高速铁路通信系统讲义

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1、现代通信研究所 *1 第六章第六章 高速铁路通信系统高速铁路通信系统 本章提纲： 高速铁路通信系统概述 铁路调度数字通信基本原理 铁路调度通信系统与组网 铁路综合数字移动通信系统（GSM-R） 现代通信研究所 *2 第一节 高速铁路通信系统概述 本节内容提要： 铁路专用通信业务 铁路通信设备发展历程 铁路通信网络结构 现代通信研究所 *3 1. 概述 铁路通信系统是实现铁路专用通信 业务的系统，铁路调度通信系统是其重 要组成部分，目前正由模拟通信技术向 数字通信技术方向演进。高速铁路通信 系统属于铁路通信系统，包括有线通信 部分与无线通信部分，其中有线通信部 分与非高速铁路通信系统区别不大，区

2、 别主要体现在无线通信部分。 现代通信研究所 *4 铁路专用通信业务包括干、局线通信，区 段通信，站场通信，无线专用通信，应急通信 和列车通信等，其中铁路运输调度通信是铁路 专用通信的重要组成部分，下表为铁路专用通 信业务分类。 2. 铁路专用通信业务 现代通信研究所 *5 干、局线 通信 区段通信 站场通信 无线专用 通信 应急通信 列车通信 区段调度 通信 区段专用 电话 区段数据 通信 1.干线各种 调度通信 2.局线各种 调度通信 3.干、局线 会议电话 4.干、局线 会议电视 1.列车调度 通信 2.货运调度 通信 3.电力调度 通信 4.其他调度 通信 1.车务、工 务、水电 、供

3、电等 电话 2.桥隧守护 电话 3.道口电话 4.区间电话 1.各类MIS 信息通信 2.电力远动 通道 3.红外线轴 温检测通 道 4.信号控制 信息通道 5.其他控制 信息通道 1.站内调度 电话 2.站场内部 电话 3.扳道电话 4.客运广播 5.客运信息 系统 6.站场扩音 对讲 1.列车无线 调度电话 2.列车无线 防护报警 3.站场无线 电话 4.铁路数字 移动通讯 系统 5.公安、工 务对讲 6.道口无线 报警 1.救援指挥 系统电话 2.图像传输 3.数据传输 1.列车广播 2.列车电话 3.闭路电视 4.旅客电话 5.列车安全 告警系统 现代通信研究所 *6 调度通信按铁路运

4、输指挥系统分干线、局线、 区段三级调度通信体系 ： 干线调度通信是铁道部为统一指挥各铁路局， 协调地完成全国铁路运输计划，在铁道部与铁 路局之间设立的各种调度通信。 局线调度通信是铁路局为统一指挥所属调度区 段及主要站段，协调地完成全局运输计划，在 铁路局与编组站、区段站、主要大站之间设立 的各种调度通信。 区段调度通信是各调度区段为指挥运输生产， 在调度员与所辖区段的铁路各中间站按专业、 部门设置的调度通信系统，统称区段调度。 现代通信研究所 *7 2. 铁路调度通信设备的发展 现代通信研究所 *8 铁路调度通信网的网络结构根据铁路 运输调度体制，分为干线、局线、区段 三层，各层网络自成系统

5、独立组网，铁 路局和铁路局下属的调度区段为各层网 络的相切点。 3. 铁路调度通信网络结构 现代通信研究所 *9 (1) 铁道部干线调度通信网 铁道部运输指挥中心设数字交换机， 用数字中继通道与各铁路局运输指挥中 心的数字调度交换机相连，相邻铁路局 的数字调度交换机之间也以数字中继通 道相连作为直达路由，从而组成一个复 合星型网络结构的干线调度通信网。 现代通信研究所 *10 (2) 铁路局局调通信网 铁路局的干调数字交换机用数字中 继通道与各调度区段数字调度交换机（ 也可利用区段数字调度设备）相连，构 成星型网络结构的局调调度通信网。不 在调度区段指挥中心所在地的局调分机 ，利用区段数字调度

6、通信或专线延伸至 区段站、编组站、中间站。 。 现代通信研究所 *11 (3) 区段调度通信网 铁路局下属的调度区段运输指挥中心设区 段数字调度机（俗称主系统），与所辖区段沿 线各中间站车站数字调度机（俗称分系统）， 用2M数字通道呈串联型逐站向连，并由末端 车站环回，组成一个2M自愈环。区段内所有 调度业务（行调、货调、电调、无线列调）纳 入2M数字环内，一种调度业务固定占有一个 共线时隙 现代通信研究所 *12 铁道部 运输调度管理系统 铁路局调度中心 基层调度网络 调度电话是铁路各级指挥系统 使用的封闭式专用电话系统 干线调度电话（部调） 各种业务调度电话 现代通信研究所 *13 区段调

7、度 现代通信研究所 *14 铁路数字调度通信系统的主要技术特征是采 用数字交换技术。要实现数字程控交换，必须 解决两大问题：第一，将模拟的话音信号变为 数字信号，即话音信号数字化，并进行复用传 输；第二，将数字化的话音信号进行交换，即 数字交换。另外，在区段的数字专用通信系统 中要实现数字共线和数字交叉连接。 第二节 铁路调度数字通信基本原理 现代通信研究所 *15 本节内容： 数字传输系统 数字交换系统 区段数字调度通信 现代通信研究所 *16 1. 数字传输系统 数字传输系统原理图 现代通信研究所 *17 上图表示模拟话音信号在发送端经 过抽样、量化和编码以后得到了脉冲编 码调制（PCM）

8、信号，此过程称为模拟 话音信号数字化，该数字信号经过传输 线路送到对端。在接收端将收到的PCM 码组还原成模拟话音信号。 现代通信研究所 *18 2. 数字交换系统 主要内容： C呼叫处理基本过程 C信令 C交换机 组成 现代通信研究所 *19 呼叫处理基本过程 现代通信研究所 *20 信令 为保证通信网的正常运行，完成网络内 各部分之间信息正确传输和交换，以实 现任意两个用户之间的通信，必须要有 完善的信令方式。信令是通信网中交换 局和用户终端之间及各交换局间在完成 各种呼叫接续时所采取的一种通信语言 。 现代通信研究所 *21 交换机的组成 交换机通常由三部分组成：交换网络、 接口、控制系

9、统。 现代通信研究所 *22 交换网络实现交换机内用户间或用户与中继 线间话音信号的交换。 接口把来自用户或中继线的各种不同的输入 信令和消息转换成统一的机内信号，以便控制 单元和交换网络进行处理和接续。 交换机的控制系统实现对整个交换机的控制 和处理。其功能可分为两大类：呼叫处理；运 行、管理和维护（OAM）。 现代通信研究所 *23 3. 区段数字调度通信 主要内容： C 数字会议电话 C 数字交叉连接 C 数字共线 现代通信研究所 *24 (1) 数字会议电话 数字交换网络只能实现两个用户间话音的 全交换（通话双方均能听到对方讲话），及 一个用户对多个用户的广播式交换（一个用 户为主持，

10、其他用户只能听到主持讲话，而 主持只能听到其中一个人讲话），完成三个 或三个以上用户全双工会议交换由数字会议 电话完成。 现代通信研究所 *25 (2) 数字交叉连接（DXC）的运用 数字交叉连接是指数字交换设备（或数 字交叉连接设备）的两个端口用固定或 半固定的方式连接起来，以达到两个端 口直通的目的。在数字交换设备内，数 字交叉连接通过网管或维护终端做数据 建立或拆除。数字交叉连接在区段连接 数字调度系统中的运用主要表现在提供 通道的能力方面。 现代通信研究所 *26 (3)数字共线原理 MU BU1BU2BUn . E1E1E1E1E1 E1 （） 数字传输通道 E1E1 MU：枢纽主系

11、统 BU：车站分系统MU 数字共线方式示意图 现代通信研究所 *27 如图所示，主系统和各分系统是以共线 方式组网的，即主系统和分系统1用一条 E1线连接，分系统1再以E1线连接分系统 2，依次类推，分系统n最后以E1线连接 到主系统，从而整个系统构成一个环路 。环路中各时隙可分为共线时隙、站间 时隙、远程调度时隙，从业务上分别用 于调度业务，每种调度业务只占用一个 时隙。 现代通信研究所 *28 第三节 铁路调度通信系统与组网 主要内容： 干线调度通信 局线调度通信 区段调度通信 现代通信研究所 *29 一、干线调度通信 1.干线调度通信系统 u 通信系统的组成： 铁路干线调度通信网络由一套

12、西门子 Hicom382调度交换机，14套Hicom372调度交 换机，以及外围设备调度功能模块、调度台 、多媒体终端、网络管理和调度管理系统等 组成。 现代通信研究所 *30 u 系统启动： Hicom调度交换机系统启动可分为 系统的断电再启动（俗称冷启动）和非断电再 启动（俗称热启动）。可以由人工或系统自动 进行系统再启动。 u 系统维护：包括网管维护、软件维护及远端维 护等。其系统管理主要对系统的硬件配置变化 、分机终端类型的变更、分机号码或性能的改 变、服务等级的增添或修改、通信方式的改变 及软件版本更新等进行管理。 现代通信研究所 *31 2. 干线调度通信网 干线调度通信网络由设在

13、铁道部的 Hicom382数字调度交换机为汇接中心， 与设在各铁路局的Hicom372数字调度交 换机用2M数字中继通道相连接。相邻铁 路局的Hicom372数字调度交换机之间也 用2M数字中继通道相连作为直达路由， 从而构成一个复合星型网络的干线调度 通信网。 现代通信研究所 *32 u编号：干线调度专用网用户与局线调度 专用网用户的电话号码，全路统一编号 ，采用五位码（ABCDE）编号，前两位 AB为调度局向号，后三位CDE为用户号 ，分别以铁道部、各铁路局、各调度区 段为一个编号区。 现代通信研究所 *33 u同步方式：网内同步采用主从同步方式 ，铁道部的Hicom382调度交换机配置的

14、 时钟作为第一从时钟，从铁道部SPC上提 取的时钟为主时钟，各铁路局Hicom372 调度交换机通过传输通道（PCM30/32的 TS0）保持与第一从时钟同步。 现代通信研究所 *34 u 接口：交换机之间的局间中继接口采用 30B+D数字接口，用2M数字通道相连接。 u 信令：局间信令采用西门子专用ISDN网络共 路信令（CorNET信令）。在以CorNET互连 的Hicom交换机专网范围内可提供大量公共 ISDN网络所没有的服务，并组成一个统一的 ISDN调度网络，实现全部ISDN功能的全网 透明传输。 现代通信研究所 *35 二、 局线调度通信 铁路局的局线调度通信网络，在铁路局汇接 中

15、心利用干调Hicom372调度交换机或另设数字 调度交换机与设在各铁路调度区段的数字专用 通信系统组成。 现代通信研究所 *36 1. 组网方式 u 以用户线方式组网 利用干调通信网中的Hicom372调度交 换机，直接将局调用户用PCM加环路设 备进行远距离放号到所辖各调度区段。 现代通信研究所 *37 u中继线方式一组网 利用Hicom调度交换机系列组网，铁路局 所在地仍利用干调通信网中的Hicom372 调度交换机，各调度区段设Hicom315调 度交换机，各交换机之间用2M数字中继 通道相连组成星型局调网络。 现代通信研究所 *38 u以中继方式二组网 利用区段数字调度设备组成局线调度通 信网络，在铁路局所在地设数字专用通 信主系统与干调Hicom372调度交换机所 属各调度区段的区段调度设备主系统之 间以2M数字中继方式相连，从而构成一 个星型的局线调度通信网络。 现代通信研究所 *39 2. 网络编号 局调网络内的用户与干调网络一样 ，采用五位码编号，铁路局为一个单独 编号区，前两位为调度局向号，后三位 为用户号。 现代通信研究所 *40 3. 同步 局调网内同步采用主从同步方式，铁路 局的局调交换机配置的时钟作为第一从 时钟，从干调网内铁路局的Hi