趣味英语：教孩子改掉“口音”式英语

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" 通信应具有高可靠性，以保证列车的高速安全运行。自有高速铁路以来，人们关 心的首要问题就是安全。迄今为止，世界上高速铁路的安全记录为世人所称道，其主要 原因之一就是有先进的通信信号系统，而通信系统本身的可靠性必须达到很高的水平。 因此，人们总是不遗余力，采取各种方法和措施来提高通信系统的可靠性。 # " 通信应保证运营管理的高效率。建设高速铁路的目的就是要提高运输效率。通 信要提供各种手段来保证行车调度指挥、运营管理以及各种为旅客的服务能够高效率地 进行。相应地，对通信系统本身也要求有很高的效率。因此，各国在高速铁路中都采用 了各种先进通信技术，增大通信容量等，以保证信息的传输、存储、处理能高效率地进行。 $ " 通信与信号系统紧密结合，形成一个整体。在现行列车低速运行的情况下，通信 系统与信号系统基本上是各自独立的。在列车高速运行的条件下，这种分离的状况已不 适应，而是二者日渐结合，形成一个高级自动化的通信、指挥、控制和信息系统。 % " 通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现代化的运营、管理、服务系统。计算 机的广泛应用和通信系统将其连结成网，为各种服务提供了先进的设备条件。旅客售票 系统就是一个典型的例子。这种通信与计算机和计算机网的结合，也是上述通信、指挥、 ·$!&· 第一章 高速铁路有线和无线通信技术 控制和信息系统实现的基础。 ! " 通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服务。除了电话这种语声信息的传 输外，在高速铁路通信中还有大量的非话业务，即数据、图像、监控信号的传输与处理。 在将来，将演变成综合业务数字通信网（ #$%&）。随着近年来通信技术的飞速发展，铁路 通信中的 #$%&将逐步成为现实。 ’ " 多种通信方式结合形成统一的铁路通信网。除了站间和地区的有线电话和数据 通信网外，与运行的列车实现通信联系是离不开无线通信的。目前，通信新技术的发展 层出不穷，例如移动通信、卫星通信、微波中继通信、室内无线通信等将与光纤通信、程控 交换等相结合，形成一个多种方式和手段的通信网。它将大大提高通信的可靠性和有效 性，满足高速铁路提出的各种需求，充分发挥金如土通信保证行车安全和提高运输效率 的作用。 第二节 有线通信 铁路通信中至今仍以语音通信为主。它主要完成工作人员之间的联系、调度及运营 等各种命令的下达以及情况的汇报等。语音通信可以用有线通信，也可以用无线通信进 行。本节先介绍有线通信的情况。 正如市内电话一样，要进行语音通信，离不开语音电信号的传输，因而必须有电话线 连接用户和电话局。在电话局里，要使成千上万的用户都能秩序井然地互相通信，必须 有交换机进行用户间信号的交换。传输和交换是有线通信的两个基本要素。下面我们 就从这两个方面来加以说明。 一、传输方式 在高速铁路的运营和控制中，需要有传输各种信息的线路与通道，这就是传输方式 问题。在现有的各种传输手段和技术中，选择传输方式是很重要的。一般应根据通信方 式、通信容量，以及使用要求等综合考虑后确定。铁路有线通信主要用来解决铁路沿线 长途干线以及中短途地区间信息的传输。由于语音通信中有属于运转调度电话等与列 车运行有直接关系的通信，它们关系到行车安全，应尽量采用稳定性好、可靠性高的通信 方式。此外，尚有 ()(和 ($(等高速数码率的编码通信，并要为未来信息量的增加留有 ·*+’· 第五篇 高速铁路通信技术 余地。在日本新干线高速铁路建设的初期，根据以下一些情况来确定其有线通信的传输 方式。沿线工务及电务维修人员尚无法用无线通信联络，使用有线沿线电话比较合适。 养路、电力工区、变电所、!"#集中电器室分散在沿线区间，这些短距离通信用有线方式 比较经济。因此，应采用电缆通信线路作为传输方式。另外，调度电话、列车无线固定电 台与调度员之间的联系，以及 #"#、#$#等，采用了 %芯小同轴与 &’对直径 ( ) *++星形 %芯组组成的综合电缆，并加装 &((路载波电话的传输系统（容量还可增加到 *,(话路）。 当时日本国铁虽已建有自己的微波中继通信线路，但只作为迂回线路和在电缆发生故障 时才用。 上述同轴电缆传输网和微波干线通信网的传输容量，即所占频带宽度只相当于电视 所占的数兆赫的宽度。近年来出现的大容量、无电磁感应、低衰耗的光纤通信很适合于 作为铁路通信的传输媒介。它能在两根芯线里容纳数倍于微波线路的容量，可以构成铁 路沿线敷设的超大容量的传输线路。光纤通信很适合对数字信号的传输，传输容量越 大，越能发挥其经济性，例如采用长波长（- ) &!+）单模光纤，其传输衰耗为 ( ) ’./ 0 1+，最 大中继距离为 &(1+，传输容量为 -((2345 0 6，能传 -%%(电话话路。现在日本全国新干线 等已有不少光缆在运行。 法国 "78东南线和大西洋线都采用了光缆。光缆的结构有 % 根单模光纤，用其中 两根开通 -*9(路。采用 -%(2345 0 6数字系统。线路采用环形结构，以提高系统的可靠 性。当线路在任何地点发生中断时，环形结构可重新组合成双向收发机的总线，信号可 向前至故障处，然后回到故障的另一端，连续往返。现在采用的综合电缆线路由 %9个对 称 %芯组（( ) ’++铜线），分布在 ,个芯线束中，每个芯线束有 :个 %芯组。,个芯线束围 绕光缆芯线束。光缆芯线束由 %根光纤组成。再生中继的最大距离为 9:1+。 二、交换方式 电话的交换方式应与传输方式相一致。因为语音在时间上看来是连续不断的，称为 模拟信号。过去对于这种语音的模拟信号的交换，采用步进制电话交换机及纵横制电话 交换机。随着数字集成电路和计算机技术的发展，语音信号的传输已逐步数字化，即把 模拟信号变换成数字信号来传输。数字信号是一种在时间上离散的信号。离散信号的 传输有易于再生、噪声干扰影响较小等优点。如采用数字器件，不但稳定可靠，便于调 试，而且体积小、重量轻、造价便宜。因而，通信的数字化已成为一种必然趋势。目前数 字电话及数据通信已获得广泛应用。与传输方式数字化相适应，交换方式也应数字化。 自 9(世纪 ’(年代以来，电话交换已逐步过渡到采用数字程控交换，它是一种以存储程 ·;-,· 第一章 高速铁路有线和无线通信技术 序控制方式进行交换控制的电子交换机。与过去的交换机相比，数字交换机具有以下一 些特点：由于用计算机进行程序控制，具有更好的服务功能，采用大规模集成电路和微处 理器，可使设备体积小，可靠性高。因为是数字信号的交换，不会引入杂音及失真和衰 减，使传输质量提高。除语音之外，数字交换机还能处理数据和图像信息，实现多种通信 服务。目前语音和数据的传输多采用脉冲编码调制（!"#）方式，交换也就采用时分多路 程控交换机。根据铁路电话通信的特点是用户为沿铁路线状分布，不能用一套交换机包 含众多用户，否则用户线就会过长。此外用户不仅分散，沿线电话所的用户数也不多，还 有许多专用电话，因此，铁路电话交换机采用小容量为主，半数交换机在 $%% 线以下，并 以微处理机分散处理方式为主。 目前数字信号在线路上传输的速率是以每话路 &’()*+ , -为基础，称为零次群。因 而，数字交换机也应与其一致，基本的交换单位也定为每话路 &’()*+ , -。另外，交换机与 传输通路都采用时分复用多路的方式。有关控制信号的传输，现在有两种方式可供选 择：随路信号方式和共路信号方式。前者不需要专门的信号通路，即控制信号随同信息 信号一同传输。在一个 &’()*+ , -通路中用一部分来传控制信号，从而使有用数据传输容 量下降到 ’.()*+ ,秒。后者应有专门的传输控制信号的通路，它既可多传输一些控制信 号，增加了服务功能，并可用于未来的综合业务数字网（/012）。至于用户环路，现在仍采 用二线制金属线，将来也可考虑用光纤。 第三节 无线通信 无线通信能使高速行进列车上的乘务人员、旅客与地面工作人员和居民保持通信联 系。同时也能传递地面和列车之间各种控制和监视、显示信息。 一、固定无线通信 铁路运输业务的发展，要求尽快增加通信容量，在有线通信满足不了需求时，建立微 波多路中继通信是一种投资少、收效快的途径。日本原国铁采用超高频（034）、特高频 （534）和甚高频（634）构成基干线路。034作为长距离和中距离的大容量线路使用，以 7&%路的设备为主，构成总公司至铁路管理局间、铁路管理局相互间的基干线路。534 用于中距离及近距离的中等容量线路，以 8$%路或 $’路的设备为主，构成铁路管理局相 ·&8&· 第五篇 高速铁路通信技术 互间、铁路管理局与主要营业机关之间的线路。!"# 作近距离的单独线路使用，构成山 区等铁路沿线、分散的地点与主要营业机关之间的线路。 日本原国铁干线超高频线路在总公司和铁路管理局相互间是以 $ % &’"()*+ 路为主 体构成，约长 *+,-./。支线以 0’"(，约长 -1+./，* % &’"(，约长 &$+./，以及 $ % &’"(和 20’"(频段构成。这些固定无线线路开始仅传电话，现在调度集中（343）、变电所集中 控制（353）等与列车运行控制和示直接有关的信号也在其中传输。为了确保其高质量 和高可靠性，各种设备均有备份。另外，还增加了迂回路由，在一个路由发生故障时，还 有其他路由可通，实现通信网的环路化。特高频线路使用 ,++6"(频段，甚高频线路使 用 *+6"(和 2&+6"(频段。 更高的频段为 -+ 7 -++’"(的 // 波频段。日本原国铁用它来作中央防灾无线系 统，为大地震等非常灾害作准备。该系统利用多回路相互连接，通过电话、传真等可以迅 速收集信息。另外，&+6"(频段构成简易系统，可以传送图象、语音、数据等信息，且便于 操作。几条新干线的综合调度中心使用这个系统，用来监视车站的站台。 目前，为了适应数据通信的扩大，正对原有线路进行改进，以实现数字化。 二、移动无线通信 铁路的移动无线通信主要用于列车无线通信、防护无线通信及电子闭塞用的无线通 信。 2 % 列车无线通信 列车无线通信是列车乘务员与地面调度员、车站值班人员在列车运行中保持联系的 重要手段。它对于提高列车运输效率，确保运输安全，防止事故的发生和及时处理事故， 提高对旅客的服务质量，都有重要作用。 日本东海道新干线的列车无线通信在 0+世纪 *+年代中期即已建成，当时采用的是 8"#频带 ,++6"(空间波传播方式。到了 1+年代中期，设备已经老化，话务量也明显不 足，因而作了根本性的改造，改用全线漏泄同轴电缆（93:）方式。所谓漏泄同轴电缆，即 在同轴电缆的外导体上开一些锯齿形的槽，使电磁波能漏泄出来分布在电缆的附近区 域。如在铁路轨道沿线铺设，则列车上的天线可以接收到漏泄出来的电磁波。同时，列 车上天线辐射出的电磁波，也可经电缆上的开槽进入电缆线传至地面接收机，从而完成 双向无线通信。与其他方式比较，这种传输方式传输损耗比较稳定，不受周围环境的影 响，与移动体的电磁耦合比其他方式稳定，中断器放大间隔可达 2 % & ./。93:可以架设 在电力机车电杆距地面 0/的地方。同时，还引进了一些新技术。在交换方式上采用了 ·$2*· 第一章 高速铁路有线和无线通信技术 新型数字交换机。为了提高数据通信的传输速率和通信质量，并考虑到与地面光纤通信 接口，首次采用高效率和高速率的数字无线方式 !"#$%& ’ (及 ) * !#$%& ’ (的移动通信。话 音调制为单边带脉冲调制（++, ’ -.），数据调制为 /.+0 方式，通路数为 "1 电话话路。 该系统可以同时完成以下功能：列车调度电话、客运调度电话、公用业务电话（包括车长 和司机与地面业务机关间联络，以及旅客公用电话）和数据通信（包括车辆监视、移动台 监视、列车及客运调度传真、公用传真、计算机客票预订、旅客向导信息、个人计算机通 信等）。 法国东南线的列车无线通信如图 2 3 4 3 4所示。 图 2 3 4 3 4 法国 5/6东南线列车无线通信 地面与列车的无线通信可保证：司机与调度员之间的联络、无线电告警，以及紧急制 动的告警识别信号。这三种通信由一条话路进行传输，此话路连接中央调度台与每个固 定电台。各固定电台用于每个无线区域的无线发送和接收，采用 "11.78频段。固定电 台在电路上能发送以下信号： ———无线电话呼叫的 !4 频率（低频）； ———无线告警的 !9 频率（高频）； ———紧急制动告警的 !4 和 !9 频率。 !4 和 !9 频率在各个台之间是不同的，以便中央调度台能识别它们。只要中央调度 台发射 4)!1赫的频率，固定台的无线设备就一直在工作，以保证双向联系，何时中断联 系则由调度员决定。固定台发射 99:178的频率信号进行回答。 法国 5/6大西洋线地面与列车的无线通信（包含数据传输）如图 2 3 4 3 9所示。 ·:4!· 第五篇 高速铁路通信技术 图 ! " # " $ 法国 %&’大西洋线地面与列车无线通信（含数据传输网） 从图中可以看出，地上控制及数传设备通过无线基地台与动车组的内部通信网连接。 地面至列车的无线移动台通过快速有效的网络接到列车上的计算机设备。各地面基地台 和职能中心（车站、车间等）相连。这种网络结构使各类用户（旅客、列车乘务员、车站职工、 维修人员等）与各种设备相连接，并在他们内部之间相互连接，以完成以下功能：牵引与制动 设备、控制与监视设备、旅客服务与信息设备的通信。图 ! " # " (示出了各种通信的接口。 各类用户（司机、列车乘务员、运营及维修人员、旅客等）使用不同的通信接口去完成 各种特定的功能。 图 ! " # " ( 通信接口 ·)#*· 第一章 高速铁路有线和无线通信技术 （!）司机用的通信接口 司机用通信接口的组成： !在司机室的控制台上有带字母键盘的电子荧光视频显示器，用于列车在运行和停 车时相互对话。它可显示不同尺寸的字符和图形。在客车内、外指示板上显示灯光、空 调、关门、到站和列车识别等情况。在司机室向司机显示列车状况，还可在必要时显示列 车速度。在列车设备发生故障时，司机可按照故障查找指南，并接收采取处理措施的指 导。 "各种数字式的显示、信号和正常指令，均由两台工作中的备用计算机控制，它们执 行模拟和数字数据集中器的功能和自动处理功能。 #用无线电和对讲传输系统，给调度员、司机和旅客进行音频通信。 （"）列车乘务员用的通信接口 列车乘务员用通信接口的组成： !列车配电间装设视频显示器和键盘，用于输入或修改列车装备和整修的指令。 "每辆车的设备柜中数字显示各种旅客服务设备的故障类型、发生故障的原因，以 及发生问题的处所。 #对讲和广播系统用于与旅客、司机和调度员进行通信。 （#）运营和维修人员用的通信接口 运营和维修人员用通信接口的组成： !一种固定的地面至列车的无线电台，它用于与司机的音频通信，以及用于遥控地 面无线电台附近的列车准备的有关信息，远程显示运行列车的任何不正常现象。 "维修中心的计算机接收列车情况和任何部件或设备故障的实时数据，以便维修人 员为迅速修复和有效地组织检查作好准备。 #一种便携式终端，以便维修人员可与每个车上计算机对话。运营职工可遥控起动 列车按预定情况工作。 （$）旅客用的通信接口 旅客用通信接口由以下组成： !列车到达指示器。它设在每节车上，以显示列车车次和列车名称，每节车的编号、 最终到站、中间停车站名称。 "告警信号：旅客可在列车中任何地方告警，除在司机室显示告警在哪一节车外，并 给整个列车触发一种音响信号，以告知列车员和司机。 #列车上的广播系统和数字音频传输系统。 ·%"&· 第五篇 高速铁路通信技术 列车上的所有计算机和数字处理器由列车内部通信网相连，收集和交换它们所需的 数据。图 ! " # " $示出了法国 %&’ 大西洋线列车的数据网。为了提高可靠性，它构成 一个环形网，可重新组合成有双向收发机的总线。数据是按信息组以同步方式发送，并 采用高级数据链路控制规程（()*+），二进制符号的传输速率是 #兆比特 ,秒。 - . 防护无线通信 防护无线通信专为沿线作业人员对列车进行防护之用。日本新干线采用的是列车 对列车直接发射防护电波的方式。防护电波的到达距离等于最大制动距离加 -//0。工 作频率采用专用频率。防护信号音应选择能够区别于其他信号音且易唤起人们注意的 调制信号音。自 -/世纪 1/年代中期以来，日本已在全国不少主要干线上应用。 图 ! " # " $ 法国 %&’大西洋线列车的数据网 2 . 列车运行自动化系统用的无线通信 列车运行自动化系统的特点是利用特别无线通信在列车与地面设备间发收识别号码， 自动检查进入和驶出闭塞区间的列车，以确保安全。它是一种完全融合了信号技术与通信 技术的系统。该系统采用扭绞型漏泄电缆 !"#，频率为 $//3(4频段的一个专用频率。 三、旅客无线通信 列车上的旅客无线电话在日本新干线由日本电报电话公司（5%%）生产的汽车公用 电话改进而成。要求该系统能提供全国范围的服务，同时送受话。所选用的频段为 6-! 7 6$/3(4及 18/ 7 1!!3(4，调制方式为窄带调频，频道间隔为 -!9(4，收发频率间隔为 !!3(4，总的频道数为 ://，采用蜂房小区制频率重用，小区半径市区为 !90，郊区为 #/90。 ·#-:· 第一章 高速铁路有线和无线通信技术 法国 !"#在大西洋线上采用 $%&’()***的公用蜂房无线通信网作为旅客公用无线 电话。该系统能同时供旅客和电话网中 )+对用户通话。 四、卫星通信的应用 卫星通信的特点是覆盖面广、频带宽、可以多址接续，即多个用户可以同时工作。在 日本新干线上已利用它作为地震信息的传送、沿线管理局和公司在非常情况下的传输通 道、传输语音和图象的会议电视，以及灾害现场可搬动的临时通信。卫星通信系统采用 单路单载波（,-.-）方式，用了 / 0 /*个转发器。今后可利用卫星通信的移动性实现高度 自动化的列车控制和列车运行管理。法国也正在开发多普勒雷达和汽车电话网与卫星 通信相结合的列车控制系统。此外，还可在列车车顶装设天线，直接接收卫星的电波，对 旅客进行电视广播服务。 ·))1· 第五篇 高速铁路通信技术 第二章 高速铁路会议电话通信技术 会议电话网是铁路专用通信网中的重要通信网，它直接为铁路运输生产服务，为铁 路运输部门相互间及上下级之间沟通信息提供了极为方便的条件，通过会议电话网，可 以将运输业务，安全状态等信息及时传递给有关部门。目前会议电话网已发展为四级辐 射星形网。设备已由半分配制过渡到全分配制，且即将过渡到会议电视的方式。 第一节 会议电话的构成 一、铁路会议电话的作用 会议电话是将若干条通信电路以某种方式汇接起来，使分散在各地的工作人员以会 议的形式进行通话的一种通信方式。利用会议电话可以及时传达上级指示、布置任务、 交流经验、互通情报等。它不仅可以节省人力、物力和时间，还能及时解决问题。 二、会议电话网的构成方式 会议电话的基本任务是组织分散在各地的人员利用电话来开会，因此需要把许多通 信电路以适当的方式连接起来组成会议电话网。 我国的铁路会议电话网是以由铁道部、局间枢纽、铁路局、铁路分局和分局以下的汇 接点汇接构成，为四级辐射汇接制。随着电话通路数的增加，会议电话网正在逐步发展 ·!"#· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 为四级辐射星形会议电话网，其构成方式如图 ! " # " $、图 ! " # " #所示。 图 ! " # " $ 会议电话网构成 图 ! " # " # 会议电话网构成 铁路会议电话网是由会议电话总机、会议电话分机、会议电话汇接设备以及长途通 信线路设备（包括复用设备和通路）、地区线路和会议室等设备组成。这些设备的连接关 系如图 ! " # " %所示。 由图可见，会议电话总机分机之间的连接方式有二线制及四线制两种。由于四线制 通路不易振鸣，因此在条件许可时应尽量采用四线制连接，地区会议电话线路采用四线 制或二线制均可。 三、会议电话的主要性能 在四级汇接会议电话网中，应能满足以下性能： （$）召开铁道部范围的电话会议时，各铁路局和分局及部的直属单位均可发言、对 讲，各与会单位均可收听。 （#）召开铁路局、分局范围的电话会议时，区段站以上单位可以发言、对讲，各与会单 位均可收听。 （%）区段站也可以召开地区会议电话。 （&）各级会议主持者可以随时发言和插话，各与会单位均可收听。 ·&#’· 第五篇 高速铁路通信技术 图 ! " # " $ 会议电话设备的连接关系 （!）经会议主持者允许，可以发言的任意两个与会单位均可彼此对讲，其余单位均可 收听。 （%）铁路分局及以上各汇接点均可召开铁道部、铁路局、分局范围的电话会议。 四、会议电话电路 会议电话电路是由会议电话设备、长途电话设备、通信线路及电话会议室的送受话 设备等组成，如图 ! " # " &所示。 当总机会议室发言时，信号由总机分配至各个电路而送往各分机会议室扬声器，使 各分机都能收听。当任一分机发言时，信号经有关电路送往总机，通过总机传送至总机 会议室扬声器，同时又传送至其他电路，推动其他各分机会议室扬声器。因此总机发言 时，各分机都能收听，任一分机发言时，总机和其他分机也都能收听。 在光数字传输系统中，会议电话由 ’() 数字通道组成。会议电话通路在分局以上 应设专用话路，并考虑固定倒换的备用话路，分局以下的会议电话，通路一般可按固定倒 换话路设计。局及分局会议电话网的组成举例如图 ! " # " !所示。 ·!#%· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 图 ! " # " $ 会议电话电路的组成 图 ! " # " ! 局及分局会议电话网的组成 ·%#%· 第五篇 高速铁路通信技术 第二节 会议电话的汇接网络 一、汇接的概念 当召开电话会议时，要逐级将各电话会议电路汇集连接起来即完成汇接才能连通各 级电话会议室。汇接系统如图 ! " # " $所示。 图 ! " # " $ 汇接系统的构成 图中 %接至其他各局间枢纽及总枢纽范围内各局；#接至管内其他局；&接至管内其 他分局；’接至其他各中间汇接点及各站、段；!接至管内其他站、段；$接至本地区各会议 分机。 汇接程序是中间汇接点将管内会议电话网连接好后，交分局汇接；各分局将管内的 会议电话网连接好后，交铁路局汇接；各铁路局将管内的会议电话网连接好后，交局间枢 纽汇接；各局间枢纽将管内各局会议电话网连接好后，再交铁道部汇接，从而构成了全路 的会议电话网。 无论采用二线制传输或四线制传输，都不能简单地把许多分机电路直接并联到总机 电路上，以免阻抗不匹配影响通话质量。要使若干电路汇接后阻抗仍然匹配，可采用汇 接网络的汇接方式。 二、汇接网络的作用及分类 汇接网络也叫分配网络（或分配器），它的主要作用是：汇接电路、匹配阻抗、合理分 ·(#$· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 配功率。汇接网络分为二线汇接网络和四线汇接网络二类：二线汇接网络是汇接二线式 电路的，四线式汇接网络用于汇接四线式电路。 二线汇接网络采用电阻汇接，由于汇接方式不同可分为串联不对称式、并联不对称 式、并联对称式和复联对称式等许多种。在半分配制会议电话总机中发信电路和受信电 路中分别采用并联不对称式和并联对称式两种汇接方式。如 ! " # " $、图 ! " # " %所示。 图 ! " # " $ 并联不对称式 图 ! " # " % 并联对称式 四线汇接网络有混合线圈式、变压器式和电阻汇接式（桥分器）等多种。由于混合线 圈式、变压器式四线汇接网结构复杂、性能差、成本高，故几乎不被采用。而桥分器因其 结构简单、性能稳定、成本低等优点被广泛采用于半分配或全分配制会议总机中及其他 需要汇接电路的通信设备中（如调度、汇接分配器架）。 桥分器是由纯电阻构成的多端网络，根据汇接需要可组成四路、六路、八路等多路桥 分器方框。如图图 ! " # " &所示为六路桥分器方框。 图 ! " # " & 六路桥分器方框 ·%#’· 第五篇 高速铁路通信技术 三、二线及四线汇接网络的基本原理 （一）二线汇接网络 ! " 并联不对称式（又称并联不等阻抗式） 并联不对称式汇接网络的电路如图 # $ % $ & 所示。!! 为各被汇接电路的阻抗，!% 为 " 个 !! 汇接后所要求的阻抗，外加电阻 # ! 为使各 !! 连接处及 !% 连接处都能阻抗 匹配，这种汇接网络 !!!!% 故称为并联不对称式。 % " 并联对称式（又称并联等阻抗式） 该汇接网络电路如图 # $ % $ ’所示。是并联不等阻抗式电路中的特例，这种汇接网 的 !! ( !% 故称等阻抗式，且汇接网电路对称，故又称并联对称式。 （二）四线式汇接网（桥分器） ! " 桥分器的特点 桥分器具有本路和侧路传输衰减无穷大的特点，当任何一路有信号输入时，除本路应 有很高的防卫度而无信号输出外，其余各路均经过相同的传输衰减后获得相同的信号电平 输出。这样就保证了在本路发话时，其他各路均能听到，而本路又不易产生振鸣。因此设 计时应使桥分器有很高的防卫度（ ) *+"’,-）和较小的传输衰减（%+"’. ,- / !"&.,-） 桥分器是一种电阻式的可逆的无源网络，当输入端与输出端互换之后，各种性能不 变。 由于桥分器是用交叉的方法把不必要的电流抵消，因此桥分器的电路数目应为偶 数，一般常用六路桥分器。 % " 六路桥分器的工作原理 六路桥分器如图 # $ % $ !+所示，当 !端输入信号时，在 %0、10、.0、#0、*0端均有信号输 出，而本路和侧路均无信号输出。 设桥分器路数为 $，则在本路产生的漏话通路数为（ $ $ !）·（ $ $ %），在每一侧路产 生的漏话通路数为（ $ $ %）。当一端有信号输入时，在 !0端产生（* $ !）2（* $ %）( %+ 条 漏话通路，需做 !+处交叉来抵消漏话电流。同时，在 ! 端每一侧路产生（* $ %）( . 条漏 话通路。!端有 #个侧路所以共产生 %+条漏话通路，因做了交叉使 !端的每一侧路流过 的漏话电流相互抵消，使 !端的各侧路产生分流。 为使桥分器平衡，并具有较高的平衡度，可在各路的输入及输出端各并联一个电阻， 将其中心点接地，这种桥分器称为有跨接电阻的桥分器。由于跨接电阻的分流作用，使 传输衰减增加。 ·3%*· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 图 ! " # " $% 六路桥分器原理图 第三节 会议电视网 会议电视是用电视技术和设备经传输通道在多地进行开会的一种通信方式，设备及 通道组成会议电视网。会议电视网不是单一的传输网络，它是建立在我国数字传输网， 数字数据网（&&’）以及 ’ " ()&’基础上的网络。铁路会议电视网的组网必须考虑和铁 路数字通信网的互联关系及最佳传输方式。目前铁路通信网是由数字传输网与数字数 据网组成的混合网，传输速率为 #*+,- . /。 一、组网方式 会议电视在组网时必须有主会场和分会场。主会场是指能同时向其他会场传送图 像和语音，并通过 *01（多点控制单元）与任一分会场对话，指挥汇接设备对图像和语音 ·%23· 第五篇 高速铁路通信技术 进行切换的会场；分会场则指能与主会场进行图像和语音的发送与接收，但发言权受主 会场控制，得到会议主持者允许后，其图像和浯音将被送到所有会场的一种会场。下面 概述组网方式。 ! " 利用数字线路组网 采用 #! 接口组网即数字线路组网。此时 $%& 及终端的接口板均采用 #! 接口。 在该网络中，$%& 与终端之间的连接方式有三种： （!）当终端与 $%& 之间距离 ’ ())*时，可以直接用同轴电缆相连； （+）当终端与 $%& 之间距离 , ())*，且在终端与 $%& 间存在 #! 接口时，可以经过 数字线路传输网连接； （(）当终端与 $%& 之间距离，, ())*，在终端与 $%& 间无 #! 接口时可采用高速数 字用户线传输设备（-./0）连接。 -./0设备是依据 1·2)(、1·3+(建议设计制造的，它采用了高速自适应数字滤波及 信号处理技术来均衡全频段上的线路损耗，可消除噪声及串音，在用户电路中以 +$456 7 8 的速率进行双向数字传输。该设备在线路两端提供 12)(的接口，能与目前市场上所有 的数字设备对接。在 +$ 会议电视系统中，从传输配线架到终端 +$ 口之间采用同轴电 缆（29!）传输。传输距离在 ()) : 9))*间，使用该设备可以拓宽传输距离达 ( : 3;*。 利用数字线路组网方式如图 9 < + < !!所示。 图 9 < + < !! 利用数字线路组网方式 + " 利用 ..=组网方式 ..=是可以提供 > ? @A ;456 7 8（> B ! : ()）传输速率的数字数据网。用 ..= 组网有 灵活、经济的优点。一般的会议电视系统采用 (3A ;456 7 8速率即可得到较满意的图像质 量。（即取 > B @）。 利用 ..=网组网方式如图 9 < + < !+所示。 ·!(@· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 图 ! " # " $# 利用 %%&组网方式 在图中 ’() 与终端、终端与光接点机及 ’() 与光接点机之间的连接方式有两种： （$）会议电视终端、’() 和光接点机相互之间走线距离 * $ + !,- 时，可以用./ +! ’012-经专线连接。 （#）当它们之间的距离 * $ + ! ,-，且存在 %%&网时，可以通过 %%&网连接。 / + 异型、异速接口组网 异型异速组网是指在同一个 ’() 上既能提供 3$ ./、!异型接口，又能提供 45%& 674 8 974异速接口，这样使用户组网更具有灵活性，且各种接口的终端是互通的。 : + 专线组网 这种组网方式为 ’() 自主组网，通过 3$ 接口实现与终端的连接以及多 ’() 的级 联，整个系统采用主从同步的方式，主 ’() 的时钟由本身产生，而从 ’() 的时钟则通 过级联口 3$ 线锁相在主 ’() 的时钟上，而各终端时钟则锁相在相应的从 ’() 的时钟 上，使整个系统的时钟同步在主 ’() 上，而实现整个系统同步运行。专线组网方式如图 ! " # " $/所示。 图 ! " # " $/ 专线组网方式 ! + 45%&组网 在这种组网方式中，主从 ’() 通过 45 " %&网的 974 8 674接口与 45%&网相连，各 会议终端也在 674接口上接入 45%&网，与 ’() 建立链路。因此，’() 和会议终端的 ·#/;· 第五篇 高速铁路通信技术 时钟都应锁相在 !"#$网的时钟上。 其组网方式如图 % & ’ & ()所示。 图 % & ’ & () !"#$组网方式 * + 混合组网方式 在这种组网方式中，!"#$接口的会议终端经 !"#$网与 ,-. 相连，而 /( 接口的终 端通过 /( 专线与 ,-. 相连。多 ,-. 系统中，与 !"#$相连的 ,-. 同步于 !"#$网时 钟，与上一级 ,-. 相连的从 ,-. 则模式不变。混合组网方式如图 % & ’ & (%所示。 图 % & ’ & (% 混合组网方式 在 !"#$组网及混合组网方式中，系统时钟都同步在 !"#$网络时钟上，而实现同步 的方法可采用!,-. 外部提供 0!1"时钟接口，各 ,-. 时钟均锁定在 !"#$网的 0!1" 时钟上；"各 ,-. 只能从 23! 4 03!接口的数据中提取时钟，该时钟锁相在端口数据流 上，从而与 !"#$网的时钟同步，各 !"#$会议终端都锁相于网接口的链路数据流。 二、组网原则 综上所述，当系统单独组网时，（还通过外部 !"#$ 网连接各组成部分时）采取主、从 同步方式，整个系统同步于主 ,-. 内部自给时钟上，当系统中有某一部分通过外部网络 ·55*· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 与其余组成部分相连时，整个系统时钟同步于外部网络的时钟，其方法可采用锁相于外 部的高精度网络时钟。 在组网时单级 !"# 的网络为星形网，两级以上的 !"# 网络为树型网，而 !"# 多 点配置为层状结构（国际电联推荐）。目前国内厂家生产的 !"# 如 $%!&"’())，每一 个 !"# 可连 *+个会议终端，从两级级联可以连接 (,)个终端，而 $%!&"’’))每一个 !"# 可连 (,个会议电视终端，两级级联可以连接 --(个终端，能满足组网需要。 主 !"# 为第一级 !"# 而从 !"# 为第二级 !"#。 三、会议电视网的时钟同步 从会议电视组网方式中可以看出，时钟同步是会议电视网能够进行正常工作基本保 证，否则全网将不能正常运行。在端一端会议电视中，时钟同步有内时钟、外时钟及从数 据码流中提取时钟三种工作方法，现分述如下。 （一）内时钟同步方法 如图 - . ( . *+所示。设终端 ! 内部有一时钟，当 ! 对" 的传输同步于 ! 终端 的内部时钟时，" 终端的时钟受控于 ! 终端内时钟，也即 " 需从对端来的码流中的 “/01”中提取 ’ 234组定时信号。在相反方向上，" 内部也有一标准时钟源。会议电视的 数据流信号由传输系统来传送，故数字传输系统的时钟也受控于发送终端的内时钟。 图 - . ( . *+ 内时钟同步方式 （二）外时钟的同步方式 终端同步于外接时钟源，此时由 !、" 终端接收机从接收信号中提取时钟，达到同步 目的，而数字传输系统的时钟也受控于该时钟而 !、" 终端的发送部分时钟则受控于外 时钟源。这种同步方式如图 - . ( . *5所示。 图 - . ( . *5 外时钟同步方法 ·,6+· 第五篇 高速铁路通信技术 （三）提取时钟的同步方法 在这种方式中，!、" 两终端都工作在受控时钟方式，主控时钟由传输系统给出，控 制 !、" 两终端，以完成同步过程。 四、多点会议电视系统中时钟同步 分以下两种方法实现同步： （一）利用数字线路组网时的时钟同步 此时主 !"# 的时钟被锁定在具有长期准确的时钟上，而从 !"# 则受控于主 !"# 时钟。和从 !"# 相连终端的时钟是在从 !"# 送来的数据码流中提取；和主 !"# 相连 终端的时钟是在主 !"# 送来的数据码流中提取。 （二）利用 $$%组网的时钟同步 此时主 !"# 被锁定在 $$%主节点机的时钟上，$$% 主节点机符合我国主从同步 方式。从 !"# 和终端的时钟同步方式和用数字通信网组网的同步方式相同。 第四节 可视会议电话系统 一、系统的组成及基本原理 & ’ 概述 会议电视是利用电视技术和设备通过传输信道在多地进行开会的一种新型的通信 方法。这种方法用同一信道同时传送图像、语音、数据等信息，可以增加会议临场气氛， 又可以通过辅助的电子白板、书写电话、传真机等与其他会场与会者进行研讨与磋商。 因此完全可以代替现场会议以节省时间、费用，提高效率，会议电视又叫视讯电话。 会议电视可应用于远程会议，远程医疗服务会诊；企业主管管理和控制下属公司；在 各行业中采集现场实时图像供中心值班室人员进行监控保安；并可广泛地应用在军事、 销售、娱乐、旅馆、有线电视及家庭办公等领域。 会议电视系统的性能可经过不同的配置来改变。 ( ’ 会议电视系统的组成 会议电视系统一般由会议终端设备、网络节点的多点的多点控制单元、传输网络和 ·)*+· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 网络管理系统等组成，如图 ! " # " $%所示。 图 ! " # " $% 会议电视系统的组成 会议终端设备由摄像机、图文摄像机、放像机（或 &’(机）构成的视频输入设备及电 视机、投影放映机构成的视频输出设备及音频输出、入设备（话筒、混响器、扬声器、音箱、 功放）、数据通信设备（电子白板、书写电话、传真机）、视频、音频编解码器（即工业用控制 计算机）、多路复用等设备组成。 多点控制单元设备（)’*）是一个数字处理单元，设置于网络节点（一般为铁路局或 汇接局）处，可供多个地点的会议同时进行相互通信。)’* 应能实现音频、视频、数据等 数字信号的混合和切换。 传输网络的作用是将会议终端连接到 )’*，连接方式为树型结构。 网络管理系统用于控制和管理会议电视系统，通过网络管理软件集中管理整个会议 电视网络，包括主从 )’* 及会议终端。 网管系统可以分为本地网管系统（网管代理）和网管中心（设于铁道部），而本地网管 系统可以脱离网管中心独立工作，但只有组织和控制会议的功能，它是 )’* 的控制台软 件。 二、设备的使用与构成原理 （一）会议终端设备 会议终端设备由视频输入 +输出、音频输入,输出、数据通信、视频编解码、音频编解 码、多路复用 +解复用等部分组成。 $ - 视频输入设备 ·./.· 第五篇 高速铁路通信技术 该设备包括主摄像机、辅助摄像机、图文摄像机及放像机（或 !"#机）。 其中主摄像机应能被控制转动，由与会者通过控制器控制摄像机能上下、左右转动 以及焦距的调节，也可控制某一个会场的主摄像机转动。主摄像机用以摄取发言人的特 写镜头。 辅助摄像机用于摄取会场全景图像，或不同角度的部分场面图像及电子白板上的内 容，该摄像机由人工控制操作。 图文摄像机应固定在某一位置，用于摄取文件、图表等。其焦距应事先调整好。 放像机用于播放事先录好的活动或静止图像，将视频信号送入编码器内进行处理。 $ % 视频输出设备 该设备包括电视机或投影放映机。 电视机用于显示接收的图像。会场人数较多时可采用投影放映机。 为在电视机上显示接收图像，又能显示本会场画面，一般采用双屏放置或单屏画中 画（&’&）方式。 ( % 音频输入设备 该设备为话筒及混响器。其中混响器为一音频输入辅助设备，用于接入多个话筒， 调节各话筒的音色音量。 音频输出设备为功放及扬声器，功率放大器用以推动音箱工作。在音频输入)输出电 路中为抑制话筒拾取的扬声器输出的语音信号（即回声），可采用回声抵消器。其原理如 图 * + $ + ,-所示。 图 * + $ + ,- 回声抵消器原理 在话筒中的语音应为主讲音和回声的和。此时，回声抵消器根据回声通过预先估计 回声信道特性，计算出与回声接近的抑制回声的作用。 . % 数据通信设备 该设备包括电子白板、传真机等。电子白板供各会场与会人员间用书写的方式讨论 问题用，可在计算机显示器或投影仪上同时显示本会场与各会场人员的书写图文。电子 ·/(0· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 白板通过 !"#$#串口简单地连接到计算机上，所书写的内容可保存或打印，并经计算机 进行编辑、打印或发 % & ’()*等。 + , 视频解编码器 视频解编码器是会议电视终端设备的核心部件。它能对不同电视制式的视频信号 进行处理（-./制及 01"2制）以使不同电视制式的会议电视系统直接互通。同时将模 拟视频信号数字化后进行压缩编码处理，以适应窄带数字信道的传送，在多点会议电视 通信环境下，能支持 324 进行多点切换控制。 视频解编码器将不同制式的视频信号都转变为公共中间格式（256）这样就解决了收 发端与电视制式无关的问题。其原理如图 + & # & #7所示。 图 + & # & #7 利用中间格式互通原理 由于 .-/制和 01"2 制每一帧的行数和帧数不同，故即使是数字化的 -./ 制和 01"2制视频也不能互通。在视频信源格式 256中，图像按一个亮度分量和两个色分量 （ !、"#、"$）进行编码。亮度分量按正交结构抽样，每帧图像 #88 行，每行 $+# 个像素 点，每个色差分量也按下交结构抽样，每帧图像 9::行，每行 9;<个像素点。色差分量抽 样点位置在色差块与亮度块的边界重合。会议电视系统一般先 256格式，以适应人眼对 亮度变化比对色差变化敏感，且视讯会议系统采用基群速率接口传输时，有 - = <:>?)@ A B 中的 -（一般为!<）较高的特点。 < , 音频编解码器 音频编解码器是对 +7 CD E $ , : >CD或 +7CD E ;>CD的模拟信号数字化，以 -23 或 .F & -23（差分脉冲编码调制），/F & 2%/-方式进行编码，编码后数字信号的速率可为 9< >?)@ A B、:8 >?)@ A B、+< >?)@ A B和 <: >?)@ A B四种。 在音频编解码器中必须对编码的音频信号增加适当的延时，以使解码器中的视频信 号和音频信号同步，其原因是视频编解码器会引入一定的时延，造成发言人的语音与唇 部动作不协调。 ; , 多路复用 A信号分接设备 该设备是将视频、音频、数据和信令等各种数字信号组合为 <: E 9G#7 >?)@ A B的数字 码流，成为与用户 A网络接口兼容的信号。 ·8$<· 第五篇 高速铁路通信技术 （二）多点控制单元（!"#） $ % !"# 的作用 !"#相当于一个交换机（但又不同于一般交换网中的交换机）。它对图像、语音、数 据信号数据流进行切换，其工作速率可达到 &’ ()*+ , -到 . !)*+ , -、并对语音混合、编解码 及多点通信进行处理。其功能如 / 0 . 0 .$所示。 图 / 0 . 0 .$ !"#功能框图 . % !"# 的组成 !"#一般应有网络接口、解复用器、语音处理单元、视频处理单元、数据处理单元、 控制处理单元、复用器、呼叫控制处理器等组成，共作用分述如下。 网络接口模块分输入、输出方向，完成单个或多个 &’ ()*+ , -线路码流与进出复用器 , 解复用器的码流之间的码型转换。复用 ,解复用器内部传输的 123码，而线路传输的是 4567码。 复用器将要发送的音频 ,视频 ,控制信号按 89# 0 94%..建议（即视听电信业务帧结 构）组成帧。 解复用器完成恢复帧、复帧定位；对相关的多个通道的缓存同步、排序；提取 6:;码， 将其中的一部分送至控制处理器；加密时提取密码与解密，提取语音信号送到语音处理 单元；提取视频信号送到视频处理单元；提取数据并送至数据处理器。 语音处理单元用于完成语音的处理。它由语音代码转换器（:9"）和语音混合模块 组成。它通过交换 ,混合或两种方法混合使用，从 ! 个输入音频信号 " * 中得到 ! 个音 ·<7&· 第二章 高速铁路会议电话通信技术 频输出 ! !。混合要求是 "#$从各个端口输入的数据流的帧结构中分离出，语音信号并进 行译码，然后送入混合器进行线性叠加，最后送入到编码器，形成合适的编码形式，送回 到相应接口进行复用。在单独对话时语音可不作混合。 视频处理单元，对混频信号进行切换选择，以便插入信道帧后分配到各个会场，无须 进行处理。在声控模式下，%$& 判断哪个会场发言（其语言信号功率最大）就切换哪个 会场的图像，但须保持一定的时间间隔，以避免杂音引起的图像连续切换。切换也可以 为主席控制方式，由主席终端来控制具体切换哪个会场的图像。 在一个会场需同时多个会场图像时（在监视器上看分屏显示）视频处理单元要对多 路视频信号进行混合处理。 数据处理单元为完成非话信息的处理而设。它包括根据 ’()*+建议（即多个终端与 %$& 间的通信协议）的数据广播功能及根据 ’(),, - ").,得到的多层协议（%/0）。 控制处理单元决定音频 -视频 -数据 -控制信号正确的路由选择，混合或切换音频、视 频、数据信号，对会议进行控制。 呼叫控制，在 %$& 与终端之间建立物理链路。其处理过程由呼叫控制处理器完成。 可见，%$& 将各会议终端送来的信号进行分理，抽出音频、视频、数据和信号，分别 送到相应的处理单元，进行音频混合或切换、视频切换、数据广播和确定路由选择、定时 和处理会议控制。处理后的信号由复用器按 ’())1 格式组帧，然后送往相应的端口输 出。 （三）设备的使用及组网 目前铁路会议电视系统有 1223年投入运行的美国视讯公司（4#5/）的 67897:;<会 议电视终端系统，多点控制单元和中央网管系统，分布于铁道部和 1*个铁路局。其中主 %$&设于铁道部；其他均为从 %$&，分别设在各铁路局。会议电话网的时钟锁定在主 %$&和内部时钟上，各从 %$& 提取主 %$& 时钟。各终端设备从各 %$& 的数据码流 中提取时，网络采用数字传输方式，常用码速率为 ) %=9> - ?，通过光缆和卫星通道传输。 随着铁路运输发展的需要，铁路会议电视网进一步扩展延续到各铁路分局，为二 期会议电视系统。设备由中兴（深圳）公司提供包括 @A%4$+,,, 会议电视终端， @A%4$BB,,多点控制单元（%$&）和多画面系统图像台等，分布于铁道部、铁路局和 铁路分局。也即在全路将运行有两套独立的会议电视系统，这两套系统各有不同的特 点。中兴会议系统在铁道部设有多画面图像台，可以同时输出 13 个会场点的图像，系 统较完善。且基本上为中文界面，操作简单方使，终端在接收图像上有显示字幕功能， 终端采用压缩编码技术为国际标准算法，以保证图像质量。而 4#5/ 会议电视系统只 ·,*3· 第五篇 高速铁路通信技术 能输出两个会场点的图像，设备配置只是从铁道部到铁路局没有到铁路分局。系统克 服了很多软、硬件存在的问题，运行稳定；配备有文件摄像机能实行图文传输；在触摸 屏上可以锁闭本端摄像机的远端遥控和预设本端摄像机位置，还可以任意速度自动或 手动浏览接收图像。在图像质量方面，其终端系统的压缩编码既具备国际标准算法， 又具有 !"