智能建筑信息传输网络基础原理

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1、智能建筑信息传输网络基础原理 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 1.1 智能建筑网络的功能和分类 1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 2 智能建筑网络传输介质 1 信道与传输损耗 2 双绞线 3 同轴电缆 4光纤 5 无线信道 6 传输介质的选择 3 通信网络技术 3.1 公用电信网简介 3.2 公用交换电话网PSTN 3.3数据通信网 智能建筑的信息传输网络是“建筑智能化”的基础，它 有什么需求？有什么功能？它有哪些传输对象？有什 么特征？这些问题是我们首先要搞清楚的。这就是本 章的重点内容之一。 其次，任何一个智能建筑的信息传输网络都不能孤立 地运作，它必须与

2、外界进行通信（通常要连到Internet ）。连通外界的桥梁就要靠公用电信网。电信网的用 户遍及世界各地，各个国家的公用电信网络互连提供 国际通信业务，因此，我们有必要了解公用电信网。 这也是本章的重点内容之一。 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对 象 智能建筑信息传输网络基础原理 (1)能与全球范围内的终端用户进行多种业务的通信功 能。支持多种媒体，多种信道，多种速率，多种业务的 通信。比如，（可视）电话、互联网、 传真、计算机 专网、VOD、IPTV、VOIP等等。 (2)完善的通信业务管理和服务功能。比如，可以应对 通信设备增删、搬迁、更换和升级的综合布线系统，保

3、 障通信安全可靠的网管系统等。 (3)信道冗余，在应对突发事件、自然灾害时通信更加 可靠。 (4)新一代基于IP的多媒体高速通信网、光通信网是未 来新的通信业务支撑平台。 VOD (Video On Demand)即视频点播技术的简 称，也称为交互式电视点播系统。视频点播是 计算机技术、网络技术、多媒体技术发展的产 物，是一项全新的信息服务。它摆脱了传统电 视受时空限制的束缚，解决了一个想看什么节 目就看什么，想何时看就何时看的问题。有线 电视视频点播，是指利用有线电视网络，采用 多媒体技术，将声音、图像、图形、文字、数 据等集成为一体，向特定用户播放其指定的视 听节目的业务活动。包括按次付费

4、、轮播、按 需实时点播等服务形式。 IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网 ，集互联网、多媒体、通讯等技术于一体，向家庭用 户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技 术。用户在家可以有两种方式享受IPTV服务：(1)计算 机，(2)网络机顶盒+普通电视机。它能够很好地适应当 今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。 IPTV既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典 的数字电视。因为，传统的和经典的数字电视都具有 频分制、定时、单向广播等特点，尽管经典的数字电 视相对于模拟电视有许多技术革新，但只是信号形式 的改变，没有触及媒体内容的传播方式。 1.1 智能建筑网络的功

5、能和分 类 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 图2-1智能建筑的信息传输网络的分类 1.电话电话 (信) 网 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 智能化建筑内的电话网一般是以程控用户交换机 PABX(Private Automatic Branch eXchange)为中心构 成一个星形网，为用户提供话音通信是其基本功能。建 筑内的用户之间是分机对分机的免费通信。它既可以连 接模拟电话机，也可以连接计算机、终端、传感器等数 字设备和数字电话机，不仅要保证建筑内的语音、数据 、图像的传输，而且要方便地与外部的通信网络如公用 电话网、公用数据网

6、、用户电报网、无线移动电话网等 网络连接，达到与国内外各类用户实现话音、数据、图 像的综合传输、交换、处理和利用。 1.1 智能建筑网络的功能和分类 计计算机网 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 智能化建筑内的计算机网是通信系统的核心，是大量的 信息传输、交换、处理的基础。计算机网的实质内涵是 高速的数据通信网，由于TCP/IP己经是计算机网的传输 标准，因此，我们又称之为IP网络。智能化建筑内的计 算机网络技术是局域网（LAN），传输速率最大可达 10Gbps,目前的技术主流可保证到端点的传输速率为 100Mbps，因此，智能化建筑内的计算机网络是一个高 速的IP

7、网络。 1.1 智能建筑网络的功能和分类 智能化建筑内实际实际 上构建了多个LAN 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 1.1 智能建筑网络的功能和分类 图2-2 一个建筑内多个LAN并存 1.2 智能建筑 网络的传输对 象与特征 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 图2-3智能建筑网络的传输对象 (1)模拟拟控制信号传输传输 特 征 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 图2-4模拟控制信号传输特征 (2)模拟拟音频频信号传输传输 特 征 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建

8、筑网络功能及传输对象 传输特征：话音信号既可以模拟传输，也可以数字传输 。通常采用模拟传输方式，在一对0.4mm线径的双绞线 上，传输4km大约衰减7dB,这个数值大致和我国电话网 用户线路允许最大衰减值相当。在采用数字传输方式时 ，一路电话不经压缩时需要64kbps的传输带宽。 音频数据采用模拟传输方式时，信道的带宽要达到 20kHz,3类双绞线可以很好地传输音频数据，传输1km衰 减低于6dB。音频数据采用数字传输方式时，按 44KHz/16Bit采样，则不经压缩时需要704kbps的传输带 宽。 1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 (3)模拟视频拟视频 信号传输传输 特 征 智能建筑信

9、息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 传输特征：基带视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带 宽要达到8MHz, 用同轴电缆一般可传输100300m,距离再长 就需要增加信号放大器。如果用光纤传输，则可达20km。基 带视频信号采用数字传输方式时，一般需要数据压缩，如采 用MPEG-4编码标准传输速率可下降到1Mbps的带宽。 复合视频信号通常采用模拟传输 方式，信道的带宽要达到 900MHz, 用同轴电缆 一般可传输100m,距离再长就需要增加 信号放大器。干线通常采用光纤传输 ，无需信号放大可达 20km距离。复合视频信号目前不能直接用数字方式传输，需 要先将各个频道的视频信号

10、先分离出来之后，再利用单路 视频信号数据压缩传输的方法，分时传输 。例如，IPTV就 是这种方式。 1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 (4)非实时实时 数据传输传输 特征 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 从信息传输的角度来分析, 系统运行的方式有B/S和C/S 两种,系统主要是实时性要求不高的块数据和文档数据 ，数据大小不超出兆字级，每个用户终端对计算机网 络传输 速率要求不高,有1Mbps的传输容量即可满足需 求,系统负担集中在服务器端以及靠近服务器的干线上 。理论上,干线的传输速率最大值是所有下属端线需求 之和,服务器干线的传输速率最大值是所有端线需求之

11、和。实际运行中, 各用户的应用是异步和突发的,因此 干线的传输速率远小于所有下属端线需求之和,一般有 15%20%的容量即可。 1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 (5)实时实时 数据传输传输 特征 智能建筑信息传输网络基础原理 1 智能建筑网络功能及传输对象 音频和视频数据的传输需求有两个方面：其一是音频 和视频信号的数字传输，其二是音频和视频数据文档 的在线播放（即视频点播）。这时对计 算机网络系统 的传输有实时性要求。每传输一路DVD品质的视频数据 流, 采用MPEG-4编码标 准传输速率大致在12Mbps的 带宽。传输一路电话数据流, 大约只需8kbps的带宽。 对于音乐数据，达到高

12、品质CD效果的传输速率只需要 大约100kbps带宽。 1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 1 信道与传输损耗 智能建筑信息传输网络基础原理 2 智能建筑网络传输介质 图2-5 狭义信道和广义信道 信道分类 信道容量 C=log2 1+S/N bit/s 传输损耗 2 双绞线 智能建筑信息传输网络基础原理 2 智能建筑网络传输介质 图2-6 双纹线传输 介质 计算机局域网中的双绞线可分为非屏蔽 双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类 ：STP外面由一层金属材料包裹，以减小 辐射，防止信息被窃听，同时具有较高 的数据传输速率，但价格较高，安装也 比较复杂;UTP无金属屏蔽材料，只有一 层

13、绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网 灵活，其线路优点是阻燃效果好，不容 易引起火灾。 UTP Unshielded Twisted Paired 非屏蔽双绞线 除 某些特殊场合(如受电磁辐射严重、对传输质量要求较 高等)在布线中使用STP外，一般情况下我们都采用 UTP。现在使用的UTP可分为三类、四类、五类和超 五类还有六类五种。其中：三类 UTP适应了以太网 (10Mbps)对传输介质的要求，是早期网络中重要的传 输介质也就是电话线缆;四类UTP因标准的推出比3类晚 ，而传输性能与三类UTP相比并没有提高多少，所以 一般较少使用;五类UTP因价廉质优而成为快速以太网 (100Mbps)的首选

14、介质;超五类UTP的用武之地是千兆位 以太网 (1000Mbps)还有就是六类网线，也越来越普及 成为代替超五类的替代品，七类网线目前还没有问世 。 3 同轴电缆 (1) 同轴电缆分为基带同轴电缆（阻抗为50）和宽带同轴 电缆（阻抗为75） 智能建筑信息传输网络基础原理 2 智能建筑网络传输介质 3 同轴电缆 (2) 信号频率 AirCell 7 宽带 (dB/100m) RG 58基带 (dB/100m) RG 213宽带 (dB/100m) 10 MHz. 3.19 36 100 MHz. 7.91 19.29 8.27 432 MHz. 16.89 39.84 18.94 500 MHz

15、. 18.58 43.31 20.04 1000 MHz. 26.97 65.51 30.83 2000 MHz. 40.55 105.00 49.92 3000 MHz. 556 141.61 70.20 同轴电缆主要用于有线电视网的传输介质。在闭路电视监控 系统中，也大量使用同轴电缆传输视频信号。 智能建筑信息传输网络基础原理 2 智能建筑网络传输介质 4光纤(1) 光纤传输容量大（潜在带宽可达20THz,目前可达6400Gbps,400Gbps 已商用）、损耗低(在光波长为1.55m附近损耗仅0.2dB/km,是UTP 的1/1000)、保密性能好、不受电磁干扰 智能建筑信息传输网络基础

16、原理 2 智能建筑网络传输介质 4光纤(2) 石英光纤在在0.85 m、1.31 m和1.55 m有三个损耗很小的波 长“窗口”。损耗分别小于2dB/km、 0.4 dB/km和0.2 dB/km 在智能楼宇中，光纤可用来传输模拟信号（如多路视频信号）。在计算机网 络中，光纤主要用于构建网络的干线(用两根光纤,一来一去)传输系统。 宽带接入网技术领域，光纤接入（FTTx）已经是主流，PON无源光网络 智能建筑信息传输网络基础原理 2 智能建筑网络传输介质 室内及室外光缆 智能建筑信息传输网络基础原理 2 智能建筑网络传输介质 5 无线信道(1) 无线通信的介质是无线电磁波，存在于我们周围的空间。无线传输 所使用的频段很广，可分为无线电波、微波和红外线。