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第一节交通运输信息传输技术目录CONTENTS信息传输技术01网络技术发展概况02通信网络技术概述03案例-动车组车地通信及监测04信息传输技术01信息传输技术指充分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统，使信息得以可靠传输的技术。传输系统是通信系统的重要组成部分，传输技术主要依赖于具体信道的传输特性。传输技术Transmissiontechnology适用范围●古时候的火光传递信号、信鸽传书包括旗语等，都属于传输技术的一部分，目的在于长距离的传递两者之间的信号。●在现在的科技时代，传输技术的应用范围更广，可以将生物信号、微电流信号长距离传送到远端的仪器或者显示设备。●目前传输技术广泛应用于交通领域，固定电话、光通信、移动通信、、卫星通信、网络等互联网络等。●随着传输技术的发展，不断的引入信号加密技术来防止“黑客”窃取他人的隐私，使得传输技术更为严密。●传输技术使得人类的信号传播更为迅速和广泛，为人类的发展提供了无限的发展空间物联网体系结构中的传输技术（网络层与感知层）传输技术面临的技术挑战●适用于物联网的新型近距离无线通信技术和传感器节点（网络智能传感器）●自感知、自配置、自修复、自管理的传感网组网和管理技术●适用于固定、移动、有线、无线的多层次物联网组网技术下一代网络主要特征固定与移动通信一体化：基于移动和无线通信的丰富应用可管理：有序的管理、有效的运营、及时的维护（新一代网络管理）有效应用：智慧交通、高速铁路等，强调重大社会效益和经济效益需求分析：铁路应用●现代铁路发展将极大依赖于通信信息技术的发展如动车组车载计算机通信、CTC3、基于视频的应急抢险通信等；●计算机网络与电信网、电视网的融合适应了铁路信息技术的发展IT/ICT，通信与信号、计算机与通信一体化●新一代移动通信、北斗卫星通信等技术将对铁路现代化产生深远影响；可靠性、安全性、智能化；网络技术发展概况02网络技术发展概况网络体系结构移动通信光通信IP网络网络发展过程下一代网络主要特征宽带：100Mbps以上的端到端高性能通信；安全可信：可信任的网络（身份认证和访问授权，数据加密和完整性）实时：组播服务，实时交互应用，服务质量（QoS）多媒体：视频业务网络体系结构●网络系统结构是基于对网络各种应用的深入了解抽象出来的设计原则的选择●所谓“网络体系结构”（NetworkArchitecture）是一个网络系统（从物理连接到应用）的总体结构，包括描述协议和通信机制的设计原则。网络工程指导原则和机制；网络工程需求定义；形式化的体系结构。IP网络体系结构的发展趋势ATMSDH/SONETIPOpticalB-ISDNIPoverATMIPoverSDH/SONETIPoverOpticalLong-TermWinnersIPATMOpticalIPSDH/SONETOpticalIPOpticalMultiplexing,Protection,andManagementatEveryLayer.EliminatingLayersLowersCosts.体系结构原则：路由机制区域性协议分层最小相关性安全性消除拥塞机制资源的分配移动性NGOSSNGOSS试图建立一种以构件为基础的分布式系统结构以及一套关键的系统服务，保证OSS具备标准化、能够逐步演化、保证互连互通、实现端到端的管理等特点.网络通信技术综述03网络通信技术综述下面简表描述了主要的网络通信技术及其特点光通信；IP网络；移动通信；网络体系结构光传输网、移动通信和卫星通信利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。电信号光发送机光接收机电信号光纤传输系统光中继器光传输网、移动通信和卫星通信BTSBTS……155MSDHBTSBTS……622MSDH接入层汇聚层……2.5/10GSDH10GSDH核心层BSCBSCBSCBSCMSCMSCMSCMSC光传输网、移动通信和卫星通信光传输网：为信息交互的不同设备之间提供信息传递的通道，包括传输光线路和光设备。目前正在制定的光传输网络和系统标准包括《ＳＤＨ传输网技术要求——网络保护结构间的互通》《光波分复用（ＷＤＭ）系统测试方法》、《ＳＴＭ－６４光缆线路系统技术要求》、《光传输系统安全进程和要求》、《ＳＤＨ网络性能要求——通道复用段再生段误码技术要求》、《ＳＤＨ网络性能要求——网络接口抖动技术要求》和《ＳＤＨ网络节点接口》等。光传输网、移动通信和卫星通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）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,移动体或固定点(固定无线电台和有线用户)之间的通信.移动通信光传输网、移动通信和卫星通信卫星通信，利用卫星中继，在海上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区中实现移动通信，具有独特的优越性，很早就引起人们的重视。1976年，国际海事卫星组织（IMARSAT）首先在太平洋、大西洋和印度洋上空发射了三颗同步卫星，组成了IMARSAT-A系统，为在这三个大洋上航行的船只提供通信服务。案例：动车组车地通信及监测04动车组车地通信及监测列车在途监测技术的意义和作用列车运行状态设备工作状态司机操作故障报警对在途高速列车健康状态监测有利于避免由于设备故障造成的重大安全事故本项目的技术演进过程铁道部攻关项目铁道部标准863项目推广应用北京交大、铁四院联合编制铁道部“动车组维修信息化系统建设规范”铁道部委托北京交大承担“动车组在途监测关键技术及装备”的攻关任务，以打破国外封锁车地通信技术的状况2006200720082009201020112012北京交大、中科院软件所联合承担863“无线传感网铁路危险货物在途监测”动车组在途监测设备WTD列装（北京华高科技、北京交大）铁道部危险品运输在途安全检测系统首次示范应用于核原料等（北京交大、中北通公司）863“动车组全生命周期服务支撑系统”（北京交大、四方股份、中科院深圳先进院等）863十二五重点课题技术难点与总体思路1.感知2.监测数据的实时传输技术难点影响列车运行安全因素多，并难以测量；列车运行环境恶劣，难以保证检测精度和数据完整性；时效性要求高铁路沿线网络覆盖不均匀高速移动检测+健康和安全评估高速移动条件下车地数据的可靠传输技术难点与总体思路面向铁路运输安全急需解决的问题，确定研究重点。注重在途客货列车健康及安全状态感知关键技术创新通过铁路行业重点工程应用，打造系列化铁路客货运输安全监控产品总体思路主要技术内容与创新点难点技术内容创新点感知1、研究基于无线传感网的协同检测技术，解决铁路列车在途安全状态及健康状态监测问题；2、研究面向小样本空间的数据处理技术及基于灰色神经网络模型建立寿命预测和安全评估模型1、提出在途列车安全状态的协同感知和安全评估方法；2、采用多源信息融合技术，提出动车组故障预测和健康管理模型；3、采用灰色神经网络模型，提出基于实时监测的动车组关键部件的寿命预测算法；监测数据的实时传输3、研究基于公共移动通信网的车地数据交互的可靠性问题4、研究并实现了在高速移动条件下车地传输的可靠性策略重点工程应用4、完成应用系统开发，并在铁路安全监控中推广应用；应用效果良好，并得到主管部门及用户的认可；带动了北京IT产业的发展架构Architecture•IEEEWorkingGrouponArchitecture把其定义为“系统在其环境中的最高层概念”【IEEE98】。•构架还包括“符合”系统完整性、经济约束条件、审美需求和样式。•它并不仅注重对内部的考虑，而且还在系统的用户环境和开发环境中对系统进行整体考虑，即同时注重对外部的考虑。架构设计目标•可靠性（Reliable）。有效保障用户的商业经营和管理活动。•安全性（Secure）。有效保障交易的商业价值（隐私）。•可扩展性（Scalable）。保证用户高使用率、高用户数的性能。•可定制化（Customizable）。可依市场需求的变化进行调整。•可伸缩（Extensible）。允许导入新技术进行功能和性能扩展。•可维护性（Maintainable）。有效地降低技术支持的花费。•客户体验（CustomerExperience）。系统必须易于使用。•市场时机（TimetoMarket）以最快的速度争夺市场先机。高铁车地通信系统-替换换为德铁系统ABBABB车辆网(MVB)动态配置诊断系统(TDS)车载计算机(VCU)诊断系统(TDS)网关输入/输出单元驱动控制单元(DCU)车辆网(MVB)动态配置输入/输出单元车载计算机(VCU)驱动控制单元(DCU)网关列车网(WTB)静态配置驾驶动车1带弓拖车1中间动车1中间拖车3拖车中间动车2带弓拖车2驾驶动车2动车组九大关键技术牵引控制系统牵引电机制动系统牵引变流器牵引变压器转向架列车网络控制系统铝合金、不锈钢车体动车组系统集成创新点：研究并实现了在高速移动条件下车地传输的可靠性策略提出了一种面向新一代动车组通信要求的数据分割技术，解决了无线移动网络覆盖不均匀、网络质量不稳定造成的数据传送可靠性下降问题车地数据传输平均延时：1.5秒车地数据传输最小周期：5秒（同类2小时）上传数据正确率：100%（见用户报告）获得软件著作权：1项；在国际期刊和学术会议发表论文1篇；支撑“动车组健康监测与管理系统”等应用系统4个小结•信息传输技术（IOT架构描述）•网络演进：计算机网络、光通信、卫星通信、移动通信•网络体系结构•NGOSS•下一代网络特征•铁路车地通信系统具有快速移动、运行环境复杂等特征，其技术挑战是主要复杂条件下的高可靠性。推荐阅读：现代铁路信息技术导论（铁道出版社）思考题1、简述信息传输技术基本概念。2、简述计算机网络技术。3、请结合光通信技术、移动通信、卫星通信等技术，给出一个铁路应用案例。4、简述铁路车地通信的技术挑战。