1、第二章 高速公路通信系统第一节 通信系统在高速公路机电系统中的地位和作用第二节 通信技术概述第三节 通信系统的维护第四节 通信系统中的计算机网络技术第五节 紧 急 电 话第六节 无 线 通 信第七节 通信管道及光缆敷设第一节 通信系统在高速公路机电系统中的地位和作用1)路车之间的通信(Road Vehicle Communication)。2)车车之间的通信(Inter Vehicle Communication)。3)区(局)域内的通信。1.路车之间的通信(RVC)2.车车之间的通信(IVC)3.区(域)内的通信 一、高速公路管理系统对通信系统的要求二、收费系统对通信系统的需求三、监控系统对
2、通信系统的需求四、通信系统的管理与应用模型1.路车之间的通信(RVC)1)有效地利用蜂窝网无线电话，实现行驶车辆与交通控制管理中心的通信。2)使用FM调频广播，发送有关道路交通信息，如交通堵塞信息、突发事故信息等。3)以红外线为媒体，进行双向通信。4)车辆与路侧自动收费单元之间的通信可采用专用短程通信DSRC(Dedicated Short Range Communication)或红外线通信。2.车车之间的通信(IVC)车车之间的通信主要是利用车辆所装的传感器进行车辆的识别，协调行驶中的车辆，以便在各种行驶条件下能够保持安全和高效。这一般采用专用短程通信DSRC。3.区(域)内的通信 1)子
3、系统(SDH)所组成的通信网，是在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。2)异步传递方式(ATM)技术。一、高速公路管理系统对通信系统的要求02(3983)P45 N_Embed_1.jpg图2-1 高速公路的管理体制一、高速公路管理系统对通信系统的要求1)提供各级管理部门之间及其内部的电话、电传通信。2)提供各级管理部门之间及其内部的计算机网络通信，从而实现办公自动化。3)提供各级管理部门通过电信公网与外界的电话、电传通信。4)提供内部有关管理部门的视频通信，从而可组织不同规模的电视会议。5)提供高速公路有关管理部门与外界的数据通信，以实现充分利用互联网(Internet)的资
4、源，提高管理水平。二、收费系统对通信系统的需求02(3983)P45 N_Embed_2.jpg图2-2 自动收费系统构成要素及关系二、收费系统对通信系统的需求(一)车种自动识别标记卡技术1.反向散射卡(Backscatter Card)2.表面声波卡(Surface Acoustical Wave Card)(二)车辆与路侧通信技术1.无线电射频(RF)2.红外光线通信三、监控系统对通信系统的需求监控中心通过信息采集系统将高速公路上的各种信息收集起来，经监控中心的计算机系统分析处理，根据实际情况形成适当的控制方案，最后通过信息提供系统传达给道路使用者，以实现高速公路高速、安全、舒适的效果。同
5、时，也使各道路管理部门对其所辖区域内的道路交通有一个全面的了解，从而增强道路运行等方面的反应能力。四、通信系统的管理与应用模型02(3983)P45 N_Embed_3.jpg图2-3 调频基带频谱(一)系统发射部分结构四、通信系统的管理与应用模型02(3983)P45 N_Embed_4.jpg图2-4 调频副载波系统发射部分结构(二)系统接收装置结构四、通信系统的管理与应用模型02(3983)P45 N_Embed_5.jpg图2-5 调频副载波系统接收装置结构第二节 通信技术概述一、通信传输系统二、程控交换系统三、接入网技术四、通信电源一、通信传输系统02(3983)P45 N_Embe
6、d_6.jpg图2-6 通信系统模型(一)编码技术1)概率匹配编码：根据编码对象出现的概率分别给予不同长度的代码，以保证总的代码最短。2)变换编码：将信号从一种信号空间变换到另一种更有利于压缩编码的信号空间，然后进行编码。一、通信传输系统3)识别编码：分解文字、语音、图形和图像的基本特征，与汇集这些基本特征的样本集进行对照识别，选择失真最小的样本编码传送。1.语音编码标准2.图像编码标准(二)传输技术1.基本传输技术02(3983)P45 N_Embed_7.jpg2.扩频传输技术二、程控交换系统(一)数字交换技术的发展1.电路交换2.分组交换3.快速分组交换 异步传递方式(ATM)(二)AT
7、M技术简介1)ATM是一种统计时分复用技术。2)ATM利用硬件实现固定长度分组的快速交换，具有延时性好的特点，能够满足多媒体数据传输的要求。3)ATM是支持多种业务的传递平台，并提供服务质量保证。4)ATM是面向连接的传输技术，在传输用户数据之前必须实现端到端的虚连接。三、接入网技术(一)ISO与OSI参考模型02(3983)P45 N_Embed_8.jpg图2-8 开放系统互联结构1.物理层(Physical Layer)2.数据链路层(Data Link Layer)三、接入网技术3.网络层(Network Layer)4.传输层(Transport Layer)5.会话层(Sessio
8、n Layer)6.表示层(Presentation Layer)7.应用层(Application Layer)(二)TCP/IP协议02(3983)P45 N_Embed_9.jpg三、接入网技术图2-9 TCP/IP与OSI结构对比(三)IPX与SPX02(3983)P45 N_Embed_10.jpg图2-10 OSI/RM与Novell Netware层次对比三、接入网技术“互联网分组交换协议”(Internetwork Packet Exchange，简称为IPX)，是在NetWare环境下的无连接通信协议，其传输的基本单位是分组，IPX是局域网NetWare体系结构中的关键部分，
9、是工作站和文件服务器相互通信的协议，是高层协议SPX和NetBIOS的基础，也是专用服务器在网上存在方式的表示。但值得注意的是对于广域网通信来说，IPX不是一个好的通信协议，对于广域网通信还应使用TCP/IP。“顺序分组交换协议”(Sequence Packet Exchange Protocol，简称为SPX)，它是一个面向连接的通信协议，提供一个保证传输成功的服务。为通信的双方建立连接，保证分组的传输，进行流量控制和差错检测及恢复。四、通信电源(一)交流供电系统(二)直流供电系统1.直流配电盘应适应两组蓄电池浮充供电方式，输出直流分路数应满足通信站的实际需要。蓄电池通常选用铅酸密封锡维护电
10、池，以减少维护工作量。2.整流器的主要技术指标应满足下列要求：(三)接地系统1.合设接地系统2.分设接地系统第三节 通信系统的维护1)我国通信系统标准体系接近欧洲标准体系(CEN)，无线电频率资源的分配大致相同，其中：800900MHz，主要用于移动通信系统；2.45GHz，主要用于医疗设备和家用微波器具；5.8GHz，主要用于卫星通信、军事和工业、医疗设备科研以及扩频通信等。2)5.8GHz频段背景噪声小，而且解决该频段的干扰和微干扰问题要比解决915MHz和2.45GHz容易。3)5.8GHz频段的设备供应商较多，有利于我国ETC系统的设备引进，有利于降低系统成本。4)有利于未来在此频段内
11、开展智能运输系统的其他各项服务。第三节 通信系统的维护第三节 通信系统的维护第三节 通信系统的维护第四节 通信系统中的计算机网络技术一、电信管理网TMN二、通信网的网管功能一、电信管理网TMN02(3983)P45 N_Embed_11.jpg图2-11 电信管理网TMN的组成一、电信管理网TMN1)公共交换网和专用网，包括ISDN。2)传输终端(复用器、交叉连接设备、通路变频设备等)。3)数字和模拟传输系统(电缆、光纤、无线通道、卫星链路等)。4)故障恢复系统。5)数字和模拟交换网。6)电路交换网和分组交换网。7)信令终端和系统(包括数据转接点和实时数据库)。8)PRX和用户终端。9)ISD
12、N用户终端。10)相关的附属系统(测试、电源、空调、告警等设施)。一、电信管理网TMN02(3983)P45 N_Embed_12.jpg图2-12 TMN的功能体系结构二、通信网的网管功能1.故障管理2.配置管理3.计费管理4.性能管理5.安全管理第五节 紧 急 电 话一、系统功能二、系统构成一、系统功能1.使用方便、接续迅速2.单向呼叫、双向通话3.呼叫显示、中心控制4.免提通话、话音清晰5.遇忙等待、顺序通话6.呼叫记录、显示打印7.运行可靠、易于管理二、系统构成(一)有线紧急电话系统02(3983)P45 N_Embed_13.jpg图2-13 有线紧急电话系统构成1.紧急电话控制台2
13、.传输线路3.紧急电话分机(二)无线紧急电话系统二、系统构成02(3983)P45 N_Embed_14.jpg图2-14 无线紧急电话系统构成图ET紧急电话机 R/T无线收发机(三)操作过程1.分机操作过程2.控制台主机操作过程第六节 无 线 通 信一、集群移动通信系统的组成二、集群移动通信的主要性能指标三、集群移动通信系统的基本功能四、信令及控制频道方式一、集群移动通信系统的组成(一)集群的概念“集群”是专用业务移动通信系统高层次发展的形式，是针对传统的专用移动通信系统的缺点而产生的。“集群”是英文Trunking或Trunded的意思。Trunking的含义是“系统具有的全部可用信道可为
14、系统全体用户服务，具有自动选择信道的功能”，它是共享资源、共享信道设备和改善服务的多用途、高效能的无线调度系统。具体地说，是指有限信道在中心控制台的控制下，自动地、动态地、最优地指配给系统内全部用户使用。其中的关键是中心控制台按动态信道指配的方式将系统内信道分配给要通话的用户通信。(二)组网方式1)单区、单点、单中心网络。2)单区、多点、单中心网络。一、集群移动通信系统的组成3)多区、多中心网络。4)多区、多层次、多中心网络。02(3983)P45 N_Embed_15.jpg一、集群移动通信系统的组成02(3983)P45 N_Embed_16.jpg(三)设备组成一、集群移动通信系统的组成
15、1.移动台2.调度台3.基站4.控制中心5.区域控制中心(四)频率配置1.工作频段 2.频道间隔3.双工收发间隔4.发射标识5.频道分配二、集群移动通信的主要性能指标(一)业务种类(二)每个基站区内的容量1)频道数为520。2)对于集群调度系统，每频道至少有70个移动台。(三)话音传输质量指标1.无线调度网内的话音传输质量指标2.接入市话网的话音传输质量指标(四)排队标准(五)调度网内的传输衰耗(六)覆盖区边缘的无线可通率(七)同频道干扰保护比三、集群移动通信系统的基本功能(一)使用功能1.基本业务2.呼叫方向3.呼叫类型(二)系统入网功能1)主要功能 入网时间短，任一用户按下PIT后0.5s
16、即可接入话音信道、呼叫申请自动拨、繁忙排队回叫、紧急呼叫化先、限时通信。2)可选功能 新用户优先、动态重组、位置登记及漫游功能、连续性更新指令、系统寻找和锁定。(三)系统维护管理功能1.主要功能2.可选功能四、信令及控制频道方式(一)无线信令(二)控制中心与基站之间的信令(三)控制中心与区域控制中心之间的信令(四)集群系统与用户交换机或市话网之间的信令1.以中继线方式接入用户交换机或市话网的信令方式2.以用户线接入用户交换机或市话网的信令方式(五)控制频道配置方式1.专用控制频道方式2.随路信令方式第七节 通信管道及光缆敷设一、光(电)缆管道化的优点二、位置和埋深三、管材选择四、孔径与缆径的关
17、系五、人孔与手孔六、管道敷缆的施工方法七、直埋敷设的有关问题一、填空题二、简答题一、光(电)缆管道化的优点(一)管道可对光(电)缆进行有效的机械和化学保护(二)管道可保护光(电)缆免受生物的破坏(三)可避免重复施工，有利于通信网扩容、升级二、位置和埋深通信管道一般沿高速公路中央分隔带埋设，在条件不允许时可沿公路边坡或排水沟外侧埋设。通信管道的建设应和路面工程同步实施，管道最小理深（管顶到地面）一般在80cm左右。考虑到今后扩容及其它部门的需要，管群容量一般选48孔。三、管材选择（一）高密度聚乙烯双壁波纹管（HDPE管）这种管道具有环刚度高，抗冲击性强，耐气候性好，使用寿命长（可达5060年），
18、接头密封良好，施工方便快捷等优点。国外某公司生产的高密度聚乙烯双壁波纹管（HDPE管）的产品规格为：外径110mm、内径94mm、管长6mm、波纹高度7mm、波纹厚度6mm。（二）HDPE硅管具有与HDPE管相同的物理和机械性能。它是用固定的、永久的润滑剂同步挤压进高密度聚乙烯管内壁，均匀地分布于整个管道内壁，摩擦系数小，而且摩擦性保持不变，使用寿命长，稳定性在50年以上。弯曲半径至少可达管道外径的10倍。管长每根1.51.2km或更长。四、孔径与缆径的关系孔径与缆径的关系一般应满足dD0.8，d为电缆直径，D为管孔直径。在通信管道敷设光缆时，由于光缆外径较小，为了提高管孔利用率，可在管孔内布
19、设34根硬质PVC子管或半硬质PE子管，子管的壁厚为3mm。子管内径一般应为光缆外径的1.21.5倍，子管的等效总外径不应大于管孔内径的85%。当采用PVC子管或采用HDPE硅管时，D即为PVC于管或HDPE硅管的内径。五、人孔与手孔(一)间距(二)大小(三)人孔的建筑方式六、管道敷缆的施工方法（一）牵引法是目前常用的施工方法，即先将牵引绳索穿过管道，然后把牵引绳的一端与线缆固定，采用人工或牵引绳的另一端使线缆穿过管道。采用这种方法，由于管道内壁磨擦系数较大，从而使穿缆距离短、速度慢，而且容易造成线缆的机械拉伸破坏。（二）气吹法由气吹法产生的高速压缩气流使线缆悬浮在管道内前进，前进的推力从管道
20、内沿着整个光缆的长度均匀分布。因此，光缆不会受到机械损伤，也不会因管道的弯曲而造成穿缆的困难，并且没有地形的限制，这样大大提高了穿缆的长度和速度。一次性吹送至少可达2km，57人平均日穿缆可达10km以上。同时允许仅在光（电）缆接头处设置人孔，即人孔间隔可达2km以上。由以上比较可知，使用HDEP硅管并采用气吹法进行施工，不仅可提高施工进度而且可降低工程造价，因此这种方法值得推广。七、直埋敷设的有关问题1.埋设深度2.线缆选型3.线缆应采取防外界损伤的保护措施1)直埋线缆的上下一般要求铺设10cm厚的细土或细砂，上面再覆盖红砖、混凝土板或电缆保护。2)电缆通过桥梁和涵洞时，应根据桥梁和涵洞的建
21、筑结构、使用材料、跨度大小采取相应的保护措施。3)直埋线缆接头处应挖接头坑，并采用线缆接头盒保护接头。【复习思考题】一、填空题1.智能交通系统的通信主要包括 、 和 三种通信方式。2.编码技术的核心就是 ，用尽可能低的 获得尽可能好的语音和图像质量。3.快速分组交换是一个概念，这个概念包括几种不同的方式，所有方式都有一个共同的特征，就是 。4.在所有可用于无线通信的电磁波频率资源中， 、 、 等波段已经基本被广播电视、民用通信等应用领域占用完毕，只有 (超高频以上)及其以上的频率段相对宽余，有提供电子收费专用频带的能力。二、简答题1.高速公路通信系统是如何实现有效管理的？2.电信管理网TMN由哪些部分组成？3.收费系统对高速公路通信系统有什么要求？4.在高速公路上如何布置通信管道？
