城市轨道交通车站机电设备教学课件ppt作者朱济龙第12章通信系统与设备PPT文档格式.ppt

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3课时要求：

共6课时，其中课堂讲授4课时，模拟操作2课时。

12.1概述,【理论知识】、12.1概述城市轨道交通信息通信系统是直接为轨道交通运营和管理服务的,是指挥列车运行、进行运营管理、公务联络和传递各种信息的重要手段,是保证列车安全、快速、高效运行的不可缺少的综合系统。

城市轨道交通通信系统按用途可分为通信传输系统、电话系统、调度系统、时钟系统、闭路电视系统、广播系统、商用通信系统和旅客信息系统。

图12-1调控中心画面,12.1概述,12.1概述,2.通信传输系统的结构通信传输系统是系统各站点与中心及站与站之间的信息传输、不同线路的信息交换的通道。

因为担负着城市轨道交通几乎所有通信系统信息传输的重任，所以在城市轨道交通中通信系统的地位非常重要。

（1）传输系统结构通信传输系统由光纤骨干网络、网络节点、用户接口卡、网络管理系统组成。

图12-3通信传输系统结构,12.1概述,

（2）网络结构城市轨道交通通信传输系统，要为其他系统提供可靠灵活的传输通道。

城市轨道交通的网络一般采用环形网络结构，如图12-4所示。

这种结构由两个环路连接：

一个环路运行，负责传送信息；

另一个环路备用。

图12-4环形网络结构,12.1概述,同时根据业务的不同，控制中心和车站业务点的连接还可能有总线型和星形的网络结构。

星形网络结构是以中心节点为中心，很形象，这种结构需要更多的设备、电缆，并且受地理环境影响大。

图12-5星形网络结构,12.1概述,总线型拓扑结构，当发生故障时，故障节点即从网络中去除，但受地理条件限制，其成本高。

图12-6总线型结构,12.1概述,（3）节点间的连接方式环路连接方式，每个光电收发器模块分别和前一节点和后一节点通信。

图12-7环路连接方式,链路连接方式，一个光电收发器负责与前一节的通信，而另一个光电收发器负责和后一节点通信。

图12-8链路连接方式,12.1概述,（4）传输系统的运行方式和故障恢复通信传输系统采用双环路运行方式：

两个环路功能一致，系统运行时，不断监测备用环路，确保备用环路能随时启动，主路若出现故障，备用环路将立即启动。

1）当主环故障时，系统自动将信息传输通道切换到备用环路。

图12-9主环故障配置,12.1概述,2）当次环故障时，系统不采取网络重组动作，但是会将次环路状况信息报告控制中心。

图12-10次环故障配置,12.1概述,3）双环路故障（同点）时，采用回环措施，即一节点将输出的主环信息接人到次环，另一节点将次环信息接入主环。

图12-11双环路故障（同点）配置,12.1概述,4）节点故障，也可使用回环措施。

图12-12节点故障配置,12.1概述,5）多故障同时发生时，自动恢复机制执行，将系统分隔成独立的子系统，各子系统进行正常操作。

图12-13多故障同时发生配置,12.1概述,3.传输介质城市轨道交通通信传输系统的传输介质，有双绞线电缆、同轴电缆、微波波导和光纤缆。

（1）双绞线电缆双绞线电缆是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质，是目前局域网最常用的一种布线材料。

图12-14双绞线电缆,双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类。

12.1概述,双绞线常见的有3类线、5类线和超5类线，以及最新的6类线。

前者线径细而后者线径粗。

1）一类线：

主要用于语音传输（一类标准主要用于20世纪80年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。

2）二类线：

传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbit/s的数据传输。

3）三类线：

电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为lOMbit/s的数据传输。

4）四类线：

该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbit/s的数据传输。

5）五类线：

该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为IOOMbit/s的数据传输，这是最常用的以太网电缆。

6）超五类线：

此类线具有衰减小、串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比，更小的时延误差，性能得到很大提高。

此类线主要用于千兆位以太网（lOOOMbit/s）。

12.1概述,7）六类线：

该类电缆的传输频率为1250MHz。

六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。

六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbit/s的应用。

（2）同轴电缆同轴电缆是由相互绝缘的同轴心导体构成的电缆，内导体为铜线，外导体为铜管或网。

电磁场封闭在内外导体之间，故辐射损耗小，受外界干扰影响小。

图1215同轴电缆,12.1概述,同轴电缆的得名与它的结构相关。

同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一。

它用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制选的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆。

同轴电缆之所以设计成这样，也是为了防止外部电磁波干扰异常信号的传递。

同轴电缆的构成。

图12-16同轴电缆的构成,12.1概述,（3）光导纤维（光纤）

（1）光导纤维的概念及其优点光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。

通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管（LightEmittingDiode，LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。

光纤和其他几种介质的比较。

表12-1光纤和其他几种介质的比较,12.1概述,光纤具有以下一些优点：

频带宽。

损耗低。

质量轻。

抗干扰能力强保真度高。

工作性能可靠。

成本不断下降。

2）光导纤维的组成及均匀光纤导光原理,图12-17光纤的结构,12.1概述,光纤内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.10.2nm。

一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。

根据光的折射和全反射原理，当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。

这时光线在界面经过无数次的全反射，以锯齿状路线在内芯向前传播，最后传至纤维的另一端。

均匀光纤导光原理。

图12-18均匀光纤导光原理,12.1概述,3）光导纤维的种类及其区别多模光纤：

中心玻璃芯较粗（50或62.5.m），可传多种模式的光。

但其模间色散较大，这就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。

例如：

600MB/km的光纤在2km时则只有300MB的带宽了。

因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：

中心玻璃芯较细（芯径一般为9m或lOm），只能传一种模式的光。

因此，其模间色散很小，适用于远程通信，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。

4）光导纤维传输的过程光纤传输系统通常是将传输的信息加载到激光上，将激光调制传输到目的地后再解调出来。

光端机及时对来自信息源的信号进行处理，发送光端机将光源通过电信号调制成光信号，输入光纤传输到远方；

接收端的光端机内有光检测器将来自光纤的光信号还原成电信号，经过放大、整形、再恢复原形，输送到电端机的接收端。

5）使用光导纤维的注意事项光纤在使用的过程中需要注意自身的安全，光纤及其接收器中传输的是激光，所以不要试图调整或改变激光设备及其控制电路，,12.1概述,不要用眼睛直接去看光端口或光纤末端，在准备好连接的电缆不要删除或插头防护帽，处理使用过的光纤要注意破碎纤维非常尖锐，可能会导致眼睛或皮肤损伤。

如图12-19所示，为光纤使用的特殊警示标识。

图12-19光纤使用的特殊警示标识,12.2城市轨道交通通信主干传输网,12.2城市轨道交通通信主干传输网现代城市轨道交通的专用通信网应是一个能传输语言、图像、数据等各种类型信息的综合业务数字通信网。

为了使各子系统能够相互联系，协同工作，一个可靠、合理、先进的传输主干及组网结构是必不可少的。

传输主干及组网结构的优劣，直接关系到各个通信子系统的运行效能。

目前广泛使用的有以下集中主干网。

1.SDH传输技术光同步数字传送网（SDH）是由一些网元（NE）组成、在光纤上进行同步传输信息传输、复用和交叉连接的网络。

2.ATM（异步传输模式）传输技术异步转移模式（ATM）技术是未来宽带综合业务数字网的基本传送方式，它是在同步转移模式（STM）技术基础上发展起来的，且进一步改进了SDH传输和业务连接方面的弱点，并集传输、交换、复接及有效支持各种业务接入于一体。

3.OTN开放式传输网络传输技术西门子公司的开放式传输网（OTN）是一种灵活和支持多协议的开放式网络。

它根据语音、数据、LAN以及视频等业务的相关标准设计了接口卡，从而使符合这些标准的设备可以通过OTN结点机毫无限制地直接互连。

12.2城市轨道交通通信主干传输网,4.一体化SDH一体化SDH是基于TDM、吸收了SDH标准传输机制、自愈环保护盒OTN的丰富通信协议接口类型的优点，它克服了传统SDH设备在城市轨道交通应用中的不足，在光纤网络上直接传输语音、宽带音频、数据、视频和LAN业务。

轨道交通系统的不同业务对系统的带宽、时延、可靠性等各不相同,这就要求传输系统有足够的灵活性和可靠性以保证各种业务的顺利完成。

业务按不同的类型可分为:

车站-中心业务和邻站业务两种。

在轨道交通系统中,需要通信业务的一般是控制中心、车场和各个车站。

由于车场和车站业务比较相似,可将其归为同一类业务。

具体业务流程。

图12-20控制中心、车场和各个车站业务流程,12.3电话系统,12.3电话系统电话系统为城市轨道交通的管理、运营和维修人员提供语音服务。

电话系统主要分为公务电话系统和专用电话系统。

公务电话相当于企业的内部电话网，其核心是程控数字交换机，再通过中继线路与城市市话网相连，实现城市轨道交通内部对外通话。

程控交换机的分机，分布在城市轨道交通的各办公管理部门、OCC、车站、设备室等需要通话的区域。

专用电话包括调度、站内、站间和轨旁电话。

调度电话是为城市轨道交通的调度人员，如行调、维调、环调、电调等提供专用的直达通话，具有单呼、组呼、全呼、紧急呼叫等功能，并配备维护终端和数字录音等设备。

站内电话主要是满足车站内部的通话需要，提供站内各区域和车站值班员之间的直达通话。

1.公务电话系统城市轨道交通信息通信系统公务电话子系统,是轨道交通运营控制的重要通信工具。

一般公务电话系统根据轨道交通的规模具有不同的容量。

通常情况而言,一个车站基本上为一个2Mbi