城市轨道交通通信信号系统运行与检修03

城市轨道交通专用通信设各维护课程城市轨道交通通信信号系统运行与检修3

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。一号线为SDH2.5G;二号线为600M的OTN;三号线SDH622M;四号线SDH2.5G传输系统三、城市轨道交通通信传输系统41.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（SynchronousDigitalHierarchy）

OTN:光传送网（OpticalTransportNetwork）

ATM:异步传输模式（AsynchronousTransferMode）

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

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.2.复用的概念传输系统53.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。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-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。PCM传输系统6

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。传输系统3)SDH的速率等级7SDH规定了同步复用设备和传输线路接口时的全部速率等级。等级速率(Mbit/s)STM-1155.520STM-4622.080STM-162488.320STM-649953.280G.707所规范的SDH速率等级一种国际标准传输系统

4)SDH传输网络简介8SDH网是由一些SDH网元[NE：完成数据包上传/下载（分插/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。传输系统

5)SDH基本传输原理9SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（SynchronousTransport，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（SectionOverHead，SDH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AUPTR）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（RegeneratorSectionOverHead，RSOH）和复用段开销（MultiplexSectionOverHead，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、由上到下的顺传输系统10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。

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。传输系统11SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。传输系统6）SDH传输网络拓扑结构12

传输网具体指实际设备组成的网络，顾名思义SDH传输网络就是指由SDH设备组成的网络。但在不会发生误解的情况下，传输网也可以泛指全部实体网(物理网)和逻辑网。网络物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。网络物理拓扑有线性、星形、树形、环形及网孔形等。

当涉及通信的所有点串联起来，并使首尾两个开放时就形成了所谓线性拓扑。

传输系统13

当涉及通信的所有点串联起来，并使首尾相连没有开放节点就形成了所谓环形拓扑。

当涉及通信的所有点中有一个特殊的点与其余所有点直接相连，其余点之间不能直接相连时，就形成了所谓星形拓扑。传输系统

①

自愈网

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自愈网(Self-healingnetwork)就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到已出了故障。

将网络节点连成一个环形可以进一步改善网络生成性和成本。网络节点可以是交叉连接设备DXC，也可以是分插复用器ADM，但通常环形网节点用ADM构成。利用ADM的分插能力和智能构成的自愈环是

SDH的特色之一。

地铁SDH传输网络一般采用环形自愈网。网节点由分插复用器ADM构成。传输系统

②SDH环形自愈网类型

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自愈环结构可划分为两大类：通道倒换环和复用段倒换环。对于通道倒换环，业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否按离开环的每一个别通道信号质量的优劣而定，通常利用简单的通道AIS信号来决定是否应进行倒换。对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否按每一对节点间的复用段信号质量的优劣而定。当复用段出问题时，每个节点间的复用段业务信号都转向保护环。

SDH网典型的实用的自愈环结构有：二纤单向通道倒换环、二纤双向通道倒换环、二纤单向复用段倒换环、二纤双向复用段倒换环、四纤双向复用段倒换环等。传输系统16控制中心新闸路陕西南路常熟路衡山路地铁公司徐家汇上体馆漕宝路上海南站车辆段锦江乐园人民广场黄陂南路莲花路外环路莘庄2.5GRingM1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M11M12M13M14M15M16M17

③

一号线南端SDH传输网络拓扑一号线南端SDH传输网络是二纤通道倒换环传输系统17控制中心汉中路中山北路延长路马戏城汶水路共康新村彭浦新村火车站呼兰路通河新村共富新村

2.5GRing

④

一号线北端SDH传输网络拓扑一号线北端SDH传输网络是二纤双向通道倒换环传输系统18⑤

三号线SDH传输网络拓扑三号线SDH传输网络是四纤双向复用段倒换环上海南站龙漕路虹桥路延安西路中山公园金沙江路曹杨路镇坪路中潭路上海站宝山路宝兴路漕溪路宜山路控制中心虹口足球场江湾镇622MRing石龙路赤峰路停车场汶水东路传输系统19控制中心1临平路浦东南路张杨路蓝村路浦东大道浦电路大木桥路上体馆宜山路溧阳路停车场长阳路杨树浦路东安路天钥桥路西藏南路MS-SPRing2.5G环网1MS-SPRing2.5G环网2控制中心2鲁班路南浦大桥控制中心公安调度一期工程155Me622M622M控制中心2ADM16/1AM1+LP1.1LP2.1LP1.1LP2.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP1.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1LP2.1TP7.1TP7.1光方向光方向003A118A116A114A112A113A115A117A003B102B104B106B108B109B107B105B103B101B110A111A

⑥四号线SDH传输网络拓扑四号线SDH传输网络是二纤通道倒换环传输系统7）SDH传输系统设备

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地铁SDH传输网络有两部分设备组成：

低频（速）信号（包括数字、模拟）复用传输———PCM[脉码调制体制。PCM最初并非传输计算机数据用的，而是使交换机之间有一条中继线不是只传送一条电话信号。PCM有两个标准即E1和T1，T1的速率是1.544Mbit/s，E1的速率是2.048Mbit/s。我国采用欧洲的E1标准]设备，先复用形成一次群（基群：2Mbit/s）数字信号（我国：30/32路——32B×8b×8000祯/秒=2048Kbps）；

高频（速）数字信号（≥2Mbit/s）复用传输———SDH设备。传输系统21STM分插复用器（ADM）155Mbit/s155Mbit/s电源公务告警TMT接口1.5263445140155Mbit/s背靠背传输系统22

工作原理——

PCM是脉冲（Pulse）、编码（Code）、调制（Modem）的英文缩写。设备中装有各种不同特性的用户接口板和PCM多路复用/分接板，使用8000Hz脉冲采样频率，对多达30个不同特性的用户信号（数字或模拟）分别进行每秒8000次采样，每次采样都调制编码为8Bit的数字量，从而将这些用户信号变换为64Kbit/S的数字信号。应用时分复用原则，按下图的帧结构，多路复用/分接器把它们合成1个2Mbit/S的信号输出至SDH设备进行传输。设备接收SDH设备的2Mbit/S信号后，多路复用/分接器把各路64Kbit/S的数字信号从2Mbit/S的信号中分离出来，然后解调变换回其原样信号（数字或模拟）再输出给用户。①PCM一次群设备

SDH传输网络只能传输速率在≥2Mbit/S以上的信号，对于速率在64Kbit/s以下用户信号（模拟、数字），使用PCM设备进行时分复用（TDM）处理，形成2Mbit/s（一次群）支路数字信号后再输入至SDH网进行传输。所以PCM设备系统实际是低速用户信号的输入输出接口设备。传输系统232Mbit/S帧结构传输系统242Mbit/S帧结构按ITU建议的G.704标准，含有32个时隙（从0至31时隙），每个时隙8位Bit，称为OCTET。用户信号（数字或模拟）在时隙1-15及17-31中传送，这类时隙又称为通道，其中1-15时隙称为1-15通道、17-31时隙称为17-31通道。16时隙是信令时隙，0时隙是同步时隙，这两个时隙不能被用户使用，所以不能称为通道。

设备介绍——

上海地铁一号线北端和三号线使用的是ALCATEL公司的PCM设备；一号线南端和四号线使用的是上海邮电通信公司的PCM设备。传输系统25ALCATEL公司的PCM设备

每个设备机框有12个（1—12）通用卡板槽位及一个固定电源板槽位（13）。任一通用卡板槽位可以随意配置各接口板。接口板有：◆POTS-E/S——话务板。用于连接电话分机。◆2/4W——2/4线EM板，用于无线话音。◆64/KB/S——64kbit/s数据板，用于自动列车控制（ATC）。◆RAC——低速数据（RS232，RS422/RS485）接口板。用于电力监控、环控、自动售检票、无线控制。◆ISDN-E/S——交换机侧数字电话板，用于连接交换机数字电话线路。◆RGD——二线板，用于对讲电话，邻站热线。

◆PCMC2——2M基群板，将30路用户信号复用成2Mbit/S。◆7KHZ-EN/DE——广播语音编码板/解码板。◆CBRA——会议板，用于广播语音共线。◆电源板——向各接口板提供±5V及±12V直流电源传输系统26ALCATEL的PCM设备机框传输系统27

邮电通信公司的PCM设备传输系统28接口板有：传输系统29邮通的PCM设备机框正视图传输系统30邮通的PCM设备机框背视图传输系统31

②SDH设备介绍

上海地铁一号线北端和三号线使用的是ALCATEL公司的SDH设备；一号线南端和四号线使用的是朗讯公司（美国）的SDH设备。ALCATEL公司（法国阿尔卡特）的SDH设备——

一号线北端是STM-16的SDH传输网络，带宽为2.5Gbit/s。三号线是STM-4的SDH传输网络，带宽为622Mbit/s。传输系统32两个主子架（不包括扩展子架）。上面的部分主要是用于接入目的，下面的部分是业务和控制单元。一个主子架最多带两个扩展子架能够被安装在一个机架内。ALCATEL公司的SDH设备视图33

上主子架（21插槽）可以包括以下单元（88mm×265mm）：

1个插槽是为了插AUX，EOW，2MHz或2Mbit/s同步I/O连接模块（服务）；

2个插槽是为了插一般服务连接器，例如电源，QB3Int.，远程告警，Q2/RQ2(CONGIA和CONGIB)；

18个插槽是为了业务接入模块。这些模块可以安装如下单元：

21×2Mbit/s接入模块（75Ω或120Ω）；

3×34Mbit/s接入模块；

4×140/STM-1电接入模块；电保护模块（为了保护34，140和STM-1电接口保护）；

2×STM-1电/光适配器模块。ALCATEL公司的SDH设备34

下主子架（20个插槽）可以装载以下单元：最多两个插槽插矩阵板；

1个插槽是为了插设备控制器，还保留一个空闲插槽（为了将来可能的使用）；

16个插槽是为了插业务卡。卡的类型可以是：

63×2Mbit/s板；

3×34/45Mbit/s倒换板；

4×140/STM-1倒换板；

4×STM-1电/光板；

1×STM-4光板；

1×STM-16光板（2个插槽宽度）；

ATM/IP交换/路由卡（2个插槽宽度）。注：STM-16和2Mb/s单元的位置是固定的，不能随便插。其他的业务单元都可以插在任何一个空闲的插槽上。ALCATEL公司的SDH设备35每个主子架的每种接口的最大数量：▲378×2Mbit/s接口▲48×34或45Mbit/s接口▲64×140Mbit/s接口▲64×STM-1电或光接口▲16×STM-4光接口▲4×STM-16光接口设备包括以下的单元：▲SDHVci交叉连接单元▲时钟基准单元----CRU ▲设备控制单元----EC ▲业务端口单元—业务单元插卡类型：★21x2Mbit/s单元、★63x2Mbit/s单元、★3xSTM-1电单元。▲矩阵单元---FULLMatrix▲电源单元ALCATEL公司的SDH设备36

可以分为三个部分：左边和右边的部分主要是用来作接入目的，中间的部分是用来装业务单元。扩展子架的布局37

中间的部分（7个插槽）能安