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2020/2/2612020/2/262项目十三无线集群调度系统[知识要点]1．了解移动通信的分类。2．了解城市轨道交通无线集群调度系统基本结构、设备组成。3．掌握城市轨道交通无线集群调度系统设备设置及用户组别配置。4．掌握城市轨道交通无线集群调度系统特点及操作。2020/2/263[理论内容]随着我国城市轨道交通的发展，行车密度的不断增加，行车间隔的不断减小，对行车的组织安全保障提出了更高的要求。行车调度员除了利用有线调度系统与列车驾驶员、车站值班员进行通信联络外，在紧急情况下，还需要通过无线通信直接进行应急抢险和指挥工作。这种以列车运输调度为目的，利用无线电进行传输，完成移动体与固定体之间或移动体与移动体之间信息通信的系统，称为列车无线调度通信系统。这是一种专用的移动通信系统，在城市轨道交通上得到广泛的应用，是调度通信系统的重要组成部分。2020/2/264一、移动通信的分类1．移动通信的分类方法移动通信有以下多种分类方法：1)按使用对象可分为民用设备和军用设备；2)按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；2020/2/2653)按多址方式可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等；FDMA，频分多址（frequencydivisionmultipleaccess），是把分配给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据。频分多址是模拟高级移动电话服务(AMPS)中的一种基本的技术，是北美地区应用最广泛的蜂窝电话系统。采用频分多址，每一个信道每一次只能分配给一个用户。频分多址还用于全接入通信系统(TACS)。2020/2/266TDMA：TimeDivisionMultipleAccess时分多址。时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。2020/2/267CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，且把其他使用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞(collision)问题。CDMA中所提供语音编码技术，通话品质比目前GSM好，且可把用户对话时周围环境噪音降低，使通话更清晰。就安全性能而言，CDMA不但有良好的认证体制，更因其传输特性，用码来区分用户，防止被人盗听的能力大大增强。WidebandCDMA(WCDMA)宽带码分多址传输技术，为IMT-2000的重要基础技术，将是第三代数字无线通信系统标准之一。2020/2/2684)按覆盖范围可分为宽域网和局域网；5)按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；“宽带王”是指光纤+局域网（FTTX+LAN）的接入方式，也就是光纤到小区或楼栋，五类线入户的方式。现在小区里的宽带接入大都采用这种方式，其到用户终端的带宽可以达到10Mbps。局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。2020/2/2696)按工作方式可分为同频单工、双频单工、双频双工和半双工；7)按服务范围可分为专用网和公用网；8)按信号形式可分为模拟网和数字网；9)按交通工具形式可分为汽车、坦克、火车、船舶、飞机和航天飞行器等的移动通信，还有个人便携移动通信；10)按应用系统可分为蜂窝式公用移动通信系统、集群调度移动通信系统、无绳电话系统、无线电寻呼系统、卫星移动通信系统、分组无线网等。2020/2/26102．移动通信的工作方式移动通信有多种工作方式，包括单向信道的单工方式和双向信道的单工、半双工和双工方式等。(1)单向单工方式单向单工即单方向工作，如图13-1所示。最典型的是无线寻呼系统，即寻呼发射台用单频发出信息，用户则以此频率接收信息，这是一种单工工作方式。图13-1单向单工方式(寻呼系统)单工传输:任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，例如：广播方式的传输。2020/2/2611(2)双向同频单工方式这种方式是指通信双方使用同一个工作频率，但各方收发设备不同时工作的通信方式，如图13-2所示。通常通信双方都处于此频率点上的接收守候状态。当A方讲话时，按下讲话键，此时发射机工作、接收机关闭，B方处于守候接收状态；A方讲完B方接收后，A方松开讲话键变成接收状态，B方按下讲话键，仍在此频率上进行讲话，A方接收。如此反复交替工作，直到双方信息交换完毕。图13-2双向同频单工方式对讲机2020/2/2612(3)双向异频(双频)单工方式通信双方使用两个不同频率，两频率有一定的间隔，以防止发射机对接收机产生干扰。因而一个基地台可同时使用多对频率而不会引起干扰，容量也可扩展。半双工传输:可以交替改变方向的信息传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，即半双工传输是一种可切换方向的单工传输，例如：对话方式的传输。2020/2/2613(4)双向异频(双频)半双工方式这种通信方式是通信双方收发信机分别使用两个频率，一方使用双工方式，另一方使用单工方式。基地台是双工方式，即收发信机同时工作，而移动台是按键讲话的异频单工方式，如图13-3所示。基地台用两副天线(或采用天线共用器用一副天线)同时工作，移动台通常处于收信守候状态。全双工传输:任意时刻信息都可进行双向的信息传输。全双工传输是两个单工传输的结合，要求收发设备都具有独立的收发能力。2020/2/2614(5)双向异频(双频)双工方式异频双工方式是指每个方向使用一个频率，通话时无需按下发话键，与普通手机使用情况类似。这种使用方式最受欢迎，使用方便，收发话音可同时进行，如图13—4所示。图13—4双向异频(双频)双工方式2020/2/2615二、集群通信系统介绍l.集群通信系统的工作方式传统的专用业务移动通信系统使用的频率是固定的，一旦用户选择了某信道，那么它的通话就只能在这一信道上进行，直至通话结束；如果这一信道已被其他用户占用，则它就不能选择其他空闲信道，从而出现拥塞。集群通信系统的主要业务是调度台的收发信机与一群(组)移动台之间建立一条单工或半双工的无线通信线路，或移动台用户(车载台或手持台)之间建立一条单工或半双工的无线通信线路。在一个多信道调度无线系统中，“集群”是指向正在申请服务的用户自动分配信道，集群系统分配信道的基本技术有以下几种。2020/2/2616(1)信息集群信息集群称为消息集群，在整个通话期间，给该通话组用户分配一条无线信道。从移动台按键开始，此信道就被占用，只有通话双方结束通话后一定时间，此信道才被释放。这种技术效率低，因为在每次通话结束后所约定的时间内如果没有通话，此信道仍然会被占用。(2)传输集群传输集群又称发射集群。当A、B双方用户在单工或半双工工作时，A用户按下讲话键后，就占用一个空闲信道，当A用户第一个消息发送完毕松开讲话键时，就有一个“传输完毕”的信令送到基地台的控制器，这个信令用来指示基地台这个信道可以被别的用户使用。因而在传输集群方式中不会由于通话暂停而仍然占用信道，从而提高信道利用率。2020/2/2617(3)准传输集群准传输集群也称为准发射集群，它是相对于传输集群而言的，是为了克服传输集群的缺点而改进的。准传输集群兼顾信息集群和传输集群的优点，它缩短了信道的保留时间，用户每次发话完毕，松开讲话键后，信道保留约为0．5～1s，而不会使消息中断。2020/2/26182．集群通信系统技术(1)多址技术集群通信系统由基地台和移动台组成。一个移动台由一个用户使用，为单路，而基地台是多路的，所以集群通信也是单路和多路混合的一种特殊通信方式。由于有多路工作方式，就存在多路复用即多址方式的选择。目前多址方式有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)、混合多址以及随机多址等方式。传输模拟信号时，仅有频分和码分两种方式；而传输数字信号时，则有频分、时分和码分方式。采用何种多址方式对于移动通信获得高质量、大容量、高抗干扰性和满足使用要求来说，是十分重要的。2020/2/2619(2)信道控制技术信道控制技术指的是信道共用的体制。大区制移动通信系统采用多信道共用的技术，多个无线信道同时为多个移动台所共用，网络内大量用户共享若干无线信道，其目的也是为了提高信道利用率。多信道共用的信道分配方式不是将每个信道固定指配给某些用户使用，而是根据需要实时地将空闲信道分配给申请通话的用户使用，信道的指配是动态的，每个信道可以被任意用户使用。信道分配模式，大体上分为：固定信道指配模式、动态信道指配模式和混合信道指配模式。信道定义：在两点之间用于收发信号的单向或双向通路。2020/2/2620(3)信令技术信令是移动台与交换系统之间、交换系统与交换系统之间相互传送的地址信息、管理信息(包括建立通话、信道分配、保持信息、拆线信息以及计费管理信息等)以及其他交换信息。集群通信就是多个用户共用少数几个无线信道。为了确保通信的保密性和有秩序，保证系统有机协调地工作，系统必须要有完善的控制功能，并遵循某些规定，这样就需要一些用来表示控制和状态的信号及指令。为了将集群通信系统中用于通话的有用信号区别开来，我们把话音信号以外用于控制系统正常工作的非话音信号及指令系统称为“信令”。各种各样的信令组合成集群通信系统的信令系统，它可以称为集群通信系统的神经。2020/2/2621什么是信令在日常生活中我们经常打电话当拿起送受话器话机便向交换机发出了摘机信息紧接着我们就会听到一种连续的嗡嗡声这是交换机发出的告诉我们可以拨号的信息当拨通对方后又会听到哒哒的呼叫对方的声音这是交换局发出的告诉我们正在呼叫对方接电话的信息…….这里所说的摘机信息允许拨号的信息呼叫对方的回铃信息等等主要用于建立双方的通信关系我们把用以建立维持解除通信关系的这类信息称为信令。2020/2/2622集群通信系统的信令主要有下列三种分类方式：1)按信令的功能分为：控制信令、选呼信令、拨号信令。2)按信令的形式分为：模拟信令和数字信令。3)按信令的传输方式分为：共路信令和随路信令。控制信令选呼信令2020/2/2623(4)数字通信技术数字通信技术是数字集群通信系统中比较重要的部分，这是数字集群系统与模拟集群系统的不同之处。1)数字话音编码。在数字通信中，信息的传输是以数字信号形式进行的，因而在通信的发送端和接收端，必须相应地将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换成模拟信号。在集群移动通信中，使用最多的信息是话音信号，话音编码为信源编码，是将模拟话音信号变成数字信号以便在信道中传输。这是从模拟网到数字网至关重要的一步。．高质量、低速率的话音编码技术与高效率数字调制技术的应用，是数字集群移动通信网优于模拟集群移动通信网的重要保障。话音编码技术通常分为波形编码、声源编码和混合编码三类。2020/2/2624不同话音编码（CVSD/PCM）体制的系统语音通信转接的典型应用2020/2/26252)数字调制技术。数字调制解调技术是集群移动通信系统中的重要组成部分，在不同的小区半径和应用环境下，移动信道将呈现不同的衰落特性。目前国际上选用的数字蜂窝系统中的调制解调技术有正交振幅调制(QAM)、正交移相键控(QPSK)、高斯最小频移键控(QMSK)、四电平频率调制(4L—FM)、锁相环移相键控(PLL—QPSK)、相关移相键控(COR—PSK)、通用平滑调频(GTFM)等。QPSK是英文QuadraturePhaseShiftK