智能建筑的信息传输网络基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,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,2.2 智能建筑网络传输介质,2.2.1 信道与传输损耗,2.2.2 双绞线,2.2.3 同轴电缆,光纤,2.2.5 无线信道,2.2.6 传输介质的选择,2.3 通信网络技术,2.3.1 公用电信网简介,2.3.2 公用交换电话网PSTN,数据通信网,本章导读,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。,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1 智能建筑网络功能及传输对象,第2章 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。,2.1.1 智能建筑网络的功能和分类,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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,电话,(,信,),网,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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,、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。,2.1.1,智能建筑网络的功能和分类,2.,计算机网,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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网络。,2.1.1,智能建筑网络的功能和分类,智能化建筑内实际上构建了多个LAN,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,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,图2-2 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,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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)模拟控制信号传输特征,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,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,图2-4模拟控制信号传输特征,(2)模拟音频信号传输特征,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,智能建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。,2.1.2,智能建筑网络的传输对象与特征,(3)模拟视频信号传输特征,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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。,2.1.2,智能建筑网络的传输对象与特征,(4)非实时数据传输特征,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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,。,2.1.2,智能建筑网络的传输对象与特征,(5)实时数据传输特征,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.1,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1,2,Mbps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，达到高品质CD效果的传输速率只需要大约100kbps带宽。,2.1.2,智能建筑网络的传输对象与特征,2.2.1 信道与传输损耗,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,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,2.2.2 双绞线,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,图2-6 双纹线传输介质,各类双绞线的衰减极限数据表,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,双绞线的,应用,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,(1),3类线,：传输频率1MHz16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输。,(2)5类线：传输频率1MHz100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。也可以用于闭路监视系统中的视频信号传输。,(3),超五类线,：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于100Mbps的数据传输和千兆位以太网（1000Mbps）。,(4),6类线,：该类电缆的传输频率为1MHz250MHz，它提供2倍于超五类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于1000Mbps的数据传输。,2.2.3 同轴电缆,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,图2-7 同轴电缆的基本结构,在智能建筑中，同轴电缆主要用于有线电视网的传输介质，在它上面可以开通视频图像通信和交互式信息服务。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。,光纤,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,图2-8 光纤的结构,光纤具有传输容量大（目前可达6400Gbps）、损耗低、线径细、重量轻、不受电磁干扰等优点，,在智能建筑中，,光纤是计算机网络的干线传输介质。,光在光纤中的传播,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,图2-10 光纤传输模式示意图,图2-9 光在光纤中的传播,光纤信道,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,图2-11 光纤信道的简化方框图,图2-13 光纤传输中的光波分复用技术,光纤应用及特点,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,光纤具有下列优点：较大的带宽;尺寸小而重量轻;较低的衰减;电磁隔离;较大的转发器间距.,在智能建筑中，光纤用于构建计算机网络的干线传输系统，也用于多路视频信号的干线传输介质。由于光纤的传输距离长（10Gbps/10km）,用它作为干线所组成的一个计算机网络，在逻辑上仍然是一个LAN，但是其覆盖的区域可以是一个建筑群、一个园区，己经不是传统意义上一LAN了。,2.2.5 无线信道,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,无线通信的介质是无线电波，存在于我们周围的空间。无线传输技术对于连接不同建筑物内的局域网是特别有用的。这是因为很难在建筑物之间架设电缆，无论是地上或电线杆上，特别是所通过的空间属于公共所有时更困难。而无线技术只需在每个建筑物上安装设备。,2.2.6 传输介质的选择,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.2,智能建筑网络传输介质,传输介质的选择是由许多因素决定的。它受网络拓扑结构的约束。其他因素也将起作用，例如：,容量 支持所期望的网络通信量。,可靠性 满足可用的要求。,支持的数据类型 根据应用特定的。,环境范围 在所要求的环境范围内提供服务。,传输介质的选择是设计信息传输网络整个任务的一部分。,2.3.1 公用电信网简介,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.3,通信网络技术,至今为止，最大的交换网络还是公用电信网。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。尽管当初设计和建造这些网络是为模拟电话用户和数字电报用户服务的。但在其上已连接了许多的DTE终端设备开通数据通信业务，并且这种网络正逐渐变为数字网络。因此，我们有必要了解公用(公众)电信网。,公用电信网的组成,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.3,通信网络技术,电信网,是由传输、交换、终端设备和信令过程、协议以及相应的运行支撑系统组成的综合系统，它使得网内位于不同地点的用户可以通过它来交换信息。,图2-14 电信网的基本组成,公用电信网的,终端设备,第2章 智能建筑信息传输网络基础原理,2.3,通信网络技术,构成电信网的设备主要有三类:终端设备、传输设备和交换设备。,终端设备一般装在用户处，例如电话机、传真机、计算机等，它们将语音、文字、图像和数据等原始信息转变成电信号发送出去，或把接收到的电信号还原成可辨认的信息。对终端