浅谈高速公路通信系统的使用原理

第一篇：浅谈高速公路通信系统的使用原理

浅谈高速公路通信系统的使用原理

摘要：随着各省市高速公路的不断发展建设，高速公路中机电工程的通信系统属于基础类设施，本文介绍了高速公路通信系统的应用，并对其各主要组成部分的使用原理进行阐述。关键词：高速公路；通信系统

高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施，主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道，由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点，高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,本文重点针对高速公路中的通信系统应用进行阐述。

高速公路收费系统

高速公路收费系统一般采用半自动收费方式，即人工判别车型，车道入口发放通行卷，出口验卷，计算通行费，人工收费，计算机管理，辅以车辆检测器校核，闭路电视监视。目前，提倡计算机联网收费。远期，逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式IC卡，也有采用磁卡。为便于计算机联网收费，联网收费区域内均应采用同一种通行券。

1.1 计算机收费系统

计算机收费系统一般分两级，即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。

1.2 收费数据传输

收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的，各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps(G.703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的，在区域收费联网的情况下，路由器至少要具备两个E1(G.703)接口，一路传往收费中心，一路传往区域拆账中心。

1.3 收费图像传输

收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机，各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的，而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同，未采用复用方式，庵个摄像机图像对应一芯光纤，而控制信号是经MODEM通过通信系统的话路通道传输的。通信系统的结构

高速公路通信系统主要由以下几部分构成：光纤数字传输系统、程控数字交换系统（含指令电话系统）、紧急电话系统、数据图像传输系统、移动通信系统以及通信电源系统。

（1）光纤数字传输系统是为高速公路沿线设施（诸如程控交换机、业务电话）之间提供话务通信，它还为监控，收费系统的数据、传真、图像等非话业务提供传输通道。光传输系统大多基于SDH，也有早期的PDH在运行。在单条高速公路内部，通信系统选择SDH是毫无疑义的，这是由业务接入特点和技术发展现状决定的。但各条高速公路通信系统的解决方案有所不同，目前一般采用SDH与综合业务接入网相结合的光纤数字传输系统（也有的采用SDH+DLC接入系统模式）。综合业务接入网有三种类型接口，即光线路终端接口（OLT），光网络单元接口（ONU）和维护管理接口。控制中心的OLT通过V5接口完成多业务的接入，将话音业务（BT）、指令业务、数据业务和图像业务等合并到一个传输网络中，同时可实现与DDN、PSPDN等数据网的连接。收费站与控制中心可通过接入网的数字数据接口，如E1、2B+D、V.35、V.24、G.703实现收费数据的上传及管理数据的下达。

（2）程控数字交换系统为高速公路沿线提供业务电话和指令电话，由通信中心的一套汇接局数字程控交换机及若干用户（沿线各管理设施内）组成。具备中国1号、7号、V5信令等设施实现业务的互通，它采用独立的运行维护方法，即为交换机配备一套维护管理终端设备，来负责本站交换机的运行维护。

（3）紧急电话系统为高速公路上驾驶员提供一个直接呼救求援的专用通信系统，该系统在监控中心设紧急电话控制中心，控制本管理区域内的所有紧急电话，是一个独立的系统。

（4）数据、图像传输系统。外场设备与监控中心之间的数据传输是通过电缆、ONU音频通道完成的。监控数据传输采用模拟传输方式，通信系统为监控系统在各站的综合业务接入网的ONU设备业务通道中提供足够的2/4W VF接口。监控系统在沿线设置了一定数量的摄像机，各摄像机的图像和控制信号均要传到监控中心。图像传输采用点对点模拟方式。

监控系统

高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像，利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方，清楚地再现在屏幕上，有利于管理人员做出控制决策。监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。

3.1 监控中心计算机系统

监控中心计算机系统即情报处理系统，它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网，组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网，只是多了一台通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外场设备与中心的数据通信管理。

3.2 监控中心的外场设备

监控的外场设备包括车辆检测器，可变情报板，可变限速标志，气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远，相对分散，且数据量较小，无法采用标准的高速数据接口进行传输，因此在每个远端数据点配一台MODEM,将数据传到就近通信站的ONU，最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。

3.3 监控数据传输

监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的ONU设备业务通道中提供足够的2/ 4wVF接口，监控数据采用模拟传输方式，通过这些音频接口完成，由监控系统提供MO-DEM进行数模转换。

4、结束语

为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥，务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此，只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理，才能更好地为高速公路通信技术的不断发展建立一个正确的认识平台。参考文献：

1、李桂花-浅论高速公路通信系统的应用原理；《中国新技术新产品》2008年10期

第二篇：801_通信系统原理

801--《通信系统原理》

一、基本要求

通信原理是通信和信号处理等专业的重要基础课程，它系统讲述了通信系统的基础理论和应用知识。本课程要求考生掌握通信的基础理论、原理框图和基本计算分析能力，具有一定的解决实际问题的能力。重点考查考生对通信系统各组成部分、原理框图、基本概念和常识的理解及掌握情况，要求考生掌握基本的系统性能分析和计算方法。

二、考试范围

1、通信系统模型和主要性能指标（通信的常识和框图）;

2、随机过程（广义平稳性，功率谱，自相关，高斯噪声）；

3、信道模型和特性、信息论基本概念和信道容量的概念(恒参信道、随参信道、香农公式)；

4、模拟调制（AM,DSB,SSB,VSB,FM）；

5、数字基带传输(无码间干扰条件、线路码、均衡常识)；

6、数字载波调制（二进制调制、QPSK、QAM）；

7、模拟信号的数字化(均匀量化、非均匀量化、A律13折线量化编码)；

8、数字信号的最佳接收（最佳接收准则、匹配滤波器）；

9、差错控制编码（线性分组码常识）；

10、同步原理（载波同步、位同步及帧同步常识）。

三、出题形式

1、选择题(涵盖较广,包括通信常识、小计算、概念)；

2、简答题（简要回答通信原理的知识，包括分析、作图等）；

3、综合性大题（包括框图、计算分析、应用题等）。

第三篇：浅析高速公路通信系统方案的研究

浅析高速公路通信系统方案的研究

本文以某高速公路通信系统为例,着重介绍了高速公路通信分中心的作用，分析了分中心光纤数字传输系统的构成及配置方案，详述管理系统的功能，以及数字程控交换系统的构成及配置方案和交换网络同步的构成。概述

高速公路通信系统主要是为高速公路运营管理及监控、收费系统实施提供必要的话音业务及数据、图像信息传输通道，它是保障高速公路安全、高速、畅通、舒适、高效运营及实现现代化交通管理必不可少的手段，起着高速公路管理系统中枢神经的作用。贵州某高速公路采用符合全省规划的三级管理体制：省通信中心-本地通信分中心-通信站。高速公路分中心通信系统由光纤数字传输系统、数字程控交换系统等构成。光纤数字传输系统

光传输系统采用SDH光同步传输系统与综合业务接入系统相结合的方式。干线SDH设备采用STM-16等级，系统采用1+1保护方式；接入网采用华为FA16内置STM-4等级OSN1500光传输设备，用4芯光纤从贵阳到该公司公路方向与其通信分中心构成两纤自愈环，解决区间通信。在其通信分中心设置华为分插复用设备ADM-2.5G一套，设置2个方向的STM-16共4个光接口，往贵阳方向与隆回REG中继设备连接。综合业务接入网系统，采用华为HONET及FA16内置STM-4等级OSN1500光传输设备，用4芯光纤从贵阳方向与该高速公路通信分中心构成两纤自愈环，解决区间通信。该高速公路通信分中心的接入网和干线共有光传输设备。

2.1 分中心光纤数字传输系统的构成及配置方案

光纤数字传输系统主要设备由以下几部分组成：

（1）在该高速公路通信分中心设置一套STM-16速率等级的ADM分插复用器，采用深圳华为的OptiX OSN 7500智能光传输设备。在通信分中心设置1套华为iManagerT2000传输网管终端，对本路段SDH设备及沿线3个光中继设备、并接入网内置的OptiX OSN 1500光传输设备进行维护管理。同时在通信分中心设置1套iManager N2000综合业务接入网网管终端，对高速路上所有ONU设备及通信分中心的OLT设备、交换系统、电源设备进行维护管理。

（2）在通信分中心设置综合业务接入网光线路终端设备OLT设备，采用华为的HONET OLT4S系列。

2.2 网管系统

在通信分中心设1套华为iManager T2000传输网管系统，对全线所有SDH传输设备(含软、硬件设备)进行统一集中网管，负责对该高速公路所辖路段的ADM设备和中继器设备以及综合业务接入网系统OLT、ONU内置的SDH设备进行集中管理维护，并提供向上连接的Q3接口以便将来与省中心的网管连接。iManager T2000网管系统在TMN（Telecommunication Management Network）的结构中处于网元级和网络级之间，即子网级管理系统SNMS（Subnetwork Management System），具有全部网元级和部分网络级的功能。iManager T2000具有故障管理、配置管理、性能管理、计费管理和安全管理等五项基本功能，此功能主要面向网元层。T2000不仅提供全部的网元层的管理功能（故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、通讯管理、拓扑管理、系统管理），还提供部分的网络层的管理功能。在通信分中心还设置1套华为iManager N2000综合网管系统，可集中统一管理华为程控数字交换机C&C08、综合业务接入网设备FA16、环境电源监控系统、有线电视系统，并提供向上连接的Q3接口以便将来与省中心的网管连接。iManager N2000综合网管系统负责接入网的全面的集中管理和维护；负责接入网用户线路管理和维护；负责设备环境管理和维护；

负责网络设备性能管理与维护。数字程控交换系统

在该高速公路通信分中心设置华为数字程控交换机C&C08，为高速公路沿线管理部门之间提供业务电话和指令电话，同时实现高速公路电话专网与公网的互联；通信分中心交换机收容了高速公路各站点的电话用户。

3.1 系统构成及配置方案

高速公路数字程控交换系统由通信分中心的一套数字程控交换机及若干用户组成，完成本局的话务接续与出入局的话务接续，同时转接它局之间的呼叫，并与相邻路通信分中心连接；与其他分中心用n×2Mb/s数字中继相连，数字中继线共120线；通信分中心交换机采用模拟中继的方式与贵阳市话局交换网相连，分中心交换机配80线模拟中继入市话；接入网通过V5.2接口相联，共设1个V5.2接口，近期设7个2Mb/s；交换机配备计费终端（包括计费软件、终端和行式打印机），用于用户呼叫公网和网内用户时计费。通信分中心电话交换机是交通专网的一个组成部分，它由一套数字程控交换机构成。交通专网电话编号时，贵州省高速公路网分配一个长途区号，用户号长为5位。

3.2 系统交换网络同步构成C&C08时钟同步系统拥有完善的维护、告警和故障检测功能。在维护终端可监视查询单板状态和各种故障信息，时钟系统自动检测故障，故障时可自动或人工倒换，以保证时钟系统的稳定性和可靠性。C&C08时钟同步系统有以下特点：拥有国标三级、二级（包括A类、B类）及通信楼综合定时供给系统BITS等多种级别时钟可供选择，能满足各种交换局的不同要求。其中二级A类时钟和BITS设备是国内唯一可提供的厂家。三级和二级靠不同的插板来配置，结构选配灵活。总结

通信系统是高速公路的基础设施之一，是服务于高速公路监控系统和收费系统，为监控系统和收费系统的图像数据传输提供可靠的传输通路，是提高高速公路管理水平和安全保障能力的支持系统。

第四篇：通信原理

通信的目的：传递消息中所包含的信息。

消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。信息：是消息中包含的有效内容。

信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。

信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性、完成模/数转换

信道编码与译码目的：增强抗干扰能力

加密与解密目的：保证所传信息的安全

数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号

同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

数字通信的特点

优点：

抗干扰能力强，且噪声不积累

传输差错可控

便于处理、变换、存储

便于将来自不同信源的信号综合到一起传输

易于集成，使通信设备微型化，重量轻

易于加密处理，且保密性好

缺点：

需要较大的传输带宽

对同步要求高

通信系统的分类

按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统

调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。

按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统

按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统

按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 … …

按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用

通信方式：

单工通信：消息只能单方向传输的工作方式

半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式

全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式

并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输

优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施

缺点：需要 n 条通信线路，成本高

串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用

缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施

第五篇：通信原理数字通信系统总结性复习

数字通信系统总结性复习

通信系统分为基带和频带传输两类。

数字基带通信系统模型

高速数字通信系统模型

一、A/D转换：

作用：完成模拟信号到数字信号的转换； 过程：采样、量化、编码

方法：PCM脉冲编码、增量调制（△M）、差分脉冲编码调制（DPCM）、自适应差分脉冲编码

调制ADPCM1、A律13折线（PCM脉冲编码）：采用8bit量化，1bit极性码，3bit段落码，4bit段内

码，具体例子见习题答案。

2、增量调制（△M）：对前后样值的变化进行编码：增大编为1，减小编为0，只用一位

编码。

a)避免过载的方法：一是增大Δ，二是减小Δt；

b)增量调制一般采用的数据率为32Kbps或16Kbps；

3、PCM与△M的比较：

a)在比特率较低（低于40Kbps）时，增量调制的量化信噪比高于PCM，话音质量

比PCM的好，增量调制抗误码性能好，可用于比特误码率为10-2～10-3的信道，而PCM要求10-4～10-6

b)增量调制通常采用单纯的比较器和积分器作为编译码器，结构和设备较PCM简

单。

4、差分脉冲编码调制（DPCM）：对信号的抽样值与信号的预测值的差值进行量化、编码，其编码可采用N位二进制码。

5、自适应差分脉冲编码调制ADPCM：与DPCM相比，自适应的量化取代固定量化

二、信源编码：

作用：产生适合于信道传输的信号，提高系统有效性；

信源分类：语音信号和图像信号

语音压缩编码：

1、基本的语音编码方法：波形编码、参量编码和混合编码

2、应用举例：移动通信中多采用混合编码方式，如飞利浦的AMR-WB宽带自适应多速率语音

编码方法：语音带宽范围：50－7000Hz，16KHz抽样，6.6 Kbps~23.85 Kbps，应用领域：GSM、3G及其他

图像编码：

1、图像可压缩的原因:(1)图像信号中存在着大量的冗余度;(2)人眼的视觉特性，对高频信

息的感受度低.2、基本的图像压缩编码方法：

i.JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）:静止图像编码标准 ii.MPEG（Moving Picture Experts Group，活动图像专家组）-1：存储介质图像编码

标准

iii.MPEG-2：一般视频编码标准

iv.MPEG-4：多媒体通信编码标准

v.H.261（ITU-T 制定）:会议电视图像编码标准

vi.H.263：极低码速率的编码标准

3、H.261与MPEG-1比较：H.261编码后的数据流速率更低，总体上图象质量略逊于MPEG-1，它适合在网或网上传输运动的图象

三、码型编码：

目的：选择适合于信道传输特性的码型。

基本的常用码型及特点：

NRZ码：无定时

归零码：可提供定时信息

双极性码：减少直流分量，判决电平为“0”

HDB3码：用在复接设备中，如PCM30/

32一、二、三次群中

编码步骤：

1）1→+B、-B

2)经过奇数个B的0000 →000V，经过偶数个B的0000 →B00V，V与前面的B极性一致

差分编码：用在DPSK调制中，传号差分码规则：“1”变，“0”不变

具体编码实例见书p87，说明其中的差分编码参考码为“1”

四、信道编码：

作用：纠检错，提高可靠性基本分类：ARQ（检错重传）、FEC（前向检错）、HEC（混合差错控制）

常见编码方法：奇偶编码、CRC循环冗余校验，具体见作业。

CRC循环冗余编码步骤：

1）生成码：由生成多项式得生成码

2）监督码：信息码补r个0对生成码求r位余数（不足r位，前面补0，r=n-k）

3）循环码：信息码+监督码

五、其他眼图的特点：评价系统性能的基本方法，噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。

加密：

1.作用：加密；去除长的连零，有利于提取定时

2.基本方法：用移位寄存器的产生的m序列与信息序列模2加。具体见作业。

交织：

1、作用：与信道编码结合，检查或纠正突发性错误

2、基本思想：分散集中型错误，使其在检错或纠错范围内

六、复用、多址与复接：

复用目的：实现信道共享，提高信道的利用率；

多址目的：实现信道共享，区分终端（如地球站、基站或手机）

基本方法及应用

FDM：GSM系统200kHz/频带

TDM：PDH的PCM30/32路一次群

TDMA：GSM系统8时隙/载频

CDMA：3G（第三代移动通信）中区分小区和移动台

复接：在多路复用的基础上在时域上进一步“复用”。

复接存在的原因：电子元器件精度限制

PDH系统：正码速按位准同步复接

SDH系统：按字节的同步复接

七、调制：

实质：实现频谱搬移

目的：改善系统性能，可以实现频分复用

基本的调制方式：ASK、FSK、PSK、DPSK

(G)MSK：最小移频键控，用在GSM系统中

QPSK、QAM：用在3G移动通信系统中

八、同步：收发双方在时间上步调一致

同步获取的基本方法：自同步（滤波法）和外同步（插入法）

位同步：

NRZ获得同步的方法：编成RZ码，在0频处插入同步信号，或采用滤波法

滤波法的基本思想：大量信息工程系中总存在着“0”“1”的交替变化，此部分即为高频分量，将其滤出，既为位同步。

帧同步：一般采用集中插入的方法，如PCM30/32次群采用“集中插入”（TS0=“0011011”）载波同步：相干解调中需要载波同步，基本方法：平方变换法、平方环、科斯塔斯环

在“平方变换法”得到的PSK载波，因为存在2分频所以存在倒Π现象；

科斯塔斯环法：不存在倍频，直接得到载波，适于应用在高频电路中

网同步：数字通信系统中，为保证通信网中任意各站能够进行通信，需要有统一的时钟 我国SDH系统采用“分区等级主从同步”，PDH采用准同步方法。

英文缩写：

ASK：幅移键控、FSKPSKDPSKQPSKQAMGMSK

A/DPCM△MDPCMADPCM

FDMFDMATDMTDMACDM CDMAFDD

SDH：

STM-N ：同步传输模块n级

PDH

ARQ、FEC、HEC

利用以上知识点理解下列系统参数

935.5KHZ935.3KHZ935.1KHZ

双工方式：频分双工

上下行频率间隔：

工作带宽:

复用方式：频道间隔

多址方式： 时分多址

双工方式：

理解GSM手机语音信号的发送过程