用户与中继线间话音信号的交换。接口把来自用户或中继线的各种不同的输入信令和消息转换成统一的机内信号，以便控制单元和交换网络进行处理和接续。交换机的控制系统实现对整个交换机的控制和处理。其功能可分为两大类：呼叫处理；运行、管理和维护（OAM）。现代通信研究所2011年10月21日233.区段数字调度通信主要内容：数字会议电话数字交叉连接数字共线现代通信研究所2011年10月21日24(1)数字会议电话数字交换网络只能实现两个用户间话音的全交换（通话双方均能听到对方讲话），及一个用户对多个用户的广播式交换（一个用户为主持，其他用户只能听到主持讲话，而主持只能听到其中一个人讲话），完成三个或三个以上用户全双工会议交换由数字会议电话完成。现代通信研究所2011年10月21日25(2)数字交叉连接（DXC）的运用数字交叉连接是指数字交换设备（或数字交叉连接设备）的两个端口用固定或半固定的方式连接起来，以达到两个端口直通的目的。在数字交换设备内，数字交叉连接通过网管或维护终端做数据建立或拆除。数字交叉连接在区段连接数字调度系统中的运用主要表现在提供通道的能力方面。现代通信研究所2011年10月21日26(3)数字共线原理MUBU1BU2BUn…...E1E1E1E1E1E1（）数字传输通道E1E1MU：枢纽主系统BU：车站分系统MU数字共线方式示意图现代通信研究所2011年10月21日27如图所示，主系统和各分系统是以共线方式组网的，即主系统和分系统1用一条E1线连接，分系统1再以E1线连接分系统2，依次类推，分系统n最后以E1线连接到主系统，从而整个系统构成一个环路。环路中各时隙可分为共线时隙、站间时隙、远程调度时隙，从业务上分别用于调度业务，每种调度业务只占用一个时隙。现代通信研究所2011年10月21日28第三节铁路调度通信系统与组网主要内容：干线调度通信局线调度通信区段调度通信现代通信研究所2011年10月21日29一、干线调度通信1.干线调度通信系统通信系统的组成：铁路干线调度通信网络由一套西门子Hicom382调度交换机，14套Hicom372调度交换机，以及外围设备调度功能模块、调度台、多媒体终端、网络管理和调度管理系统等组成。现代通信研究所2011年10月21日30系统启动：Hicom调度交换机系统启动可分为系统的断电再启动（俗称冷启动）和非断电再启动（俗称热启动）。可以由人工或系统自动进行系统再启动。系统维护：包括网管维护、软件维护及远端维护等。其系统管理主要对系统的硬件配置变化、分机终端类型的变更、分机号码或性能的改变、服务等级的增添或修改、通信方式的改变及软件版本更新等进行管理。现代通信研究所2011年10月21日312.干线调度通信网干线调度通信网络由设在铁道部的Hicom382数字调度交换机为汇接中心，与设在各铁路局的Hicom372数字调度交换机用2M数字中继通道相连接。相邻铁路局的Hicom372数字调度交换机之间也用2M数字中继通道相连作为直达路由，从而构成一个复合星型网络的干线调度通信网。现代通信研究所2011年10月21日32编号：干线调度专用网用户与局线调度专用网用户的电话号码，全路统一编号，采用五位码（ABCDE）编号，前两位AB为调度局向号，后三位CDE为用户号，分别以铁道部、各铁路局、各调度区段为一个编号区。现代通信研究所2011年10月21日33同步方式：网内同步采用主从同步方式，铁道部的Hicom382调度交换机配置的时钟作为第一从时钟，从铁道部SPC上提取的时钟为主时钟，各铁路局Hicom372调度交换机通过传输通道（PCM30/32的TS0）保持与第一从时钟同步。现代通信研究所2011年10月21日34接口：交换机之间的局间中继接口采用30B+D数字接口，用2M数字通道相连接。信令：局间信令采用西门子专用ISDN网络共路信令（CorNET信令）。在以CorNET互连的Hicom交换机专网范围内可提供大量公共ISDN网络所没有的服务，并组成一个统一的ISDN调度网络，实现全部ISDN功能的全网透明传输。现代通信研究所2011年10月21日35二、局线调度通信铁路局的局线调度通信网络，在铁路局汇接中心利用干调Hicom372调度交换机或另设数字调度交换机与设在各铁路调度区段的数字专用通信系统组成。现代通信研究所2011年10月21日361.组网方式以用户线方式组网利用干调通信网中的Hicom372调度交换机，直接将局调用户用PCM加环路设备进行远距离放号到所辖各调度区段。现代通信研究所2011年10月21日37中继线方式一组网利用Hicom调度交换机系列组网，铁路局所在地仍利用干调通信网中的Hicom372调度交换机，各调度区段设Hicom315调度交换机，各交换机之间用2M数字中继通道相连组成星型局调网络。现代通信研究所2011年10月21日38以中继方式二组网利用区段数字调度设备组成局线调度通信网络，在铁路局所在地设数字专用通信主系统与干调Hicom372调度交换机所属各调度区段的区段调度设备主系统之间以2M数字中继方式相连，从而构成一个星型的局线调度通信网络。现代通信研究所2011年10月21日392.网络编号局调网络内的用户与干调网络一样，采用五位码编号，铁路局为一个单独编号区，前两位为调度局向号，后三位为用户号。现代通信研究所2011年10月21日403.同步局调网内同步采用主从同步方式，铁路局的局调交换机配置的时钟作为第一从时钟，从干调网内铁路局的Hicom372上提取的时钟作为主时钟，各铁路调度区段的局调交换机通过数字传输通道（PCM30/32的TS0）保持与第一从时钟同步。现代通信研究所2011年10月21日414.信令铁路局的局调设备与Hicom372调度交换机及各调度区段的区段数字调度主系统用2M数字中继接口相连，采用数字用户1号信令（DSS1）。区段数字调度主系统之间（在同一分局内）也