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1、 . . . 利用宽带网络建立智能化小区设计目 录1 前言12 智能小区系统总体方案设计22.1 小区智能化系统分层结构22.2 小区智能化系统功能模块33 智能小区网络结构分析与设计43.1 网络接入技术简介43.1.1 接入网的概念43.1.2 接入网的分类43.2 以太接入网53.2.1 以太网概述53.2.2 CSMA/CD技术53.2.3 四种以太网技术53.2.4 基于以太网技术的宽带接入网63.2.5 宽带接入的实现方案73.3 智能住宅小区以太局域网设计方案84 网络方案实现的关键设备选型104.1 二层交换机104.2 三层交换机114.2.1 方案中的三层交换技术114.2
2、.2 三层交换机与二层交换机的比较124.3 路由器134.3.1 方案中的路由技术134.3.2 方案中路由器的类型154.3.3 路由器的基本协议与技术164.3.4 方案中路由器的基本配置165 智能小区系统网络运行机理185.1 IP地址分配185.2 VLAN划分196 综合布线226.1 概述226.2 建筑物综合布线系统PDS226.3 综合布线系统结构227 总结与体会24参考文献251 前言随着信息技术突飞猛进的发展，我们的日常生活逐步融入网络世界。综合通信和计算机技术以其快速、便捷、经济等鲜明特点，代表了当今世界信息产业的发展趋势。而宽带网络的发展为信息共享、信息协作和商务
3、创造了一个新的空间，并终将引起消费方式的改变，从而根本改变我们的生活。今天，人们对自己住宅的关注已不仅仅局限于居室面积、周边自然环境、交通等方面，而是把更多的兴趣和注意力放在与外界沟通、信息服务、安全防、物业管理等方面，正是适应这种社会需求，智能小区应运而生。智能化小区就是在住宅小区采用现代信息网络技术，建立一个宽带信息业务接入平台，对各种信息实现全面、实时、有效的接收、传递，采集和监控。具体讲就是在良好的建筑设计与施工基础上,以科学技术为基础,依靠先进的设备和科学的管理,利用计算机与最新相关技术,将建筑技术与计算机技术、自动控制技术、通信与信息处理技术等先进技术相结合的高度综合的复杂系统,实
4、现住宅小区基础物业管理、安防管理以与信息服务等方面的高度自动化,实现节约能源、降低运行成本、提高服务质量等目标,提供良好物业管理服务的居民住宅小区。其基本思想是“将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，以进行集中式或异地式监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调”。智能化社区应包含小区安全防、物业管理自动化、互联网三大主题。建设部对小区智能化普与型提出了如下要求：1、住宅小区设立计算机自动化管理中心；2、水、电、气、热等自动计量、收费；3、住宅小区封闭，实行安全防自动化监控管理；4、住宅的火警、有害气体泄漏
5、等实行自动报警；5、住宅设置紧急呼叫系统；6、对住宅小区的关键设备、设施实施远程监控。智能化小区解决了通信网最后一段的接入瓶颈问题，将信息高速公路延伸至小区家庭，让居民享有安全、便捷、经济、舒适的现代家居生活。宽带网络使居民能进行任意围的信息共享，享受远程操作带来的便利生活。建立在宽带平台上的现代化住宅小区已不仅是传统意义上的居身之处，而是朝着智能化、信息化的方向发展，在高度的安全性、舒适的生活环境、便利的通信方式、综合的信息服务和家庭智能化等五个层次上充分满足居民千变万化的需求。2 智能小区系统总体方案设计小区智能化系统是一个复杂而庞大的系统工程。它的设计主要从系统工程的角度综合考虑，进行系
6、统的集成，其建设思想是先进行子系统的建设，然后再将子系统进行集成，使其成为一个有机的整体，综合地为用户服务。2.1 小区智能化系统分层结构采用层次结构思想，可以对小区智能化系统进行如下分层，如图2-1所示。图2-1 小区智能化系统分层结构系统的每一层由完成一样功能的不同实体构成，对等实体间按照同层协议进行通信；相邻层间采用标准接口进行通信。在五层结构中，每一层都要为上一层提供标准服务，上下层间采用标准的协议接口和硬件接口。各层之间彼此独立，形成有机整体的独立模块。采用层次结构不仅有利于系统的分块设计、调试和生产，更重要的是为系统集成和系统升级提供了良好的基础。建筑环境层是智能化系统层次结构中的
7、最低层，其实体是安置综合布线系统所需的各种空间和支架，包括接线间的配线架空间和墙面尺寸、托线架、线槽、竖井和相应的线架等；协议是这些实体相应的标准，接口则是线缆与线槽、线架一一对应，线架与接线空间和墙面尺寸一一对应。传输介质层的功能是为通信网络提供比特流传输介质，其实体为广义综合布线系统和无线通信信道，其协议是综合布线系统标准、安防施工系统标准和无线通信信道标准，接口是向通信网络服务的通信连接。通信网络层的功能是为自动控制层实现其功能提供通信网络，其实体包括各种总线网络与相关网络设备、网与有线电视网、局域网和广域网等。局域网和广域网的互联协议为计算机网络协议。低层控制总线网络协议取决于低层控制
8、总线形式。其向上的接口是存在于传感控制设备、通信网络设备和智能节点实体中的，将信息组成特定网络帧结构与反向拆装的功能模块。自动控制层实现对小区公共设施、安防设施、住户多表计量等设备的自动控制，其实体包括传感控制设备、通信监控设备和智能节点实体设备等。这一层中存在各种各样的设备，其自动控制的统一接口和协议对系统集成和互联以与以后的升级是极为重要的，这是小区智能化系统的重点和难点之一。管理应用层直接面对用户，为用户提供智能化管理功能和服务功能。其实体主要有安防子系统、物业管理子系统和网络信息管理子系统。管理应用层的标准保证了小区智能化系统的功能集成和软件界面的集成。对于用户而言，小区智能化系统的集
9、体现在应用层的集成，用户并不关心低层如何工作，所关心的只是应用层为其所提供的服务。2.2 小区智能化系统功能模块小区智能化系统总体上是构建在一定的物理硬件基础上、以信息传输通道为物理集成的多功能管理与监控系统，并与CATV、公共交换网、互联网等联网使用，主要由安防子系统、信息管理子系统和信息网络子系统三部分构成，如图2-2所示。图2-2 小区智能化系统的组成3 智能小区网络结构分析与设计接入网技术作为住宅小区网络问题的核心，关系到智能化家庭与小区管理中心的交互信息效果，关系到通信网络的经济效益和社会效益，关系到提供综合信息与咨询服务的能力，是信息高速公路的“最后一公里”。因此合理选择网络接入技
10、术，是组建科学合理的智能小区网络系统的前提。3.1 网络接入技术简介3.1.1 接入网的概念根据我国接入网技术体制的定义，接入网是由业务节点接口(SNI)和相关用户-网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(如线路设施和传送设施)所组成的为传送数据或电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。接入网可以被看作与业务和应用无关的传送网。图3-1 接入网接口定界如图3-1所示，接入网所覆盖的围由三个接口定界。网络侧经由业务节点接口SNI与业务节点SN相连。业务节点可以是电信交换机，也可以是路由器或特定配置情况下的点播电视和广播电视业务节点等。业务节点接口是连接接入网和业务节点的开放接口，包括目前广泛应用
11、的与窄带交换设备相连的V5接口，还有高速以太网接口与其它开放接口。用户侧经由用户-网络接口(UNI)与用户终端设备(TE)或用户驻地网相连。用户网络接口可以是ISDN接口、ATM接口，也可以是以太网接口或其它接口。用户终端可以是计算机、普通机或其它电信终端设备，用户驻地网可以是局域网或其它专用通信网。还有一个接口Q用于与网络管理系统相连。3.1.2 接入网的分类 接入网的分类有多种方法，常见的分类方法有以下两种:(1)根据支持业务能力的不同，可以分为宽带接入和窄带接入。宽带与窄带的一般划分标准是用户网络接口上的速率，即将用户网络接口上最大接入速率超过2Mbps的用户接入称为宽带接入，对最小接入
12、速率则没有限制。窄带接入系统是基于支持传统的64Kbps的电路交换业务发展而来的，对以IP为主流的高速数据业务支持能力差。宽带接入系统则是以分组传送方式为基础。(2)根据传输介质的不同，可以分为有线接入和无线接入。其中，有线接入还可以进一步划分成基于铜线传输的接入网、基于光纤传输的接入网以与光纤与铜线混合的接入网。在实际接入网建设中，往往将多种接入技术和接入介质混合在一起应用，以达到组网灵活、降低成本的目的。3.2 以太接入网3.2.1 以太网概述以太网是在20世纪80年代发展起来的一种局域网技术。最初的以太网共享传输介质，其带宽为10Mbps，使用效率和传输距离都不理想。20世纪90年代交换
13、式以太网的产生解决了上述问题，并先后出现了快速以太网FastEthernet(100Mbps)和吉比特以太网GbE(l000Mbps)与万兆以太网l0GbE(10Gbps)。以太网的帧格式适合于传输IP数据，随着IP协议在各种网络上的广泛应用，以太网也被大量使用。如果接入网也采用以太网，则将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构。各网之间无缝连接，不需要任何格式转换。3.2.2 CSMA/CD技术通常局域网都采用共享传输介质的方式传输信息，即广播型网络。为了使各个节点都能使用所共享的传输信道而又不发生混乱，就必须引入相应的控制机制来协调各个通信设备对传输介质的访问，这就是局域网
14、所面临的信道共享问题。CSMA/CD是一种广泛用于总线型局域网的随机访问控制方式。CSMA(载波侦听多路访问)中的载波侦听是指总线上的节点在发送信息前先对总线进行监听，若检测到总线上有载波信号正在传输，则说明此时某个节点正访问总线，总线处于“忙”状态。节点只有在听不到载波信号时，才能向总线发送信息。多路访问是指多个节点共享同一传输介质发送信息。由于发送信息前要进行载波侦听，从而避免了许多冲突。CSMA/CD中的CD是冲突检测。节点在发送数据信息的同时进行侦听，一旦侦听到冲突，便立即放弃冲突报文分组的发送，从而缩短了无效传送时间，并且等待冲突平息后，再进行CSMA/CD，直到将数据成功地发送完毕
15、。3.2.3 四种以太网技术1、以太网IEEE802.3定义了10Mbps的以太网标准，采用CSMA/CD协议，以半双工方式运行。从20世纪80年代末开始以太网取得了巨大的成功。10Base-T是运行在3类或更高类别的双绞线上的以太网，10Base-2/5是运行在同轴电缆上的以太网，10Base-FL是运行在光纤上的以太网。由于冲突检测的协议要求一个512位的时间槽保证无错误的检测到冲突，所以以太网的距离覆盖围受到了限制，10Base-FL最大的覆盖距离为2km，10Base-T在一个网段的最大覆盖距离为100m。2、快速以太网IEEE802.3u定义了100Mbps的快速以太网标准，它可以用半双工的方式运行CSMA/CD协议，也可以有全双工的方式。由于快速以太网对以太网的后向兼容性，20世纪90年代中后期，快速以太网成为局域网中的主流技术。100Base-TX是运行于5类双绞线上的快速以太网，100Base-FX是运行在光纤上的快速以太网。对于以半双工方式运行的快速以太网，同样也有距离覆盖围的限制，并且由于快速以太网以100Mbps的速率运行，时间槽长度同样是512位，所以它的最大距离覆盖围是以太网的1/10(20Om)。对于全双工方式运行的快速以太网，在理论上不再有距离的限制，而实际
