教学课件PPT道路通信系统设计

1、第二节第二节 主干线传输主干线传输 通信主干线包括站间、段间、区域间不同距离、不通信主干线包括站间、段间、区域间不同距离、不 同部门的交通信息实时传输，目前高速公路通信已进入同部门的交通信息实时传输，目前高速公路通信已进入 数字网络发展的新时期。数字网络发展的新时期。 一、常用的三种通信方式一、常用的三种通信方式 1 1、光纤通讯、光纤通讯（单模、多模）（单模、多模） 高速公路首选的通信方式。高速公路首选的通信方式。 传输信息量大、距离远、损耗小、稳定性高、抗干传输信息量大、距离远、损耗小、稳定性高、抗干 扰强建设容易等。扰强建设容易等。 光纤加上涂覆层并按光纤加上涂覆层并按 一定的结构组成光

2、缆一定的结构组成光缆 光纤光纤 光纤：光纤：光导纤维简称为光纤光导纤维简称为光纤 光纤基本结构光纤基本结构 光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心 圆柱体结构（圆柱体结构（纤芯折射率为纤芯折射率为n1n1，包层折射率为，包层折射率为n2n2。 n1n1 n2n2） 光纤通信的优点光纤通信的优点 容许频带很宽，传输容量很大；容许频带很宽，传输容量很大； 理论上说一根头发丝粗细的光纤可以传输理论上说一根头发丝粗细的光纤可以传输100100亿话电路。亿话电路。 目前一根光纤传输目前一根光纤传输5050万话电路（万话电路（40gb/s40gb/s）

3、试验成功。）试验成功。 比电缆等高出几千几十万倍以上。比电缆等高出几千几十万倍以上。 损耗很小，中继距离很长且误码率很小；损耗很小，中继距离很长且误码率很小； 光纤的衰减系数极低（目前已达光纤的衰减系数极低（目前已达0.25db/km0.25db/km以下）。中以下）。中 继距离可达继距离可达100km. 100km. 光纤通信的优点光纤通信的优点 重量轻，细、体积小重量轻，细、体积小; ; 直径一般为几微米到几十微米。相比电缆轻直径一般为几微米到几十微米。相比电缆轻90%-95%90%-95% （是电缆质量的（是电缆质量的1/20-1/101/20-1/10），直径不到电缆的），直径不到电缆

4、的1/5.1/5. 抗电磁干扰性能好抗电磁干扰性能好； 泄漏小，保密性能好；泄漏小，保密性能好； 节约金属材料节约金属材料, ,有利于资源合理使用。有利于资源合理使用。 光纤特性 工作区间工作区间 光纤通信光纤通信 所用的波长所用的波长 8008001600nm1600nm 100 thz 10 thz 1 thz 100 ghz 10 ghz 1 ghz 100 mhz 10 mhz 1 mhz 1 m可见光线 10 m 100 m 1 mm 10 mm 100 mm 1 m 10 m 100 m 中波(mf) 短波(hf) 米波(vhf) 分米波(uhf) 厘米波(shf) 毫米波(ehf

5、) 亚毫米波 远红外线 近红外线 (光纤通信用） 频率波长名称 紫外线 光纤分类 1 1、按照包层材料、按照包层材料 石英光纤石英光纤和石英纤芯塑料包层光纤，和石英纤芯塑料包层光纤， 塑料光纤塑料光纤 2 2、按照折射率分布、按照折射率分布 阶跃型光纤和渐变性光纤阶跃型光纤和渐变性光纤 3 3、按照传输模式、按照传输模式 单模光纤，多模光纤单模光纤，多模光纤 光纤通讯系统 光纤通信系统基本组成光纤通信系统基本组成 光发射机，光纤，光接收机，中继器，无源光器件光发射机，光纤，光接收机，中继器，无源光器件 2 2、微波通讯、微波通讯（300mhz300mhz300ghz300ghz） 适合短距离通

6、信，用于光纤通信的补充。适合短距离通信，用于光纤通信的补充。 灵活性好，站间无需任何设备，便于建设与维护。灵活性好，站间无需任何设备，便于建设与维护。 但受环境影响严重，造价较高（微波塔），存在一定程但受环境影响严重，造价较高（微波塔），存在一定程 度的相互干扰。度的相互干扰。 微波的定义微波的定义 p微波是一种电磁波，从广义上讲，频率范围为微波是一种电磁波，从广义上讲，频率范围为 300mhz300mhz300ghz300ghz，微波通信使用的频率范围通常，微波通信使用的频率范围通常 是是3ghz3ghz30ghz30ghz。 p实际微波设计中的设备是从实际微波设计中的设备是从7ghz7gh

7、z38ghz38ghz，频率越，频率越 高，传输距离越短。高，传输距离越短。 p根据微波传播的特点，可视其为平面波。根据微波传播的特点，可视其为平面波。 p平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的， 电场和磁场分量都是与传播方向垂直的，所以称电场和磁场分量都是与传播方向垂直的，所以称 为横电磁波，记为为横电磁波，记为temtem波波 卫星通信，简单的说就是地球上（包括地面、卫星通信，简单的说就是地球上（包括地面、 水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造 卫星作为中继站转发或反射无线电波，以此来实现卫

8、星作为中继站转发或反射无线电波，以此来实现 两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。它是两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。它是 一种无线通信方式，可以承载多种通信业务，是当一种无线通信方式，可以承载多种通信业务，是当 今社会重要的通信手段之一。今社会重要的通信手段之一。 3 3、卫星通讯、卫星通讯 利用同步通信卫星实施微波接力通信技术。利用同步通信卫星实施微波接力通信技术。 卫星通讯虽然也存在干扰的问题，（环境、信号之间卫星通讯虽然也存在干扰的问题，（环境、信号之间 等）但其涵盖距离、区域是其他所有通信方式无法比拟等）但其涵盖距离、区域是其他所有通信方式无法比拟 的，所以在交通通信专业网

9、中有着十分重要的地位。的，所以在交通通信专业网中有着十分重要的地位。 二、数字通信基础知识二、数字通信基础知识 1 1、比特率（、比特率（bit/sbit/s或或bpsbps） 数字信息量数字信息量用比特用比特（bitbit为取对数底数为为取对数底数为2 2；若；若 取自然对数计算，单位则用奈特取自然对数计算，单位则用奈特nitnit）为单位，用比为单位，用比 特率表示一种确定的通信方式，每秒能传输的信息特率表示一种确定的通信方式，每秒能传输的信息 量。量。 比特率单位：比特率单位：k k、m m、g g（目前高比特率已达（目前高比特率已达10g10g） 2、信号传输的复用方式、信号传输的复用

10、方式 复用：若干路独立的信号在同一信道中传送。复用：若干路独立的信号在同一信道中传送。 在各类通信，特别是数字通信中，为提高信道利用在各类通信，特别是数字通信中，为提高信道利用 率，信息传输一般都采用各种复用的方式。率，信息传输一般都采用各种复用的方式。 频分复用（频分复用（fdm） 将信道的可用频段分成若干互不交叠的频段，所传将信道的可用频段分成若干互不交叠的频段，所传 输的多路信号分别占据其中一个频段。输的多路信号分别占据其中一个频段。 时分复用时分复用(tdm） 将信道的可用时间分成一定顺序排列的时隙，所传将信道的可用时间分成一定顺序排列的时隙，所传 输的多路信号分别占据其中一个时隙。输

11、的多路信号分别占据其中一个时隙。 信号接收端分别用滤波器、时序电路将多路信号分信号接收端分别用滤波器、时序电路将多路信号分 离再进行终端处理。离再进行终端处理。 3、时分复用原理（、时分复用原理（tdm） 将数字信号传输时间划分为互不重叠的时隙，相互将数字信号传输时间划分为互不重叠的时隙，相互 独立的多路信号按规律占用各自的时隙，合路成一个复独立的多路信号按规律占用各自的时隙，合路成一个复 用信号，并在同一信道中传输。用信号，并在同一信道中传输。 n n路信号对路信号对 时间时间tsts进行进行 时隙分配，时隙分配， 各路信号在各路信号在 帧周期帧周期tsts内内 出现一次出现一次 4、传输制

12、式（传输容量）、传输制式（传输容量） 为获得高比特率（为获得高比特率（bps）的多路复用信号而采用的不）的多路复用信号而采用的不 同复用方式。同复用方式。 目前采用的制式目前采用的制式: 准同步数字系列准同步数字系列（pdh） 同步数字系列同步数字系列（sdh） 数字信号基本复用单元：数字信号基本复用单元：6464kbps。 数字通信中多路复用一般采用时分复用，按不同速数字通信中多路复用一般采用时分复用，按不同速 率等级标准分为两大系列。率等级标准分为两大系列。 北美、日本：北美、日本：64（基本单元）（基本单元）24（路）（路）1.5441.544mbps 欧洲：欧洲：6432（路）（路）2

13、.0482.048mbps 我国目前采用欧洲标准系列。我国目前采用欧洲标准系列。 sdhsdh传输技术传输技术: : sdh( sdh(同步数字体系同步数字体系synchronous digital synchronous digital hierarchy )hierarchy )传输系统是在传输系统是在pdh(pdh(准同步数字体系准同步数字体系 plesiochronous digital hierarchy)plesiochronous digital hierarchy)系统的基础上发系统的基础上发 展起来的，是目前国内外广泛应用的成熟的光纤传输展起来的，是目前国内外广泛应用的成熟的

14、光纤传输 技术。技术。sdhsdh采用同步复接方式和灵活的复用结构将不同采用同步复接方式和灵活的复用结构将不同 速率的信号插入速率的信号插入/ /引出到同步传送模块引出到同步传送模块stm-mstm-m（sdhsdh的信的信 息结构等级）中进行透明传输。息结构等级）中进行透明传输。 信息装入信息装入sdhsdh帧的净负荷中要经过帧的净负荷中要经过映射、复用、指针映射、复用、指针处理。处理。 需要传送的电路层信号先在容器中经码速调整变为同步信需要传送的电路层信号先在容器中经码速调整变为同步信 号，再经映射形成号，再经映射形成vc-(virtual container- vc-(virtual c

15、ontainer- 虚容器虚容器) )信息，信息， vcvc的包封速率与的包封速率与sdhsdh网同步。高次群信号经异步映射（即指网同步。高次群信号经异步映射（即指 针调整）装入相应的针调整）装入相应的vcvc中，异步映射不要求信号与网络同中，异步映射不要求信号与网络同 步。步。sdhsdh复用最基本的原则是字节间插复用，即复用时按顺复用最基本的原则是字节间插复用，即复用时按顺 序从各支路读取一个字节，则每个支路的信号会对应于固序从各支路读取一个字节，则每个支路的信号会对应于固 定的时隙，如图定的时隙，如图8.18.1所示。所示。指针处理的作用是保证复用时各指针处理的作用是保证复用时各 支路信

16、号的同步，通过调整指针，可进行同步信号间的相支路信号的同步，通过调整指针，可进行同步信号间的相 位校准，同时通过正负调整还可以进行频率校准。位校准，同时通过正负调整还可以进行频率校准。 我国高速公路通信系统除早期采用我国高速公路通信系统除早期采用pdhpdh传输系统外，后期传输系统外，后期 基本上是采用基本上是采用sdhsdh系统。基于系统。基于sdhsdh技术的高速公路通信系统通过技术的高速公路通信系统通过 利用利用程控交换（程控交换（spc spc stored program control ）+sdh+sdh传输传输+ +接入接入 网（网（anan）技术能把高速公路通信系统中的多业务融

17、入到一个传技术能把高速公路通信系统中的多业务融入到一个传 输平台，但是其网络构成复杂，除输平台，但是其网络构成复杂，除sdhsdh平台外还需要很多的附平台外还需要很多的附 加设备。加设备。 复用方式：复用方式： 以以3232路路6464 kbps数字信号构成数字信号构成2.0482.048mbps的一次基的一次基 本群路信号；（基群）本群路信号；（基群） 用四个一次群路信号复结成一个二次群信号，以用四个一次群路信号复结成一个二次群信号，以 此类推：此类推： 二次群路信号二次群路信号8.4488.448 mbps（2.0484） 三次群路信号三次群路信号34.36834.368 mbps （8.

18、4484） 四次群路信号四次群路信号139.264139.264 mbps （34.3684） 五次群路信号五次群路信号564.992564.992 mbps（139.2644） 光纤数字通信系统中，最终由光端机（光纤数字通信系统中，最终由光端机（olt）传递）传递 光信号，但必须由电端机（光信号，但必须由电端机（mux数字复用设备）提供数字复用设备）提供 标准等级速率的数字信号和接口。标准等级速率的数字信号和接口。 光纤数字通信示意图光纤数字通信示意图 34/140 mux 140 olt 34/140 mux 140 olt 2/34 mux 2/34 mux 2/34 mux 2/34

19、mux 3232路数字系列（路数字系列（64k64k3232） 数字数字 信号信号 ddfddf 发送发送 或接或接 收收 光端机光端机光端机光端机 电端机电端机 电端机电端机 光纤通讯光纤通讯 二次群路信号光纤两点通信的基本构成二次群路信号光纤两点通信的基本构成 高速公路通信专用网应组建成全数字的综合业务网，并高速公路通信专用网应组建成全数字的综合业务网，并 向智能化、宽带化、综合化发展，条件具备时可引进向智能化、宽带化、综合化发展，条件具备时可引进“三网合三网合 一一”的技术和体制。高速公路通信网包括的内容为：的技术和体制。高速公路通信网包括的内容为： 干线传输系统干线传输系统 基层用户接

20、入系统基层用户接入系统 程控数字交换系统程控数字交换系统 紧急电话系统紧急电话系统 移动通信系统移动通信系统 图像数据传输通道图像数据传输通道 支撑网支撑网 二、二、 干线传输系统干线传输系统 干线传输系统需要为省内交通电话网组织提供中继干线传输系统需要为省内交通电话网组织提供中继 通道；为省间交换电话网互联或组织全国交通电话网预通道；为省间交换电话网互联或组织全国交通电话网预 留中继通道；为监控系统、收费系统组织数据网络提供留中继通道；为监控系统、收费系统组织数据网络提供 数字通道；为组织数字通道；为组织cctvcctv网络提供图像传输手段和控制信网络提供图像传输手段和控制信 息传输通道；为

21、可视会议电话、办公自动化等新增业务息传输通道；为可视会议电话、办公自动化等新增业务 的可能和需求预留条件。的可能和需求预留条件。 干线传输系统的构成一般有干线传输系统的构成一般有三种三种方式，即方式，即卫星通信系卫星通信系 统统、数字微波通信系统数字微波通信系统和和光纤数字传输系统光纤数字传输系统，光纤数字传，光纤数字传 输系统又分为输系统又分为pdh准同步传输系统和准同步传输系统和sdh同步传输系统。同步传输系统。 卫星通信系统适用于卫星通信系统适用于远程通信远程通信，例如交通部至各省交通厅，例如交通部至各省交通厅 的干线传输可采用卫星通信系统。考虑随路建网的原则，的干线传输可采用卫星通信系

22、统。考虑随路建网的原则， 目前光纤数字传输系统最适宜组织省干线传输网络，光同目前光纤数字传输系统最适宜组织省干线传输网络，光同 步数字传输系统具有同步复用、标准光接口和强大的网管步数字传输系统具有同步复用、标准光接口和强大的网管 能力等优点。经过技术经济比较，省内干线传输网络应采能力等优点。经过技术经济比较，省内干线传输网络应采 用用sdh光纤数字传输系统组成光纤数字传输系统组成。 三、三、 基层用户接入系统基层用户接入系统 高速公路沿线收费站、服务、养护工区等处所的用户及接高速公路沿线收费站、服务、养护工区等处所的用户及接 口称为基层用户。口称为基层用户。 四、四、 程控数字交换系统程控数字

23、交换系统 程控数字交换系统在全省提供一个四通八达的集话音、程控数字交换系统在全省提供一个四通八达的集话音、 数据、图像于一体、统一编号的专用电话交换网。数据、图像于一体、统一编号的专用电话交换网。 交换机容量交换机容量 中继方式中继方式 接口和信令接口和信令 话务量话务量 编号编号计费计费 五、五、 紧急电话系统紧急电话系统 紧急电话系统是为高速公路使用者提供呼救求援的专用紧急电话系统是为高速公路使用者提供呼救求援的专用 电话系统。紧急电话系统由紧急电话控制台、路侧紧急电话通电话系统。紧急电话系统由紧急电话控制台、路侧紧急电话通 话柱和传输线路组成。话柱和传输线路组成。 六、移动通信系统六、移动通信系统 监控管理部门与所辖范围沿线巡逻及路政养护人员间需监控管理部门与所辖范围沿线巡逻及路政养护人员间需 进行调度和业务通信，因此需设置移动通信系统。进行调度和业务通信，因此需设置移动通信系统。 方案一：在方案一：在移动通信公网覆盖的区域，利用移动通信公移动通信公网覆盖的区域，利用移动通信公 网的资源，为相关移动用户配置手机