道路通信系统设计课件.pptx

1、第一节第一节 概述概述 通信系统是各等级公路现代化管理的支撑系通信系统是各等级公路现代化管理的支撑系统，完成数据、语音、图象等大量信息的传输。统，完成数据、语音、图象等大量信息的传输。收费系统信息传送收费系统信息传送 高速公路管理的基础，有偿使用是高等级公路高速公路管理的基础，有偿使用是高等级公路可持续发展的基本条件可持续发展的基本条件 内部各系统业务联系内部各系统业务联系 常规交通信息、救援、维修等的及时传送。常规交通信息、救援、维修等的及时传送。内部各系统与外界联系内部各系统与外界联系 上级管理、公安、消防、医院、工程、媒体上级管理、公安、消防、医院、工程、媒体等部门及时互通。等部门及时互

2、通。道路通信系统的作用道路通信系统的作用 先进的高速公路综合通信系统能迅速、准确地先进的高速公路综合通信系统能迅速、准确地实现上述三方面的功能，是确保道路畅通的基础实现上述三方面的功能，是确保道路畅通的基础设施之一。设施之一。就道路通信技术本身而言，与常规通信无本质就道路通信技术本身而言，与常规通信无本质的区别。的区别。但高速公路作为现代公路网的主骨架，高速公但高速公路作为现代公路网的主骨架，高速公路通讯系统设计应满足其建设、使用、管理等方路通讯系统设计应满足其建设、使用、管理等方面的需求，因此也具有其特殊性。面的需求，因此也具有其特殊性。一、高速公路通信系统的特殊性一、高速公路通信系统的特殊

3、性1 1、地域的特殊性、地域的特殊性 管理站、通讯设施必须沿道路线性分布，在地管理站、通讯设施必须沿道路线性分布，在地理位置上可选择的机会较小。理位置上可选择的机会较小。2 2、专用性、专用性 道路通信以内部通信系统为主，大部分时间用道路通信以内部通信系统为主，大部分时间用于处理交通内部业务；并入公用通信网为辅，用于于处理交通内部业务；并入公用通信网为辅，用于特殊情况与外界的联系。特殊情况与外界的联系。3 3、有线通信为主，其他形式为辅、有线通信为主，其他形式为辅 数字、音频、视频信息量庞大，必须依赖有线数字、音频、视频信息量庞大，必须依赖有线网络传输；地域狭长，需保持灵活的通讯方式。网络传输

4、；地域狭长，需保持灵活的通讯方式。共共20页页 第第1页页 二、通信系统设计与建设二、通信系统设计与建设 高速公路通讯体系的设计与建设是一项关系地区众高速公路通讯体系的设计与建设是一项关系地区众多行业、部门，且符合全国交通专用通讯网规划、国家多行业、部门，且符合全国交通专用通讯网规划、国家相关技术标准等。相关技术标准等。1 1、设计准则、设计准则 符合交通专用网规划，遵循国家技术标准；符合交通专用网规划，遵循国家技术标准；保证系统联网需求保证系统联网需求 保证各路段、道路、区域之间。信道优于终段设备。保证各路段、道路、区域之间。信道优于终段设备。专业化建设；专业化建设；（人、财、装备的职业化需

5、求）（人、财、装备的职业化需求）稳定、先进、可发展。稳定、先进、可发展。通信技术的日新月异；交通领域不断提升的交流通信技术的日新月异；交通领域不断提升的交流 需求）需求）2 2、设计目标、设计目标 高速公路通信体系分高速公路通信体系分长途网、地区网、用户网长途网、地区网、用户网三个三个通讯层次，用于不同的传输距离。由于道路狭长分布的通讯层次，用于不同的传输距离。由于道路狭长分布的特点，其通讯主干线以特点，其通讯主干线以长途网、地区网长途网、地区网构成。构成。省际专用网（长途网）设计目标省际专用网（长途网）设计目标 内部综合通信功能（整体管理）内部综合通信功能（整体管理）建全内部子系统：建全内部

6、子系统：电话交换网、数据传输系统、电话交换网、数据传输系统、图像传输系统、移动通信网等图像传输系统、移动通信网等 有线有线（光纤）（光纤）为主，无线为主，无线（微波、卫星）（微波、卫星）为辅为辅 数字交换体系数字交换体系 保留增容、升级余地保留增容、升级余地（高配置、信技术、严规范）（高配置、信技术、严规范）共共20页页 第第1页页 路段专用网（地区网）设计目标路段专用网（地区网）设计目标 语音、数据与文字、图像实时传递系统语音、数据与文字、图像实时传递系统 数字程控交换系统数字程控交换系统 （地区网的建设原则上要考虑对综合通信系统（地区网的建设原则上要考虑对综合通信系统ISDNISDN的适应

7、性与扩展）的适应性与扩展）远期增容、联网的余地远期增容、联网的余地 本路段专用紧急（安全）电话网本路段专用紧急（安全）电话网 综合通信系统：综合通信系统：集数据（含文字）、语音、图像等信息实时传递功集数据（含文字）、语音、图像等信息实时传递功能于一体，且能满足计算机管理、数据交换、现场指挥能于一体，且能满足计算机管理、数据交换、现场指挥调度、电话会议等需求的现代通信体系。调度、电话会议等需求的现代通信体系。共共20页页 第第1页页 共共29页页 第第2页页 三、三、高速公路信息类型与传输方式高速公路信息类型与传输方式1 高速公路需要传输的信息，按用途可划分为下述种类高速公路需要传输的信息，按用

8、途可划分为下述种类：监控、收费、隧道消防等机电子系统的控制指令，监测监控、收费、隧道消防等机电子系统的控制指令，监测和收费数据等数字信号；和收费数据等数字信号；闭路电视的视频信号；闭路电视的视频信号；程控数字交换电话和紧急电话的语音信息；程控数字交换电话和紧急电话的语音信息；管理部门与车辆用户的多媒体管理部门与车辆用户的多媒体(语音、数据、图像语音、数据、图像)信息信息传输；传输；车辆用户与卫星的通迅信息车辆用户与卫星的通迅信息(从卫星获取从卫星获取GPS信息信息)。2传输方式传输方式固定端到固定端的通信采用有线传输固定端到固定端的通信采用有线传输;固定端到运动端固定端到运动端(如监控中心与车

9、辆如监控中心与车辆)和运动端之间的通信为和运动端之间的通信为无线传输。无线传输。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。其主要包括以下几部分：信系统。其主要包括以下几部分：(1)光缆数字传输系统光缆数字传输系统 近期建造的公路通信系统采用同步数字系列近期建造的公路通信系统采用同步数字系列(SDH)自愈环光自愈环光缆系统；缆系统；(2)紧急电话系统紧急电话系统目前为有线、无线两种并存；目前为有线、无线两种并存；(3)移动通信系统移动通信系统 建有专用无线移动通信或专用集群移动通信系统；建有专用无线移动通信或专用集群移动通信系

10、统；(4)专用近距微波传输系统专用近距微波传输系统 车辆用户和公路交通智能化都要求建立车辆与管理部门间的车辆用户和公路交通智能化都要求建立车辆与管理部门间的专用近距离多媒体通信，为此，出现专用近距通信技术专用近距离多媒体通信，为此，出现专用近距通信技术厘米波短距通信。电子收费系统已使用这种通信技术，车辆厘米波短距通信。电子收费系统已使用这种通信技术，车辆多媒体应用将来也须依靠它。多媒体应用将来也须依靠它。共共29页页 第第3页页 专用性强，通信对象主要是公路管理部门内部各个单位和专用性强，通信对象主要是公路管理部门内部各个单位和沿线行驶的客户；沿线行驶的客户；需要传输的信号种类繁多，有语音、活

11、动图像、数据和需要传输的信号种类繁多，有语音、活动图像、数据和GPS定位信号等定位信号等；通信方式繁多，几乎包含当前的所有通信方式通信方式繁多，几乎包含当前的所有通信方式；数据、图像和语音的传输和处理直接相联，计算机直接参数据、图像和语音的传输和处理直接相联，计算机直接参与通信是公路通信的特点之一；与通信是公路通信的特点之一；要求可靠性高要求可靠性高；公路通信里程约为公路通信里程约为50400km，终端通常不超过，终端通常不超过1000个，个，可归属小型通信系统范畴；可归属小型通信系统范畴；高速公路通信系统建立分级管理体制，在各管理分中心建高速公路通信系统建立分级管理体制，在各管理分中心建有通

12、信分中心有通信分中心。六、高速公路通信系统的基本组成及功能六、高速公路通信系统的基本组成及功能图像传输图像传输数据传输数据传输紧急电话紧急电话指令电话指令电话业务电话业务电话广播及电台广播及电台GPS主干线传输：主干线传输：通信主干线，高速公路沿途不同距离、通信主干线，高速公路沿途不同距离、不同部门、不同区域、不同方式的通信不同部门、不同区域、不同方式的通信连接方式连接方式无线信道无线信道有线信道有线信道传传输输媒媒介介交通信息交通信息视频采集视频采集紧急电话紧急电话微波通信微波通信车辆监测车辆监测车载系统车载系统高速公路设置专用程控数字交换系统是获取高可靠高速公路设置专用程控数字交换系统是获

13、取高可靠性、高可用性通信工具的物质保证；同时，利用已性、高可用性通信工具的物质保证；同时，利用已建管道安装程控电话可以节省投资费用。目前公路建管道安装程控电话可以节省投资费用。目前公路光缆通信系统采用多芯光缆，语音、数据、视频图光缆通信系统采用多芯光缆，语音、数据、视频图像都各有专用光纤，是几种不同通信系统并存于光像都各有专用光纤，是几种不同通信系统并存于光缆内。缆内。1程控数字交换系统功能要求程控数字交换系统功能要求（1）完成管理部门各单位点对点的语音、传真、）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；图像和数据的传输；（2）实现管理中心和下属各单位一点对多点的同）实现管理中心

14、和下属各单位一点对多点的同时通信时通信(如指令电话、电话会议等如指令电话、电话会议等)；（3）与上级业务管理部门和外界社会的通信；）与上级业务管理部门和外界社会的通信；（4）具有对系统状态自动测试的功能。）具有对系统状态自动测试的功能。2程控数字交换系统程控数字交换系统程控数字交换系统为实现多个用户能在同一时间成程控数字交换系统为实现多个用户能在同一时间成对地可靠通话，需将语音信号变换为数字信号，编对地可靠通话，需将语音信号变换为数字信号，编辑成二进制代码；用时分多路复用技术，将多路话辑成二进制代码；用时分多路复用技术，将多路话音按序以一定规格编排，沿一条线路顺序传送给交音按序以一定规格编排，

15、沿一条线路顺序传送给交换机，交换机根据用户的通话要求，分别接续各自换机，交换机根据用户的通话要求，分别接续各自的线路，让顺序排列的各路话音对号进入，并将数的线路，让顺序排列的各路话音对号进入，并将数字代码恢复为原有的模拟语音信号，让接收端能正字代码恢复为原有的模拟语音信号，让接收端能正确理解。确理解。公路专用电话网一般采用一个汇接局和若干个端局公路专用电话网一般采用一个汇接局和若干个端局组成复合星形或环形数字通信网。各局数字交换机组成复合星形或环形数字通信网。各局数字交换机通过用户线接口电路，进行数模转换后用双绞线通过用户线接口电路，进行数模转换后用双绞线(模拟信号模拟信号)连接话机。连接话机

16、。高速公路各现场监测站有大量监测数据需要及时传送给监高速公路各现场监测站有大量监测数据需要及时传送给监控中心；各个收费站也有大批数据文件要定时传送收费中控中心；各个收费站也有大批数据文件要定时传送收费中心。为此，光缆中辟有专门传输数据信号的光纤，将沿公心。为此，光缆中辟有专门传输数据信号的光纤，将沿公路线的各个站点和各级管理中心连接成一个庞大的数据通路线的各个站点和各级管理中心连接成一个庞大的数据通信网。信网。1数据通信特点数据通信特点 数据通信是人和计算机、计算机和计算机的通信，计算数据通信是人和计算机、计算机和计算机的通信，计算机直接参与通信是数据通信的主要特征。机直接参与通信是数据通信的

17、主要特征。“机机机机”间间的通信过程，缺乏人的智能识别，需要制订严格的通信协的通信过程，缺乏人的智能识别，需要制订严格的通信协议；议；要求高可靠性。数据字符信息含义由规定的七位码元表要求高可靠性。数据字符信息含义由规定的七位码元表示，只要有一位码元在传输过程发生差错示，只要有一位码元在传输过程发生差错(1和和0调换调换)，接，接收端的理解就会与发端完全不符，导致严重后果；收端的理解就会与发端完全不符，导致严重后果；数据通信传输速率高。数据呼叫和数据通信持续时间都数据通信传输速率高。数据呼叫和数据通信持续时间都很短，据统计，很短，据统计，90的数据呼叫持续时间都在的数据呼叫持续时间都在50s以内

18、。以内。2数据通信系统组成数据通信系统组成数据通信系统分为三部分：数据终端设备数据通信系统分为三部分：数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment的缩写的缩写)、数据电路终接设备、数据电路终接设备DCE(Data Circuit-terminating Equipment的缩写的缩写)和信道。和信道。在双向通信中，终端兼具数据信源和信宿功能，形式也多在双向通信中，终端兼具数据信源和信宿功能，形式也多种多样：传真机、打印机、读卡机和计算机等都是终端。种多样：传真机、打印机、读卡机和计算机等都是终端。3数据代码和数据信号基本形式数据代码和数据信号基本形式数据终端设备发出的数据

19、信息通常是字母、数字和符号的组数据终端设备发出的数据信息通常是字母、数字和符号的组合。为了传输数据信息，需要用二进制码元按一定的规则组合。为了传输数据信息，需要用二进制码元按一定的规则组合表示不同的字母、数字和符号，这些按某种规则组合的码合表示不同的字母、数字和符号，这些按某种规则组合的码元称为传输代码。在通信发展历史过程中，使用过多种代码，元称为传输代码。在通信发展历史过程中，使用过多种代码，计算机出现后，普遍使用国际计算机出现后，普遍使用国际5号码。我国根据号码。我国根据5号码制订出号码制订出“信息处理交换用的七位编码字符集信息处理交换用的七位编码字符集”作为同家标准颁布。作为同家标准颁布

20、。字符集除了有字母和数字，还有图形和控制字符的代码，所字符集除了有字母和数字，还有图形和控制字符的代码，所有代码都用七位二进制码元表示，在传送代码时，在最后一有代码都用七位二进制码元表示，在传送代码时，在最后一位代码后面再加一位监督码元，共有八位。位代码后面再加一位监督码元，共有八位。(1)并行传输和串行传输并行传输和串行传输 并行传输指一个字符的各个码元位都有自己的专有传输线并行传输指一个字符的各个码元位都有自己的专有传输线路，如路，如8条信道可同时传送一个字符。串行传输是一个字符条信道可同时传送一个字符。串行传输是一个字符(8位位)接一个字符接一个字符(8位位)，一位接一位顺序传送，从发送

21、端到，一位接一位顺序传送，从发送端到接收端只有一条传输线。串行传输时，接收端能否无差错地接收端只有一条传输线。串行传输时，接收端能否无差错地接收发来的字符，关键在于能否同步。接收发来的字符，关键在于能否同步。(2)异步传输和同步传输异步传输和同步传输 为解决串行传输同步问题，存在异步传输和同步传输两种为解决串行传输同步问题，存在异步传输和同步传输两种方式。方式。异步传输：是以字符为单位，字符代码前增加一个起始位异步传输：是以字符为单位，字符代码前增加一个起始位“0”；字符代码后，接一个奇偶校验位，一个停止位；字符代码后，接一个奇偶校验位，一个停止位“1”。这样，一个字符共有这样，一个字符共有1

22、0位码元。用这种方式作串行传输时，位码元。用这种方式作串行传输时，一个个字符可连续发送，也可单独发送；不发送字符时，保一个个字符可连续发送，也可单独发送；不发送字符时，保持状态持状态“1”。同步传输：同步传输是以固定的时钟频率发送和识别字符同步传输：同步传输是以固定的时钟频率发送和识别字符的，接收端必须先建立与发送端相同的时钟信号。为此，接的，接收端必须先建立与发送端相同的时钟信号。为此，接收端需从发来的数据中提取脉冲频率信号，并用锁相环锁定收端需从发来的数据中提取脉冲频率信号，并用锁相环锁定在此频率上以得到同步。同步传输中，数据发送以组为单位，在此频率上以得到同步。同步传输中，数据发送以组为

23、单位，一组数据包含多个字符或多个独立码元。在成组发送的字符一组数据包含多个字符或多个独立码元。在成组发送的字符组前面放上一个约定的同步字符组前面放上一个约定的同步字符“SYN”，同步字符后面的，同步字符后面的数据字符则没有任何附加位，字符的个数也没有限制，直到数据字符则没有任何附加位，字符的个数也没有限制，直到出现结束字符出现结束字符(ETB)，整组数据才算传输完毕。，整组数据才算传输完毕。5数据通信网络数据通信网络将若干地理位置不同的通信终端用通信设备和链路连接起将若干地理位置不同的通信终端用通信设备和链路连接起来的通信系统称为通信网络，见图来的通信系统称为通信网络，见图 1）数据通信网结构

24、：通信网的拓扑结构分为总线、树）数据通信网结构：通信网的拓扑结构分为总线、树形、星形和环形等，见图。形、星形和环形等，见图。2）面向终端网：由数据处理中心与分散在各地的终）面向终端网：由数据处理中心与分散在各地的终端连成的网路称为面向终端网。这种网通常只能在端连成的网路称为面向终端网。这种网通常只能在中心和终端间交换数据，终端和终端间不能直接交中心和终端间交换数据，终端和终端间不能直接交换数据。换数据。3）处理中心与终端的连接）处理中心与终端的连接 常采用耦合器、复用器和调制解调器等设备连接终常采用耦合器、复用器和调制解调器等设备连接终端和节点。端和节点。4）计算机局域网）计算机局域网 公路监

25、控中心和收费站监控楼都配置有多台计算机，公路监控中心和收费站监控楼都配置有多台计算机，连同它们的外设如显示器、打印机和键盘等，组成连同它们的外设如显示器、打印机和键盘等，组成为数颇多的数据终端。这些终端相距不远，它们之为数颇多的数据终端。这些终端相距不远，它们之间有大量数据需要交换，连接后形成计算机局域网。间有大量数据需要交换，连接后形成计算机局域网。1）面向终端通信网）面向终端通信网 高速公路采用分级管理，下一级是上高速公路采用分级管理，下一级是上级的终端，通常只在级的终端，通常只在中心与终端之间交换数据，终端之间不能直接交换数据，必中心与终端之间交换数据，终端之间不能直接交换数据，必然形成

26、星形结构的面向终端数据通信网。然形成星形结构的面向终端数据通信网。2）专用数据通信网）专用数据通信网 公路通信网普遍架设专用光纤线路组成专用数据通信网。公路通信网普遍架设专用光纤线路组成专用数据通信网。3）环形链路）环形链路 高速公路通信网的终端很多，线路甚长，且终端几乎都在同高速公路通信网的终端很多，线路甚长，且终端几乎都在同一地理方向；少数终端的通信活动率虽然较高，但平均通信一地理方向；少数终端的通信活动率虽然较高，但平均通信量不大；而且，多数终端的通信活动也并不高。因此，可以量不大；而且，多数终端的通信活动也并不高。因此，可以使同一地理方向的多个终端使同一地理方向的多个终端 共用一条通信

27、线路，毋须采共用一条通信线路，毋须采 用成本高昂的直达链路。从用成本高昂的直达链路。从 可靠性考虑，链路可以建成可靠性考虑，链路可以建成 双环型双环型 结构，见图。结构，见图。一光纤数字通信特点一光纤数字通信特点 容量大、频带宽，传输速率高，容量大、频带宽，传输速率高，2.5Gbps光缆线路光缆线路已在多个国家投入运行；已在多个国家投入运行；损耗低，目前损耗低，目前100km长的光缆线路无须设立中继长的光缆线路无须设立中继站，超大规模集成电路大大减小设备功耗和设备体站，超大规模集成电路大大减小设备功耗和设备体积，系统成本大幅度下降；积，系统成本大幅度下降；可靠性高，平均误码率低于可靠性高，平均

28、误码率低于10-9(光缆长度小于光缆长度小于480km)，可用多芯光纤组成自愈环状网，当网络出，可用多芯光纤组成自愈环状网，当网络出现故障时，信号被自动切换到备用光缆；现故障时，信号被自动切换到备用光缆；抗干扰性强，光纤传输对外界无干扰，也不接受抗干扰性强，光纤传输对外界无干扰，也不接受外界干扰，保密性很好。外界干扰，保密性很好。共共29页页 第第3页页 二、数字通信基础知识二、数字通信基础知识 1 1、比特率（比特率（bit/s或或bps）数字信息量数字信息量用比特用比特（bit为取对数底数为为取对数底数为2；若取自若取自然对数计算，单位则用奈特然对数计算，单位则用奈特nit）为单位，用比为

29、单位，用比特率表特率表示一种确定的通信方式，每秒能传输的信息量。示一种确定的通信方式，每秒能传输的信息量。比特率单位：比特率单位：K、M、G（目前高比特率已（目前高比特率已达达10G）2、信号传输的复用方式、信号传输的复用方式 复用：若干路独立的信号在同一信道中传送。复用：若干路独立的信号在同一信道中传送。在各类通信，特别是数字通信中，为提高信道利用在各类通信，特别是数字通信中，为提高信道利用率，信息传输一般都采用各种复用的方式。率，信息传输一般都采用各种复用的方式。频分复用（频分复用（FDM）将信道的可用频段分成若干互不交叠的频段，所传将信道的可用频段分成若干互不交叠的频段，所传输的多路信号

30、分别占据其中一个频段。输的多路信号分别占据其中一个频段。时分复用时分复用(TDM）将信道的可用时间分成一定顺序排列的时隙，所传将信道的可用时间分成一定顺序排列的时隙，所传输的多路信号分别占据其中一个时隙。输的多路信号分别占据其中一个时隙。信号接收端分别用滤波器、时序电路将多路信号分信号接收端分别用滤波器、时序电路将多路信号分离再进行终端处理。离再进行终端处理。3、时分复用原理（、时分复用原理（TDM）将数字信号传输时间划分为互不重叠的时隙，相互将数字信号传输时间划分为互不重叠的时隙，相互独立的多路信号按规律占用各自的时隙，合路成一个复独立的多路信号按规律占用各自的时隙，合路成一个复用信号，并在

31、同一信道中传输。用信号，并在同一信道中传输。n n路信号对路信号对时间时间TsTs进行进行时隙分配，时隙分配，各路信号在各路信号在帧周期帧周期TsTs内内出现一次出现一次4、传输制式（传输容量）、传输制式（传输容量）为获得高比特率（为获得高比特率（bps）的多路复用信号而采用的不）的多路复用信号而采用的不同复用方式。同复用方式。目前采用的制式目前采用的制式:准同步数字系列准同步数字系列（PDH）同步数字系列同步数字系列（SDH）数字信号基本复用单元：数字信号基本复用单元：6464kbps。数字通信中多路复用一般采用时分复用，按不同速数字通信中多路复用一般采用时分复用，按不同速率等级标准分为两大

32、系列。率等级标准分为两大系列。北美、日本：北美、日本：64（基本单元）（基本单元）24（路）（路）1.5441.544Mbps欧洲：欧洲：6432（路）（路）2.0482.048Mbps 我国目前采用欧洲标准系列。我国目前采用欧洲标准系列。复用方式：复用方式：以以3232路路6464 kbps数字信号构成数字信号构成2.0482.048Mbps的一次基的一次基本群路信号；（基群）本群路信号；（基群）用四个一次群路信号复结成一个二次群信号，以用四个一次群路信号复结成一个二次群信号，以此类推：此类推：二次群路信号二次群路信号8.4488.448 Mbps（2.0484）三次群路信号三次群路信号34

33、.36834.368 Mbps（8.4484）四次群路信号四次群路信号139.264139.264 Mbps（34.3684）五次群路信号五次群路信号564.992564.992 Mbps（139.2644）光纤数字通信系统中，最终由光端机（光纤数字通信系统中，最终由光端机（OLT）传递）传递光信号，但必须由电端机（光信号，但必须由电端机（MUX数字复用设备）提供数字复用设备）提供标准等级速率的数字信号和接口。标准等级速率的数字信号和接口。三、光纤数字通信系统基本组成三、光纤数字通信系统基本组成目前的光纤通信是将信源信息先转换成电信号，再将电信号目前的光纤通信是将信源信息先转换成电信号，再将电

34、信号变换为光脉冲输入光纤，以极高的速度传送至接收端进行光变换为光脉冲输入光纤，以极高的速度传送至接收端进行光电逆变换，最后将电信号转换为信宿可以理解的信息。系电逆变换，最后将电信号转换为信宿可以理解的信息。系统的基本组成见图统的基本组成见图。其中：。其中：DTE数据终端设备；电发射数据终端设备；电发射端机端机将将DTE发来的各种信号转换成二进制电脉冲；输入发来的各种信号转换成二进制电脉冲；输入接口接口变换输入码型；光发射端机变换输入码型；光发射端机将电信号转换为光将电信号转换为光信号，即信号，即EO变换；光接收端机变换；光接收端机将光信号转换为电信号，将光信号转换为电信号，即即OE变换；输出接

35、口变换；输出接口码型变换；电接收端机码型变换；电接收端机将数将数字信号还原为字信号还原为DTE可以理解的信息；光中继器可以理解的信息；光中继器当光信号当光信号幅度衰减和波形失真时，恢复信号原有脉冲形状；幅度衰减和波形失真时，恢复信号原有脉冲形状；光光缆线路缆线路；网管及辅助设备；网管及辅助设备对通信网的运行性能、配置、对通信网的运行性能、配置、故障和安全进行管理；保证电源供给等。故障和安全进行管理；保证电源供给等。共共29页页 第第3页页 四光纤通信主要设备四光纤通信主要设备1）光发射端机）光发射端机 其主要任务是将电信号转其主要任务是将电信号转 换为光信号，其组成见图换为光信号，其组成见图。

36、2）光接收端机）光接收端机 光在传输途中，幅度衰减，波形被展宽、变形，接收端机接光在传输途中，幅度衰减，波形被展宽、变形，接收端机接收这些微弱信号，放大并转换为电脉冲信号。收这些微弱信号，放大并转换为电脉冲信号。3）光中继器）光中继器 光中继器先作光光中继器先作光/电转换，再作电信号均衡放大，时钟提取电转换，再作电信号均衡放大，时钟提取和判决再生，最后作和判决再生，最后作 电光转换。因此，光中电光转换。因此，光中 继器是在光接收机和光发继器是在光接收机和光发 射机中间插入一个电信号射机中间插入一个电信号 中继器组成。中继器组成。五光同步数字通信网五光同步数字通信网 光同步数字通信网光同步数字通

37、信网(简称简称SDH网网)是一个将复接、线是一个将复接、线路传输和交换功能融为一体、由统一网管系统进行路传输和交换功能融为一体、由统一网管系统进行管理操作、用光纤传输光同步信号的综合信息网。管理操作、用光纤传输光同步信号的综合信息网。1）SDH网的基本网络单元组成：网的基本网络单元组成：它有统一的网络节点接口它有统一的网络节点接口(NNI)和信息结构模块和信息结构模块(STM)，见图，见图。2）关键设备）关键设备(1)分插复用器分插复用器ADM：它是一种光电设备，其上半部为接口：它是一种光电设备，其上半部为接口区，包括与外界连接、测试和电源等接口；下半部为设备各区，包括与外界连接、测试和电源等

38、接口；下半部为设备各种模块的安装区，各种模块对号插入。其结构方框见图种模块的安装区，各种模块对号插入。其结构方框见图。(2)数字交叉连接设备数字交叉连接设备DXC DXC具有具有ADM的基本功能，并扩展了配线、保护的基本功能，并扩展了配线、保护/恢复、监恢复、监控和网络管理等多种功能的智能化传输节点设备。控和网络管理等多种功能的智能化传输节点设备。(3)光接口光接口六网络保护与自愈网六网络保护与自愈网通信网络出现差错或线路中断，首先是失去对交通通信网络出现差错或线路中断，首先是失去对交通流的监控，公路管理将产生混乱，造成极大的损失。流的监控，公路管理将产生混乱，造成极大的损失。在设计通信网络时

39、，首要问题是进行网络保护，确在设计通信网络时，首要问题是进行网络保护，确保网络的生存力。目前，主要是利用网络节点间预保网络的生存力。目前，主要是利用网络节点间预先分配的冗余线路实施保护，如先分配的冗余线路实施保护，如1+1保护等。保护等。自愈网是一种无需人为干预，自愈网是一种无需人为干预，可在极短的时间内从失效状可在极短的时间内从失效状 态自动恢复通信功能的网络，态自动恢复通信功能的网络，而且，使用户感觉不到网络而且，使用户感觉不到网络 出现过故障。目前，多采用出现过故障。目前，多采用 线路保护倒换和环形网保护线路保护倒换和环形网保护 等措施等措施。图示是二纤通道保。图示是二纤通道保 护环形网

40、，用护环形网，用1+1保护保护方式方式。七网络管理系统七网络管理系统公路专用通信公路专用通信SDH网大都实行两级管理，以基层通信站网大都实行两级管理，以基层通信站(包包括收费和现场监控站的通信设施括收费和现场监控站的通信设施)作为网元，通信中心作为作为网元，通信中心作为网元管理层实施分层管理。管理功能为：网元管理层实施分层管理。管理功能为：故障管理：连续监视和及时报警不同网络层的传输缺陷，故障管理：连续监视和及时报警不同网络层的传输缺陷，如信号丢失、编码器故障和局部电源故障等，或进行测试操如信号丢失、编码器故障和局部电源故障等，或进行测试操作。作。性能管理：对网元和设备的状态和性能参数进行监测

41、、分性能管理：对网元和设备的状态和性能参数进行监测、分析和控制；收集、存储和评价各层次的性能参数，对参数作析和控制；收集、存储和评价各层次的性能参数，对参数作门限管理，发出越限报告，统计系统的特殊事件门限管理，发出越限报告，统计系统的特殊事件(如指针调如指针调整事件等整事件等)。配置管理：开销字节设置和检索；自动保护倒换状态设置配置管理：开销字节设置和检索；自动保护倒换状态设置和管理；设备参数的设定、检索和对网元端口连接进行管理。和管理；设备参数的设定、检索和对网元端口连接进行管理。安全管理：通过设置口令，对使用权限实施网管系统的接安全管理：通过设置口令，对使用权限实施网管系统的接入安全管理，

42、网络资源管理。入安全管理，网络资源管理。综合管理：人机界面管理、报表生成、打印管理、管理软综合管理：人机界面管理、报表生成、打印管理、管理软件的下载和重载管理。件的下载和重载管理。八网同步八网同步同步传输网的各级时钟应该同步，公路专用通信系同步传输网的各级时钟应该同步，公路专用通信系统常采用主从同步方式。统常采用主从同步方式。通常由通信中心的时钟作为主时钟，是基准参考时通常由通信中心的时钟作为主时钟，是基准参考时钟，精度约为钟，精度约为110-8，其它所有时钟都与它锁相同，其它所有时钟都与它锁相同步，网元时钟精度约为步，网元时钟精度约为4.610-6。正常情况下，低。正常情况下，低级时钟总是从

43、它的同级或高一级时钟处接受定时信级时钟总是从它的同级或高一级时钟处接受定时信号。号。为了提高时钟网络的可靠性，应采用多重备份方式。为了提高时钟网络的可靠性，应采用多重备份方式。此时同阶帧不仅字节时隙相等，组成字节的比特传此时同阶帧不仅字节时隙相等，组成字节的比特传输率相同，脉冲的相位也完全一致。输率相同，脉冲的相位也完全一致。九公路光纤数字通信网络九公路光纤数字通信网络公路光纤数字通信网大都采用环形自愈网。网络主要由多芯公路光纤数字通信网大都采用环形自愈网。网络主要由多芯光缆、分插复用和交叉连接复用等器件组成，在光路的排布光缆、分插复用和交叉连接复用等器件组成，在光路的排布和交换应用方面起到更

44、为重要的作用，通信系统一般设有总和交换应用方面起到更为重要的作用，通信系统一般设有总站，有人管理站和无人站三种，图示是我国某高速公路通信站，有人管理站和无人站三种，图示是我国某高速公路通信网络构成图。网络构成图。光纤数字通信示意图光纤数字通信示意图34/140MUX140OLT34/140MUX140OLT2/34MUX2/34MUX2/34MUX2/34MUX3232路数字系列（路数字系列（64k64k3232）数字数字信号信号DDFDDF发送发送或接或接收收光端机光端机光端机光端机电端机电端机电端机电端机光纤通讯光纤通讯二次群路信号光纤两点通信的基本构成二次群路信号光纤两点通信的基本构成1

45、需要传输的视频图像与相关信息需要传输的视频图像与相关信息(1)重要路段、立交和隧道摄像机拍摄的交通重要路段、立交和隧道摄像机拍摄的交通流图像信息需要实时传送给监控中心，与此流图像信息需要实时传送给监控中心，与此同时，监控中心需要将对镜头和云台的控制同时，监控中心需要将对镜头和云台的控制信号分别反向传送给摄像机；信号分别反向传送给摄像机；(2)收费车道摄制图像需实时传送监控楼，反收费车道摄制图像需实时传送监控楼，反向控制信号由监控楼传送给摄像机；向控制信号由监控楼传送给摄像机；(3)收费亭收费工作图像实时传送给收费站监收费亭收费工作图像实时传送给收费站监控楼；控楼；(4)异常收费图像需传送给收费

46、中心；异常收费图像需传送给收费中心；(5)传送电视会议图像。传送电视会议图像。2视频图像的同轴电缆传输视频图像的同轴电缆传输同轴电缆适用于基带传输，将摄制图像信息不经调制直同轴电缆适用于基带传输，将摄制图像信息不经调制直接送入同轴电缆传输，简单易行且成本低廉，广泛用于接送入同轴电缆传输，简单易行且成本低廉，广泛用于2km以内的图像传送。以内的图像传送。3视频图像的光缆传输视频图像的光缆传输(1)基带传输基带传输：工作方式与同轴电缆相同，但传输距离工作方式与同轴电缆相同，但传输距离更长更长(可大于可大于10 km)，干扰也更少，控制信号经过调制，干扰也更少，控制信号经过调制后，可从同一光纤反向传

47、输。后，可从同一光纤反向传输。(2)副载波复用传输副载波复用传输：将各需要传输的图像基带模拟信：将各需要传输的图像基带模拟信号用频率调制法调制在各自的副载波上，然后经过频分号用频率调制法调制在各自的副载波上，然后经过频分复用复用(合路合路)，用合路的已调信号去调制半导体激光器的，用合路的已调信号去调制半导体激光器的输出光强，经光纤将多路图像信号复用传送给监控中心。输出光强，经光纤将多路图像信号复用传送给监控中心。(3)数字传输：利用图像压缩编码技术将图像数据压缩数字传输：利用图像压缩编码技术将图像数据压缩编码以实现图像传输的技术。编码以实现图像传输的技术。1公路交通对移动通信的需求公路交通对移

48、动通信的需求（1）运营部门需要与公路作业车辆和人员）运营部门需要与公路作业车辆和人员进行通信联系，如对路政巡逻车辆、消防急进行通信联系，如对路政巡逻车辆、消防急救车、拖曳车和维修车辆的调度指挥等救车、拖曳车和维修车辆的调度指挥等；（2）公路管理部门与用户）公路管理部门与用户驾驶员的通驾驶员的通信联系，如：向用户提供比较详细的交通信信联系，如：向用户提供比较详细的交通信息息；路侧通信站与车辆进行实时信息交换；路侧通信站与车辆进行实时信息交换(如电子收费如电子收费)和对车辆实施行驶控制等；和对车辆实施行驶控制等；（3）车辆定位、探测和电子收费要求使用）车辆定位、探测和电子收费要求使用全球定位系统，

49、卫星通信将进入公路通信范全球定位系统，卫星通信将进入公路通信范畴畴2移动通信概述移动通信概述（1）移功通信特点：无线信道；传播条件恶劣）移功通信特点：无线信道；传播条件恶劣；干扰严重；干扰严重；跟踪交换跟踪交换；多普勒效应；多普勒效应。（2）移动通信使用的频段：我国划定的移动通信频率从）移动通信使用的频段：我国划定的移动通信频率从29.7MHz4999MHz，共分，共分15个频段。个频段。（3）移动通信工作方式：单频单工制）移动通信工作方式：单频单工制；半双工制；半双工制；双工制；双工制。（4）移动通信系统组成：由基台）移动通信系统组成：由基台(BS)、移动台、移动台(MS)、移动业、移动业务

50、交换小心务交换小心(MSC)和与市话网和与市话网(PSTN)相连接的中继线等组成，相连接的中继线等组成，如图所示。如图所示。（5）信号调制方式：）信号调制方式：模拟信号调制模拟信号调制；数字信号调制数字信号调制。3公用移动通信网公用移动通信网 1）移动通信体制）移动通信体制(1)大区制：在一个服务区域内，只设立一个基站，并由此站大区制：在一个服务区域内，只设立一个基站，并由此站负责通信链路的连接和控制负责通信链路的连接和控制;(2)小区制：将通信服务区划分为若干个相连的无线小区，每小区制：将通信服务区划分为若干个相连的无线小区，每个小区分别设置一个基台，为进入本区的移动台提供无线和个小区分别设