12·项目十二一通信系统概述

1、2021-6-131 2021-6-132 项目十一项目十一 通信系统概述通信系统概述 知识要点知识要点 1 1了解一般的通信系统如何组网。了解一般的通信系统如何组网。 2 2了解城市轨道交通通信网如何组网，如何搭了解城市轨道交通通信网如何组网，如何搭 建传输平台。建传输平台。 3 3了解通信网中的电缆、光缆以及无线微波等了解通信网中的电缆、光缆以及无线微波等 传输介质各有什么特点。传输介质各有什么特点。 2021-6-133 理论内容理论内容 城市轨道交通城市轨道交通专用专用通信网是指专用于组织、指挥城市轨道通信网是指专用于组织、指挥城市轨道 交通运营行车的专用通信系统。这些设备专用于接收交

2、通运营行车的专用通信系统。这些设备专用于接收/ /发送语发送语 音、数据、图像、多媒体等信息，为指定的用户提供服务。音、数据、图像、多媒体等信息，为指定的用户提供服务。 城市轨道交通专用通信系统一般由数据传输、公务电话、城市轨道交通专用通信系统一般由数据传输、公务电话、 专用有线调度电话、无线列车调度、闭路电视监控、车站广播、专用有线调度电话、无线列车调度、闭路电视监控、车站广播、 时钟、旅客信息引导显示、防雷、光纤在线监测、动力环境时钟、旅客信息引导显示、防雷、光纤在线监测、动力环境 监测和监测和UPSUPS不间断电源不间断电源等系统组成。等系统组成。 通信系统是城市轨道交通运营生产的基础，

3、是保证行车安通信系统是城市轨道交通运营生产的基础，是保证行车安 全、提高运营效率、提升运营服务质量的重要设施。在科学技全、提高运营效率、提升运营服务质量的重要设施。在科学技 术迅速发展的时代，具有现代化特征的专业通信网，是城市轨术迅速发展的时代，具有现代化特征的专业通信网，是城市轨 道交通的重要标志之一。道交通的重要标志之一。 2021-6-134 一、通信系统的基本知识一、通信系统的基本知识 1 1通信系统的模型通信系统的模型 通信系统将信息从通信系统将信息从发信发信者传递给在另一个时空点的者传递给在另一个时空点的收信收信者，者， 由于完成这一信息传递的通信系统的种类繁多，因此它们的具体由于

4、完成这一信息传递的通信系统的种类繁多，因此它们的具体 设备和业务功能可能各不相同，通信系统可抽象概括为设备和业务功能可能各不相同，通信系统可抽象概括为 图图11-111-1所示的基本模型图。整个流程是由信源、发送变换器、信所示的基本模型图。整个流程是由信源、发送变换器、信 道道( (或传输介质或传输介质) )、接收变换器和信宿、接收变换器和信宿( (收信者收信者) )等五部分组成。等五部分组成。 图图11一一l 通信系统的基本模型图通信系统的基本模型图 2021-6-135 各部分作用各部分作用 信息源信息源：提供需要传送的信息：提供需要传送的信息 变换器变换器：待传送的信息（图像、声音等）与

5、电信号之：待传送的信息（图像、声音等）与电信号之 间的互相转换间的互相转换 发射机发射机：把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射：把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射 出去出去 传输媒质传输媒质：信息的传送通道（自由空间）：信息的传送通道（自由空间） 接收机接收机：把高频振荡信号转换成原始电信号：把高频振荡信号转换成原始电信号 受信人受信人：信息的最终接受者：信息的最终接受者 2021-6-136 通信系统的一般模型 如下图所示： 信源信源 在本书中，特指 将原始信息转换 成电信号的设备， 如麦克风等 发送设备发送设备信道信道 噪声源噪声源 接收设备接收设备信宿信宿 如调制器、功率 放大器、

6、天线等 如双绞线、光纤、 同轴电缆等。 注意：自由空间 也是一种信道 是一种随机信号， 对通信有害， 但不可避免。 与是发送设备处 理的“逆过程” 在本书中，特指 将电信号还原成 原始信息的设备， 如扬声器等 2021-6-137 (1) (1)信源、信宿信源、信宿 信源信源是信息的是信息的产生产生或信息的或信息的形成者形成者，信信 宿宿是信息的是信息的接收者接收者。根据信源所产生信号的性质不同可分为。根据信源所产生信号的性质不同可分为模模 拟拟信源和信源和离散离散信源。模拟信源信源。模拟信源( (如电话机和电视摄像机等如电话机和电视摄像机等) )输出输出 幅度连续的模拟信号；离散信源幅度连续

7、的模拟信号；离散信源( (如电传机、计算机等如电传机、计算机等) )输出离输出离 散符号序列或文字。模拟信源可通过抽样和量化转换成离散的散符号序列或文字。模拟信源可通过抽样和量化转换成离散的 信源。信源。 调幅（调幅（AM） 调频（调频（FM） 调相（调相（PM） 2021-6-138 典型发送设备的组成框图典型发送设备的组成框图 发送设备的基本原理和组成发送设备的基本原理和组成 2021-6-139 接收设备的基本原理和组成接收设备的基本原理和组成 典型接收设备的组成框图典型接收设备的组成框图 2021-6-1310 (2)(2)发送变换器发送变换器 发送变换器的基本功能是将信源和传输发送变

8、换器的基本功能是将信源和传输 介质匹配起来，将信源产生的消息信号变换为利于传送的信号介质匹配起来，将信源产生的消息信号变换为利于传送的信号 形式，送往传输介质。发送变换器为满足某些特殊需求对信源形式，送往传输介质。发送变换器为满足某些特殊需求对信源 进行处理，如多路复用、保密处理和纠错编码处理等。进行处理，如多路复用、保密处理和纠错编码处理等。 (3)(3)信道信道 信道是指信号的传输通道，目前有狭义信道和信道是指信号的传输通道，目前有狭义信道和 广义信道两种定义方法。广义信道两种定义方法。 狭义信道狭义信道是指信号的传输介质，其范围包括从发送设备到是指信号的传输介质，其范围包括从发送设备到

9、接收设备之间的介质，如架空明线、电缆、光导纤维以及传输接收设备之间的介质，如架空明线、电缆、光导纤维以及传输 电磁波的自由空间等，本书所提及的信道一般指狭义信道。电磁波的自由空间等，本书所提及的信道一般指狭义信道。 2021-6-1311 广义信道广义信道指消息的传输介质。除包括上述信号的传输介质指消息的传输介质。除包括上述信号的传输介质 外，还包括各种信号的转换设备，如发送、接收设备，调制、外，还包括各种信号的转换设备，如发送、接收设备，调制、 解调设备等。解调设备等。 信号经过信道传送到接收变换器。传输介质既可以是有线，信号经过信道传送到接收变换器。传输介质既可以是有线， 也可以是无线，二

10、者都有多种物理传输介质。在信号传输过程也可以是无线，二者都有多种物理传输介质。在信号传输过程 中，必然会引入发送变换器、接收变换器和传输介质的热中，必然会引入发送变换器、接收变换器和传输介质的热 噪声及各种干扰和衰落，即信号在信道中传输时，会产生信道噪声及各种干扰和衰落，即信号在信道中传输时，会产生信道 噪声。噪声。 传输介质的固有特性和干扰特性会直接影响变换方式的选传输介质的固有特性和干扰特性会直接影响变换方式的选 取，如通过电导体传播的有线信道和通过自由空间传播的无线取，如通过电导体传播的有线信道和通过自由空间传播的无线 信道，其信号变换方式不同。不同频段的无线电波在空间传播信道，其信号变

11、换方式不同。不同频段的无线电波在空间传播 的途径、性能和衰减的途径、性能和衰减( (衰落衰落) )也不同。也不同。 2021-6-1312 (4)(4)接收变换器接收变换器 接收变换器的主要作用是将来自信道的带接收变换器的主要作用是将来自信道的带 有干扰的发送信号加以处理，并从中提取原始信息，完成发送有干扰的发送信号加以处理，并从中提取原始信息，完成发送 变换过程的逆变换，如解调和译码等。变换过程的逆变换，如解调和译码等。 上述的模型是点对点的单向通上述的模型是点对点的单向通 信系统。对于双向通信，通信双方信系统。对于双向通信，通信双方 都要有发送和接收变换器。对于多都要有发送和接收变换器。对

12、于多 个用户之间的双向通信，为了能实个用户之间的双向通信，为了能实 现信息的有效传输，必须要进行信现信息的有效传输，必须要进行信 息的交换和分发，由传输系统和交息的交换和分发，由传输系统和交 换系统组成一个完整的通信系统或换系统组成一个完整的通信系统或 通信网络来实现。其中交换系统完通信网络来实现。其中交换系统完 成不同地址信息的交换，因此交换成不同地址信息的交换，因此交换 系统中的每一台交换机组成了通信系统中的每一台交换机组成了通信 网中的各个节点。网中的各个节点。 2021-6-1313 2 2通信系统的组成通信系统的组成 通信系统是实现信息传输、交换的所有通信设备连接起通信系统是实现信息

13、传输、交换的所有通信设备连接起 来的整体。通信系统由来的整体。通信系统由终端设备、传输设备、交换设备终端设备、传输设备、交换设备三大三大 要素构成。要素构成。 (1)(1)终端设备终端设备 终端设备是通信网的外围的设备，一般终端设备是通信网的外围的设备，一般 供用户使用，其主要的功能是将用户供用户使用，其主要的功能是将用户( (信源信源) )发出的各种信息发出的各种信息 ( (如声音、数据、图像等如声音、数据、图像等) )变换为适合在信道上传输的电信号，变换为适合在信道上传输的电信号， 以完成发送信息的功能。或者反之，把对方经信道送来的电以完成发送信息的功能。或者反之，把对方经信道送来的电 信

14、号变换为用户可识别的信息，完成接收信息的功能。信号变换为用户可识别的信息，完成接收信息的功能。 2021-6-1314 终端设备的种类有终端设备的种类有 很多，如普通电话机、很多，如普通电话机、 移动电话机、电报终端、移动电话机、电报终端、 计算机终端、数据终端、计算机终端、数据终端、 传真机、可视图文终端传真机、可视图文终端 等。等。 2021-6-1315 (2)(2)传输设备传输设备 传输设备是传输信息的通道，也称为通传输设备是传输信息的通道，也称为通 信链路。传输设备包括传输介质和延长传输距离及改善传输信链路。传输设备包括传输介质和延长传输距离及改善传输 质量的相关设备，其功能是将携带

15、信息的电磁波信号从发出质量的相关设备，其功能是将携带信息的电磁波信号从发出 地点传送到目的地点。传输设备将终端设备和交换设备连接地点传送到目的地点。传输设备将终端设备和交换设备连接 起来，形成网络。起来，形成网络。 2021-6-1316 按传输介质的不同，传输设备可分为有线传输和无线传按传输介质的不同，传输设备可分为有线传输和无线传 输两大类。输两大类。有线传输系统有线传输系统包括明线、电缆、光缆传输等几种包括明线、电缆、光缆传输等几种 类型；类型；无线传输设备无线传输设备又包括长波、短波、超短波和微波又包括长波、短波、超短波和微波( (地地 面微波、卫星通信面微波、卫星通信) )等几种类型

16、。等几种类型。 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 微波通信微波通信 2021-6-1317 短波通信短波通信 卫星通信卫星通信 2021-6-1318 (3) (3)交换设备交换设备 交换设备是通信网络的核心，起着组网的交换设备是通信网络的核心，起着组网的 关键作用。交换设备的基本功能是对所接入的链路进行汇集、关键作用。交换设备的基本功能是对所接入的链路进行汇集、 接续和分配。不同的业务，如话音、数据、图像通信等对交换接续和分配。不同的业务，如话音、数据、图像通信等对交换 设备的要求各不相同。设备的要求各不相同。 例如，电话业务网要求交换设备的性能实例如，电话业务网要求交换设备的性能实 时性强，

17、因此目前电话业务网主要采用直时性强，因此目前电话业务网主要采用直 接接续通话电路的电路交换方式；计算机接接续通话电路的电路交换方式；计算机 通信的数据业务，由于数据终端或计算机通信的数据业务，由于数据终端或计算机 可有各种不同的速率，为了提高链路利用可有各种不同的速率，为了提高链路利用 率，可将流人信息流进行分组、存储，然率，可将流人信息流进行分组、存储，然 后再转发到所需链路上去，这种方式叫做后再转发到所需链路上去，这种方式叫做 分组交换方式，例如分组数据交换机就按分组交换方式，例如分组数据交换机就按 这种方式进行交换，这种方式可以比较高这种方式进行交换，这种方式可以比较高 效地利用传输链路

18、。效地利用传输链路。 2021-6-1319 3 3通信网的分类通信网的分类 通信网的分类方法很多，可以按用途来分，也可以按传通信网的分类方法很多，可以按用途来分，也可以按传 输信号的特征来分，还可以按工作方式来分，下面介绍几种输信号的特征来分，还可以按工作方式来分，下面介绍几种 常用的分类方法。常用的分类方法。 (1)(1)按信源物理特征分类按信源物理特征分类 按照信源发出消息的物理特征按照信源发出消息的物理特征 不同可分为电话、电报、数据和图像等通信系统。其中电话不同可分为电话、电报、数据和图像等通信系统。其中电话 通信目前最发达，其他通信常借助于公共电话通信系统传递通信目前最发达，其他通

19、信常借助于公共电话通信系统传递 信息，如电报通信一般采用公共电话系统中的一个话路或从信息，如电报通信一般采用公共电话系统中的一个话路或从 话路中一部分频带进行传送；电视信号或图像信号可使用多话路中一部分频带进行传送；电视信号或图像信号可使用多 个话路合并为一个信道进行传送。个话路合并为一个信道进行传送。 2021-6-1320 (2) (2)按传输介质分类按传输介质分类 通信系统模型中的信道是指传输信息通信系统模型中的信道是指传输信息 的介质或信号的通道。按传输介质分类，通信系统可分为的介质或信号的通道。按传输介质分类，通信系统可分为有线有线和和 无线无线两大类。有线又包括双绞线、同轴电缆、光

20、缆等；无线包括两大类。有线又包括双绞线、同轴电缆、光缆等；无线包括 微波、卫星、红外线、激光等。微波、卫星、红外线、激光等。 (3)(3)按传输信号的特征分类按传输信号的特征分类 根据传输信号的特征，通信根据传输信号的特征，通信 系统可分为系统可分为模拟通信模拟通信系统和系统和数字通信数字通信系统两大类。系统两大类。 模拟信号模拟信号凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的， 且直接与消息相对应的信号，均称为模拟信号。且直接与消息相对应的信号，均称为模拟信号。如电话机送出如电话机送出 的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。的语音信号、电视摄像机输出的

21、图像信号等。 数字信号数字信号凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与 消息相对应的信号，均称为数字信号，消息相对应的信号，均称为数字信号，如电报信号、计算机输如电报信号、计算机输 入入/ /输出信号、输出信号、PCMPCM信号等。信号等。 2021-6-1321 在在模拟模拟通信系统中传输的是模拟信号，如图通信系统中传输的是模拟信号，如图11-211-2所示是模所示是模 拟通信系统的基本组成。在图中用拟通信系统的基本组成。在图中用调制器调制器取代通信系统模型图取代通信系统模型图 11-111-1中的中的发送变换器发送变换器，用解调器取代了通信系统模

22、型图，用解调器取代了通信系统模型图ll-lll-l中中 的接收变换器。这里的调制器和解调器对信号的变换起着决定的接收变换器。这里的调制器和解调器对信号的变换起着决定 性的作用，直接关系着通信质量的优劣。性的作用，直接关系着通信质量的优劣。 图图11-2模拟通信系统基本组成图模拟通信系统基本组成图 图图11一一l 通信系统的基本模型图通信系统的基本模型图 2021-6-1322 在数字通信系统中传输的是数字信号。数字通信系统的基在数字通信系统中传输的是数字信号。数字通信系统的基 本组成如图本组成如图11-311-3所示。数字通信系统除包括调制解调器外，还所示。数字通信系统除包括调制解调器外，还

23、包括信源编码器、信道编码器、信道译码器、信源译码器包括信源编码器、信道编码器、信道译码器、信源译码器 和同步系统等。和同步系统等。 图图11-3 数字通信系统基本组成图数字通信系统基本组成图 2021-6-1323 1)1)信源编码器的主要作用是提高数字信号传输的有效性。信源编码器的主要作用是提高数字信号传输的有效性。 如果信息源是数据处理设备，还要进行并串变换，以便进行如果信息源是数据处理设备，还要进行并串变换，以便进行 数据传输。通常数字加密也可归并到信源编码器中。接收端的数据传输。通常数字加密也可归并到信源编码器中。接收端的 信源译码是信源编码的逆变换。信源译码是信源编码的逆变换。 2)

24、2)信道编码器可以提高数字信号传输的可靠性。信道编码器可以提高数字信号传输的可靠性。由于传输由于传输 信道内噪声的存在和信道特性不理想造成的码元间干扰，通信信道内噪声的存在和信道特性不理想造成的码元间干扰，通信 系统容易产生传输差错，而信道的线性畸变所造成的码间系统容易产生传输差错，而信道的线性畸变所造成的码间 干扰可通过均衡办法基本消除，因此信道中的噪声是导致传输干扰可通过均衡办法基本消除，因此信道中的噪声是导致传输 差错的主要原因。减小这种差错的基本方法是在信码组中按一差错的主要原因。减小这种差错的基本方法是在信码组中按一 定规则附加上若干监视码元定规则附加上若干监视码元( (或称冗余度码

25、元或称冗余度码元) )，使原来不相关，使原来不相关 的数字信息序列变为相关的新的序列，然后在接收端根据这种的数字信息序列变为相关的新的序列，然后在接收端根据这种 相关的规律性来检测或纠正接收序列码组中的误码，以提高可相关的规律性来检测或纠正接收序列码组中的误码，以提高可 靠性，因此信道编码器又称差错控制编码器。接收端的信道译靠性，因此信道编码器又称差错控制编码器。接收端的信道译 码器是信道编码器的逆过程。码器是信道编码器的逆过程。 2021-6-1324 3)3)同步系统用于建立通信系统接收和发送一致的时间关系同步系统用于建立通信系统接收和发送一致的时间关系。 只有这样，接收端才能确定每位码的

26、起止时间，并确定接收码只有这样，接收端才能确定每位码的起止时间，并确定接收码 组与发送码组的正确对应关系，否则接收端无法恢复发送端的组与发送码组的正确对应关系，否则接收端无法恢复发送端的 信息。因此同步是数字通信系统正常工作的前提，通信系统能信息。因此同步是数字通信系统正常工作的前提，通信系统能 否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于同步系统性能的好否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于同步系统性能的好 坏。同步可分为坏。同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步载波同步、位同步、帧同步和网同步四大类。四大类。 2021-6-1325 模拟通信系统与数字通信系统各有特点，但从总体上模拟通信系统

27、与数字通信系统各有特点，但从总体上 看，看， 数字通信系统与模拟通信系统相比，其具有以下优点：数字通信系统与模拟通信系统相比，其具有以下优点： 1)1)抗干扰能力强，数字通信系统可通过再生中继器消除噪抗干扰能力强，数字通信系统可通过再生中继器消除噪 声积累；声积累； 2)2)可采用差错控制技术，提高数字信号传输的可靠性；可采用差错控制技术，提高数字信号传输的可靠性； 3)3)便于进行各种数字信号处理，如计算机存储处理，使数便于进行各种数字信号处理，如计算机存储处理，使数 字通信和计算机技术相结合，从而组成综合化、智能化的数字字通信和计算机技术相结合，从而组成综合化、智能化的数字 通信网；通信网

28、； 4)4)数字通信系统可使传输与交换相结合，电话、数据和图像数字通信系统可使传输与交换相结合，电话、数据和图像 传输相结合，有利于实现综合业务数字网；传输相结合，有利于实现综合业务数字网； 5)5)数字通信系统的器件和设备易于实现集成化及微型化。数字通信系统的器件和设备易于实现集成化及微型化。 2021-6-1326 (4) (4)按通信网的拓扑结构分类按通信网的拓扑结构分类 通信网的拓扑结构主通信网的拓扑结构主 要有下列五种，其结构形式如图要有下列五种，其结构形式如图1l-41l-4所示。所示。 图图114 通信网拓扑结构通信网拓扑结构 2021-6-1327 网型网网型网 任何一个站点都

29、与其它站点直接互任何一个站点都与其它站点直接互 连，构成网状网络，可提高网络的速度连，构成网状网络，可提高网络的速度 和可靠性。和可靠性。 星型网星型网 中央结点到各站点之间呈辐射状连接。中央结点到各站点之间呈辐射状连接。 星形网络中任何单个的故障只影星形网络中任何单个的故障只影 响其本身，而不会影响到整个网络。响其本身，而不会影响到整个网络。 对中央结点的可靠性要求很高，对中央结点的可靠性要求很高， 且系统的扩展比较困难。且系统的扩展比较困难。 2021-6-1328 复合网复合网 这种网络拓扑结构是网型网和星型网这种网络拓扑结构是网型网和星型网 复合而成。它是以星型为基础，并在通信复合而成

30、。它是以星型为基础，并在通信 量较大的区间构成网型网结构。量较大的区间构成网型网结构。 站点与站点之间首尾相接，形成一个站点与站点之间首尾相接，形成一个 环，数据只能沿单方向传输。环，数据只能沿单方向传输。 保证了站点访问的公平性。保证了站点访问的公平性。 站点的故障会引起全网故障。站点的故障会引起全网故障。 2021-6-1329 所有的站点都连接在同一根传输所有的站点都连接在同一根传输 线，即线，即“总线总线”上。上。 总线形网络结构简单，总线形网络结构简单， 易于扩充。易于扩充。 故障检测较困难。故障检测较困难。 若两个以上站点同时发送信息，若两个以上站点同时发送信息， 通过介质访问控制

31、方式通过介质访问控制方式( (CSMA/CDCSMA/CD) )让让 站点竞争使用总线，避免冲突。站点竞争使用总线，避免冲突。 2021-6-1330 (5) (5)按使用范围分类按使用范围分类 按使用范围通信网可分为本地网、按使用范围通信网可分为本地网、 长途网和国际网。本地网包括大城市、中等城市、小城市和县长途网和国际网。本地网包括大城市、中等城市、小城市和县 本地网；长途网是指负责本地网之间长途电话业务的网络；国本地网；长途网是指负责本地网之间长途电话业务的网络；国 际网是国际电话通信通过国际电话局完成，每一个国家都设有际网是国际电话通信通过国际电话局完成，每一个国家都设有 国际电话局，

32、国际局之间形成国际电话网。国际电话局，国际局之间形成国际电话网。 2021-6-1331 (6)(6)按业务类型分类按业务类型分类 通信网按业务划分可分为电话网、通信网按业务划分可分为电话网、 电报网、数据网、传真网、移动通信网和综合业务数字网电报网、数据网、传真网、移动通信网和综合业务数字网 (ISDN)(ISDN)等。电话网包括市内电话网、农村电话网、本地电话网等。电话网包括市内电话网、农村电话网、本地电话网 和长途电话网；电报网包括公众电报网、用户电报网和智能用和长途电话网；电报网包括公众电报网、用户电报网和智能用 户电报网；数据网包括公众数据网和专用数据网；传真网包括户电报网；数据网包

33、括公众数据网和专用数据网；传真网包括 本地传真网、地区性传真网和全国性传真网；移动通信网包括本地传真网、地区性传真网和全国性传真网；移动通信网包括 本地移动通信网和漫游移动通信网；综合业务数字网包括本地本地移动通信网和漫游移动通信网；综合业务数字网包括本地 ISDNISDN和全国性和全国性ISDNISDN。 (7)(7)按运营方式分类按运营方式分类 通信网按运营方式不同可以划分为通信网按运营方式不同可以划分为 公用网和专用网。公用通信网即公众网，是向全社会开放的通公用网和专用网。公用通信网即公众网，是向全社会开放的通 信网。专用通信网是相对于公用通信网而言的，它是国防、军信网。专用通信网是相对

34、于公用通信网而言的，它是国防、军 事或国民经济的某一专业部门事或国民经济的某一专业部门( (如城市轨道交通、铁道、石油、如城市轨道交通、铁道、石油、 水利电力等部门水利电力等部门) )自建或向通信服务运营商租用电路，专供本自建或向通信服务运营商租用电路，专供本 部门内部业务使用的通信网。部门内部业务使用的通信网。 2021-6-1332 二、城市轨道交通通信系统组成及功能二、城市轨道交通通信系统组成及功能 城市轨道交通专用通信系统一般由传输、公务电话、专用有城市轨道交通专用通信系统一般由传输、公务电话、专用有 线调度电话、无线列车调度、闭路电视监控、车站广播、时钟、线调度电话、无线列车调度、闭

35、路电视监控、车站广播、时钟、 旅客信息引导显示、防雷、光纤在线监测、动力环境监测、旅客信息引导显示、防雷、光纤在线监测、动力环境监测、UPSUPS 不间断电源等系统组成。不间断电源等系统组成。 1 1通信系统各子系统的功能通信系统各子系统的功能 通信系统的服务范围包括运营控制中心、车站、车辆段、通信系统的服务范围包括运营控制中心、车站、车辆段、 停车厂、维修中心、车站内等城市轨道交通运营服务区域。通停车厂、维修中心、车站内等城市轨道交通运营服务区域。通 信系统不是单一的子系统，而是多个相对独立的子系统的组信系统不是单一的子系统，而是多个相对独立的子系统的组 合。这些子系统在不同的运营环境下协调

36、工作。各子系统能对合。这些子系统在不同的运营环境下协调工作。各子系统能对 各自的故障进行检测和报警，从而确保整个通信系统的可靠性。各自的故障进行检测和报警，从而确保整个通信系统的可靠性。 2021-6-1333 (1) (1)传输系统功能传输系统功能 传输系统是整个通信网络的纽带，它传输系统是整个通信网络的纽带，它 给通信各子系统以及电力系统、信号系统、给通信各子系统以及电力系统、信号系统、AFCAFC自动售检票系自动售检票系 统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车 辆段、停车厂的设备与控制中心的设备连接起来。在城市轨道辆段

37、、停车厂的设备与控制中心的设备连接起来。在城市轨道 交通中传输设备之间一般采用光纤连接，构成双环路拓扑结构交通中传输设备之间一般采用光纤连接，构成双环路拓扑结构 网络。网络。 (2)(2)公务电话系统功能公务电话系统功能 公务电话系统为轨道交通运营公务电话系统为轨道交通运营 提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、段厂等提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、段厂等 也设置公务电话，既可作为办公电话使用，也可以作为有线也设置公务电话，既可作为办公电话使用，也可以作为有线 调度电话的备份，一旦调度电话故障，临时应急使用。调度电话的备份，一旦调度电话故障，临时应急使用。 2021-

38、6-1334 (3)(3)专用有线调度系统功能专用有线调度系统功能 专用有线调度电话是为行车专用有线调度电话是为行车 指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。根据列车运行组织指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。根据列车运行组织 和业务管理、指挥的需要，城市轨道交通一般设置四种调度电和业务管理、指挥的需要，城市轨道交通一般设置四种调度电 话系统：行车调度电话系统、电力调度电话系统、防灾调度电话系统：行车调度电话系统、电力调度电话系统、防灾调度电 话系统、维修调度电话系统，四种调度电话系统均包含调度台话系统、维修调度电话系统，四种调度电话系统均包含调度台 和各自的调度分机。和各自的调度分机。 行车

39、行车( (或电力、防灾、维修或电力、防灾、维修) )调度员可通过调度操作台直接调度员可通过调度操作台直接 控制调度专用交换设备进行个别呼叫、分组呼叫或全部呼叫各控制调度专用交换设备进行个别呼叫、分组呼叫或全部呼叫各 站、段的行车站、段的行车( (或电力、防灾、维修或电力、防灾、维修) )值班员；各站、段的行值班员；各站、段的行 车车( (或电力、防灾环控、维修或电力、防灾环控、维修) )值班员可通过调度电话分机直接值班员可通过调度电话分机直接 呼叫调度员，但分机之间不能相百呼叫通话。呼叫调度员，但分机之间不能相百呼叫通话。 2021-6-1335 (4)(4)无线列车调度系统功能无线列车调度系

40、统功能 无线调度系统主要是用于解无线调度系统主要是用于解 决固定人员决固定人员( (调度员、值班员调度员、值班员) )与流动人员与流动人员( (驾驶员、维修人员与驾驶员、维修人员与 列检人员等列检人员等) )之间的通话。该系统由无线控制设备、无线基之间的通话。该系统由无线控制设备、无线基 站、调度台、车站固定台、车载台和便携移动台等设备组成。站、调度台、车站固定台、车载台和便携移动台等设备组成。 (5)(5)闭路电视监控系统功能闭路电视监控系统功能 闭路电视监控系统是轨道交闭路电视监控系统是轨道交 通运营管理及保证运输安全的重要手段，它给控制中心的调度通运营管理及保证运输安全的重要手段，它给控

41、制中心的调度 员、各车站值班员、公安值班人员等提供有关列车运行、旅客员、各车站值班员、公安值班人员等提供有关列车运行、旅客 疏导、防灾救火、突发事件等情况下的现场视频信息。电视监疏导、防灾救火、突发事件等情况下的现场视频信息。电视监 控系统其主要由中央控制室监视控制设备、车站监控设备、车控系统其主要由中央控制室监视控制设备、车站监控设备、车 站硬盘录像设备、云台摄像机和固定摄像机等设备组成。站硬盘录像设备、云台摄像机和固定摄像机等设备组成。 2021-6-1336 (6)(6)广播系统功能广播系统功能 广播系统为乘客提供列车到发时间、安广播系统为乘客提供列车到发时间、安 全提示信息的同时，还能

42、在紧急情况或突发事件时为乘客提供全提示信息的同时，还能在紧急情况或突发事件时为乘客提供 疏散信息。广播系统主要由中央控制设备、车站、段厂控制设疏散信息。广播系统主要由中央控制设备、车站、段厂控制设 备、站厅、站台声场设备等组成。备、站厅、站台声场设备等组成。 (7)(7)时钟系统功能时钟系统功能 时钟主要是为行车组织提供统一的标时钟主要是为行车组织提供统一的标 准时间，并向其他系统提供标准时间信号。时钟系统由中心母准时间，并向其他系统提供标准时间信号。时钟系统由中心母 钟、监控终端、二级母钟、子钟及传输通道等设备构成。钟、监控终端、二级母钟、子钟及传输通道等设备构成。 (8)(8)旅客引导显示

43、系统旅客引导显示系统 旅客引导显示系统主要功能是为旅客引导显示系统主要功能是为 旅客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等的文字或多媒体旅客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等的文字或多媒体 视频信息。旅客引导显示系统由中心控制终端、车站控制设备、视频信息。旅客引导显示系统由中心控制终端、车站控制设备、 LED(LED(发光二极管发光二极管) )显示屏、显示屏、PDP(PDP(等离子等离子) )或液晶显示屏组成。或液晶显示屏组成。 (9)(9)防雷系统功能防雷系统功能 防雷系统为其他通信子系统提供防雷防雷系统为其他通信子系统提供防雷 保护，当设备遭到雷击或强电干扰后防雷系统通过隔离保护、保护，当

44、设备遭到雷击或强电干扰后防雷系统通过隔离保护、 均压、屏蔽、分流、接地等方法减少雷电对设备的损害。均压、屏蔽、分流、接地等方法减少雷电对设备的损害。 2021-6-1337 (10) (10)光纤在线监测系统功能光纤在线监测系统功能 光纤在线监测系统主要为光光纤在线监测系统主要为光 缆传输通道进行实时在线监测，维护人员可以通过网管监控设备缆传输通道进行实时在线监测，维护人员可以通过网管监控设备 监测光缆状态，并能在故障时判断故障点。光纤在线监测系统主监测光缆状态，并能在故障时判断故障点。光纤在线监测系统主 要由恒定光源模块、光功率监测模块、光纤测试模块、处理控制要由恒定光源模块、光功率监测模块

45、、光纤测试模块、处理控制 模块以及监控处理设备等组成。模块以及监控处理设备等组成。 (11)(11)动力环境监测系统功能动力环境监测系统功能 动力环境监测系统对通信机动力环境监测系统对通信机 房的温湿度、烟雾、空调等工作环境进行监测以及对通信系统房的温湿度、烟雾、空调等工作环境进行监测以及对通信系统 UPSUPS电源设备的工作参数进行监控，通过传输设备将车站内通信电源设备的工作参数进行监控，通过传输设备将车站内通信 机房的信息传至控制中心网络管理终端，以便维护工作人员能够机房的信息传至控制中心网络管理终端，以便维护工作人员能够 实时监测车站状况。实时监测车站状况。 (12)UPS(12)UPS

46、不问断电源系统功能不问断电源系统功能 UPSUPS不问断电源系统主要为其不问断电源系统主要为其 他通信子系统提供稳定的电源，当市电或他通信子系统提供稳定的电源，当市电或UPSUPS主机故障时，通过主机故障时，通过 电池组为设备供电，保证通信设备正常运行。电池组为设备供电，保证通信设备正常运行。UPSUPS不间断电源系不间断电源系 统包括主机、蓄电池组、配电设备等。统包括主机、蓄电池组、配电设备等。 2021-6-1338 2 2城市轨道交通通信传输系统设备城市轨道交通通信传输系统设备 传输系统是整个通信网络的纽带，通过它将各通信子系统传输系统是整个通信网络的纽带，通过它将各通信子系统 车站信息

47、传送到控制中心，同时为电力系统、信号系统、车站信息传送到控制中心，同时为电力系统、信号系统、AFCAFC 自动售检票系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通自动售检票系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通 道。传输设备包括车站设备和控制中心设备，不同的厂家有不道。传输设备包括车站设备和控制中心设备，不同的厂家有不 同的组网模式。同的组网模式。 2021-6-1339 (1)(1)通信传输系统需要传送的信号形式通信传输系统需要传送的信号形式 通信传输系统通信传输系统 需要将各子系统的信号上传到控制中心，同时控制中心也需需要将各子系统的信号上传到控制中心，同时控制中心也需 要通过传输系统将控制信

48、息送到车站，这些信号通过物理接要通过传输系统将控制信息送到车站，这些信号通过物理接 口进行转换，其信号转换接口形式包括：口进行转换，其信号转换接口形式包括： 公务及专用电话系统：公务及专用电话系统：话音信号，一般为话音信号，一般为64k64k语音接口及语音接口及 E1(2MPCM)E1(2MPCM)接口。接口。 视频系统视频系统：视频接口和控制接口，一般为：视频接口和控制接口，一般为E1E1接口和接口和RSRS一一 422422接口。接口。 无线系统无线系统：话音信号、基站链路控制信号、远端调度台：话音信号、基站链路控制信号、远端调度台 信号，一般为信号，一般为ElEl接口、接口、RSRS一一

49、422422接口和以太网接口。接口和以太网接口。 2021-6-1340 时钟系统：时钟系统：传送控制信号，一般为传送控制信号，一般为RsRs一一422422接口。接口。 广播系统广播系统：控制信号、高保真语音信号，一般为：控制信号、高保真语音信号，一般为RS-422RS-422接接 口和高保真语音接口。口和高保真语音接口。 旅客引导显示系统：旅客引导显示系统：控制信号、视频信号、语音信号，一控制信号、视频信号、语音信号，一 般为般为RsRs一一422422接口和接口和ElEl接口。接口。 电力系统：电力系统：控制信号、视频信号，一般为控制信号、视频信号，一般为RsRs一一422422接口和接

50、口和E1E1 接口。接口。 信号系统：信号系统：控制信号和网络信号，一般为控制信号和网络信号，一般为RsRs一一485485接口和以接口和以 太网接口。太网接口。 AFCAFC自动售检票系统自动售检票系统：网络信号，一般为以太网接口。：网络信号，一般为以太网接口。 综上所述，需要传输系统传送的信号形式包括：综上所述，需要传输系统传送的信号形式包括：E1E1接口、接口、 RS-422RS-422接口、接口、RsRs一一485485接口、高保真语音接口、以太网接口等。接口、高保真语音接口、以太网接口等。 2021-6-1341 (2) (2)传输系统组网模式通信传输系统组网模式通信 传输系统组网模

51、式示意图传输系统组网模式示意图 如图如图11115 5所示。所示。 图图115 传输系统组网模式示意图传输系统组网模式示意图 2021-6-1342 整个传输系统一般由整个传输系统一般由车站设备、控制中心设备和传输线车站设备、控制中心设备和传输线 路路三部分组成。车站设备用来将车站各系统需要上传的电信三部分组成。车站设备用来将车站各系统需要上传的电信 号转换成光信号，通过光缆线路传输到控制中心；控制中心号转换成光信号，通过光缆线路传输到控制中心；控制中心 设备是将车站上传的光信号转换成各通信子系统或其他系统设备是将车站上传的光信号转换成各通信子系统或其他系统 需要的电信号。控制中心设备一般包括

52、网络管理系统，用来需要的电信号。控制中心设备一般包括网络管理系统，用来 监测整个网络设备运行状态，同时还具有系统参数设置、故监测整个网络设备运行状态，同时还具有系统参数设置、故 障统计、报表输出、系统用户权限设置等功能。障统计、报表输出、系统用户权限设置等功能。 2021-6-1343 (3)(3)传输系统的组网类型与比较传输系统的组网类型与比较 随着城市轨道交通的发随着城市轨道交通的发 展，通信传输技术在此领域得到了广泛的应用和发展。目前城展，通信传输技术在此领域得到了广泛的应用和发展。目前城 市轨道交通传输系统承载的业务主要有：市轨道交通传输系统承载的业务主要有：2M2M中继业务、计算机中

53、继业务、计算机 以太网业务、视频业务、旅客信息多媒体业务、高清晰广播语以太网业务、视频业务、旅客信息多媒体业务、高清晰广播语 言业务、各种控制接口业务等。言业务、各种控制接口业务等。 根据城市轨道交通传输系统业务的特点，适合各种业务传根据城市轨道交通传输系统业务的特点，适合各种业务传 输的技术主要有：开放式传输网络输的技术主要有：开放式传输网络(OTN)(OTN)系统、基于系统、基于SDH(SDH(同步数同步数 字传输序列字传输序列) )的多业务传输平台的多业务传输平台(MSTP)(MSTP)、异步传输模式、异步传输模式(ATM)(ATM)以以 及及RPR(RPR(弹性分组环弹性分组环) )技

54、术。技术。 2021-6-1344 1)OTN1)OTN系统系统。 OTN(OTN(开放式传输网络开放式传输网络) ) 是德国西门子公司开发是德国西门子公司开发 的光纤传输系统。它采的光纤传输系统。它采 用了用了TDMTDM时分复用技术，时分复用技术， 属于同步传输体系。属于同步传输体系。 OTNOTN系统提供丰富的接系统提供丰富的接 口板卡业务，对于轨道口板卡业务，对于轨道 交通传输系统承载的业交通传输系统承载的业 务无需再加接口转换设务无需再加接口转换设 备，直接接人即可连接备，直接接人即可连接 组网，网络设备简单。组网，网络设备简单。 OTN的组成的组成 2021-6-1345 OTN

55、OTN系统开发了与系统开发了与SDHSDH相连的接口节点设备，使相连的接口节点设备，使OTNOTN设备设备 与标准通用传输设备的互连互通成为可能。与标准通用传输设备的互连互通成为可能。 由于由于OTNOTN系统能够提供丰富的业务接口，使其在专用网系统能够提供丰富的业务接口，使其在专用网 络中应用很多，在城市轨道交通中的应用案例也很多，如北络中应用很多，在城市轨道交通中的应用案例也很多，如北 京地铁、天津轻轨、广州地铁、上海地铁、深圳地铁、重庆京地铁、天津轻轨、广州地铁、上海地铁、深圳地铁、重庆 轻轨等。轻轨等。 2021-6-1346 2) 2)基于基于SDHSDH的多业务传输平的多业务传输平

56、 台台MSTPMSTP。MSTPMSTP技术源于同步数字技术源于同步数字 传输体系传输体系SDHSDH，经过近几年的不，经过近几年的不 断发展，已经将断发展，已经将PDH(PDH(准同步数字准同步数字 传输传输) )、SDHSDH、POS(POS(基于基于SDHSDH的数的数 据包据包) )、以太网、以太网、ATMATM异步传输模异步传输模 式、式、RPRRPR弹性分组环、弹性分组环、SHDSL(SHDSL(对对 称高速数据用户线称高速数据用户线) )、DDN(DDN(数字数字 数据网数据网) )等技术于融为一体。现等技术于融为一体。现 在的在的MSTPMSTP已经能为以太网业务提已经能为以太

57、网业务提 供业务接口，能够提供多点到多供业务接口，能够提供多点到多 点的连接，具有用户隔离和带宽点的连接，具有用户隔离和带宽 共享等功能。共享等功能。 不同的不同的MSTP业务处理方式示意图业务处理方式示意图 2021-6-1347 MSTP MSTP是基于是基于TDMTDM的技术，不能动态分配信道带宽，不适合的技术，不能动态分配信道带宽，不适合 具有具有“突发业务突发业务”特点的数据业务。因此，特点的数据业务。因此，MSTPMSTP的主要用途的主要用途 仍然是提供仍然是提供TDMTDM电路。因此，电路。因此，MSTPMSTP技术的传送业务是以技术的传送业务是以TDMTDM业业 务为主，以数据

58、业务为辅。务为主，以数据业务为辅。MSTPMSTP技术在城市轨道交通中应用技术在城市轨道交通中应用 较多，如广州地铁的较多，如广州地铁的3 3号线、号线、5 5号线。号线。 2021-6-1348 3)3)异步传输模式异步传输模式(ATM)(ATM)。ATM(ATM(异步传输模式异步传输模式) )是在是在2020世纪世纪8080 年代为年代为B-ISDN(B-ISDN(宽带综合业务数据网宽带综合业务数据网) )定义的传输技术，是一种定义的传输技术，是一种 基于统计复用的面向连接的技术。基于统计复用的面向连接的技术。 ATMATM的技术特点是能根据业务的需求分配网络带宽，使得网的技术特点是能根据

59、业务的需求分配网络带宽，使得网 络带宽的利用率提高：具有严格的服务质量保障，有良好的流络带宽的利用率提高：具有严格的服务质量保障，有良好的流 量控制均衡能力及故障恢复能力，网络可靠性高。量控制均衡能力及故障恢复能力，网络可靠性高。 ATMATM技术的不足之处在于：对信息传输存在一定的时延、抖技术的不足之处在于：对信息传输存在一定的时延、抖 动及丢包等现象；在话音通信方面，主要采用电路仿真方式；动及丢包等现象；在话音通信方面，主要采用电路仿真方式； 在在LAN(LAN(局域网局域网) )领域由于千兆位以太网的崛起，领域由于千兆位以太网的崛起，ATMATM的优势不复的优势不复 存在；在广域网领域，

60、存在；在广域网领域，ATMATM受到来自受到来自IP(IP(网间互连协议网间互连协议) )技术的竞技术的竞 争。争。 ATMATM在城轨中也有应用案例，在北京八通线中，传输系统采在城轨中也有应用案例，在北京八通线中，传输系统采 用用SDHSDH和和ATMATM两种技术，两种技术，SDHSDH用于传统的用于传统的2M2M电路业务，电路业务，ATMATM用于承用于承 载以太网数据以及视频图像业务。载以太网数据以及视频图像业务。 2021-6-1349 4)RPR4)RPR技术技术。RPRRPR综合了综合了SDHSDH、以太网、以太网、MPLS(MPLS(多协议标签交多协议标签交 换换) )、ATM