1、城市交通自动化系统中的通信系统 汇报人：指导教师：轨道交通通信系统概述 为了保证轨道交通系统能安全、可靠、高效的运营，并有效传输与地铁运营及维护和管理相关的语音、数据、图像等信息，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网。轨道交通通信系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车安全、快速、高效运营的一种不可或缺的智能自动化的综合业务数字通信网。轨道交通通信系统概述 通信系统一般由传输网络、公务电话、专用电话、闭路电视、广播、无线、时钟、电源及接地等子系统组成，构成传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。正常情况下，通信系统为运营管理、行车调度、设备监控、防灾报警等系统进行信息传送，
2、在非正常情况下，作为抢险救灾的通信手段。其中传输网络是通信系统中最重要的子系统，它不仅为本系统的各子系统提供信息通道，而且也为其他自动控制管理系统提供信息通道。通信系统在轨道交通中的发展 在轨道交通通信系统发展中，主导和引领这个系统发展的是传输子系统，应用在通信系统的有PDH、SDH、ATM、OTN、IP网等传输制式。我国早期地铁采用的是PDH传输系统。PDH传输系统带宽资源有限，不能传输视频信息，为了满足传输视频信息的需求，需要单独架设用于传输视频的通信线路。随着电信技术发展，现在有更多传输系统技术可以选择，如SDH、ATM、OTN以及千兆位以太网。轨道交通传输子系统传输子系统的功能 通信传
3、输子系统应能迅速及准确和可靠地接入和传送各种专用电话、公务电话、广播、闭路电视监控、无线通信、时钟、电力监控、自动售票、列车自动监控、车站设备监控系统、办公自动化，以及其他运营管理所需信息。轨道交通传输子系统方案1.SDH光同步数字传输系统2.ATM异步传输模式3.OTN开放式信息传输网4.MSTP平台5.千兆位以太网SDH光同步数字传输系统 SDH是产生于20世纪80年代末期的光同步数字传输系统，它特别适合构成线状通信网和环状通信网，因此在轨道交通系统中也得到了积极的应用。SDH具有结构简单，应用灵活以及拥有强大网管能力的特点，目前在轨道交通传输系统中得到广泛应用。SDH光同步数字传输系统特
4、点1.SDH的分插复用器和数字交叉连接设备可以通过软件方式控制，省去大量复用设备，网管功能较强，可以通过网管信道在远距离对其进行配置。2.SDH具有统一的网络节点接口规范，这样可以减少将传输和复用分开的需要，简化了硬件，缓解布线拥挤，同时在基本光缆段上实现了横向兼容，满足了多厂家产品环境要求，是实现统一化简化运行、管理和维护过程的先决条件。3.在SDH的帧结构中安排了丰富的开销比特，这就使它的运行、管理和维护能力大大增强。但由于其电路组合有限、带宽分配不灵活，导致SDH对实现可变比特率业务不够灵活有效。ATM异步传输模式 基于网络可以完成收发邮件、视频点播、网络电话等数据、视频、语音的多样化应
5、用。这就需要建立一种统一的多媒体平台，在这平台上实现对带宽、实时性、传输质量要求不同的业务传输要求。这就产生了ATM。ATM是在STM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。ATM异步传输模式特点1.由于ATM信元的复用与交换处理方式和所传信息类型无关，它处理形式相同的固定长信元，所以省去不必要的检验，加快处理速度，传输延迟和延迟抖动量非常小。2.可变带宽，可实现对网络的灵活配置和扩展。3.ATM对组建高速骨干传输网相当自如。4.ATM大部分业务量在本地上下时，若采用交叉连接设备进行STM/ATM转换，转换成本非常高，A
6、TM设备昂贵。OTN开放式信息传输网 开放式传输网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节点机毫无限制的直接互联。OTN开放式信息传输网特点1.OTN一卡到位，适用于专用通信网的传输。2.OTN网采用双光纤环路结构，具有自愈能力，可靠性高。3.维护方面有不足，国产化中存在问题。MSTP平台 MSTP平台具有对TDM/IP/ATM综合业务统一接入，处理和传输的功能。其特点如下：1.对未来带宽的增长保持很好的适应能力，它具有大容量处理能力和良好的扩展性能。2.它具备综合业务接入处理和传输能力，灵活多变
7、的组网能力，完善的容错能力和良好的扩展能力。3.它可以做到分步实施，不插数据盘就是标准的SDH，插上ATM、以太网等数据接口卡就可以快速提供综合业务，从而节约综合成本。千兆位以太网 千兆位以太网遵循了以太网数据链路层以上部分的规定，在数据链路层以下，千兆以太网融合IEEE802.3和ANSI X3TII光纤通道两种不同的网络技术，实现速度上的飞跃。它不但能够充分利用光纤通道所提供的高速物理接口技术，而且保留IEEE802.3/以太网帧的格式。技术上相互兼容性，同时还支持全双或半双工模式。通信传输子系统的系统构成 传输子系统由光网络终端、光网络单元以及光缆组成，光网络终端与光网络单元之间通过光纤
8、连接。光网络终端与设置于控制中心，光网络单元设置于远端各个车站，系统组成单向二纤通道保护环，既提供通道保护又具备自愈能力，满足地铁对高度可靠性的要求。光网络单元具有丰富的接口，可为车站、车辆段提供公务电话、调度电话、语音广播、激动交换机和基站之间的语音通路等模拟业务接口，也可为始终控制、广播控制、环境控制、机电设备控制、电力控制、列车监控、火灾报警和自动售检票系统提供数字式控制信道。光网络单元还可以提供2M透明通道，为图像监控系统提供数字式图像信号传送通道。光网络终端设置在控制中心，是沿线各站多种业务的汇集点。轨道交通公务电话子系统功能用于各部门间进行公务通话及业务联系。语音业务语音业务 完成
9、电话网内本局、出局及入局呼叫；能与市话局各类交换机配合完成对市话的呼叫；完成国内和国外长途全自动的来话去话业务；完成各种特殊呼叫；完成与公网中移动用户的来去话接续；完成对无线寻呼的呼叫；非话业务非话业务向用户提供话路传真和话务数据业务；提供64kbps的数据和传真业务提供用户线2B+D/30B+D的交换接续公务电话子系统结构 公务电话子系统有程控交换机组成单局式或双局式地铁专用电话网，交换局设在控制中心和车辆段，与市话局之间采用自动呼出、自动呼入。地铁沿线各站配置的自动电话、数字终端和2B+D用户终端经接入网传输汇集于局端OLT。公务电话子系统包括程控电话交换机、自动电话、传输系统提供的数字中
10、继线路及其附属设备。轨道交通专用电话子系统 专用电话子系统是为控制中心调度员、车站、车辆段的值班员组织指挥行车和运营管理以及确定行车安全而设置的专用电话系统设备。专用电话子系统的结构专用电话子系统的结构 调度总机设置于控制中心，调度分机设在各个车站，调度总机与分机之间通过专用信道以全辐射方式连接。专用电话子系统的设备组成专用电话子系统的设备组成 专用电话子系统包括调度电话，站间行车电话，车站、车辆段直通电话以及区间轨旁电话。轨道交通广播子系统 广播子系统的功能广播子系统的功能 一是对乘客进行广播，通知列车到站和离站的信息，播放音乐以及改善候车环境，或在发生意外情况时疏导乘客。二是对工作人员进行
11、广播，发布有关的通知信息，使有关工作人员协同配合工作。一般轨道交通系统中广播采用多信源选区方式。何时、何地区、广播何种信息由广播系统按运营要求自动运行。广播子系统的结构广播子系统的结构 广播子系统采用二级广播控制方式，由控制中心一级和车站一级组成。当轨道交通发生故障或灾害时，广播系统自动转为抢险通信设备，环境调度员具有最高优先权。广播子系统的设备组成广播子系统的设备组成 车站广播系统主要由车控室广播台、车站广播设备、扬声器等设备构成。控制中心广播系统主要由行车调度广播台、电力调度广播台、环控调度广播台和控制中心广播设备组成。轨道交通闭路监视（CCTV）系统 闭路监视系统作为一种图像通信，具有直
12、观、实时的动态图像监视、记录和跟踪控制等独特功能，是通信指挥系统的一个重要组成部分，具有其独特的指挥和管理效能，已成为城市轨道交通实现自动化调度和管理的必备设施。CCTV子系统的功能子系统的功能a)运营调度图像辅助指挥运营调度图像辅助指挥 由轨道交通线运营部门应用管理，为轨道交通线运营调度指挥提供图像辅助。运营调度控制中心在实施列车调度、运营管理和防灾控制指挥中，借助电视监视系统，实时直观的了解线路运营情况和事故灾害信息，使得调度控制人员能够在管理事件的第一时间获取并记录现场实时的直观图像资料，从而尽快做出控制反应。平时，调度控制人员能够通过电视监视系统，巡检全线各车站运营情况，能够调看图像采
13、集记录。b)公共安全管理公共安全管理 由公安部门应用管理系统为轨道交通线公共安全管理提供辅助手段，为公安指挥中心提供全线各车站实时场景图形。公安人员可以通过实时录像发现治安事件，判断事件性质和规模，从而实施快速反应和高效指挥。公安指挥中心值班员可以对重点场景图像或事件现场图像进行不断记录，以备日后查询和分析历史资料。CCTV子系统的结构 车站内部的控制信号可通过控制电缆传输，视频信号可通过视频同轴电缆传输。在站间传输时，控制信号可通过SDH传输系统提供的从控制中心至各车站的共线低速数据通道进行传输，而视频信号可通过数字图像传输方式进行传输，即将每个车站的多路视频信号分别经数字压缩编码处理后，通
14、过SDH传输系统送至控制中心，控制中心数字交换控制模块筛选出多路压缩编码数字视频信号后进行视频解码，还原后的视频信号送至相关调度台的各监视器上。CCTV子系统主要由摄像机、监视器、控制切换设备和传输网络等各部分组成。全数字全数字CCTV系统系统 最近新建地铁的CCTV系统大都采用全数字化组网方式，即前端摄像机通过编码设备全部转换为数字视频信息后通过标准的以太网传送，各车站视频处理设备输出的视频信号，通过视频数字编码设备穿送至控制中心视频处理设备。车站和控制中心可通过相应的软件在计算机终端上进行浏览。CCTV系统主要设备包括：前端摄像机、交换机、编/解码器组、视频服务器、网管服务器、视频监视终端
15、、控制盘、视频存储设备、各种软件及调度员监控终端。轨道交通无线通信系统 轨道交通无线通信系统主要由具有极强调度功能的无线集群通信子系统、无线寻呼引入子系统和蜂窝电话子系统等构成。轨道交通无线通信属于移动通信的范畴，但又具有限定空间、限定场强覆盖范围、技术要求高、专用性强和系统复杂等特点。无线子系统主要用于地铁、轻轨的列车运行指挥、公安治安、防灾应急通信和设备及线路的维修施工通信。根据运营组织、业务管理需要，其工作区域及工作性质不同，无线通信系统分为6个无线通信作业系统。运营专用无线通信系统 轨道交通无线通信子系统（运营专用无线通信系统），是地铁内部固定人员与流动人员之间进行高校通信联络的唯一手
16、段。系统制式主要采用TETRA数字集群方式组网，系统构成将满足地铁各子系统如行车调度、环控调度、维修调度、车辆段值班等语音、数据信息传递的相互独立性，使其在各自的通话组内的通信操作互不妨碍，并实现设备和频率资源的共享、无线信道话务负荷平均分配、服务质量高、持续时间短、信令系统先进、可灵活的多级分组、具有自动监视、报警及故障弱化等功能的智能化网络。运营专用无线通信系统功能 通话功能 编组功能 车载台编组与自动切换功能 呼叫功能 无线广播功能 存储功能 录音功能 调度台功能 网络管理功能 系统故障弱化功能 数据服务功能 通话限时功能 强插功能 用户动态重组功能 多级优先呼叫功能 直接呼叫功能 系统
17、同步功能 越区切换功能 通话功能通话功能 在地铁无线通信系统中有多种不同种类的用户，根据不同种类用户的性质、功能，可组成相互独立的通话组。无线用户均具有以下通话功能：中心调度员与列车司机的通话 车载台与车载台之间通话 调度台与无线用户之间的通话 无线用户之间的通话 无线用户与有线用户的通话 编组功能编组功能 根据具体的部门和使用划分，将相互之间需要通信的成员编成通话组内的不同通话小组，每个用户可同时编入多个通话组，通话组可按大组、中组、小组形式编制。主要编组类型有如下5类：行车调度通话组类型 车辆段通话组类型 维修通话组 环控通话组类型 其他备用通话组 车载台编组与自动切换功能车载台编组与自动
18、切换功能 列车将按行车的需要在不同的区段内运行：正线区段、车辆段区段和停车场区段。司机在不同的区段将与不同的调度员进行通话。车载台在列车换段时，将通过信号专业所提供的信息或基站位置，进行车载台运行线路通话组与车辆段/停车场通话组的自动触发转换，同时在运行线路通话组内，系统能自动将其编入根据运营需要编制的小组之内。呼叫功能呼叫功能 用户台之间可根据使用要求，实现组呼、选呼和紧急呼叫等形式的呼叫连接方式，其中组呼可按大组、中组和小组等编制进行，在紧急情况下，移动台只向相对应的调度台发出紧急呼叫。无线广播功能无线广播功能 通过TETRA车载电台与列车广播系统相连，实现行车调度员对列车的无线广播功能。
19、存储功能存储功能 存储设备位于控制中心TETRA交换机，对系统内的每个呼叫/通话都会产生相应的呼叫通话记录，并进行存储。录音功能录音功能 系统配置数字录音设备，用于记录所有调度员的通话信息，并可进行搜索查询。调度台录音确保运营控制中心监控调度员参与的对话，可对每个话路进行录音、监听、回放及识别来电号码。并运用信息化、网络化的技术，为地铁运控中心提供现代化的管理手段，提高管理部门信息的收集、处理能力，联动及反应能力，为各级领导和管理人员提供准确、及时的分析数据，提高管理的科学性和工作效率。调度台功能调度台功能 调度台具有系统的各种呼叫、广播、存储、录音和通话等功能，并可显示本线通话组内的所有用户
20、号和组号、用户的位置和工作状态、呼叫类型以及其他必要的相关信息，其中列车台可显示标识码及相应的车组号、车次号、司机号，调度台与便携台、车载台和固定台终端用户均可双向收发中文的状态信息、短数据业务。网络管理功能网络管理功能 系统具有完善的网络管理功能，设置在控制中心的网管终端能够实时地监测系统各级设备的运营状态。系统故障弱化功能系统故障弱化功能 多语音信道自动切换功能多语音信道自动切换功能 系统具有很高的可靠性，将根据呼叫的需要自动分配话务信道资源。用户终端不需要依赖任何指定的信道通话。任一信道机出现故障时，该信道机会被停用并自动报告给网管监测终端，该过程用户不会察觉。备用控制信道自动切换功能备
21、用控制信道自动切换功能 系统采用模块化的基站。基站具有很高的系统可靠性设计，当控制信道出现故障，基站的中央控制器就指定另一个备用的信道机作为控制信道，并自动报告给网管检测服务器。中心控制器冗余容错功能中心控制器冗余容错功能 系统的中心控制器TETRA交换机采用了冗余容错技术，如果设备中的某个模块发生某种故障，后备的硬件就会自动地进行替补，维持系统正常工作。单站集群功能单站集群功能 为了保证在特殊紧急情况下，基站与交换机通信中断时仍能保证有限的指挥调度通信，TETRA基站还能提供单基站集群功能，即独立的为本机站内的用户提供基本的通信服务。数据服务功能数据服务功能 TETRA系统能为用户提供强大的
22、数据业务承载能力和丰富的数据通信功能。通话限时功能通话限时功能 在TETRA系统的组呼过程中，只有在通话时信道才被占用。系统中的所有信道是被所有用户共享的。在呼叫建立时，系统自动将空闲信道分配给组呼用户，而经过一定时间无人通话后，该信道将被释放。这保证了对系统无线资源的有效利用。强插功能强插功能 系统对高优先权的用户提供通话强插功能。调度台在所属的通话组内总是具有最高的优先级别。调度员能够通过调度台强行介入次通话组的通话，保证通话组中所有正在接收的用户终端能立即听到调度员的语音，任何正在发送的用户终端将收到提示音，表明调度员插入通话。此功能确保调度员能够向一个通话组发布重要信息，而不管是否有成
23、员正在发话。用户动态重组功能用户动态重组功能 根据业务的需要，被授权的系统管理员或调度员可通过系统管理设备或调度台以无线方式对无线移动用户重新编程，将不同组的、不同基站覆盖区内的某些用户重新组成一个临时小组进行通信。多级优先呼叫功能多级优先呼叫功能 在TETRA系统中，每个个人用户都有自己的呼叫优先级。高优先级有利于在话务忙时优先得到信道建立个呼，或在组呼中优先得到发言权。直接呼叫功能直接呼叫功能 直接模式操作是一种TETRA标准定义的操作模式，可以使多个移动台相互之间直接通信，而不必借助于任何无线网络。可认为直接模式操作是一种回退运行模式，能使多个MS在无线网络的服务中断的情况下保持通信。系
24、统同步功能系统同步功能 TETRA数字集群系统是数字网，数字网是工作同步的网，网同步的规划是非常重要的，它是保证整个TETRA网络正常工作的基石，需要仔细考虑。如果同步网发生故障，会直接导致整个TETRA系统瘫痪，不能正常工作，无法为系统中的用户提供服务。越区切换功能越区切换功能 TETRA标准提供5种类型的过往越区切换，5种类型的越区切换是非声明型切换、非通知型切换、3类通知型切换、2类通知型切换和1类通知型切换。在轨道交通运营无线子系统通话中的越区切换全部采用1类方式进行，大大缩短了越区切换带来的通话中断时间，确保了通话的连续性。运营专用无线通信系统的典型结构 运营专用无线通信系统是由多基
25、站组成的集群通信系统，并与有线公务电话系统互连，形成一个有线、无线相结合的网络。主要由控制中心无线交换机、调度台服务器、调度台、系统网管、基站、车载无线电台、车站固定无线电台、便携电台、光纤直放站、漏泄同轴电缆及天馈线等组成。控制中心设备到远端基站/远端调度台之间的信息通道，是通过专用传输系统提供的通道连接的。基站与中心无线交换机的网络结构，根据具体情况有多种方式可选，包括点对点、环型、链型等结构方式。基站到无线终端之间采用无线连接，无线电波通过漏泄同轴电缆和天线辐射传播。运营专用无线通信系统的频率运营专用无线通信系统的频率 在国内城市地铁/轻轨线路中运营专用无线子系统主要采用800MHz频段
26、的TETRA数字集群无线通信系统。运营专用无线通信系统的设备组成运营专用无线通信系统的设备组成 运营专用无线通信系统由全线TETRA基础设施、调度设备、网管设备、无线终端和天馈系统组成。轨道交通乘客资讯系统 乘客咨询系统的基本概念是指地铁运营上采用成熟可靠的网络技术和多媒体传输、显示技术，在指定的时间，将制定的信息显示给指定的人群。PIS系统在正常情况下，可提供列车时间信息、政府公告、出行参考、股票信息和广告等实时多媒体资讯信息；在火灾及阻塞、恐怖袭击等情况下，提供动态紧急疏散指示，使乘客安全和高效的在地铁中行走，使地铁车辆高效并安全的运营。PIS系统的功能 紧急疏散功能 广告播出功能 多区域
27、屏幕分割功能 实时信息的显示功能 时钟显示的功能 终端显示屏的广泛兼容性 定时自动播放功能 全数字传输功能 广播级的图像质量 灵活多样的显示功能 多语言支持功能 显示列车服务信息 集中网管维护功能PIS的结构PIS从结构上分为中心子系统、车站子系统、车载子系统、网络子系统和广告制作子系统。轨道交通时钟系统时钟系统功能时钟系统功能 时钟系统为通信、信号、防灾报警和电力监控等专业设备提供统一的定时信号，为控制中心、车站、车场等各部门工作人员提供统一的时间信息，并未广大乘客提供统一的标准时间信息。时钟系统的结构时钟系统的结构 中心母钟接受来自GPS的标准时间信号，通过传输子系统传给车站及其他场所母钟
28、，由二级母钟按标准时间信号指挥子钟统一显示时间，为乘客和工作人员提供标准时间，同时具备数字式及指针式多路输出接口以及数据接口，为其他子系统提供统一的时间信号，使各机电系统的定时设备与时钟系统同步，从而实现全线统一的时间标准。时钟系统的设备组成时钟系统的设备组成 主要由监控终端、一级母钟、二级母钟、子钟及传输通道5部分组成。轨道交通电源子系统 轨道交通电源子系统功能轨道交通电源子系统功能 通信电源必须保证对通信设备的不间断、无瞬变的供电，同时电源系统具有集中监管的功能，能够将电源系统的信息通过通信接口上传给监控主机并能够接收监控主机的遥控命令，进行相关的控制操作。电源子系统的结构电源子系统的结构 电源子系统除提供直流48V电压外，还提供直流6V、13.8V和24V电压为通信专用设备供电。此外，系统还配置UPS交流供电设备，为通信系统的计算机设备提供不间断220V交流电压。电源子系统的组成电源子系统的组成 由配电设备、整流设备、蓄电池组成。谢谢
