交通工程设计理论与方法 第5章 通信系统设计.ppt

1、第5章 通信系统设计,学习要点 高速公路数据通信系统设计 通信系统网络设计 高速公路通信新技术,学习目标 了解数据通信、高速公路通信系统基本知识 了解高速公路数据通信系统设计以及通信系统网络设计基础知识 了解高速公路通信新技术,5.1 概述,5.1.1 高速公路通信系统概述 1高速公路专用通信系统 高速公路有线通信常采用以光缆传输为主干线的多种专用通信系统。 光缆数字传输系统 紧急电话系统 移动通信系统 专用近距微波传输系统 2高速公路通信系统的特点 1）高速公路的各级管理机构及沿线设施一般均建筑在公路两侧，沿公路呈线 状分布。,2）高速公路管理体制一般采取分级管理、集中控制调度，高速公路通信

2、网的网络结构为树形结构。 3）高速公路通信系统应该是以有线通信为主，并采用移动通信等多种通信手段的综合通信系统，并且要有高的可靠性，系统每天24小时不间断运行。 3.通信系统设计基本原则 1）符合交通部、邮电部现有技术规范、标准和政策，统一规划、分期实施、逐步完善，充分满足高速公路网络管理与安全保障的需要。 2）技术选择上有适当超前意识与可持续发展思想，既要考虑高速公路管理部门的经济承受能力，又要考虑到新生业务和技术的发展。 3）通信系统应具有可升级性、兼容性和冗余性，既能满足近期联网通信的实际需要，又能为未来发展预留业务接口与扩展空间。,4）充分考虑整个网络的先进性与经济性，所采用的设备应具

3、有成熟可靠、标准统一和可操作性强的特点，以便于维护和更换，达到降低营运成本的目的。 4高速公路通信系统模型及其功能,5.1.2数据通信基本知识概述 通信系统基础 通信系统的分类及通信方式 数据通信系统的主要质量指标,5.2 高速公路数据通信系统设计,5.2.1同步数字体系（SDH） 同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）是目前高速公路通信普遍采用的组网技术，具有标准信息结构、速率等级和光电接口，并可通过自愈环实现通道和段的倒换保护。 1SDH系统的基本概念及特点 SDH系统实质上是在光纤上进行同步信息的传输的一些SDH的网络单元（NE）。它有国际上统

4、一的网络节点接口（NNI）。,SDH有一套标准化的信息结构等级，称为“同步传输模块”STM-N（NWEI1，4，16，64，），如表5.1所示。,SDH体系的速率,1.SDH与传统的PDH相比，有以下特点： 1）有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准； 2）同步复用； 3）强大的网络管理能力； 4）有标准的光接口； 5）具有兼容性； 6）按字复用。,2.SDH帧结构 1）段开销（Section overhead，SOH） 2）管理单元指针（AU-PTR） 3）信息净负荷（Payload）,3SDH的基本复用结构 4SDH设备 光同步数字传输网是由一些SDH网络单元组成。它的基本网络单元有同步光

5、缆线路系统、同步复用器（SM）、分插复用器（ADM）和数字交叉连接设备（RXC）等，这些设备均由一系列逻辑功能块构成。,光接口的分类及应用特性,5.2.2程控数字交换 系统高速公路设置专用程控数字交换系统是获取高可靠性、高可用性通信工具的物质保证；电话网，同时利用已建管道安装程控电话可以节省投资费用。 1程控数字交换系统的功能要求 完成管理部门各单位点对点的语音、传真、图像和数据的传输； 实现管理中心和下属各单位一点对多点的同时通信（如指令电话、电话会议等）； 与上级业务管理部门和外界社会的通信； 具有对系统状态自动测试的功能。,2程控电话系统呼叫过程 3程控数字交换系统的控制方式和结构 4程

6、控数字交换机,电话呼叫通话过程的基本信号,程控交换机的基本组成,5.2.3 ATM技术 1ATM技术的基本概念,ATM信元结构,VP、VC之间的复用关系图,2ATM交换的功能结构,ATM交换原理,3ATM交换网络的结构,ATM交换机模块结构图,4ATM的主要优点 免除了差错控制和流量控制，大大简化了网络控制。通过队列容量设计和入网前用户信息流量控制，可使信元丢失率降低到10-810-12。 面向连接的工作方式。信息传送前，先提出呼叫请求，网络保留必要的资源，建立虚电路；接着是用户信息传送，信息传送完毕后，网络要释放这些资源，拆除虚电路，以保证传输业务质量，降低信元丢失率。 简化了信头功能。AT

7、M信元信头功能十分简单，主要是标志虚电路、信头差错检验和信元优先度设置等。由于信头功能简单，因此信头处理速度很快，处理时延很小。 采用长度较小的固定长度信元。与分组交换相比，ATM信元长度较小，这是为了降低交换节点内部的缓冲区容量，减少信息在缓冲区内排队的时延和时延抖动，这对实施业务是有利的。,5.2.4 IP通信平台 IP网络技术 网络技术的融合 5.2.5 IP电话在高速公路通信系统中的应用,IP电话模型基本结构,IP电话传输基本过程,5.2.6 光纤接入网,核心网与用户接入网框图,接入网功能结构,接入网的功能 传送功能 核心功能 用户端口功能 业务端口功能 系统管理功能,图5.17 接入

8、网物理参考模型,图5.18 典型的铜缆用户环路,图5.19 光纤代替馈线电缆后的用户环路,5.3 通信系统网络设计,5.3.1通信系统网络设计方法 通信系统设计分析 通信接入网设计方法 通信骨干网设计方法 5.3.2 通信信号接入网络 数据接入网络,图5.20 收费数据接入网络,图5.21 监控数据接入网络,音频接入网络,图5.22 紧急电话传输网络,图5.23 指令电话接入网络,视频接入网络,图5.24 监控与收费视频接入网络,图5.25 电视会议图像网络,5.3.3 通信系统网络支撑设计 通信电源方案 通信网管方案 通信保护方案 通信同步方案,5.4 高速公路通信新技术,光交换技术 密集波分复用（DWDM）技术 无线局域网技术 蓝牙技术 第三代移动通信（3G） 第四代移动通信（4G） 个人通信网,复习思考题 1.高速公路需要传输的