FAS基本原理及数字调度通信系统.docx

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FAS基本原理及数字调度通信系统

《FAS基本原理及数字调度通信系统》讲座提纲

前言

FAS和数调是同一设备，只是在不同的使用场合，配置有所不同，称谓也就不同，在GSM-R网络中称为FAS,所谓FAS即固定用户接入交换机的英文：

FixedusersAccessSwitching的缩略语。

在非GSM-R网络中称为数调，所谓数调即数字调度通信系统的简称。

本讲座容分两部分：

第一部分FAS基本原理，第二部分数字调度通信系统。

第一部分FAS基本原理

第一章概述

第一节铁路调度通信

为指挥列车运行，保证运输安全，铁路历来有一套完善的调度指挥系统。

铁路调度系统按机构可分为铁道部调度和铁路局调度两级，如下图所示。

铁道部调度是铁道部指挥各铁路局，协调完成全国铁路运输计划，按调度业务性质分行调、客调、军调、特调、车流、集装箱、机车、车辆、电力、工务、电务调度等。

其调度通信网络结构以铁道部为中心对各铁路局，呈一点对多点的星型复合网络，我们习惯上称之为干线调度，简称干调。

铁路局调度是铁路局指挥局相关站段，协调完成全局铁路运输计划，铁路局调度有两种类型：

一是以局运输指挥中心对全局相关站段的调度指挥，与相邻铁路局也有业务往来，同时接受铁道部的调度指挥，按调度业务性质分客调、军特调度、蓬布调度、计划调度、车流、机车、车辆、工务、电务调度，他们有的归属局总调室，有的归属相关业务处，各铁路局不尽相同，这一类调度既是干调分机，又是局线调度，仍简称局调。

其调度通信网络结构，有的用专线组成星型调度通信网络，有的用铁路自动拨号呼叫进行联络。

二是铁路局总调室（或业务处）调度员仅指挥一段铁路线上的各车站（段、所、点），按业务性质分列车调度、货运调度、电力牵引调度（供电调度）、红外线调度等，列调、货调隶属于局总调室，电调、红外线调度隶属于相关业务处，对这一类调度，我们习惯上称之为区段调度。

其通信结构取决于业务性质和地理位置，基本上以共线型为主的调度通信网络。

此外，还有以站段为中心组成的调度系统，在大型车站及站场车站调度员对各值班员之间调度通信，称之为站调。

车务、工务、电务、水电等段调度员对所辖各工区（站）之间通信，统称为公务专用系统。

其通信网络结构：

站调采用星型通信网络，公务专用系统有共线型和自动两种方式。

综上所述，对铁路调度通信业务可归纳如下表所示：

表1铁路调度通信业务分类

通信

类型

按机

构分

按调度业务性质分

调度通信网络组成方式

干线通信

铁道部调度

总调度长、行调、客调、军调、特调、车流、集装箱、机车、车辆、电力、工务、电务等

以铁道部为中心，对各铁路局及相邻铁路局之间相连，组成星型复合网络。

局线通信

铁路局调度

总调主任、客调、军特、车流、蓬布、机车、车辆、工务、电务等

（1）以铁路局为中心，对相关站段及相邻局用专线组成星型网络

（2）利用铁路自动网，相互拨号呼叫联络

区段调度：

列调、货调、电调、红外线调

以局调度员为中心，按管辖围对所属调度对象以共线方式组成调度网络

区段通信

站段调度

公务专用：

车务、工务、电务、水电

（1）以段调度员为中心，按管辖围对所属调度对象以共线方式构成专用电路

（2）利用铁路自动网，相互拨号呼叫联络

站场通信

站调、调车、货运、车号、商检

以车站调度员（值班员）为中心，对相关值班员用专线组成多个星型站调通信网络

第二节铁路专用通信特点和要求

所谓铁路专用通信，我们理解为：

凡是与铁路运输有关的一切通信设施，统称为铁路专用通信，其中与行车直接有关的有调度、站间、站、区间等四项通信业务。

他们是根据行车组织的需要而提出的通信业务，各有不同的特点和要求。

一、调度通信

以列车调度为例，铁路局列车调度员，使用的终端设备称为××列车调度台，其调度对象为所辖车站值班员、相关站段调度。

特点：

（1）是直接指挥列车运行的通信设备；

（2）调度员对车站值班员为指令型通信，值班员对调度员为请示汇报型通信；

（3）以调度员为中心，一点对多点的通信；

（4）铁路线点多线长，呈线状分布，列调通信也呈链状结构。

要求：

（1）列车调度电路是独立封闭型的，除救援列车、区间施工领导人可临时接入，其他任何用户不允许接入。

（2）调度必须保证无阻塞通信，调度台处于定位受话状态，调度分机摘机（或按键）便可直接呼叫调度台；

（3）调度台单键直呼所辖调度分机，并且有全呼、组呼功能；

（4）调度分机之间不允许相互直接呼叫。

二、站场通信

站场通信有两种类型，一种是大型车站多个作业场，主场车站调度员与各相关值班员构建的若干个一点对多点的调度通信，简称站调。

另一种是小站车站值班员与若干个站用户（道岔清扫房等）之间构建一点对多点的站通信，在这里，我们用站通信一词，以便与大型车站的站场通信有所区别。

其特点和要求与调度通信基本类同，所不同的只是组网方式不同。

三、站间通信

站间通信为站与站之间的点对点通信，即站间行车或闭塞，两者含义不一样，闭塞是信号的一个组成部分，在区间闭塞采用闭塞法时，车站与相邻站用来办理闭塞，对闭塞的a、b两根线不能任意调换，更不能随意中断，严格禁止办理越站闭塞，所以闭塞只能是相邻站之间通信。

随着信号设备的发展，区间闭塞法几乎不再采用闭塞法，已大量采用半自动闭塞和自动闭塞，这时的站间只是用来通报列车运行状态和相关行车业务，于是出现了站间行车这一称谓，同时又出现了非相邻站之间的站间通信。

特点：

点对点通信。

要求：

固定直达电路（回线），不允许搭挂其他任何分机。

四、区间通信

为区间作业人员提供对外联络的通信设施。

特点：

受模拟通信设备的限制，区间只能呼叫车站、调度及本地自动；上行站可以呼叫区间，其他用户无法呼入。

要求：

（1）在同一区间两个点之间可以相互呼叫并通话；

（2）区间可以呼叫上行站、下行站、列调、电调；

（3）具有接入铁路自动本地网的功能。

需要特别说明的，数调设备上来之后，为不改变原有的习惯了的通信方式，按上述要求开发的区间通信。

实际上数调设备有强大的功能，完全能适应现场实际运用的需要，后来局最先提出要求下行站也能呼叫区间，所以目前上、下行车站都可以呼叫区间。

从上述四项专用通信的特点，我们可以看出，他们之间有在联系，如：

调度员不单对所辖调度用户要进行调度指挥，还要接受来自区间的意外情况的处理。

值班员不单接受所属调度台的指令性调度业务，还要与相邻站、区间、站用户处理与行车有关的业务。

由此可见铁路调度通信的复杂性，不象其他行业的调度通信只是一点对多点的单纯的调度业务。

第二章FAS硬件结构及基本原理

FAS硬件结构由调度主机、操作台及集中维护管理系统等三部分组成

第一节调度主机

一、调度主机的作用及组成

1、作用

调度主机（俗称后台）是FAS的核心部件，相当于一台数字交换设备，为调度所和车站提供各种调度业务及调度相关业务，对全系统的网络和通道进行管理，对操作台进行管理及各种接口的处理，对各类通信业务进行呼叫和交换接续处理。

设在局调度所、大型站场的FAS称为调度所FAS，主要用于接入各种调度台、调度分机及站场。

设在铁路沿线各车站、站场的FAS称为车站FAS，主要用于接入各种值班台、调度分机及站场。

设置于局调度所或大型调度指挥中心的调度主机，连同调度台、集中维护管理台、录音装置称为主系统。

设置于各车站（站场）的调度主机，连同值班台、调度分机、录音装置称为分系统。

主系统与分系统配套使用，通过2M数字通道组成调度通信网络，构成整个数字调度通信系统。

2、组成

调度主机的组成方框图，见下图

图2-1调度主机方框图

调度主机由电源、主控、接口三部分组成：

（1）电源部分

由一块PWR（DCP）电源板组成，输入-48V直流电源，经DC/DC转换后，提供±5V及铃流。

供电方式及热备方式如下表：

项目

CTT2000L/M

FH98Ⅱ

ZST—48

供电及热备方式

PWR电源板，提供系统所需要的±5v电源及铃流，每框配两块PWR板，±5V电源工作于并联热供方式，铃流热备份。

主系统共有6块电源板，具有负荷分担，实时热备份。

数字模块层配两块无铃流电源板安装在该层最左边。

主控模块层配4块电源板，电源板1、2带铃流供接口模块层供电。

电源板3、4无铃流为主控单元供电。

分系统配两块电源板，实现负荷分担，实时热备份。

主系统共有11块电源板（DCP）：

主控模块层配1块DCP，其它各种模块每框配两块DCP，占10、11和22、23槽位。

提供

5v和铃流，两块DCP之间采取互助工作方式。

分系统每框配两块DCP，占1、2和16、17槽位。

电压波动围

－36～－72v

－40～－57v

功耗

主机每框（满配置）≤100w

主系统≤500w

分系统≤250w

键控操作台≤8w

调度台300ma

值班台150ma

键控操作台按60ma估算

操作台远供距离

5.5km

5km（资料介绍）

（2）主控部分

主控部分由控制模块、交换模块、资源模块、时钟模块等组成：

1、控制模块

控制模块实现对调度主机的交换网络、各种资源、各种接口的控制及管理，以及各种信令的处理。

控制模块一般为多处理机结构、模块化设计，集中和分散相结合的控制方式，各处理机分级实现负载分担，分级方法如下：

主处理机：

实现对全系统的综合控制和管理，包括对各子处理机、交换网络和重要资源的控制和管理。

具有实时热备份功能。

子处理机：

在主处理机的控制下实现对特定功能的控制和管理。

也具有实时热备份功能。

2、交换模块

交换模块实现全系统的网络交换功能，为各接口和各资源通过网络总线（PCM）连接到交换网络上，一般在主处理机的直接控制下，完成两个接口间或某接口和某资源间的音频信号或数据交换。

3、资源模块

资源模块提供系统所需的各种公共资源，主要是会议资源、双音多频（DTMF）资源、多频互控（MFC）资源、语音资源等。

所谓公共资源是指挂在交换网络上的任意接口均可使用这些资源。

其中：

会议资源用于实现系统对各接口会议功能，包括数字共线、全呼、组呼、会议呼等功能；DTMF资源用于实现各接口终端设备（如双音频话机）的双音频收发功能；MFC资源用于实现采用中国1号信令的局间数字中继的多频互控收发功能。

4、时钟模块

时钟模块为系统提供所需的各种时钟、时序信号，时钟模块是数字交换的核心和基础，与数字交换相关的各部分包括交换网络、各接口、各资源各种串行控制信号等均是在时钟模块提供的同一时钟、时序下协同工作，从而完成系统的交换功能。

下面对三种型号分别介绍如下：

·CTT2000L/M

仅一块电路板MP，固定安装在主控框最右边的两个槽位（一主一备）。

主、分系统一样，取决于交换时隙的大小。

MPU：

CTT2000L主处理机板，置1024×1024交换网络，可管理最多32块子处理机板和128路模拟接口，为系统提供时序、信号音、语音和会议资源，提供32套MFC/DTMF.。

MP：

CTT2000M主处理机板，置512×512交换网络，可管理最多8块子处理机板和128路模拟接口，为系统提供时序、信号音、语音和会议资源，提供16套MFC/DTMF.。

·FH98Ⅱ

主系统：

由三种电路板组成主控单元，电路板分别为：

1、主控板：

提供系统工作时钟、1024×1024交换网络，与各接口模块通信、交换与汇接各接口模块的语音通道。

2、音源板：

提供信号音。

3、会议板：

提供240方会议。

一主一备共6块电路板安装在第三层，与电源单元合用一个机框。

分系统：

由一块分主控板组成，一主一备，安装在标准配置层从左到右的第3、4槽位，分主控板由主处理机、时钟、交换网络512×512、会议、通讯、处理机接口单元、主/备控制单元等组成。

·ZST-48

第三层主控模块层

第六层资源模块层

主系统：

由主控模块层和资源模块层两层组成，主控模块层有七种电路板（CLK时钟板、DSN2048×2048/DN51024×1024交换网板、MPU主处理器板、MPC主处理器通信板、SCU信令板、STUNO·7或V5信令板、TST测试板），安装在第三层占一个机框。

资源模块层有六块资源模块（CNM），安装在第六层占一个机框，每块资源模块有三块电路板，一块模块处理器板CPUK可提供4个30方全双工会议，两块信令资源板CCU,每板可提供60路DTMF/MFC及语音信息。

分系统：

由一块APU主处理器板组成，一主一备，每板占两个槽位安装在7、8、9、10槽位。

（3）接口部分

1）数字中继接口

·CTT2000L/M

DTP板，可选热备份，每板2个E1口，完成NO.1、NO.7、DSS1、系统共线信令的处理，可安装在任意层，取决于背板要有同轴插座，订货签约时写清楚。

主、分系统使用同样的DTP板

·FH98Ⅱ

主系统：

数字板，每板2个E1口，安装在第一层的数字模块层，该层除两块电源板之外可安装1～12块数字板，最多可提供24个E1口。

分系统：

用分数字板，有两种类型，一种提供2个E1接口，安装在标准配置层最左边两个槽位，另一种提供4个E1接口。

·ZST-48

主系统：

由两块DTK数字板和一块LPC模块处理器板组成一个数字中继模块（DPM），每一块DTK数字板提供两个E1接口，一个模块便可提供4个E1接口，每层有6个模块，可提供24个E1接口，两层可提供48个E1接口，分别安装在第4、5层。

分系统：

DTK数字板可提供2个E1接口（目前只能提供2个E1接口），安装在基本层的5、6槽位。

2）用户接口

·CTT2000L/M

数字用户用DSP板（数字用户信令处理机板），每板提供4个标准2B＋D的U接口，可选热备份，可混插在任意层和任意槽位。

模拟用户（数据接口）用ALC母板，每板可插8个用户模块，不同模块可混插，用户模块种类有：

用户接口（自动、共电）、上行区间、下行区间、磁石、二线音频、四线音频、环路中继、V·35、子速率接口、64K同向接口。

音频选号接口用TNI板，每板4路，由维护台设置为总机或分机接口。

当系统的模拟接口数量超过128个时，需选配一块模拟信令处理机板（ASP板），每板可管理256个模拟用户。

·FH98Ⅱ

数字用户用U口板，系统分：

U口板、远主、远分、录音U口等。

每板3个U口，混插在接口模块层的任意槽位（第2、4层）。

模拟用户分：

共电板（每板提供6个共电用户，可选N+1备份）；多功能板（每板可混插各种类型的子板六块、即可提供6个用户，用户种类分：

模调、磁石、共电、共分、VF/EM等）;模拟调度接口板（具有模拟调度总机功能，置调度分配器）；数据通信板（每板提供4路RS-232接口）；同步数据板（每板提供4路V·35/G703同步数据接口）；低速数据板（每板提供4路V·24/V·28低速数据接口）。

·ZST-48

数字用户用DSU板，每板提供8个2B+D接口。

模拟用户接口板种类有：

SLC模拟用户（每板16路）；CVC模拟共线（每板4路）；ATN通用模拟接口（每板16路）。

模拟中继接口板有：

LTK环路中继、EMTEM中继、CTK载波中继，中继接口板每板8路。

数字、模拟、中继接口板用GIC表示，每8块用户板公用一块模块处理器板PPU,当用户板有模拟共线用户时，需配一块共线信令板CCU，与它配对使用的模块处理器采用CPU模块处理器板。

用户、共线调度模块安装在1、2层，电源板和处理器板位置固定，用户板可插在任意槽位。

二、机架结构

机架尺寸及分层如下表：

项目

CTT2000L／M

FH9811

ZST-48

机架尺寸

600X460X2000

600X460X1400

主系统600X500X2200

分系统600X500X1400

主系统770X540X1750

770X540X1250

分系统600X480X1400

机架分层（机框）

2M机架分五层

1．4M机架分三层

主、分系统一样

第一层为主控框、其余各层均为扩展框

每个机框分13个槽位

主系统分四层，分别为：

1、数字模块层

2、接口模块层

3、主控模块层

4、接口模块层

分系统两层，分别为：

1、标准配置层

2、扩展配置层

每个机框分15个槽位

主系统分三层和六层两种

六层分别为：

1、2用户、共线调度模块（BPM），3、主控模块（MPM），4、5数字中继模块（DPM），6、资源模块（CNM）

每层23槽位

分系统两层，分别为：

1、基本层模块

2、配置层模块

每层17槽位

三、调度主机的功能

调度主机是一台数字交换设备，它具有以下功能：

1、具有铁路各类调度通信业务功能

可提供的通信业务包括：

列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

对各类调度通信业务组成相对独立的封闭调度群，调度员可单键无阻塞呼叫所辖调度用户，并具有组呼、全呼等调度功能和会议功能。

2、具有PABX基本功能

在本系统编制和放号后，用户可进行拨号呼叫。

同时还具有交换机汇接功能，例如调度所有多台调度主机，可选择其中一台作为汇接设备与Hicom调度交换机实现联网。

并与GSM-R的MSC相连。

3、具有多优先级强插/强拆功能

调度台为高优先级用户，当车站值班台正在与其他用户通话，调度台可插入通话，如果是低优先级用户（如站用户）可以拆除。

4、具有呼叫等待、呼叫保持、呼叫转接等功能

当调度/值班台正在通话时，又有用户呼入，可以让呼入用户作“呼叫等待”，也可以将正在通话的用户保持，与新呼入用户通话，通话完毕，恢复被保持的用户通话。

5、支持主叫线识别提供业务

用户呼叫调度/值班台（或其他被叫用户）时，同时发送主叫用户（用户名称），在调度/值班台上能显示主叫用户（用户名称），对其他被叫用户如果使用具有来电显示功能的机，也将会显示主叫用户。

6、具有集中录音接口功能

可提供录音接口，外接录音装置

第二节操作台

一、操作台组成

操作台由键盘部分、显示部分、控制部分、话路部分、接口部分组成。

其组成方框图，见下图

键控操作台组成方框图

现以CTT2000L/M的键控操作台为例，其外型如下图所示：

1、键盘部分

分呼叫、数字、功能三个键区：

（1）呼叫键区

供调度/值班员单键直呼用户或单键组呼用。

分48键和25键两种，48键盘操作台共有48个呼叫键，每一个键对应一个用户（调度分机、车站值班台或其他用户），也可以设定组呼。

键号顺序编号为从上到下、从左到右依次为1、2、…47、48。

每行8个键，共6行。

（2）数字键区

0～9、﹡、﹟键相当于自动机上的拨号键，用来拨号呼叫用，另外还有六个菜单选择键，分别为←、→、↑、↓[确认]、[返回]，用来移动光标，选择菜单上的提示项目，按屏幕提示进行各种功能的操作，可查看两个话音通道受话系统的用户信息和线路状态、查看通话记录、查看未接、调节音量、调节屏幕LCD亮度、播放录音、以及对自身部件进行测试等。

（3）功能键区

共有十二个功能键，各功能键的名称和用途，见下表：

各功能键名称和用途

键名称

用途

键位灯状态

自动

选择对于外线呼入的应答方式，按下为自动应答

红灯亮

键权

决定面板上有关键的操作是对那一个语音通道作用

红灯亮

主用通道

转移

对于某呼入用户转接到另一用户

红灯由亮到灭

强制

决定是否对用户声音静音（关闭受话）（只对主用语音通道有效）

红灯亮

录音

提供一个类似复读机的功能（只对主用语言通道有效）

红绿灯交替闪烁

放音

播放复读录制的声音（只对主用语音通道有效）

红绿灯交替闪烁

主辅

切换正通话的语音通道

红灯亮

主用通道

保留

对于正在通话的用户保留

红灯亮

会议

用来组织多方会议

红灯亮

全呼

用来同时呼出所有设置的单呼键用户

红灯亮

挂机

用来对于主用语音通道所有占线用户挂机

应答

人工应答方式时，占用主用通道应答呼入用户

2、显示部分

（1）LCD液晶显示：

屏幕显示用户（用户名称），主用语音通道为正常显示、辅用通道为反色显示，同时显示“通话”、“呼出”、“未接”等线路状态的信息。

在进行各种功能操作时，按屏幕提示操作。

（2）呼叫键区键位上方红、绿灯显示状态，表示相应键的运行状态，见下表：

键位灯状态及含义表

键位灯状态

含义

红灯长亮

占用主用语音通道通话

红灯闪烁

占用主用语音通道呼出

绿灯长亮

占用辅用语音通道通话

绿灯闪烁

占用辅用语音通道呼出

红绿灯交替闪烁

有呼入等待应答，未占用语言通道

红绿灯长亮

用户通话被保留

3、控制部分

采用MOTOROLA32位高性能处理器作为CPU处理器，实现操作台键盘部分、显示部分、话路部分以及接口部分的管理与控制，进行呼叫处理以及与调度主机进行信令交互。

采用IMB非易失性的存储芯片（FLASH），用于存放系统运用数据。

4、话路部分

有两个语音通道，均为全双工通道，主用通道由麦克和扬声器组成，采用回波相消和自动增益控制技术，以防止啸鸣；辅用语音通道由通话手柄组成，两个语音通道的模拟信号分别经模数转换（A/D及D/A）为两个64Kbps的数字信号，经时隙调整后进入2B+D接口部分。

5、2B+D接口部分

由话路部分过来的两个64Kbps话音数字信号，连同控制部分传递控制信令的16Kbps控制信号，组成160Kbps的传输信号，采用2B1Q码的线路码型输出。

通过传输线路与调度主机的DSP板（2B+D接口板）连接，在操作台背面有一个2B+D插头引出，采用四线传输，一对双绞线传输信号，另一对双绞线为远供电源线。

6、电源部分

操作台的电源由调度主机远端供电。

有四线和二线两种供电方式，如下图所示

由调度主机远端供电示意图

一般出厂时均为四线供电，如果要改为二线供电，需在调度/值班台的DDT2板与DDTDY板之间，添加一对芯线。

二、操作台功能及使用

功能顶目

（一）具有单呼、组呼、全呼等调度功能

操作步骤

键位灯状态及屏幕提示

1、单呼：

呼出：

a、按某用户单呼键

某用户键位上红灯闪烁（用辅助通道时绿灯闪烁）

屏幕提示：

“某用户”及“呼出”（用辅助通道为反色显示）

b、被叫用户应答

某用户键位上红灯长亮

屏幕提示“某用户”及“通话”

c、通话完毕

某用户键位上红灯灭

屏幕提示：

“扬声器空闲”及“手柄空闲”

呼入：

a、某用户呼入

某用户键位上红绿灯交替闪烁，

屏幕提示：

“某用户”及“呼入”

b、自动应答

某用户键位上红灯长亮，屏幕提示：

“某用户”及“通话”

c、通话完毕

某用户键位上红灯亮，屏幕提示：

“扬声器空闲”及“手柄空闭”

2、组呼

a、按组呼键

组呼键上红灯亮及组成员呼叫键上红灯闪烁。

屏幕提示：

组呼号

b、组成员用户应答

组呼键及组成员已出应的呼叫键上红灯长亮。

屏幕提示：

通话

c、组呼通话完毕

红灯灭屏幕提示：

“扬声器空闲”及“手柄空闲”

3、全呼：

a、按全呼键

“全呼键”位上红灯亮及所有用户呼叫键位上红灯闪烁。

b、用户应答

“全呼键”及已出应的用户呼叫键上红灯长亮。

屏幕提示：

全呼通话

c、通话完毕

红灯灭。

屏幕提示：

“扬声器空闲”及“手柄空闲”

功能项目

（二）具有自动应答功能，并可选择应答方式

操作步骤

键位灯状态

a、按“自动”功能键

键位上红灯亮，处于自