道路通信系統(tǒng)設計課件

第一節(jié)概述

通信系統(tǒng)是各等級公路現(xiàn)代化管理的支撐系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)、語音、圖象等大量信息的傳輸?！袷召M系統(tǒng)信息傳送高速公路管理的基礎，有償使用是高等級公路可持續(xù)發(fā)展的基本條件●內部各系統(tǒng)業(yè)務聯(lián)系常規(guī)交通信息、救援、維修等的及時傳送?！駜炔扛飨到y(tǒng)與外界聯(lián)系上級管理、公安、消防、醫(yī)院、工程、媒體等部門及時互通。第一節(jié)概述通信系統(tǒng)是各等級公路現(xiàn)代化管1道路通信系統(tǒng)的作用

先進的高速公路綜合通信系統(tǒng)能迅速、準確地實現(xiàn)上述三方面的功能，是確保道路暢通的基礎設施之一。

就道路通信技術本身而言，與常規(guī)通信無本質的區(qū)別。

但高速公路作為現(xiàn)代公路網(wǎng)的主骨架，高速公路通訊系統(tǒng)設計應滿足其建設、使用、管理等方面的需求，因此也具有其特殊性。道路通信系統(tǒng)的作用先進的高速公路綜合通信系統(tǒng)能迅速、2一、高速公路通信系統(tǒng)的特殊性1、地域的特殊性

管理站、通訊設施必須沿道路線性分布，在地理位置上可選擇的機會較小。2、專用性

道路通信以內部通信系統(tǒng)為主，大部分時間用于處理交通內部業(yè)務；并入公用通信網(wǎng)為輔，用于特殊情況與外界的聯(lián)系。3、有線通信為主，其他形式為輔

數(shù)字、音頻、視頻信息量龐大，必須依賴有線網(wǎng)絡傳輸；地域狹長，需保持靈活的通訊方式。共20頁第1頁

一、高速公路通信系統(tǒng)的特殊性1、地域的特殊性共20頁第1頁3二、通信系統(tǒng)設計與建設

高速公路通訊體系的設計與建設是一項關系地區(qū)眾多行業(yè)、部門，且符合全國交通專用通訊網(wǎng)規(guī)劃、國家相關技術標準等。

1、設計準則●符合交通專用網(wǎng)規(guī)劃，遵循國家技術標準；●保證系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)需求

保證各路段、道路、區(qū)域之間。信道優(yōu)于終段設備。●專業(yè)化建設；（人、財、裝備的職業(yè)化需求）●穩(wěn)定、先進、可發(fā)展。

通信技術的日新月異；交通領域不斷提升的交流需求）

二、通信系統(tǒng)設計與建設高速公路通訊體系的設計42、設計目標

高速公路通信體系分長途網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、用戶網(wǎng)三個通訊層次，用于不同的傳輸距離。由于道路狹長分布的特點，其通訊主干線以長途網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)構成。

●省際專用網(wǎng)（長途網(wǎng)）設計目標◆內部綜合通信功能（整體管理）◆建全內部子系統(tǒng)：電話交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)、移動通信網(wǎng)等◆有線（光纖）為主，無線（微波、衛(wèi)星）為輔◆數(shù)字交換體系◆保留增容、升級余地（高配置、信技術、嚴規(guī)范）共20頁第1頁

2、設計目標高速公路通信體系分長途網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、用5●路段專用網(wǎng)（地區(qū)網(wǎng)）設計目標

◆語音、數(shù)據(jù)與文字、圖像實時傳遞系統(tǒng)◆數(shù)字程控交換系統(tǒng)

（地區(qū)網(wǎng)的建設原則上要考慮對綜合通信系統(tǒng)ISDN的適應性與擴展）◆遠期增容、聯(lián)網(wǎng)的余地◆本路段專用緊急（安全）電話網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)：集數(shù)據(jù)（含文字）、語音、圖像等信息實時傳遞功能于一體，且能滿足計算機管理、數(shù)據(jù)交換、現(xiàn)場指揮調度、電話會議等需求的現(xiàn)代通信體系。共20頁第1頁

●路段專用網(wǎng)（地區(qū)網(wǎng)）設計目標◆語音、數(shù)據(jù)與文字6共29頁第2頁

三、高速公路信息類型與傳輸方式1高速公路需要傳輸?shù)男畔?，按用途可劃分為下述種類：●

①監(jiān)控、收費、隧道消防等機電子系統(tǒng)的控制指令，監(jiān)測和收費數(shù)據(jù)等數(shù)字信號；●

②閉路電視的視頻信號；●

③程控數(shù)字交換電話和緊急電話的語音信息；●

④管理部門與車輛用戶的多媒體(語音、數(shù)據(jù)、圖像)信息傳輸；●

⑤車輛用戶與衛(wèi)星的通迅信息(從衛(wèi)星獲取GPS信息)。2傳輸方式●固定端到固定端的通信采用有線傳輸;●固定端到運動端(如監(jiān)控中心與車輛)和運動端之間的通信為無線傳輸。共29頁第2頁三、高速公路信息類型與傳輸方式1高速7●高速公路有線通信常采用以光纜傳輸為主干線的多種專用通信系統(tǒng)。其主要包括以下幾部分：●(1)光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)

近期建造的公路通信系統(tǒng)采用同步數(shù)字系列(SDH)自愈環(huán)光纜系統(tǒng)；●(2)緊急電話系統(tǒng)●目前為有線、無線兩種并存；●(3)移動通信系統(tǒng)建有專用無線移動通信或專用集群移動通信系統(tǒng)；●(4)專用近距微波傳輸系統(tǒng)車輛用戶和公路交通智能化都要求建立車輛與管理部門間的專用近距離多媒體通信，為此，出現(xiàn)專用近距通信技術——厘米波短距通信。電子收費系統(tǒng)已使用這種通信技術，車輛多媒體應用將來也須依靠它。共29頁第3頁

四、公路專用通信系統(tǒng)●高速公路有線通信常采用以光纜傳輸為主干線的多種專用通信系統(tǒng)8●

專用性強，通信對象主要是公路管理部門內部各個單位和沿線行駛的客戶；●需要傳輸?shù)男盘柗N類繁多，有語音、活動圖像、數(shù)據(jù)和GPS定位信號等

；●通信方式繁多，幾乎包含當前的所有通信方式

；●數(shù)據(jù)、圖像和語音的傳輸和處理直接相聯(lián)，計算機直接參與通信是公路通信的特點之一；●要求可靠性高；●公路通信里程約為50～400km，終端通常不超過1000個，可歸屬小型通信系統(tǒng)范疇；●高速公路通信系統(tǒng)建立分級管理體制，在各管理分中心建有通信分中心

。五、高速公路通信特點和要求●專用性強，通信對象主要是公路管理部門內部各個單位和沿線9六、高速公路通信系統(tǒng)的基本組成及功能圖像傳輸數(shù)據(jù)傳輸緊急電話指令電話業(yè)務電話廣播及電臺GPS主干線傳輸：

通信主干線，高速公路沿途不同距離、不同部門、不同區(qū)域、不同方式的通信連接方式無線信道有線信道傳輸媒介交通信息視頻采集緊急電話微波通信車輛監(jiān)測車載系統(tǒng)六、高速公路通信系統(tǒng)的基本組成及功能圖像傳輸數(shù)據(jù)傳輸緊急電話10●高速公路設置專用程控數(shù)字交換系統(tǒng)是獲取高可靠性、高可用性通信工具的物質保證；同時，利用已建管道安裝程控電話可以節(jié)省投資費用。目前公路光纜通信系統(tǒng)采用多芯光纜，語音、數(shù)據(jù)、視頻圖像都各有專用光纖，是幾種不同通信系統(tǒng)并存于光纜內。

1．程控數(shù)字交換系統(tǒng)功能要求●（1）完成管理部門各單位點對點的語音、傳真、圖像和數(shù)據(jù)的傳輸；●（2）實現(xiàn)管理中心和下屬各單位一點對多點的同時通信(如指令電話、電話會議等)；●（3）與上級業(yè)務管理部門和外界社會的通信；●（4）具有對系統(tǒng)狀態(tài)自動測試的功能。第二節(jié)程控數(shù)字交換系統(tǒng)●高速公路設置專用程控數(shù)字交換系統(tǒng)是獲取高可靠性、高可用性通112．程控數(shù)字交換系統(tǒng)●程控數(shù)字交換系統(tǒng)為實現(xiàn)多個用戶能在同一時間成對地可靠通話，需將語音信號變換為數(shù)字信號，編輯成二進制代碼；用時分多路復用技術，將多路話音按序以一定規(guī)格編排，沿一條線路順序傳送給交換機，交換機根據(jù)用戶的通話要求，分別接續(xù)各自的線路，讓順序排列的各路話音對號進入，并將數(shù)字代碼恢復為原有的模擬語音信號，讓接收端能正確理解?！窆穼Ｓ秒娫捑W(wǎng)一般采用一個匯接局和若干個端局組成復合星形或環(huán)形數(shù)字通信網(wǎng)。各局數(shù)字交換機通過用戶線接口電路，進行數(shù)模轉換后用雙絞線(模擬信號)連接話機。

2．程控數(shù)字交換系統(tǒng)12●高速公路各現(xiàn)場監(jiān)測站有大量監(jiān)測數(shù)據(jù)需要及時傳送給監(jiān)控中心；各個收費站也有大批數(shù)據(jù)文件要定時傳送收費中心。為此，光纜中辟有專門傳輸數(shù)據(jù)信號的光纖，將沿公路線的各個站點和各級管理中心連接成一個龐大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。

1．數(shù)據(jù)通信特點●數(shù)據(jù)通信是人和計算機、計算機和計算機的通信，計算機直接參與通信是數(shù)據(jù)通信的主要特征。“機——機”間的通信過程，缺乏人的智能識別，需要制訂嚴格的通信協(xié)議；●要求高可靠性。數(shù)據(jù)字符信息含義由規(guī)定的七位碼元表示，只要有一位碼元在傳輸過程發(fā)生差錯(1和0調換)，接收端的理解就會與發(fā)端完全不符，導致嚴重后果；●數(shù)據(jù)通信傳輸速率高。數(shù)據(jù)呼叫和數(shù)據(jù)通信持續(xù)時間都很短，據(jù)統(tǒng)計，90％的數(shù)據(jù)呼叫持續(xù)時間都在50s以內。

第三節(jié)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)●高速公路各現(xiàn)場監(jiān)測站有大量監(jiān)測數(shù)據(jù)需要及時傳送給監(jiān)控中心；132．數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成●數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為三部分：數(shù)據(jù)終端設備DTE(DataTerminalEquipment的縮寫)、數(shù)據(jù)電路終接設備DCE(DataCircuit-terminatingEquipment的縮寫)和信道。在雙向通信中，終端兼具數(shù)據(jù)信源和信宿功能，形式也多種多樣：傳真機、打印機、讀卡機和計算機等都是終端。

2．數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成143．數(shù)據(jù)代碼和數(shù)據(jù)信號基本形式●數(shù)據(jù)終端設備發(fā)出的數(shù)據(jù)信息通常是字母、數(shù)字和符號的組合。為了傳輸數(shù)據(jù)信息，需要用二進制碼元按一定的規(guī)則組合表示不同的字母、數(shù)字和符號，這些按某種規(guī)則組合的碼元稱為傳輸代碼。在通信發(fā)展歷史過程中，使用過多種代碼，計算機出現(xiàn)后，普遍使用國際5號碼。我國根據(jù)5號碼制訂出“信息處理交換用的七位編碼字符集”作為同家標準頒布。字符集除了有字母和數(shù)字，還有圖形和控制字符的代碼，所有代碼都用七位二進制碼元表示，在傳送代碼時，在最后一位代碼后面再加一位監(jiān)督碼元，共有八位。4．數(shù)據(jù)傳輸方式●(1)并行傳輸和串行傳輸并行傳輸指一個字符的各個碼元位都有自己的專有傳輸線路，如8條信道可同時傳送一個字符。串行傳輸是一個字符(8位)接一個字符(8位)，一位接一位順序傳送，從發(fā)送端到接收端只有一條傳輸線。串行傳輸時，接收端能否無差錯地接收發(fā)來的字符，關鍵在于能否同步。3．數(shù)據(jù)代碼和數(shù)據(jù)信號基本形式15●(2)異步傳輸和同步傳輸為解決串行傳輸同步問題，存在異步傳輸和同步傳輸兩種方式。

●異步傳輸：是以字符為單位，字符代碼前增加一個起始位“0”；字符代碼后，接一個奇偶校驗位，一個停止位“1”。這樣，一個字符共有10位碼元。用這種方式作串行傳輸時，一個個字符可連續(xù)發(fā)送，也可單獨發(fā)送；不發(fā)送字符時，保持狀態(tài)“1”。

●同步傳輸：同步傳輸是以固定的時鐘頻率發(fā)送和識別字符的，接收端必須先建立與發(fā)送端相同的時鐘信號。為此，接收端需從發(fā)來的數(shù)據(jù)中提取脈沖頻率信號，并用鎖相環(huán)鎖定在此頻率上以得到同步。同步傳輸中，數(shù)據(jù)發(fā)送以組為單位，一組數(shù)據(jù)包含多個字符或多個獨立碼元。在成組發(fā)送的字符組前面放上一個約定的同步字符“SYN”，同步字符后面的數(shù)據(jù)字符則沒有任何附加位，字符的個數(shù)也沒有限制，直到出現(xiàn)結束字符(ETB)，整組數(shù)據(jù)才算傳輸完畢?！?2)異步傳輸和同步傳輸165．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡●將若干地理位置不同的通信終端用通信設備和鏈路連接起來的通信系統(tǒng)稱為通信網(wǎng)絡，見圖●1）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結構：通信網(wǎng)的拓撲結構分為總線、樹形、星形和環(huán)形等，見圖。5．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡●1）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結構：通信網(wǎng)的拓撲結構分為17●2）面向終端網(wǎng)：由數(shù)據(jù)處理中心與分散在各地的終端連成的網(wǎng)路稱為面向終端網(wǎng)。這種網(wǎng)通常只能在中心和終端間交換數(shù)據(jù)，終端和終端間不能直接交換數(shù)據(jù)。

●

3）處理中心與終端的連接常采用耦合器、復用器和調制解調器等設備連接終端和節(jié)點?！?/p>

4）計算機局域網(wǎng)公路監(jiān)控中心和收費站監(jiān)控樓都配置有多臺計算機，連同它們的外設如顯示器、打印機和鍵盤等，組成為數(shù)頗多的數(shù)據(jù)終端。這些終端相距不遠，它們之間有大量數(shù)據(jù)需要交換，連接后形成計算機局域網(wǎng)。

●2）面向終端網(wǎng)：由數(shù)據(jù)處理中心與分散在各地的終端連成的網(wǎng)路186．公路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特點●1）面向終端通信網(wǎng)高速公路采用分級管理，下一級是上—級的終端，通常只在中心與終端之間交換數(shù)據(jù)，終端之間不能直接交換數(shù)據(jù)，必然形成星形結構的面向終端數(shù)據(jù)通信網(wǎng)?！?/p>

2）專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)公路通信網(wǎng)普遍架設專用光纖線路組成專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)?！?/p>

3）環(huán)形鏈路高速公路通信網(wǎng)的終端很多，線路甚長，且終端幾乎都在同一地理方向；少數(shù)終端的通信活動率雖然較高，但平均通信量不大；而且，多數(shù)終端的通信活動也并不高。因此，可以使同一地理方向的多個終端共用一條通信線路，毋須采用成本高昂的直達鏈路。從可靠性考慮，鏈路可以建成雙環(huán)型結構，見圖。

6．公路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特點19一．光纖數(shù)字通信特點●容量大、頻帶寬，傳輸速率高，2.5Gbps光纜線路已在多個國家投入運行；●損耗低，目前100km長的光纜線路無須設立中繼站，超大規(guī)模集成電路大大減小設備功耗和設備體積，系統(tǒng)成本大幅度下降；●可靠性高，平均誤碼率低于10-9(光纜長度小于480km)，可用多芯光纖組成自愈環(huán)狀網(wǎng)，當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，信號被自動切換到備用光纜；●抗干擾性強，光纖傳輸對外界無干擾，也不接受外界干擾，保密性很好。

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第四節(jié)光纖數(shù)字通信系統(tǒng)共29頁第3頁第四節(jié)光纖數(shù)字通信系統(tǒng)20二、數(shù)字通信基礎知識

1、比特率（bit/s或bps）

數(shù)字信息量用比特（bit為取對數(shù)底數(shù)為2；若取自然對數(shù)計算，單位則用奈特nit）為單位，用比特率表示一種確定的通信方式，每秒能傳輸?shù)男畔⒘俊１忍芈蕟挝唬篕、M、G（目前高比特率已達10G）道路通信系統(tǒng)設計課件212、信號傳輸?shù)膹陀梅绞?/p>

●復用：若干路獨立的信號在同一信道中傳送。在各類通信，特別是數(shù)字通信中，為提高信道利用率，信息傳輸一般都采用各種復用的方式?！耦l分復用（FDM）將信道的可用頻段分成若干互不交疊的頻段，所傳輸?shù)亩嗦沸盘柗謩e占據(jù)其中一個頻段。●時分復用(TDM）將信道的可用時間分成一定順序排列的時隙，所傳輸?shù)亩嗦沸盘柗謩e占據(jù)其中一個時隙。

信號接收端分別用濾波器、時序電路將多路信號分離再進行終端處理。2、信號傳輸?shù)膹陀梅绞健駨陀茫喝舾陕藩毩⒌男盘栐谕恍诺?23、時分復用原理（TDM）

將數(shù)字信號傳輸時間劃分為互不重疊的時隙，相互獨立的多路信號按規(guī)律占用各自的時隙，合路成一個復用信號，并在同一信道中傳輸。

n路信號對時間Ts進行時隙分配，各路信號在幀周期Ts內出現(xiàn)一次3、時分復用原理（TDM）將數(shù)字信號傳輸時間劃分234、傳輸制式（傳輸容量）

為獲得高比特率（bps）的多路復用信號而采用的不同復用方式。目前采用的制式:●準同步數(shù)字系列（PDH）●同步數(shù)字系列（SDH）數(shù)字信號基本復用單元：64kbps。

數(shù)字通信中多路復用一般采用時分復用，按不同速率等級標準分為兩大系列。北美、日本：64（基本單元）×24（路）＝1.544Mbps歐洲：64×32（路）＝2.048Mbps

我國目前采用歐洲標準系列。4、傳輸制式（傳輸容量）為獲得高比特率（bps）24復用方式：

◆以32路64kbps數(shù)字信號構成2.048Mbps的一次基本群路信號；（基群）

◆用四個一次群路信號復結成一個二次群信號，以此類推：

二次群路信號8.448Mbps（2.048×4）三次群路信號34.368Mbps（8.448×4）四次群路信號139.264Mbps（34.368×4）五次群路信號564.992Mbps（139.264×4）……

光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，最終由光端機（OLT）傳遞光信號，但必須由電端機（MUX數(shù)字復用設備）提供標準等級速率的數(shù)字信號和接口。復用方式：◆以32路64kbps數(shù)字信號構成225三、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)基本組成●目前的光纖通信是將信源信息先轉換成電信號，再將電信號變換為光脈沖輸入光纖，以極高的速度傳送至接收端進行光／電逆變換，最后將電信號轉換為信宿可以理解的信息。系統(tǒng)的基本組成見圖。其中：DTE——數(shù)據(jù)終端設備；電發(fā)射端機——將DTE發(fā)來的各種信號轉換成二進制電脈沖；輸入接口——變換輸入碼型；光發(fā)射端機——將電信號轉換為光信號，即E／O變換；光接收端機——將光信號轉換為電信號，即O／E變換；輸出接口——碼型變換；電接收端機——將數(shù)字信號還原為DTE可以理解的信息；光中繼器——當光信號幅度衰減和波形失真時，恢復信號原有脈沖形狀；￠——光纜線路；網(wǎng)管及輔助設備——對通信網(wǎng)的運行性能、配置、故障和安全進行管理；保證電源供給等。共29頁第3頁

三、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)基本組成共29頁第3頁26四．光纖通信主要設備●1）光發(fā)射端機其主要任務是將電信號轉換為光信號，其組成見圖?！?/p>

2）光接收端機光在傳輸途中，幅度衰減，波形被展寬、變形，接收端機接收這些微弱信號，放大并轉換為電脈沖信號?！?/p>

3）光中繼器光中繼器先作光/電轉換，再作電信號均衡放大，時鐘提取和判決再生，最后作電／光轉換。因此，光中繼器是在光接收機和光發(fā)射機中間插入一個電信號中繼器組成。

四．光纖通信主要設備27五．光同步數(shù)字通信網(wǎng)光同步數(shù)字通信網(wǎng)(簡稱SDH網(wǎng))是一個將復接、線路傳輸和交換功能融為一體、由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)進行管理操作、用光纖傳輸光同步信號的綜合信息網(wǎng)。

●

1）SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡單元組成：它有統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口(NNI)和信息結構模塊(STM)，見圖。五．光同步數(shù)字通信網(wǎng)28●

2）關鍵設備●(1)分插復用器ADM：它是一種光電設備，其上半部為接口區(qū)，包括與外界連接、測試和電源等接口；下半部為設備各種模塊的安裝區(qū)，各種模塊對號插入。其結構方框見圖?！?2)數(shù)字交叉連接設備DXCDXC具有ADM的基本功能，并擴展了配線、保護/恢復、監(jiān)控和網(wǎng)絡管理等多種功能的智能化傳輸節(jié)點設備?！?3)光接口●2）關鍵設備29六．網(wǎng)絡保護與自愈網(wǎng)●通信網(wǎng)絡出現(xiàn)差錯或線路中斷，首先是失去對交通流的監(jiān)控，公路管理將產(chǎn)生混亂，造成極大的損失。在設計通信網(wǎng)絡時，首要問題是進行網(wǎng)絡保護，確保網(wǎng)絡的生存力。目前，主要是利用網(wǎng)絡節(jié)點間預先分配的冗余線路實施保護，如1+1保護等?！褡杂W(wǎng)是一種無需人為干預，可在極短的時間內從失效狀態(tài)自動恢復通信功能的網(wǎng)絡，而且，使用戶感覺不到網(wǎng)絡出現(xiàn)過故障。目前，多采用線路保護倒換和環(huán)形網(wǎng)保護等措施。圖示是二纖通道保護環(huán)形網(wǎng)，用1+1保護方式。六．網(wǎng)絡保護與自愈網(wǎng)30七．網(wǎng)絡管理系統(tǒng)●公路專用通信SDH網(wǎng)大都實行兩級管理，以基層通信站(包括收費和現(xiàn)場監(jiān)控站的通信設施)作為網(wǎng)元，通信中心作為網(wǎng)元管理層實施分層管理。管理功能為：●故障管理：連續(xù)監(jiān)視和及時報警不同網(wǎng)絡層的傳輸缺陷，如信號丟失、編碼器故障和局部電源故障等，或進行測試操作?！裥阅芄芾恚簩W(wǎng)元和設備的狀態(tài)和性能參數(shù)進行監(jiān)測、分析和控制；收集、存儲和評價各層次的性能參數(shù)，對參數(shù)作門限管理，發(fā)出越限報告，統(tǒng)計系統(tǒng)的特殊事件(如指針調整事件等)。●配置管理：開銷字節(jié)設置和檢索；自動保護倒換狀態(tài)設置和管理；設備參數(shù)的設定、檢索和對網(wǎng)元端口連接進行管理?！癜踩芾恚和ㄟ^設置口令，對使用權限實施網(wǎng)管系統(tǒng)的接入安全管理，網(wǎng)絡資源管理?！窬C合管理：人機界面管理、報表生成、打印管理、管理軟件的下載和重載管理。

七．網(wǎng)絡管理系統(tǒng)31八．網(wǎng)同步●同步傳輸網(wǎng)的各級時鐘應該同步，公路專用通信系統(tǒng)常采用主從同步方式。●通常由通信中心的時鐘作為主時鐘，是基準參考時鐘，精度約為1×10-8，其它所有時鐘都與它鎖相同步，網(wǎng)元時鐘精度約為4.6×10-6。正常情況下，低級時鐘總是從它的同級或高一級時鐘處接受定時信號?！駷榱颂岣邥r鐘網(wǎng)絡的可靠性，應采用多重備份方式。此時同階幀不僅字節(jié)時隙相等，組成字節(jié)的比特傳輸率相同，脈沖的相位也完全一致。八．網(wǎng)同步32九．公路光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡●公路光纖數(shù)字通信網(wǎng)大都采用環(huán)形自愈網(wǎng)。網(wǎng)絡主要由多芯光纜、分插復用和交叉連接復用等器件組成，在光路的排布和交換應用方面起到更為重要的作用，通信系統(tǒng)一般設有總站，有人管理站和無人站三種，圖示是我國某高速公路通信網(wǎng)絡構成圖。

九．公路光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡33光纖數(shù)字通信示意圖34/140MUX140OLT34/140MUX140OLT2/34MUX2/34MUX2/34MUX2/34MUX32路數(shù)字系列（64k×32）………………數(shù)字信號DDF發(fā)送或接收光端機光端機電端機電端機光纖通訊二次群路信號光纖兩點通信的基本構成光纖數(shù)字通信示意圖34/14014034/1401402/3341．需要傳輸?shù)囊曨l圖像與相關信息●(1)重要路段、立交和隧道攝像機拍攝的交通流圖像信息需要實時傳送給監(jiān)控中心，與此同時，監(jiān)控中心需要將對鏡頭和云臺的控制信號分別反向傳送給攝像機；●(2)收費車道攝制圖像需實時傳送監(jiān)控樓，反向控制信號由監(jiān)控樓傳送給攝像機；●(3)收費亭收費工作圖像實時傳送給收費站監(jiān)控樓；●(4)異常收費圖像需傳送給收費中心；●(5)傳送電視會議圖像。第五節(jié)視頻圖像傳輸系統(tǒng)1．需要傳輸?shù)囊曨l圖像與相關信息第五節(jié)視頻圖像傳輸系統(tǒng)352．視頻圖像的同軸電纜傳輸●同軸電纜適用于基帶傳輸，將攝制圖像信息不經(jīng)調制直接送入同軸電纜傳輸，簡單易行且成本低廉，廣泛用于2km以內的圖像傳送。

3．視頻圖像的光纜傳輸●(1)基帶傳輸：工作方式與同軸電纜相同，但傳輸距離更長(可大于10km)，干擾也更少，控制信號經(jīng)過調制后，可從同一光纖反向傳輸。●(2)副載波復用傳輸

：將各需要傳輸?shù)膱D像基帶模擬信號用頻率調制法調制在各自的副載波上，然后經(jīng)過頻分復用(合路)，用合路的已調信號去調制半導體激光器的輸出光強，經(jīng)光纖將多路圖像信號復用傳送給監(jiān)控中心。

●(3)數(shù)字傳輸：利用圖像壓縮編碼技術將圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼以實現(xiàn)圖像傳輸?shù)募夹g。2．視頻圖像的同軸電纜傳輸361．公路交通對移動通信的需求●（1）運營部門需要與公路作業(yè)車輛和人員進行通信聯(lián)系，如對路政巡邏車輛、消防急救車、拖曳車和維修車輛的調度指揮等；●（2）公路管理部門與用戶——駕駛員的通信聯(lián)系，如：向用戶提供比較詳細的交通信息；路側通信站與車輛進行實時信息交換(如電子收費)和對車輛實施行駛控制等；●（3）車輛定位、探測和電子收費要求使用全球定位系統(tǒng)，衛(wèi)星通信將進入公路通信范疇第六節(jié)移動通信1．公路交通對移動通信的需求第六節(jié)移動通信372．移動通信概述●（1）移功通信特點：無線信道；傳播條件惡劣；干擾嚴重；跟蹤交換；多普勒效應?！瘢?）移動通信使用的頻段：我國劃定的移動通信頻率從29.7MHz～4999MHz，共分15個頻段?！瘢?）移動通信工作方式：單頻單工制；半雙工制；雙工制?！瘢?）移動通信系統(tǒng)組成：由基臺(BS)、移動臺(MS)、移動業(yè)務交換小心(MSC)和與市話網(wǎng)(PSTN)相連接的中繼線等組成，如圖所示?！瘢?）信號調制方式：模擬信號調制；數(shù)字信號調制。2．移動通信概述383．公用移動通信網(wǎng)●

1）移動通信體制●(1)大區(qū)制：在一個服務區(qū)域內，只設立一個基站，并由此站負責通信鏈路的連接和控制

;●(2)小區(qū)制：將通信服務區(qū)劃分為若干個相連的無線小區(qū)，每個小區(qū)分別設置一個基臺，為進入本區(qū)的移動臺提供無線和有線信道，進行通信服務。并在移動業(yè)務交換中心(MSC)的統(tǒng)—控制下，實現(xiàn)小區(qū)間移功用戶通信的轉接，以及移動用戶與有錢用戶的連接。小區(qū)主要有兩種形式：帶狀小區(qū)；面狀小區(qū)。3．公用移動通信網(wǎng)39●2）蜂房移動通信的信道結構基地站與移動臺之間的無線信道是一條雙向傳輸通道，它使用兩個分隔的載波頻率。以我國分配的頻段和信道為例，上行頻率為879～899MHz，下行頻率為924～944MHz，通頻段寬度為20MHz，上下信道頻率間隔為45MHz。每一信道的帶寬為25KHz，總共可安排800條雙向信道?；居卸嗌賯€無線信道，就有相對應的設備信道單元(固定頻率的發(fā)射機和接收機數(shù)目)。移動臺只有一個發(fā)射機和一個接收機，它的中心頻率是可變的。開機后，移動臺對它周圍的信道進行掃描，自動將本身頻率調節(jié)并鎖定在信號最強的信道上，準備接收呼叫。進入通信狀態(tài)后，根據(jù)實際情況或按照業(yè)務交換中心的指令自動切換到所需要的信道。和有線程控電活一樣，必須具有某些控制信號和傳輸指令才能高效率、有秩序地通信。為此將話音以外的信號和指令統(tǒng)稱為信令，因而信道有話音信道和控制信道之分。每一個基地站分配一個控制信道，其余信道用來傳送話音和數(shù)據(jù)

●2）蜂房移動通信的信道結構40●

3）移動臺的號碼和位置登記●移動臺位置不固定，驗明移動臺通信合法性，判明它所在的小區(qū)，接續(xù)信道和計費都需要一套規(guī)定和方法?！褚苿优_有三種編號：—種是撥號號碼；第二種是系列號，第三種是移動臺識別碼，呼叫時會自動將拔號碼變換成移動臺的識別碼。后兩種號碼應具有保密性?！裰酪苿优_所屬的小區(qū)是建立呼叫的前提，常用移動臺自報位置的登記法。移動臺選擇其經(jīng)常活動的小區(qū)作為“家區(qū)”進行登記，家區(qū)將移動臺的識別碼及位置信息存入MSC的原籍位置寄存器中。當移動臺越出家區(qū)進入新區(qū)時，即向被訪問的MSC報告原籍位置區(qū)號及本身識別碼，并由被訪的MSC將該移動臺新位置小區(qū)信息通知它的家區(qū)，使原籍位置寄存器存入變更后的新位置小區(qū)信息。這樣，當該移動臺被呼叫時，就可及時掌握它當前所在的MSC和小區(qū)，接續(xù)通信信道?！?）移動臺的號碼和位置登記41●

4）過界信道切換●移動臺在通信過程中，從—小區(qū)駛入另一小區(qū)時，信道應自動切換到相鄰小區(qū)的基臺上，通信將從—個頻道轉至另一個頻道上進行，此功能由MSC通過監(jiān)測控制自動執(zhí)行。●每個無線小區(qū)都裝有信號強度接收機，專門用來檢測移動臺發(fā)出信號的強弱。當移動臺在某一小區(qū)內運動時，與此小區(qū)相鄰的各小區(qū)均能檢測到該臺發(fā)出的信號，但信號強度各有不同，強度大的表示移動臺與此基站距離較近?？梢栽O置一個切換門限值，當鄰近基臺與原基臺的信號強度差大于門限值，即由MSC向移動臺和基地臺發(fā)出切換指令，將頻道變換到信號強的基地臺。切換期通信中斷時間應在400～800ms內，以免影響通話質量。

●4）過界信道切換42●5）蜂房通信系統(tǒng)的工作過程●(1)移動臺被呼●

MSC驗證識別碼是否有權使用移動通信系統(tǒng)，并查找所呼移動臺的位置；●通知被呼叫移動臺所在的家區(qū)基站，在控制信道上呼叫被呼臺識別碼；●出現(xiàn)尋呼響應后，MSC選擇空閑無線信道，對基地站指定話音信道；●基地站啟動指定信道發(fā)射機，使移動臺調頻到此頻率，并經(jīng)話音信道發(fā)出監(jiān)測音（SAT）；●當基地站收到移動臺的SAT回音，即發(fā)出振鈴信號。在收到振鈴確認信號(ST)后，即向MSC送回鈴音，無線通信信道接續(xù)完成?！?2)移動臺主呼●移動臺發(fā)射機在控制信道上發(fā)出移動臺系列號、識別碼和被叫用戶號碼；●基地臺將此信號轉發(fā)給MSC；●

MSC驗證系列號是否為禁用號，識別碼是否有權使用移動通信系統(tǒng)；●

MSC或是通過中繼線接入市話用戶，或是尋呼被呼叫的移動用戶，其余過程同前●5）蜂房通信系統(tǒng)的工作過程434．集群移動通信系統(tǒng)●集群通信系統(tǒng)是多個用戶共用一組無線信道，并動態(tài)使用這些信道進行業(yè)務指揮調度的移動通信系統(tǒng)。●

1）集群通信系統(tǒng)特點：集群通信采用單工和半雙工；主要用于調度指揮；用戶具有私人保密性和不同的優(yōu)先等級；阻塞概率低，所需時間短，信道利用率和服務質量高等優(yōu)點?！?/p>

2）集群通信系統(tǒng)組成見圖：系統(tǒng)控制中心，用來管理控制整個系統(tǒng)的運行；系統(tǒng)管理終端，值班員通過終端對系統(tǒng)進行管理控制；基站，通常配置5～20個信道，每個信道配置一臺轉發(fā)器和天饋線；調度臺，分有線和無線調度臺兩種；移動臺，有車載機和手持機等。

4．集群移動通信系統(tǒng)44●3）頻率配置：交通部規(guī)定以800MHz集群系統(tǒng)作為公路交通運營調度指揮的專用通信工具?！?/p>

4）集群方式：集群是指對正在申請服務的用戶群自動分配信道的操作。常用的集群方式有三種：信息集群：對呼叫用戶分配一條固定的無線信道，待最后一次講話完畢，松開“按——講”開始，控制器等待6～10s的信道保留時間，再將信道分配給別的通話對使用。這種方式顯然未能充分利用無線信道；傳輸集群：通話雙方有一方按下“按——講”開關，控制器即分配—條信道給它。當通話完畢，松開“按——講”開關，就立即將該信道調給其它通話對使用，沒有信道保留時間；準傳輸集群：按傳輸集群的方式工作，但在每一次松開“按——講”開關后，并不立刻調走信道，而是給予較短的信道保留時間(0.5～6s)。●3）頻率配置：交通部規(guī)定以800MHz集群系統(tǒng)作為公路交455．專用短程移動通信●專用短程移動通信主要是用來控制車輛運動和征收通行費。控制車輛運動包括對運行車輛位置和方向的測定，對車輛縱向和橫向運動速度的控制等。電子收費需要在車輛運動過程中查明車輛類型、進出高速公路的站號，并將計算出的應繳通行費額通知用戶。完成這些工作都需要在路側固定通信站與運動車輛間多次交流數(shù)據(jù)，只有高可靠性的移動通信才能滿足這些要求。5．專用短程移動通信46●專用短程移動通信是將數(shù)字數(shù)據(jù)信號調制在高頻副載波上，再以此搭載有信號的副載波調制到頻率、幅值固定的厘米波上，由天饋線在路面通信站和運動車輛之間來回傳播，車輛至地面站的信號傳送稱為“上行”，地面站至車輛的信號傳送為“下行”。全部信號的編制、發(fā)射、接收、處理、存儲和轉送均由雙方的微處理器按專用軟件控制并操作硬件執(zhí)行。●為了在全球推行這些技術，必須制訂與此相關的通信協(xié)議。最近各國認同5.8GHz為專用頻帶。

道路通信系統(tǒng)設計課件47第七節(jié)主干線傳輸

通信主干線包括站間、段間、區(qū)域間不同距離、不同部門的交通信息實時傳輸，目前高速公路通信已進入數(shù)字網(wǎng)絡發(fā)展的新時期。一、常用的三種通信方式1、光纖通訊（單模、多模）高速公路首選的通信方式。

傳輸信息量大、距離遠、損耗小、穩(wěn)定性高、抗干擾強建設容易等。2、微波通訊（300MHz～300GHz）適合短距離通信，用于光纖通信的補充。

靈活性好，站間無需任何設備，便于建設與維護。但受環(huán)境影響嚴重，造價較高（微波塔），存在一定程度的相互干擾。第七節(jié)主干線傳輸通信主干線包括站間、段間、區(qū)域間不483、衛(wèi)星通訊

利用同步通信衛(wèi)星實施微波接力通信技術。

衛(wèi)星通訊雖然也存在干擾的問題，（環(huán)境、信號之間等）但其涵蓋距離、區(qū)域是其他所有通信方式無法比擬的，所以在交通通信專業(yè)網(wǎng)中有著十分重要的地位。3、衛(wèi)星通訊利用同步通信衛(wèi)星實施微波接力通信技術。49共29頁第3頁

第六節(jié)其它輔助系統(tǒng)

●一.交流供電系統(tǒng)●二.直流供電系統(tǒng)●三.接地系統(tǒng)●四.通信管道工程共29頁第3頁第六節(jié)其它輔助系統(tǒng)

●一.交流供電系統(tǒng)50共29頁第3頁

案例介紹——京滬高速公路通信系統(tǒng)★京滬高速公路全路鋪設20芯光纜，采用同步光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（SDH

STM-1）、光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)會同程控數(shù)字交換系統(tǒng)形成一套綜合業(yè)務通信系統(tǒng)?！锿ㄐ畔到y(tǒng)為收費、監(jiān)控提供的傳輸功能如下：★（1）監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸★（2）監(jiān)控圖象傳輸★（3）收費數(shù)據(jù)傳輸★

（4）收費圖象傳輸共29頁第3頁案例介紹——京滬高速公路通信系統(tǒng)★京滬高51第一節(jié)概述

通信系統(tǒng)是各等級公路現(xiàn)代化管理的支撐系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)、語音、圖象等大量信息的傳輸。●收費系統(tǒng)信息傳送高速公路管理的基礎，有償使用是高等級公路可持續(xù)發(fā)展的基本條件●內部各系統(tǒng)業(yè)務聯(lián)系常規(guī)交通信息、救援、維修等的及時傳送。●內部各系統(tǒng)與外界聯(lián)系上級管理、公安、消防、醫(yī)院、工程、媒體等部門及時互通。第一節(jié)概述通信系統(tǒng)是各等級公路現(xiàn)代化管52道路通信系統(tǒng)的作用

先進的高速公路綜合通信系統(tǒng)能迅速、準確地實現(xiàn)上述三方面的功能，是確保道路暢通的基礎設施之一。

就道路通信技術本身而言，與常規(guī)通信無本質的區(qū)別。

但高速公路作為現(xiàn)代公路網(wǎng)的主骨架，高速公路通訊系統(tǒng)設計應滿足其建設、使用、管理等方面的需求，因此也具有其特殊性。道路通信系統(tǒng)的作用先進的高速公路綜合通信系統(tǒng)能迅速、53一、高速公路通信系統(tǒng)的特殊性1、地域的特殊性

管理站、通訊設施必須沿道路線性分布，在地理位置上可選擇的機會較小。2、專用性

道路通信以內部通信系統(tǒng)為主，大部分時間用于處理交通內部業(yè)務；并入公用通信網(wǎng)為輔，用于特殊情況與外界的聯(lián)系。3、有線通信為主，其他形式為輔

數(shù)字、音頻、視頻信息量龐大，必須依賴有線網(wǎng)絡傳輸；地域狹長，需保持靈活的通訊方式。共20頁第1頁

一、高速公路通信系統(tǒng)的特殊性1、地域的特殊性共20頁第1頁54二、通信系統(tǒng)設計與建設

高速公路通訊體系的設計與建設是一項關系地區(qū)眾多行業(yè)、部門，且符合全國交通專用通訊網(wǎng)規(guī)劃、國家相關技術標準等。

1、設計準則●符合交通專用網(wǎng)規(guī)劃，遵循國家技術標準；●保證系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)需求

保證各路段、道路、區(qū)域之間。信道優(yōu)于終段設備?！駥I(yè)化建設；（人、財、裝備的職業(yè)化需求）●穩(wěn)定、先進、可發(fā)展。

通信技術的日新月異；交通領域不斷提升的交流需求）

二、通信系統(tǒng)設計與建設高速公路通訊體系的設計552、設計目標

高速公路通信體系分長途網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、用戶網(wǎng)三個通訊層次，用于不同的傳輸距離。由于道路狹長分布的特點，其通訊主干線以長途網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)構成。

●省際專用網(wǎng)（長途網(wǎng)）設計目標◆內部綜合通信功能（整體管理）◆建全內部子系統(tǒng)：電話交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)、移動通信網(wǎng)等◆有線（光纖）為主，無線（微波、衛(wèi)星）為輔◆數(shù)字交換體系◆保留增容、升級余地（高配置、信技術、嚴規(guī)范）共20頁第1頁

2、設計目標高速公路通信體系分長途網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、用56●路段專用網(wǎng)（地區(qū)網(wǎng)）設計目標

◆語音、數(shù)據(jù)與文字、圖像實時傳遞系統(tǒng)◆數(shù)字程控交換系統(tǒng)

（地區(qū)網(wǎng)的建設原則上要考慮對綜合通信系統(tǒng)ISDN的適應性與擴展）◆遠期增容、聯(lián)網(wǎng)的余地◆本路段專用緊急（安全）電話網(wǎng)綜合通信系統(tǒng)：集數(shù)據(jù)（含文字）、語音、圖像等信息實時傳遞功能于一體，且能滿足計算機管理、數(shù)據(jù)交換、現(xiàn)場指揮調度、電話會議等需求的現(xiàn)代通信體系。共20頁第1頁

●路段專用網(wǎng)（地區(qū)網(wǎng)）設計目標◆語音、數(shù)據(jù)與文字57共29頁第2頁

三、高速公路信息類型與傳輸方式1高速公路需要傳輸?shù)男畔?，按用途可劃分為下述種類：●

①監(jiān)控、收費、隧道消防等機電子系統(tǒng)的控制指令，監(jiān)測和收費數(shù)據(jù)等數(shù)字信號；●

②閉路電視的視頻信號；●

③程控數(shù)字交換電話和緊急電話的語音信息；●

④管理部門與車輛用戶的多媒體(語音、數(shù)據(jù)、圖像)信息傳輸；●

⑤車輛用戶與衛(wèi)星的通迅信息(從衛(wèi)星獲取GPS信息)。2傳輸方式●固定端到固定端的通信采用有線傳輸;●固定端到運動端(如監(jiān)控中心與車輛)和運動端之間的通信為無線傳輸。共29頁第2頁三、高速公路信息類型與傳輸方式1高速58●高速公路有線通信常采用以光纜傳輸為主干線的多種專用通信系統(tǒng)。其主要包括以下幾部分：●(1)光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)

近期建造的公路通信系統(tǒng)采用同步數(shù)字系列(SDH)自愈環(huán)光纜系統(tǒng)；●(2)緊急電話系統(tǒng)●目前為有線、無線兩種并存；●(3)移動通信系統(tǒng)建有專用無線移動通信或專用集群移動通信系統(tǒng)；●(4)專用近距微波傳輸系統(tǒng)車輛用戶和公路交通智能化都要求建立車輛與管理部門間的專用近距離多媒體通信，為此，出現(xiàn)專用近距通信技術——厘米波短距通信。電子收費系統(tǒng)已使用這種通信技術，車輛多媒體應用將來也須依靠它。共29頁第3頁

四、公路專用通信系統(tǒng)●高速公路有線通信常采用以光纜傳輸為主干線的多種專用通信系統(tǒng)59●

專用性強，通信對象主要是公路管理部門內部各個單位和沿線行駛的客戶；●需要傳輸?shù)男盘柗N類繁多，有語音、活動圖像、數(shù)據(jù)和GPS定位信號等

；●通信方式繁多，幾乎包含當前的所有通信方式

；●數(shù)據(jù)、圖像和語音的傳輸和處理直接相聯(lián)，計算機直接參與通信是公路通信的特點之一；●要求可靠性高；●公路通信里程約為50～400km，終端通常不超過1000個，可歸屬小型通信系統(tǒng)范疇；●高速公路通信系統(tǒng)建立分級管理體制，在各管理分中心建有通信分中心

。五、高速公路通信特點和要求●專用性強，通信對象主要是公路管理部門內部各個單位和沿線60六、高速公路通信系統(tǒng)的基本組成及功能圖像傳輸數(shù)據(jù)傳輸緊急電話指令電話業(yè)務電話廣播及電臺GPS主干線傳輸：

通信主干線，高速公路沿途不同距離、不同部門、不同區(qū)域、不同方式的通信連接方式無線信道有線信道傳輸媒介交通信息視頻采集緊急電話微波通信車輛監(jiān)測車載系統(tǒng)六、高速公路通信系統(tǒng)的基本組成及功能圖像傳輸數(shù)據(jù)傳輸緊急電話61●高速公路設置專用程控數(shù)字交換系統(tǒng)是獲取高可靠性、高可用性通信工具的物質保證；同時，利用已建管道安裝程控電話可以節(jié)省投資費用。目前公路光纜通信系統(tǒng)采用多芯光纜，語音、數(shù)據(jù)、視頻圖像都各有專用光纖，是幾種不同通信系統(tǒng)并存于光纜內。

1．程控數(shù)字交換系統(tǒng)功能要求●（1）完成管理部門各單位點對點的語音、傳真、圖像和數(shù)據(jù)的傳輸；●（2）實現(xiàn)管理中心和下屬各單位一點對多點的同時通信(如指令電話、電話會議等)；●（3）與上級業(yè)務管理部門和外界社會的通信；●（4）具有對系統(tǒng)狀態(tài)自動測試的功能。第二節(jié)程控數(shù)字交換系統(tǒng)●高速公路設置專用程控數(shù)字交換系統(tǒng)是獲取高可靠性、高可用性通622．程控數(shù)字交換系統(tǒng)●程控數(shù)字交換系統(tǒng)為實現(xiàn)多個用戶能在同一時間成對地可靠通話，需將語音信號變換為數(shù)字信號，編輯成二進制代碼；用時分多路復用技術，將多路話音按序以一定規(guī)格編排，沿一條線路順序傳送給交換機，交換機根據(jù)用戶的通話要求，分別接續(xù)各自的線路，讓順序排列的各路話音對號進入，并將數(shù)字代碼恢復為原有的模擬語音信號，讓接收端能正確理解。●公路專用電話網(wǎng)一般采用一個匯接局和若干個端局組成復合星形或環(huán)形數(shù)字通信網(wǎng)。各局數(shù)字交換機通過用戶線接口電路，進行數(shù)模轉換后用雙絞線(模擬信號)連接話機。

2．程控數(shù)字交換系統(tǒng)63●高速公路各現(xiàn)場監(jiān)測站有大量監(jiān)測數(shù)據(jù)需要及時傳送給監(jiān)控中心；各個收費站也有大批數(shù)據(jù)文件要定時傳送收費中心。為此，光纜中辟有專門傳輸數(shù)據(jù)信號的光纖，將沿公路線的各個站點和各級管理中心連接成一個龐大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。

1．數(shù)據(jù)通信特點●數(shù)據(jù)通信是人和計算機、計算機和計算機的通信，計算機直接參與通信是數(shù)據(jù)通信的主要特征?！皺C——機”間的通信過程，缺乏人的智能識別，需要制訂嚴格的通信協(xié)議；●要求高可靠性。數(shù)據(jù)字符信息含義由規(guī)定的七位碼元表示，只要有一位碼元在傳輸過程發(fā)生差錯(1和0調換)，接收端的理解就會與發(fā)端完全不符，導致嚴重后果；●數(shù)據(jù)通信傳輸速率高。數(shù)據(jù)呼叫和數(shù)據(jù)通信持續(xù)時間都很短，據(jù)統(tǒng)計，90％的數(shù)據(jù)呼叫持續(xù)時間都在50s以內。

第三節(jié)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)●高速公路各現(xiàn)場監(jiān)測站有大量監(jiān)測數(shù)據(jù)需要及時傳送給監(jiān)控中心；642．數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成●數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為三部分：數(shù)據(jù)終端設備DTE(DataTerminalEquipment的縮寫)、數(shù)據(jù)電路終接設備DCE(DataCircuit-terminatingEquipment的縮寫)和信道。在雙向通信中，終端兼具數(shù)據(jù)信源和信宿功能，形式也多種多樣：傳真機、打印機、讀卡機和計算機等都是終端。

2．數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成653．數(shù)據(jù)代碼和數(shù)據(jù)信號基本形式●數(shù)據(jù)終端設備發(fā)出的數(shù)據(jù)信息通常是字母、數(shù)字和符號的組合。為了傳輸數(shù)據(jù)信息，需要用二進制碼元按一定的規(guī)則組合表示不同的字母、數(shù)字和符號，這些按某種規(guī)則組合的碼元稱為傳輸代碼。在通信發(fā)展歷史過程中，使用過多種代碼，計算機出現(xiàn)后，普遍使用國際5號碼。我國根據(jù)5號碼制訂出“信息處理交換用的七位編碼字符集”作為同家標準頒布。字符集除了有字母和數(shù)字，還有圖形和控制字符的代碼，所有代碼都用七位二進制碼元表示，在傳送代碼時，在最后一位代碼后面再加一位監(jiān)督碼元，共有八位。4．數(shù)據(jù)傳輸方式●(1)并行傳輸和串行傳輸并行傳輸指一個字符的各個碼元位都有自己的專有傳輸線路，如8條信道可同時傳送一個字符。串行傳輸是一個字符(8位)接一個字符(8位)，一位接一位順序傳送，從發(fā)送端到接收端只有一條傳輸線。串行傳輸時，接收端能否無差錯地接收發(fā)來的字符，關鍵在于能否同步。3．數(shù)據(jù)代碼和數(shù)據(jù)信號基本形式66●(2)異步傳輸和同步傳輸為解決串行傳輸同步問題，存在異步傳輸和同步傳輸兩種方式。

●異步傳輸：是以字符為單位，字符代碼前增加一個起始位“0”；字符代碼后，接一個奇偶校驗位，一個停止位“1”。這樣，一個字符共有10位碼元。用這種方式作串行傳輸時，一個個字符可連續(xù)發(fā)送，也可單獨發(fā)送；不發(fā)送字符時，保持狀態(tài)“1”。

●同步傳輸：同步傳輸是以固定的時鐘頻率發(fā)送和識別字符的，接收端必須先建立與發(fā)送端相同的時鐘信號。為此，接收端需從發(fā)來的數(shù)據(jù)中提取脈沖頻率信號，并用鎖相環(huán)鎖定在此頻率上以得到同步。同步傳輸中，數(shù)據(jù)發(fā)送以組為單位，一組數(shù)據(jù)包含多個字符或多個獨立碼元。在成組發(fā)送的字符組前面放上一個約定的同步字符“SYN”，同步字符后面的數(shù)據(jù)字符則沒有任何附加位，字符的個數(shù)也沒有限制，直到出現(xiàn)結束字符(ETB)，整組數(shù)據(jù)才算傳輸完畢?！?2)異步傳輸和同步傳輸675．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡●將若干地理位置不同的通信終端用通信設備和鏈路連接起來的通信系統(tǒng)稱為通信網(wǎng)絡，見圖●1）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結構：通信網(wǎng)的拓撲結構分為總線、樹形、星形和環(huán)形等，見圖。5．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡●1）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結構：通信網(wǎng)的拓撲結構分為68●2）面向終端網(wǎng)：由數(shù)據(jù)處理中心與分散在各地的終端連成的網(wǎng)路稱為面向終端網(wǎng)。這種網(wǎng)通常只能在中心和終端間交換數(shù)據(jù)，終端和終端間不能直接交換數(shù)據(jù)。

●

3）處理中心與終端的連接常采用耦合器、復用器和調制解調器等設備連接終端和節(jié)點?！?/p>

4）計算機局域網(wǎng)公路監(jiān)控中心和收費站監(jiān)控樓都配置有多臺計算機，連同它們的外設如顯示器、打印機和鍵盤等，組成為數(shù)頗多的數(shù)據(jù)終端。這些終端相距不遠，它們之間有大量數(shù)據(jù)需要交換，連接后形成計算機局域網(wǎng)。

●2）面向終端網(wǎng)：由數(shù)據(jù)處理中心與分散在各地的終端連成的網(wǎng)路696．公路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特點●1）面向終端通信網(wǎng)高速公路采用分級管理，下一級是上—級的終端，通常只在中心與終端之間交換數(shù)據(jù)，終端之間不能直接交換數(shù)據(jù)，必然形成星形結構的面向終端數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。●

2）專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)公路通信網(wǎng)普遍架設專用光纖線路組成專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)?！?/p>

3）環(huán)形鏈路高速公路通信網(wǎng)的終端很多，線路甚長，且終端幾乎都在同一地理方向；少數(shù)終端的通信活動率雖然較高，但平均通信量不大；而且，多數(shù)終端的通信活動也并不高。因此，可以使同一地理方向的多個終端共用一條通信線路，毋須采用成本高昂的直達鏈路。從可靠性考慮，鏈路可以建成雙環(huán)型結構，見圖。

6．公路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特點70一．光纖數(shù)字通信特點●容量大、頻帶寬，傳輸速率高，2.5Gbps光纜線路已在多個國家投入運行；●損耗低，目前100km長的光纜線路無須設立中繼站，超大規(guī)模集成電路大大減小設備功耗和設備體積，系統(tǒng)成本大幅度下降；●可靠性高，平均誤碼率低于10-9(光纜長度小于480km)，可用多芯光纖組成自愈環(huán)狀網(wǎng)，當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，信號被自動切換到備用光纜；●抗干擾性強，光纖傳輸對外界無干擾，也不接受外界干擾，保密性很好。

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第四節(jié)光纖數(shù)字通信系統(tǒng)共29頁第3頁第四節(jié)光纖數(shù)字通信系統(tǒng)71二、數(shù)字通信基礎知識

1、比特率（bit/s或bps）

數(shù)字信息量用比特（bit為取對數(shù)底數(shù)為2；若取自然對數(shù)計算，單位則用奈特nit）為單位，用比特率表示一種確定的通信方式，每秒能傳輸?shù)男畔⒘?。比特率單位：K、M、G（目前高比特率已達10G）道路通信系統(tǒng)設計課件722、信號傳輸?shù)膹陀梅绞?/p>

●復用：若干路獨立的信號在同一信道中傳送。在各類通信，特別是數(shù)字通信中，為提高信道利用率，信息傳輸一般都采用各種復用的方式。●頻分復用（FDM）將信道的可用頻段分成若干互不交疊的頻段，所傳輸?shù)亩嗦沸盘柗謩e占據(jù)其中一個頻段?！駮r分復用(TDM）將信道的可用時間分成一定順序排列的時隙，所傳輸?shù)亩嗦沸盘柗謩e占據(jù)其中一個時隙。

信號接收端分別用濾波器、時序電路將多路信號分離再進行終端處理。2、信號傳輸?shù)膹陀梅绞健駨陀茫喝舾陕藩毩⒌男盘栐谕恍诺?33、時分復用原理（TDM）

將數(shù)字信號傳輸時間劃分為互不重疊的時隙，相互獨立的多路信號按規(guī)律占用各自的時隙，合路成一個復用信號，并在同一信道中傳輸。

n路信號對時間Ts進行時隙分配，各路信號在幀周期Ts內出現(xiàn)一次3、時分復用原理（TDM）將數(shù)字信號傳輸時間劃分744、傳輸制式（傳輸容量）

為獲得高比特率（bps）的多路復用信號而采用的不同復用方式。目前采用的制式:●準同步數(shù)字系列（PDH）●同步數(shù)字系列（SDH）數(shù)字信號基本復用單元：64kbps。

數(shù)字通信中多路復用一般采用時分復用，按不同速率等級標準分為兩大系列。北美、日本：64（基本單元）×24（路）＝1.544Mbps歐洲：64×32（路）＝2.048Mbps

我國目前采用歐洲標準系列。4、傳輸制式（傳輸容量）為獲得高比特率（bps）75復用方式：

◆以32路64kbps數(shù)字信號構成2.048Mbps的一次基本群路信號；（基群）

◆用四個一次群路信號復結成一個二次群信號，以此類推：

二次群路信號8.448Mbps（2.048×4）三次群路信號34.368Mbps（8.448×4）四次群路信號139.264Mbps（34.368×4）五次群路信號564.992Mbps（139.264×4）……

光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，最終由光端機（OLT）傳遞光信號，但必須由電端機（MUX數(shù)字復用設備）提供標準等級速率的數(shù)字信號和接口。復用方式：◆以32路64kbps數(shù)字信號構成276三、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)基本組成●目前的光纖通信是將信源信息先轉換成電信號，再將電信號變換為光脈沖輸入光纖，以極高的速度傳送至接收端進行光／電逆變換，最后將電信號轉換為信宿可以理解的信息。系統(tǒng)的基本組成見圖。其中：DTE——數(shù)據(jù)終端設備；電發(fā)射端機——將DTE發(fā)來的各種信號轉換成二進制電脈沖；輸入接口——變換輸入碼型；光發(fā)射端機——將電信號轉換為光信號，即E／O變換；光接收端機——將光信號轉換為電信號，即O／E變換；輸出接口——碼型變換；電接收端機——將數(shù)字信號還原為DTE可以理解的信息；光中繼器——當光信號幅度衰減和波形失真時，恢復信號原有脈沖形狀；￠——光纜線路；網(wǎng)管及輔助設備——對通信網(wǎng)的運行性能、配置、故障和安全進行管理；保證電源供給等。共29頁第3頁

三、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)基本組成共29頁第3頁77四．光纖通信主要設備●1）光發(fā)射端機其主要任務是將電信號轉換為光信號，其組成見圖?！?/p>

2）光接收端機光在傳輸途中，幅度衰減，波形被展寬、變形，接收端機接收這些微弱信號，放大并轉換為電脈沖信號?！?/p>

3）光中繼器光中繼器先作光/電轉換，再作電信號均衡放大，時鐘提取和判決再生，最后作電／光轉換。因此，光中繼器是在光接收機和光發(fā)射機中間插入一個電信號中繼器組成。

四．光纖通信主要設備78五．光同步數(shù)字通信網(wǎng)光同步數(shù)字通信網(wǎng)(簡稱SDH網(wǎng))是一個將復接、線路傳輸和交換功能融為一體、由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)進行管理操作、用光纖傳輸光同步信號的綜合信息網(wǎng)。

●

1）SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡單元組成：它有統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口(NNI)和信息結構模塊(STM)，見圖。五．光同步數(shù)字通信網(wǎng)79●

2）關鍵設備●(1)分插復用器ADM：它是一種光電設備，其上半部為接口區(qū)，包括與外界連接、測試和電源等接口；下半部為設備各種模塊的安裝區(qū)，各種模塊對號插入。其結構方框見圖?！?2)數(shù)字交叉連接設備DXCDXC具有ADM的基本功能，并擴展了配線、保護/恢復、監(jiān)控和網(wǎng)絡管理等多種功能的智能化傳輸節(jié)點設備?！?3)光接口●2）關鍵設備80六．網(wǎng)絡保護與自愈網(wǎng)●通信網(wǎng)絡出現(xiàn)差錯或線路中斷，首先是失去對交通流的監(jiān)控，公路管理將產(chǎn)生混亂，造成極大的損失。在設計通信網(wǎng)絡時，首要問題是進行網(wǎng)絡保護，確保網(wǎng)絡的生存力。目前，主要是利用網(wǎng)絡節(jié)點間預先分配的冗余線路實施保護，如1+1保護等。●自愈網(wǎng)是一種無需人為干預，可在極短的時間內從失效狀態(tài)自動恢復通信功能的網(wǎng)絡，而且，使用戶感覺不到網(wǎng)絡出現(xiàn)過故障。目前，多采用線路保護倒換和環(huán)形網(wǎng)保護等措施。圖示是二纖通道保護環(huán)形網(wǎng)，用1+1保護方式。六．網(wǎng)絡保護與自愈網(wǎng)81七．網(wǎng)絡管理系統(tǒng)●公路專用通信SDH網(wǎng)大都實行兩級管理，以基層通信站(包括收費和現(xiàn)場監(jiān)控站的通信設施)作為網(wǎng)元，通信中心作為網(wǎng)元管理層實施分層管理。管理功能為：●故障管理：連續(xù)監(jiān)視和及時報警不同網(wǎng)絡層的傳輸缺陷，如信號丟失、編碼器故障和局部電源故障等，或進行測試操作?！裥阅芄芾恚簩W(wǎng)元和設備的狀態(tài)和性能參數(shù)進行監(jiān)測、分析和控制；收集、存儲和評價各層次的性能參數(shù)，對參數(shù)作門限管理，發(fā)出越限報告，統(tǒng)計系統(tǒng)的特殊事件(如指針調整事件等)?！衽渲霉芾恚洪_銷字節(jié)設置和檢索；自動保護倒換狀態(tài)設置和管理；設備參數(shù)的設定、檢索和對網(wǎng)元端口連接進行管理?！癜踩芾恚和ㄟ^設置口令，對使用權限實施網(wǎng)管系統(tǒng)的接入安全管理，網(wǎng)絡資源管理?！窬C合管理：人機界面管理、報表生成、打印管理、管理軟件的下載和重載管理。

七．網(wǎng)絡管理系統(tǒng)82八．網(wǎng)同步●同步傳輸網(wǎng)的各級時鐘應該同步，公路專用通信系統(tǒng)常采用主從同步方式。●通常由通信中心的時鐘作為主時鐘，是基準參考時鐘，精度約為1×10-8，其它所有時鐘都與它鎖相同步，網(wǎng)元時鐘精度約為4.6×10-6。正常情況下，低級時鐘總是從它的同級或高一級時鐘處接受定時信號。●為了提高時鐘網(wǎng)絡的可靠性，應采用多重備份方式。此時同階幀不僅字節(jié)時隙相等，組成字節(jié)的比特傳輸率相同，脈沖的相位也完全一致。八．網(wǎng)同步83九．公路光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡●公路光纖數(shù)字通信網(wǎng)大都采用環(huán)形自愈網(wǎng)。網(wǎng)絡主要由多芯光纜、分插復用和交叉連接復用等器件組成，在光路的排布和交換應用方面起到更為重要的作用，通信系統(tǒng)一般設有總站，有人管理站和無人站三種，圖示是我國某高速公路通信網(wǎng)絡構成圖。

九．公路光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡84光纖數(shù)字通信示意圖34/140MUX140OLT34/140MUX140OLT2/34MUX2/34MUX2/34MUX2/34MUX32路數(shù)字系列（64k×32）………………數(shù)字信號DDF發(fā)送或接收光端機光端機電端機電端機光纖通訊二次群路信號光纖兩點通信的基本構成光纖數(shù)字通信示意圖34/14014034/1401402/3851．需要傳輸?shù)囊曨l圖像與相關信息●(1)重要路段、立交和隧道攝像機拍攝的交通流圖像信息需要實時傳送給監(jiān)控中心，與此同時，監(jiān)控中心需要將對鏡頭和云臺的控制信號分別反向傳送給攝像機；●(2)收費車道攝制圖像需實時傳送監(jiān)控樓，反向控制信號由監(jiān)控樓傳送給攝像機；●(3)收費亭收費工作圖像實時傳送給收費站監(jiān)控樓；●(4)異常收費圖像需傳送給收費中心；●(5)傳送電視會議圖像。第五節(jié)視頻圖像傳輸系統(tǒng)1．需要傳輸?shù)囊曨l圖像與相關信息第五節(jié)視頻圖像傳輸系統(tǒng)862．視頻圖像的同軸電纜傳輸●同軸電纜適用于基帶傳輸，將攝制圖像信息不經(jīng)調制直接送入同軸電纜傳輸，簡單易行且成本低廉，廣泛用于2km以內的圖像傳送。

3．視頻圖像的光纜傳輸●(1)基帶傳輸：工作方式與同軸電纜相同，但傳輸距離更長(可大于10km)，干擾也更少，控制信號經(jīng)過調制后，可從同一光纖反向傳輸?！?2)副載波復用傳輸

：將各需要傳輸?shù)膱D像基帶模擬信號用頻率調制法調制在各自的副載波上，然后經(jīng)過頻分復用(合路)，用合路的已調信號去調制半導體激光器的輸出光強，經(jīng)光纖將多路圖像信號復用傳送給監(jiān)控中心。

●(3)數(shù)字傳輸：利用圖像壓縮編碼技術將圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼以實現(xiàn)圖像傳輸?shù)募夹g。2．視頻圖像的同軸電纜傳輸871．公路交通對移動通信的需求●（1）運營部門需要與公路作業(yè)車輛和人員進行通信聯(lián)系，如對路政巡邏車輛、消防急救車、拖曳車和維修車輛的調度指揮等；●（2）公路管理部門與用戶——駕駛員的通信聯(lián)系，如：向用戶提供比較詳細的交通信息；路側通信站與車輛進行實時信息交換(如電子收費)和對車輛實施行駛控制等；●（3）車輛定位、探測和電子收費要求使用全球定位系統(tǒng)，衛(wèi)星通信將進入公路通信范疇第六節(jié)移動通信1．公路交通對移動通信的需求第六節(jié)移動通信882．移動通信概述●（1）移功通信特點：無線信道；傳播條件惡劣；干擾嚴重；跟蹤交換；多普勒效應。●（2）移動通信使用的頻段：我國劃定的移動通信頻率從29.7MHz～4999MHz，共分15個頻段。●（3）移動通信工作方式：單頻單工制；半雙工制；雙工制。●（4）移動通信系統(tǒng)組成：由基臺(BS)、移動臺(MS)、移動業(yè)務交換小心(MSC)和與市話網(wǎng)(PSTN)相連接的中繼線等組成，如圖所示?！瘢?）信號調制方式：模擬信號調制；數(shù)字信號調制。2．移動通信概述893．公用移動通信網(wǎng)●

1）移動通信體制●(1)大區(qū)制：在一個服務區(qū)域內，只設立一個基站，并由此站負責通信鏈路的連接和控制

;●(2)小區(qū)制：將通信服務區(qū)劃分為若干個相連的無線小區(qū)，每個小區(qū)分別設置一個基臺，為進入本區(qū)的移動臺提供無線和有線信道，進行通信服務。并在移動業(yè)務交換中心(MSC)的統(tǒng)—控制下，實現(xiàn)小區(qū)間移功用戶通信的轉接，以及移動用戶與有錢用戶的連接。小區(qū)主要有兩種形式：帶狀小區(qū)；面狀小區(qū)。3．公用移動通信網(wǎng)90●2）蜂房移動通信的信道結構基地站與移動臺之間的無線信道是一條雙向傳輸通道，它使用兩個分隔的載波頻率。以我國分配的頻段和信道為例，上行頻率為879～899MHz，下行頻率為924～944MHz，通頻段寬度為20MHz，上下信道頻率間隔為45MHz。每一信道的帶寬為25KHz，總共可安排800條雙向信道?；居卸嗌賯€無線信道，就有相對應的設備信道單元(固定頻率的發(fā)射機和接收機數(shù)目)。移動臺只有一個發(fā)射機和一個接收機，它的中心頻率是可變的。開機后，移動臺對它周圍的信道進行掃描，自動將本身頻率調節(jié)并鎖定在信號最強的信道上，準備接收呼叫。進入通信狀態(tài)后，根據(jù)實際情況或按照業(yè)務交換中心的指令自動切換到所需要的信道。和有線程控電活一樣，必須具有某些控制信號和傳輸指令才能高效率、有秩序地通信。為此將話音以外的信號和指令統(tǒng)稱為信令，因而信道有話音信道和控制信道之分。每一個基地站分配一個控制信道，其余信道用來傳送話音和數(shù)據(jù)

●2）蜂房移動通信的信道結構91●

3）移動臺的號碼和位置登記●移動臺位置不固定，驗明移動臺通信合法性，判明它所在的小區(qū)，接續(xù)信道和計費都需要一套規(guī)定和方法?！褚苿优_有三種編號：—種是撥號號碼；第二種是系列號，第三種是移動臺識別碼，呼叫時會自動將拔號碼變換成移動臺的識別碼。后兩種號碼應具有保密性?！裰酪苿优_所屬的小區(qū)是建立呼叫的前提，常用移動臺自報位置的登記法。移動臺選擇其經(jīng)常活動的小區(qū)作為“家區(qū)”進行登記，家區(qū)將移動臺的識別碼及位置信息存入MSC的原籍位置寄存器中。當