城市轨道交通通信信号系统运行与检修

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
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第一章 城市轨道交通通信系统运行与检修 1.1 传输系统
一、通信概述
1. 通信的定义
消息的传递和交换过程。
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
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通信系统的一般模型
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。
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。 7 接收滤波器：包括译码器、解密器等。
③ 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。
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5. 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。
• 一号线为SDH2.5G;
• 二号线为600M的OTN;
• 三号线SDH622M;
• 四号线SDH2.5G
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1. 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（Synchronous Digital
Hierarchy） OTN: 光传送网（Optical Transport Network） ATM: 异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode）
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。
课程性质 考试
教 师 李春英
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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
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。
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5) 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 （Synchronous Transport，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（Section OverHead，SDH）区、 STM－N净负荷区和管理单元指针（AU PTR）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（Rege nerator Section OverHead，RSOH）和复用段开销（Multiplex Section OverHead， 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24 顺
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。
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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。
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。
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1）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：
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① 数字频带传输通信系统
数字频带传输通信系统的模型
[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。
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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
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6. 城市轨道交通通信系统网络模型
COCC
专用无线
电力监控 SCADA 线路2
自动售检 AFC
电视监控
通 信 广播系统
传 防灾报警 FAS 输
电
时钟系统 系
ATS
传输 上层
线路3Βιβλιοθήκη 源 公务电话统 BAS
网
线路4
专用电话
办公系统
乘客导向
线路1 门禁系统
线路N
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环境与设备监控
三、城市轨道交通通信传输系统
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
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4. 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
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。
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④ 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——
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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。
在SDH中采用了净负荷指针技术进行复用。 STM-N（N>1）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（N>1），易于实现。
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
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2. 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
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3) 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 。
一种国际标准
G.707所规范的SDH速率等级
等级
速率(Mbit/s)
STM-1 STM-4
155.520 622.080
STM-16
2488.320
STM-64
9953.280
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4) 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/
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。
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。
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② 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50s ④ 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
2. 复用的概念
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
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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.
模拟信源
数字信源
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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
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
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。
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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。
3. 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。
PCM
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-