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1、,许锦标,广东工业大学自动化学院,楼宇智能化技术,第二章 授课重点（4学时）,1)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？ 2)智能建筑是城市中的“信息岛”或“信息单元”，连通的桥梁就要靠公用电信网，因此，我们有必要了解公用电信网以及相应的接入网技术。,2.1 智能建筑网络功能及传输对象,2.1 智能建筑网络功能及传输对象,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络功能需求分析,(1)支持楼宇自动化、办公自动化、
2、系统集成等业务需求的数据通信。 (2)支持建筑物内部有线电话、有线电视、电信会议等语音和视频图像通信 。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(2),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络功能需求分析,(3)支持各种广域网连接，包括具有与国际互联网、公用电话网、公用数据网、移动通信网、电视传输网等的接口。也支持各种专用广域网连接，例如政府办公网、金盾网、金税网等。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(3),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络功能需求分析,(4) 支持建筑物内部多种业务通信需求，支持多媒体通信需求，具备相当的面向未来传输业务的冗余。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类
3、(4),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络功能,(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、传真、互联网、网真、视频会议、计算机专网、VOD、IPTV、VOIP等等。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(5),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络功能,(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，保障通信安全可靠的网管系统等。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(6),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络功能,(3)信道的冗余功能。在应对突发事
4、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。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(7),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,网络分类,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(8),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,电话(信)网,智能楼宇内的电话网是公用电信网的延伸，公用电信网是全球最大的网络 因此通过电话网可以与世界各地的人们联系。不仅如此，我们通过调制与解调技术可以在模拟电话网上进行数据传输（计算机通信）。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(9),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,计算机网,智能楼宇内的计算机网是信息传输网
5、络系统的核心，是大量的信息传输、交换的主干通道。 智能楼宇内的计算机网络是应用局域网（LAN）技术构建的，是一个宽带IP网络。结合无线局域网（WLAN）技术，可以提供300Mbps到端点的移动数据通信业务。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(10),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,一个建筑内多个LAN并存,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-传输对象,2.1 智能建筑网络功能及传输对象,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-模拟控制信号(1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(1)模拟控制信号传输特征,模拟控制信号在楼宇自动化系统中的品种和点数数量是最多的一类。 主要有温
6、度、压力、流量、电压、电流、功率、照度、阀门开度、转速、湿度、烟尘含量、CO含量等等。经过传感器或变送器转变成0-5V、0-10V电压信号或4-20mA电流信号。 模拟控制信号频带不高，在直流到几百Hz低频范围，既可以模拟传输，也可以数字传输。,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-模拟控制信号(2),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,模拟控制信号传输特征,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-模拟控制信号(3),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,DCS和FCS控制信号传输方式,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-话音信号 (1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(2)模
7、拟话音信号传输特征,智能楼宇中的电话通信系统涉及到模拟话音信号传输。话音信号的标准频谱在3003400Hz之间，所以电话通信信道的带宽只要达到4000Hz就行。 话音信号既可以模拟传输，也可以数字传输,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-话音信号 (2),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,模拟话音信号传输方式,采用模拟传输方式，在一对0.4mm线径的铜质双绞线上，传输4km距离时衰减约7dB,数字传输方式时，一路电话不经压缩时（PCM编码）需要64kbps的传输带宽。若对PCM数据进行压缩编码传输（例如G.729协议），则传输带宽可下降到8Kbps。,2.1.2 智能建筑网络的传输对象
8、与特征-音频信号 (1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(3)模拟音频信号传输特征,广播音响系统涉及到音频信号传输。音频数据的频率范围在20Hz20kHz之间。 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。 模拟音频信号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。若对音频数据进行压缩编码传输（例如MP3协议），则传输带宽可下降到100Kbps。,音频信号模拟传输,音频信号数字传输,不经压缩时需要704kbps的传输带宽。若对音频数据进行压缩编码传输（例如MP3协议），则
9、传输带宽可下降到100Kbps。,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-基带视频信号 (1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(4)模拟基带视频信号传输特征,闭路监视系统涉及到基带视频信号传输。一路基带视频信号的带宽为6MHz, 既可以模拟传输，也可以数字传输,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-基带视频信号 (1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(4)模拟基带视频信号传输特征,采用MPEG-4压缩编码标准传输一路标清（720X480）带宽可下降到2Mbit/s。采用H.264压缩编码标准传输一路HD1080P（1920X1080）的视频信号,带宽可下降到3.5Mbit/s
10、,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-复合视频信号 (1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(5)模拟复合视频信号传输特征,有线电视网涉及到复合视频信号传输。采用频分多路复用技术，将多套电视节目复合成一个宽带的信号在一条信道上传输。通常复合视频信号的带宽在300860MHz之间。 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,同轴电缆一般可传输100m。干线通常采用光纤传输 复合视频信号目前不能直接用数字方式传输，而是采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。,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-非实时数据 (1),2.1 智能
11、建筑网络功能及传输对象,(6)非实时数据传输特征,在智能楼宇中有许多非实时数据传输的需求：以数据库为平台，形成以电子数据流转为核心的、覆盖整个业务的集成信息系统等。 从信息应用方式的角度来分析传输特征, 各种主要应用系统可归结为B/S和C/S两种方式，数据传输的需求主要是实时性要求不高的块数据和文档数据，每个用户终端对计算机网络的带宽并无明确的要求。,2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征-非实时数据 (2),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,B/S和C/S方式非实时数据传输模型,由于各用户的应用是异步和突发的,因此干线的传输带宽一般有15%20%的容量即可。,2.1.2 智能建筑网络的传
12、输对象与特征-实时性数据 (1),2.1 智能建筑网络功能及传输对象,(7)实时性数据传输特征,设备监控系统中，有许多有实时性要求的数据传输需求。这类数据传输的特点是：数据传输速率不高，关键是不确定时延要小于一定数值。现场总线和工业以太网技术都能够很好满足其传输要求。 音频和视频信号的数字传输/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。,智能楼宇网络的传输对象与特征小结,2.2 智能建筑网络传输介质,2.2 智能建筑网络传输介质,2.2.2 双绞线 2.2.3 同轴电缆 2.2.4 光纤 2.2.5 无线信道,2.2.2 双绞线(1),2.2 智能建筑网络传输介质,双绞线
13、是最常用的一种传输介质,既可用来传输模拟信号(电话网,视频信号),又是计算机局域网中常用的一种传输介质。,2.2.3 同轴电缆 (1),2.2 智能建筑网络传输介质,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）,2.2.3 同轴电缆 (2),2.2 智能建筑网络传输介质,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。,2.2.4光纤(1),2.2 智能建筑网络传输介质,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/
14、1000)、保密性能好、不受电磁干扰,普通单模光纤的衰减随波长变化示意,0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5,衰减（dB/km）,波长（m）,2.2.4光纤(2),2.2 智能建筑网络传输介质,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,各种传输线路的损耗
15、特性,波分复用技术（WDM）,当复用的波长数增多，使得每个复用波长间的间隔不到1nm(0.2-1.2nm)时，这种复用技术称作密集波分复用(DWDM)。 DWDM已有40-80个信道，每个信道的容量在10Gbps以上。 波长间的间隔为20nm时，这种复用技术称作粗波分复用(CWDM)。,2.2.5 无线信道(1),2.2 智能建筑网络传输介质,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。,2.2.5 无线信道(2),2.2 智能建筑网络传输介质,电磁波的传播方式,中长波（30Hz3MHz）沿地面传播，绕射能力较强 短波（330MHz）以电离层反射方式传播，传输距离很远 微波（130GHz）只能在大气对流层中直线传播,2.2.5 无线信道(3),2.2 智能建筑网络传输介质,无线局域网所使用的微波信道,微波是指波长约从1米1毫米之间（相应的频率约从 300MHz到300GHz）的电磁波,具有类似光的传播特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西则会反射微波。,复习与思考,1.智能建筑的信息传输网络有哪些需求? 2.智能建筑的信息传输网络有哪些分类? 3.智能建筑网络的传输对象有哪些?请举例说明,
