通信专业培训教材

厦门轨道交通集团有限公司运营分公司生产岗位技能培训教材
通信专业
维修部组织编制
序言（由人力统一）
运营分公司培训教材
编制委员会
主任：
副主任：
委员：
通信专业培训教材
编写组
组长：江洪泽
副组长：魏志昌
成员：王赋、钟淼、俞斌、罗明裕、陈剑云
目录
第一篇简介
第一章通号中心概述 (1)
第二章通信专业概述 (2)
第二篇传输系统
第一章传输系统概述与组网方案 (3)
第二章传输系统构成 (14)
第三章传输系统的功能 (15)
第四章传输系统的接口 (16)
第五章传输系统日常维护 (24)
第六章传输系统常见故障处理 (25)
第三篇无线系统
第一章无线通信概述 (27)
第二章无线通信系统构成 (27)
第三章无线通信的功能 (29)
第四章无线通信的接口 (36)
第五章无线通信日常维护 (43)
第六章无线通信常见故障处理 (44)
第四篇公务电话系统
第一章公务电话系统概述 (48)
第二章公务电话系统构成 (49)
第三章公务电话系统的功能 (61)
第四章公务电话系统的接口 (62)
第五章公务电话系统日常维护 (63)
第六章公务电话系统常见故障处理 (64)
第五篇专用电话系统
第一章专用电话系统概述 (66)
第二章专用电话系统构成 (67)
第三章专用电话系统的功能 (75)
第四章专用电话系统的接口 (82)
第五章专用电话系统日常维护 (83)
第六章专用电话系统常见故障处理 (84)
第六篇乘客信息系统
第一章乘客信息系统概述 (85)
第二章乘客信息系统构成 (86)
第三章乘客信息系统的功能 (91)
第四章乘客信息系统的接口 (93)
第五章乘客信息系统日常维护 (99)
第七篇视频监控系统
第一章视频监控系统概述 (102)
第二章视频监控系统构成 (103)
第三章视频监控系统的功能 (105)
第四章视频监控系统的接口 (109)
第五章视频监控系统日常维护 (109)
第六章视频监控系统常见故障处理 (110)
第八篇广播系统
第一章广播系统概述 (111)
第二章广播系统构成 (112)
第三章广播系统的功能 (114)
第四章广播系统的接口 (117)
第五章广播系统日常维护 (121)
第六章视频监控系统常见故障处理 (122)
第九篇时钟系统
第一章时钟系统概述 (124)
第二章时钟系统构成 (125)
第三章时钟系统的功能 (129)
第四章时钟系统的接口 (132)
第五章时钟系统的日常维护 (134)
第六章时钟系统常见故障处理 (135)
第十篇电源与接地子系统
第一章电源系统概述 (136)
第二章电源系统构成 (138)
第三章电源系统的功能 (143)
第四章电源系统的接口 (144)
第五章电源系统日常维护 (146)
第十一篇集中告警系统
第一章集中告警系统概述 (147)
第二章集中告警系统构成 (148)
第三章集中告警系统的功能 (149)
第四章集中告警系统的接口 (151)
第五章集中告警系统日常维护 (152)
第一篇简介
第一章通号中心概述
通号中心负责厦门地铁轨道交通1号线全线车站、区间、车辆段、停车场、控制中心（OCC）的通信信号设备的维护与保养。

其主要工作内容如下：
负责所辖范围的成本控制、相关预算、计划、指标、定额的综合平衡和管理、开展修旧利废工作、对系统的维护、保养和零部件维修、参与并落实本专业国产化、专题研究、技术改造、缺陷整改项目和新线设备调试、接管工作、本专业设备质保、严格执行相关制度、确保安全生产、技术整改、提高设备系统完好率、中心绩效考核、工班建设、问题整改、实施中心成本预算、教育培训、行政后勤管理等。

1号线通号中心组织架构：
图1-1-1组织架构图
第二章通信专业概述
城市轨道交通系统，一般由无线通信子系统、交换子系统（包括公务电话子系统、专用电话子系统）、传输子系统、时钟子系统、视频监控子系统、广播子系统、通信不间断电源子系统等组成，构成传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网，如图1-2-1所示。

传输子系统、时钟子系统除了为各通信子系统提供服务外，还能为其他系统提供信息传输服务及标准的时间信号和时钟信号。

通信各个子系统保证地铁安全高效运营、为乘客提供高质量的出行服务，在异常情况下能迅速转变为供防灾救援和事故处理的指挥通信系统，同时能够准确传递语音、文字、图像和数据等多种信息，为地铁的高效运行提供保障。

图1-2-1专用通信系统结构图
第二篇传输系统
第一章传输系统概述与组网方案
传输系统在城市轨道交通中扮演一个传送纽带的通道作用，是一个基于光纤的宽带综合业务数字传输网络。

为公专电话网、无线调度集群、时钟、综合监控、PA、PIS、CCTV、OA、AFC等业务提供安全、可靠的传输通道，构成传送语言、文字、数据和图像等各种信息的综合业务传输网。

确保中心、车站、停车场、车辆段之间各种信息的安全快速传送。

传输网络在控制中心设置U2000网络管理服务器及网管终端设备，负责对的传输网络进行集中管理。

传输网络管理设备具有自诊断功能，可对传输设备、接入设备等进行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理，并且可以通过开放CORBA接口能与集中告警系统终端相连，实现各系统集中告警网管。

1、光纤及连接器
（1）光纤通信的主要特点
光纤通信发展迅猛，主要具有以下特点：
1）传输频带宽，通信容量大。

2）线路损耗低，传输距离远。

3）抗电磁干扰，传输质量佳。

4）纤通信串话小，保密性强，使用安全。

5）光纤芯径细、重量轻，便于铺设和运输。

6)光纤制造资源丰富
（2）光纤的结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。

其基本结构如图2-1-1所示：
图2-1-1光纤基本结构
纤芯（core）：折射率较高，光波的主要传输通道。

包层（coating）：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。

涂覆层（jacket）：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。

（3）光纤的模式分类
按照光纤的传导模式分类，可分为单模光纤和多模光纤
1)单模光纤（Single-Mode）
通信用单模光纤一般光纤跳线使用黄色外皮，接头和保护套为蓝色或黑色；传输距离较长。

纤芯标称直径为9μm，包层标称外径为125μm，表示为9/125μm。

单模光纤携带单个频率的光将数据从光缆的一端传输到另一端，使用的波长为1310nm或1.550nm。

由于单模光纤完全避免了模式散射，使得传输频带很宽因而适用于大容量、长距离的光纤通信。

2)多模光纤（Multi-Mode）
通信用多模光纤一般光纤跳线使用橙色外皮，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短，一般只有几公里。

纤芯标称直径为50或62.5μm，包层标称外径为125μm，表示为50/125μm或62.5/125μm。

多模光纤可以同时携带几种光波，由于其
模间色散较大，限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。

（4）光纤的传输特性
光纤的传输特性主要包括光纤的损耗特性和色散特性，此外还有光纤的非线性效应。

1）光纤的损耗
光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降。

光纤对光波产生的衰减作用称为光纤的损耗。

衰耗特性对于评价光纤质量和确定光纤通信系统的中继距离有着决定性的作用。

它包括吸收损耗、散射损耗和其他损耗。

2）光纤的色散
光纤中的色散是指光纤传输脉冲信号时，脉冲信号在传输过程中被展宽的现象。

对于数字光纤通信系统，当色散严重时，会导致光脉冲前后相互重叠，造成码间干扰，增加误码率。

光纤色散分为材料色散、结构（波导）色散和模式色散。

3）光纤的非线性效应
在高强度电磁场中任何电介质对光的响应都会变成非线性，光纤也不例外。

特别是大容量、长距离的光纤通信中，光纤传输的光功率很大，使非线性问题更为突出。

光纤的非线性可以分为激散射效应和折射率扰动。

（5）光纤数字通信系统的基本构成
光纤数字通信系统是数字通信网的一个组成部分，它是以光纤作为媒介，提供了一个数字链路。

典型的光纤数字通信系统如图所示。

系统由发射、接收和作为广义信道的基本光纤传输系统组成。

图2-1-2光纤数字通信系统
1）光发射机
光发射机是实现电/光转换的光端机。

包括光源、输入接口、线路编码、调制电路、其它辅助电路等几部分组成。

其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

2）光接收机
光接收机是实现光/电转换的光端机。

一般由光检测器、放大电路、均衡器、判决器、增益控制电路、时钟恢复电路等组成。

其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后再将这微弱的电信号放大到足够的电平，送到接收端的电接收机。

3）光纤线路
光纤或光缆构成光的传输通路。

其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。

4）光中继器
光中继器用于长距离传输中对衰减和变形了的光信号进行放大和再生。

由光检测器、光源和判决再生电路组成。

它的作用可归纳为两方面：一方面是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一方面是对波形失真的脉冲进行修复。

5）光纤连接器、耦合器等无源器件
由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的。

因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。

于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。

（6）数字光纤通信系统的主要性能指标
对于数字光纤通信系统，其主要的性能指标有误码特性、抖动特性和可靠性与可用性。

1）误码特性
误码特性反映了数字信息在传输过程中受到损害的程度。

误码率（BER）的基本定义是：在一个较长的时间间隔内，传输码流中出现错误的码元数同传输总码元之比。

工程上常采用长期平均误码率（BER）。

造成误码的原因有系统内部噪声及定位抖动，此外还有色散引起的码间干扰等。

2）抖动与漂移特性
抖动是数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定现象，它的定义是：数字信号的各有效瞬间对于标准时间位置的偏差。

偏差的时间范围称为抖动幅度，偏差的时间间隔对时间的变化率称为抖动频率。

抖动包括两个方面：一是输入信号脉冲在某一平均位置左右变化；二是提取的时钟信号在中心位置上的左右变化。

漂移是数字信号在特定时刻相对其理想参考时间位置的长时间偏移。

引起漂移的一个最普遍的原因是环境温度的变化，它会导致光缆的传输特性发生变化，从而引起传输信号延时的缓慢变化。

3）可靠性与可用性
可靠性与可用性是反映光纤数字通信系统发生故障的时间间隔以及每次故障的维修时间的指标。

常用的表示方法有如下几种：
①平均故障间隔时间（MTBF）：指相邻两次故障的间隔时间。

②平均故障修复时间（MTTR）：指每次排除故障所需的平均时间。

③可靠性：指产品在规定的条件下和时间内，完成规定功能的能力。

④可用性：指产品在规定的条件下和时间内处于良好工作状态的概率。

4)光纤接口类型：
FC圆型带螺纹；
ST卡接式圆型；
SC卡接式方型；
LC接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些；
MT-RJ方型，一头双纤收发一体；
PC微球面研磨抛光；
APC呈8度角并做微球面研磨抛光；
UPC的衰耗比PC要小，一般用于有特殊需求的设备。

常见的尾纤接头的标注有FC/PC、FC/APC、FC/UPC，SC/PC、SC/APC、LC/PC、LC/APC 等，其含义如下：“/”前面部分表示尾纤的连接器型号。

“/”后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式。

ST、SC、FC、LC光纤接头区别,如图2-1-3所示：
图2-1-3常用光纤连接器
FC型光纤连接器
FC是FerruleConnector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。

最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端。

此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗性能较为困难。

后来，对该类型连接器做了改进，采用对接端面呈球面的插针（PC），而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。

SC型光纤连接器
外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同。

其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。

此类连接器价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。

SC型其外壳采用模塑工艺，用铸模玻璃纤维塑料制成，呈矩型；插头套管（也称插针）由精密陶瓷制成，耦合套筒为金属开缝套管结构，其结构尺寸与FC型相同，端面处理采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转头。

常用于在数据通信工程中使用。

一般SC型均指SC/PC。

ST和SC接口是光纤连接器的两种类型，对于10Base-F连接来说，连接器通常是S类型的，对于100Base-FX来说，连接器大部分情况下为SC类型的。

ST连接器的芯外露，SC 连接器的芯在接头里面。

LC型连接器
LC型连接器采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制成。

其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。

这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。

目前，在单模SFF方面，LC类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。

LC光纤连接器采用模块化插孔(RJ)机理制成。

其所采用的插针和套桶的尺寸是普通SC，FC等尺寸的一半。

LC常见于通信设备的高密度的光接口板上。

厦门市轨道交通1号线工程传输设备侧使用的光纤类型为尾纤LC-SM（单模）以及尾纤LC-MM（多模）；线路侧使用的光纤接头类型为FC。

2、光缆基本结构特点
根据缆芯形状和纤芯数不同，光缆可以分为三种基本结构，如图2-1-4所示：
图2-1-4中心管式光缆
（1）中心管式光缆
光纤位于中心管的中心，光缆横截面小，重量轻；松套管位于光缆物理中心，有利于光缆弯曲；松套管中充有防潮油膏，确保防潮和纵向不渗水；光缆中光纤芯数少，最大为12芯；光缆中光纤余长不易控制。

（2）层绞式光缆，如图2-1-5所示：
图2-1-5层绞式光缆
若干根松套管绕中心加强件形成缆芯，光缆结构复杂纤芯数选择范围大（2～288芯）；光缆制造工艺步骤多。

（3）骨架式光缆，如图2-1-6所示：
图2-1-6骨架式光缆
光纤带放置在骨架槽内，光纤组装密度高，光缆直径相对小；骨架采用高密度聚乙烯材料，抗侧压性能好，对光纤带有很好的保护，同时可防止开剥光缆时损伤光纤；骨架槽沿光缆成螺旋式旋转，以保证放置于槽内的光纤带有足够的余长，保证了光缆的抗拉、弯曲和温度特性；光缆用遇水膨胀的阻水带而非油膏填充，既保证了光缆的阻水性能，又极大地提高了接续效率，便于施工和维护。

3、时钟方案
（1）概述
为确保地铁通信网的传输及交换性能得到充分发挥，在控制中心独立设置1套网同步设备（GPS+北斗授时+BITS），为控制中心的传输设备提供标准同步定时基准信号及为时钟系统提供同步时钟源。

（2）设备功能及性能
华为公司的BITS网同步设备是一款基于数字集成电路技术的高精度、高可靠性时统设备，具有良好人及界面和技术亲和性。

华为公司的BITS网同步设备是地铁通信系统传输子系统的一个基本组成部分，能够为各系统提供统一的定时同步信号，使整个地铁执行统一的定时标准，确保通信系统及其他重要控制系统协调一致。

网同步设备主要由GPS和北斗授时接收机、铷钟等单元组成，作为1号线的通信设备时钟源，同时接收GPS和北斗授时两路高精度时钟信号。

正常情况下选用GPS信号，当GPS
被控制或故障情况下，选用北斗授时信号；当两路外部时钟源均不可用时，由BITS系统内部的铷钟产生的时钟信号作为同步时钟信号。

该设备还可以提供不同形式的时间源信号或定时脉冲，例如：10MHz、2MHz、2Mb/s、1PPS、TOD（TimeofDay）、NTP等信号。

4、SDH
（1）SDH网的主要优点
1）具有标准的光接口规范，使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字体系在STM-1等级以上获得统一，真正实现了数字传输体制上的世界性标准。

2）同步复用方式和灵活的复用映射结构。

SDH严格规定了的映射复接，并采用指针技术、同步复用方式和灵活的映射结构，将PDH低速支路信号（例如2Mbit/s）复用进SDH的帧中去（STM-N），这样低速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的，因此可以从STM-N 信号中直接分/插出低速支路信号，使业务上、下更加简便。

3）具有强大的网络管理能力。

SDH信号的帧结构中安排了丰富的开销字节，用于运行维护，使网络的监控功能大大加强。

开销字节包括段开销SOH（SectionOverhead）和通道开销POH(PathOverhead)，不仅能支持告警、性能监控、网络配置、倒换和公务等功能，还可以进一步扩展用以满足将来的监控和网管需求。

4）具有强大的自愈能力。

具有智能检测的SDH网管系统和网络动态配置功能，使SDH 网络容易实现自愈，在设备或系统发生故障时，能迅速恢复业务，提高网络的可靠性。

5）具有后向兼容性和前向兼容性。

SDH信号的基本传输模块（STM-1）可以容纳PDH的三个数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列——ATM、FDDI、DQDB等，体现了SDH 的前向兼容性和后向兼容性。

上述特点中核心的有三条：同步复用、标准光接口和强大的网管功能。

（2）SDH网的主要缺点
1）频带利用率降低。

SDH的一个很大的优势是系统的可靠性大大的增强了，这是由于在SDH的帧中添加了大量的用于运行维护功能的开销字节，这样在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带要比SDH信号所占用的频带窄。

2）SDH采用指针调整技术，指针功能的实现增加了系统的复杂性，所带来的抖动大于PDH。

指针调整会带来很大的相位跃变，使系统经过多次变换信号在低频抖动和漂移性能上遭受严重损伤，会导致低速信号在拆出后性能劣化。

3）大量的集中软件控制，易导致网络故障。

SDH的一大特点是自动化程度高，这也意味在网络层上的人为错误操作、软件故障或计算机病毒都可能导致业务中断或网络瘫痪，因此必须认真对待系统的安全性。

（3）SDH信号的帧结构如图2-1-7所示：
图2-1-7 SDH信号的帧结构
SDH用来承载信息的是一种块状结构，由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit。

SDH的帧传输按由左向右，由上而下的顺序依次进行。

每帧传输时间为125μs，
每秒传输8000帧。

对STM-1而言，每帧传输的比特数为8×﹙270×9×1﹚=19940bit，STM-1的传输速率为19440×8000=155.52Mb/s，STM-4为622.080Mb/s，STM-16为2488.320Mb/s。

（4）复用过程
各种业务信号进入SDH的帧结构传输都要经过三个步骤，即映射、定位和复用。

映射就是将各种进来的速率不等的信号经过速码调整后，装入相应的标准容器（C）中，同时加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）；定位是将帧相位发生偏差（称为帧偏移）的信息收进支路单元或管理单元，通过支路单元指针或管理单元指针的功能来实现；复用是将多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。

SDH的复核方式中应用了几个非常重要的概念，即容器（C）、虚容器（VC）、支路单元（TU）和管理单元（AU）。

（5）自愈概念与分类
所谓自愈是指在网络发生故障时（如光纤断），无须人为干预，网络自动在极短的时间内（50ms内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络故障。

基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。

替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。

由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。

自愈仅仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成。

自愈环分类可按照保护的业务级别、环上业务的方向、网元节点间光纤数来划分：
1）按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两类。

2）按照网元节点间的光纤数可分为双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收/发光纤）。

3）按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类。

其中通道保护环业务的保护是以通道为基础的，保护的是STM-N信号中的某个VC（某一路PDH信号）倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的。

通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否应进行倒换。

例如在STM-16环上，若收端收到第4个VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将该通道切换到备用信道上去。

复用段倒换环是以复用段位基础的，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。

倒换是有K1、K2（b1-b5）字节所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务信号都切换到备用信道上。

复用段保护倒换的条件是LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信号。

通道保护环往往是专用保护，在正常情况下保护信道也传主用业务（业务的1+1保护），信道利用率不高。

复用段保护环使用公用保护，正常时主用信道传主用业务，备用信道传额外业务（业务的1:1保护），信道利用率高。

二纤单向通道保护环二纤通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环——S1；一个为备环——P1。

两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的，也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S1、备环P1上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务，如图2-1-9所示。

图2-1-9二纤单向通道保护环
若环网中网元A与C互通业务，网元A和C都将上环的支路业务“并发”到环S1和P1上，S1和P1上的所传业务相同且流向相反——S1逆时针，P1为顺时针。

在网络正常时，网元A和C都选收主环S1上的业务。

那么A与C业务互通的方式是A到C的业务经过网元D穿通，由S1光纤传到C（主环业务）；由P1光纤经过网元B穿通传到C（备环业务）。

在网元C支路板“选收”主环S1上的A→C业务，完成网元A到网元C的业务传输。

网元C 到网元A的业务传输与此类似。

当BC光缆段的光纤同时被切断，注意此时网元支路板的并发功能没有改变，也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。

如图2-1-10所示。

图2-1-10二纤单向通道倒环
网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上，其中S1业务经光纤由网元D穿通传至网元C，P1光纤的业务经网元B穿通，由于B—C间光缆断，所以光纤P1上的业务无法传到网元C，不过由于网元C默认选收主环S1上的业务，这时网元A到网C 的业务并未中断，网元C的支路板不进行保护倒换。

网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上，其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A，S1环上的C到A业务，由于B—C间光纤断所以无法传到网元A，网元A默认是选收主环S1上的业务，此时由于S1环上的C→A的业务传不过来，A网元线路侧产生告警，这时网元A的支路板就会收到S1环上的告警信号。

网元A的支路板收到S1光纤上的告警后，立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务，于是C→A的业务得以恢复，完成环上业务的通道保护，此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态——切换到选收备环方式。