地铁有线电话系统的设计与应用_孙佃升.docx

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1、 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所 M交的论又走孩个人仕守帅 指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢 中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含 为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 减卻弁 日 期： 2终 U4 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关

2、保留和使甩学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论 文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许 釆甩影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究 课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 (保密的论文在解密后遵守此规定 ） 本学位论文属于保密，在 _年解密后适用本授权书。 本 人 签 名 ： 弁 日 期： 学校代码 10701. 分类号 TN91 学号 1075960106 密级 公开 西安电子科技大学 硕士学位论文 地铁有线电话系统的设计与应用 作者姓名：孙佃升

3、领 域：电子与通信工程 学位类别：工程硕士 学校导师姓名、职称：文爱军教授 企业导师姓名、职称：杜嘹亮高工 提交日期： 2014年 12月 Design and Application on Wired Telephone of Metro A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Philosophy By Sun dian sheng (Electronics and Communication Engineer

4、ing) Supervisor: Wen ai jun Du liao liang December 2014 西安地铁开通至今，日客流量由 20多万增加到 120多万，其运营安全关系到广大 人民的日常生活。通信系统则是整个地铁运营的神经系统，通信系统一旦出现问题， 可能会导致地铁交通的全线瘫痪。 本文针对西安地铁工程实际，依据其建设需求及系统容量，大胆对有线电话系统 方案进行优化设计，设计并论证了公专一体化的方案。考虑到地铁有线电话系统的安 全性和可靠性，重点放在了公专一体化如何能保证其可靠性上，通过公专合一机制、 模块化、可靠性、独立性、优先权的理论分析，详细论证了公专一体化设计方案的可

5、靠性和优势，并对其系统的优点和倒换方案进行了论证。考虑到地铁的特殊性，对有 线电话系统分控制中心、车辆度、换乘站、一般站分别进行了设计。 地铁有线电话系统中公专一体化（公务电话和专用电话）的建设与实现，充分利 用了程控交换机的软件优越性，解决了公务电话系统和专用电话系统分开设置中不易 实现的很多特殊功能；公专一体化设置方案减少了一些硬件设施设备，节约了投资成 本，减少了维修管理人员，解决了专用电话系统和公务电话系统之间的接口问题；利 用双机冗余热备份的工作方式，运行中，公共部分发生故障时，系统能自动切换到备 份系统继续工作，保证了整个有线电话系统的可靠性和稳定性；交换机的联网功能， 实现了专用

6、电话系统的专用调度功能，实现无线 /有线自动切换、数据传输、传真图文 等多种其他业务。 采用该方案建成的西安地铁二号线有线电话系统投产使用，经过数年的运行，验 证了该方案设计合理、设备选型及功能满足地铁有线电话系统要求，达到了预期目标 , 为地铁有线电话系统今后的发展开辟了一 条新的途径。 关键词：有线电话系统，公务电话，专用电话，程控交换机 论文类型：应用基础技术 ABSTRACT ABSTRACT Since Xian Metros opening date, its daily traffic keeps increasing from 0.2 million to over 1.2 m

7、illion. Its operation safety is tightly related to Xian peoples daily life, and the communication system is the essential neural network. If the system is crashed, the total metro network will be broken. Based on the practical situation of Xian Metro， such as its construction requirements and system

8、 capability, this paper proposes a novel solution to optimize the wired telephone system, and proves the integrated public-and-specific solution. Considering the safety and reliability of metro wired telephone systems, this paper mainly takes into account how to ensure the reliability of the public-

9、and-specific solution. According to the public-and-specific mechanism, its modularity, reliability, independence, and priority of theoretical analysis, this paper demonstrates the solutions reliability and advantages of the integration, and also shows its advantages of the systems switching scheme.

10、Taking into account the special attribute of the Metro system, the wired telephone system is divided into the control center, vehicle schedule, transfer station, general station and all of these are designed seprately. The design and the implement of the public-and-specific solution of the wired tel

11、ephone system is based on the advantages of PBX. It solves many special features which are very difficult to achieve. The solution eliminates some of the hardware devices, saves a lot of investment and maintenance personnel, and avoids scheduling interface issues between the two separate telephones

12、and public telephone system. Adopting hot standby duplex mode, when the public parts meets some problem, it will automatically switch to the other part to continue the work, which improves the stability and reliability. Through the network switches, the telephone system can schedule the external spe

13、cially designed network, realize the switch between wired and wireless network, automatic data transfer and communications, fax, and other services. The wired telephone system of the Xian metro line two based on the scheme put into use, after several years of operation, the program is proved reasona

14、ble design, equipment selection and function to meet the requirements of wired telephone system, has achieved the anticipated target, has opened up a new way for the future development of Metro wired telephone system. Key words： Wired Telephone System, Public Service Telephone, Special Service Telep

15、hone, PBX Type of Dissertation: Applied Basic Research 插图索引 插图索引 图 1.1程控数字交换机的基本构成 . 4 图 4.1 公务、专用合一型交换系统 . 25 图 4.2 路由选择图 . 26 图 5.1程控交换机 2M数字中继板光纤传输拓扑图 . 30 图 5.2程控交换机环路中继板模拟用户板光纤传输 . 30 图 5.3程控交换机环路中继板模拟用户板 E1(2M)传输 . 31 图 5.4 4WEM模拟中继板 . 31 图 5.5相邻车站主干通信电缆互放电话分机 . 31 图 5.6有线电话系统构成图 . 32 图 5.7控制中

16、心的调度台连接示意图 . 32 图 5.8 公务交换机构成具体配置图 . 33 图 5.9专用交换机构成具体配置图 . 34 图 5.10车辆段交换机构成具体配置图 . 35 图 5.11停车场交换机具体配置图 . 36 图 5.12换乘站交换机具体配置图 . 37 图 5.13车站交换机具体配置图 . 38 表格索引 表格索引 表 2.1 系统功能 . 6 表 2.2 话务台功能 . 6 表 2.3数字话机功能 . 7 表 2.4 般话机功能 . 7 表 2.5 IPCS嵌入式 IP呼叫服务器板主要技术指标 . 8 表 2.6 IPGU嵌入式通用网关单元板主要技术指标 . 9 表 2.7新业

17、务功能 . 9 表 6.1分部工程、分项工程、检验批划分和检验项目 . 41 表 6.2 话务量参数表 . 41 符号对照表 符号对照表 符号 符号名称 , 在时间 T内，由用户终端 i发出的呼叫数 用户终端 i发出呼叫的平均占用时间 Ny 交换机在统计一年中实装用户线的平均数 n 用户线一年中断次数 ky, 第 i次故障造成中断的用户数 第 i次故障修复时间，即中断时间 A, 系统中第 i部件的失效率； 缩略语对照表 缩略语对照表 缩略语 英文全称 中文对照 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Loop 不对称数字用户环路 ALU Arithmetic an

18、d Logic Unit 算术和逻辑单元 ATM Asynchronous Transfer Mode 异步传送模式 ATS Automatic Train Supervision 自动列车监控系统 BAS Building Automation System 车站设备监控系统 BHCA Busy Hour Call Attempts 忙时试呼次数 B-ISDN Broadband Integrated Service Digital Network 宽度综合业务数字网 BTU British Thermal Unit 基本传输单元 CATV Cable Television 有线电视 CCT

19、V Closed-Circuit Television 闭路电视 CPU Central Processing Unit 中央处理器 FAS Fire Alarm System 火灾报警系统 GW Gate Way 网关 I/O Input/Output 输入输出 IP Internet Protocol 网络协议 ISDN Integrated Services Digital Network 综合业务数字网 MCU Micro Control Unit 微控制单元 MDTU Mediation Device Tributary Unit 中间支路设备 OA Office Automatio

20、n 办公自动化 PA Public Address 有线广播 PABX Private Automatic Branch exchange 自动用户交换机 PBX Private Branch Exchange 用户级交换机 PCM Pulse Code Modulation 中文称脉冲编码调制 PIS Product Information system 乘客导乘系统 POTS Plain Old Telephone Service 模拟用户 QoS Quality of Service 服务质量 SDH Synchronous Digital Hierarchy 同步数字体系 TCP/IP

21、 Transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制协议 /因特 网互联协议 TCU Transmission Control Unit 自动控制单元 VoIP Voice over Internet Protocol 网络电话 触 . I ABSTRACT . II 醜弓丨 . Ill 織劍 . IV 符号对照表 . V 缩略语对照表 . VI g 录 . VII mi 嫌 . 1 1.1地铁通信系统简述 . 1 1. 2地铁有线电话系统现状 . 2 1.3电话交换技术 . 2 1.3.1电话交换技术的发展历程 . 2 1.3.2程控交换

22、机的硬件组成 . 3 1.3.3程控交换技术的发展方向及趋势 . 4 1.4本文的主要研究内容 . 4 第二章公专合一有线电话系统的功能 . 6 2. 1系统总体功能 . 6 2.1.1电话交换功能 . 7 2.1.2集中维护管理 . 7 2.1.3计费功能 . 7 2.1.4会议功能 . 7 2.1.5服务功能 . 8 2.1.6中继方式和信令 . 10 2.2控制中心调度台功能 . 10 2.3中心维护管理功能 . 12 2.4数字录音功能 . 13 2. 5本章小结 . 14 第三章地铁有线电话系统构成分析 . 15 3. 1公务电话系统构成分析 . 15 3.2专用电话系统构成 . 1

23、6 3. 3程控交换机主要参数分析 . 16 3.3.1话务量计算 . 16 3.3.2呼叫能力确定 . 17 3.4电话容量配置 . 18 _ 西安电子科技大学硕士学位论文 _ 3.4.1 车站 . 18 3.4.2控制中心 . 19 3.4.3车辆段 . 19 3.4.4停车场 . 19 3. 5程控交换机可靠性指标计算 . 19 3.6本章小结 . 20 第四章公专合一有线电话系统的设计 . 21 4.1公务电话系统与专用电话系统方案设计分析 . 21 4.1.1公务电话系统方案设计 . 21 4.1.2专用电话系统方案设计 . 22 4.1.3公务电话系统设置方案分析 . 23 4.1

24、.4专用电话系统设置方案分析 . 23 4. 2公专一体化设计方案分析 . 24 4.2.1合用的机制 . 24 4.2.2公专一体化系统可靠性 . 26 4.2.3公专一体方案的优势 . 27 4.2.4公专一体化系统的特点 . 27 4.3本章小节 . 28 第五章公专合一有线电话系统的实现 . 29 5. 1系统总构成 . 29 5.1.1数字程控交换机选配 . 29 5.1.2程控交换机组网方案设计 . 30 5.2控制中心系统设计 . 33 5.2.1公务交换机设计 . 33 5.2.2专用交换机设计 . 34 5. 3车辆段专用备用交换机系统设计 . 35 5.4停车场系统设计 .

25、 35 5.5换乘车站系统设计 . 36 5.6车站系统设计 . 37 5.7系统保护倒换设计 . 38 5.7.1 2M数字中继倒换方案 . 39 5.7.2数字程控交换机主备用机架倒换功能 . 39 5.7.3调度交换机故障倒换功能 . 39 5.8本章小结 . 39 第六章公专合一有线电话系统的综合联调测试 . 40 6. 1功能测试 . 40 6. 2指标测试 . 41 第七章结论与展望 . 43 7. 1研究结论 . 43 7.2研究展望 . 43 _娜 . 45 至文 if . 47 储辭 . 48 1. 基本情况 . 48 2. 教育背景 . 48 3. 攻读硕士学位期间的研究成

26、果 . 48 第一章绪论 第一章绪论 随着我国城镇化步伐的加快，城市轨道交通（简称城轨）已成为拉动城市经济的 引擎，成为了城市发展的标签和名片；随着城轨线路不断完善，其辐射面积也越来越 大，越来越多的人们切身感受到了城市轨道交通在大幅提升人民的生活质量方面的作 用。 作为现代化的交通工具，地铁、轻轨等城轨的方便、快捷、舒适得到了人们的广 泛认可。然而城轨在给我们提供诸多便捷的同时，其运营安全也引起了广泛的关注， 如城市轨道结构强度、结构变形、建筑物防水的可靠性及其寿命、通信信号设备的可 靠性等方面。特别是在 “7 *23” 甬温高铁事故发生后，人们越来越重视通信信号设备 的可靠性及安全性。可以

27、毫不夸张的讲，城轨的通信系统是整个城轨的神经系统，城 轨通信系统一旦出现问题，可能会导致城轨交通全线瘫痪。 1. 1地铁通信系统简述 地铁通信系统是为地铁运营管理提供服务的，它是指挥地铁运行、电话联络和信 息传递的主要手段，是确保地铁快捷、安全、准时运营不可缺少的综合通信系统。主 要由无限集群通信系统、公务电话系统、专用电话系统、有线广播系统 （ PA)、时钟 系统、闭路电视监控系统 （ CCTV)、电源及接地系统、传输系统、乘客导乘系统 （ PIS)、 办公自动化 （ 0A)等子系统组成。通信系统的主要为列车、车站、地铁控制中心、地 面线路、车辆段、高架线路、停车场、地下隧道提供服务 m。

28、地铁行车调度指挥一般由通信系统与信号系统一起完成，同时为其他子系统提供 时统（标准时间）信号和信息传输通道。作为地铁内部公务联络主要通道的通信系统 , 将地铁内部的各子系统紧密的联系在一起，系统的运行效率得以提升，同时也是内外 联系的通道。特别是在发生突发事件的情况下，地铁通信系统是进行应急处置、抢险 救灾的重要途径。城市轨道交通越是在发生事故、灾害或恐怖活动时，越是需要通信 联系，但若在常规通 信系统之外再设置一套防灾救护通信系统，势必要增加投资，而 且长期不使用的设备亦难以保持良好的运行状态。 地铁通信系统必须能够迅速、准确、可靠的传递和交换各种信息。对于行车组织， 通信系统应能保证将各车

29、站的客流情况、工作状况、线路上各列车运行状况等信息准 确、迅速的传输到控制中心。同时将控制中心发布的调度指挥命令与控制信号及时、 可靠的传送至各个车站及行进中的列车上。对于地铁运行的组织管理，通信系统应能 保证各部门之间、上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。通信系统中 设备设施需要具备自检功能，在节 约成本的基础上，要有适当的冗余配置，出现问题 西安电子科技大学硕士学位论文 时能确保系统正常运行，控制中心能够监测结果。 1.2地铁有线电话系统现状 地铁有线电话系统是保证列车安全、快速、高效运行不可缺少的城轨通信系统中 一个非常重要的组成部分 2。 地铁有线电话系统大多采用数字程控交换网络，它一般由公务电话与专用电话系 统两部分构成，均采用电话交换技术 3。 鉴于有线电话系统的重要性，要求系统设备高度安全可靠，操作方便快捷。 1.3电话交换技术 地铁有线电话系统最重要的核心技术是电话交换技术。 1. 3. 1电话交换技术的发展历程 1876年，美国人贝尔发明电话，电话通信、交换机得到飞速发展，交换技术实现 了人工到自动的转变。主要由以下过程： (1) 元