1、第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征2.2 智能建筑網絡傳輸介質2.2.1 信道與傳輸損耗2.2.2 雙絞線2.2.3 同軸電纜2.2.4光纖2.2.5 無線信道2.2.6 傳輸介質的選擇2.3 通信網絡技術2.3.1 公用電信網簡介2.3.2 公用交換電話網PSTN2.3.3數據通信網 本章導讀 智能建筑的信息傳輸網絡是智能建筑的信息傳輸網絡是“建筑智能化的基礎，建筑智能化的基礎，它有什么需求？有什么功能？它有哪些傳輸對象？有它有什么需求？有什么功能？它有哪些傳輸對象？有什么特征？這

2、些問題是我們首先要搞清楚的。這就是什么特征？這些問題是我們首先要搞清楚的。這就是本章的重點內容之一。本章的重點內容之一。 其次，任何一個智能建筑的信息傳輸網絡都不能孤立其次，任何一個智能建筑的信息傳輸網絡都不能孤立地運作，它必須與外界進行通信通常要連到地運作，它必須與外界進行通信通常要連到Internet）。連通外界的橋梁就要靠公用電信網。電信）。連通外界的橋梁就要靠公用電信網。電信網的用戶遍及世界各地，各個國家的公用電信網絡互網的用戶遍及世界各地，各個國家的公用電信網絡互連提供國際通信業務，因而，我們有必要了解公用電連提供國際通信業務，因而，我們有必要了解公用電信網。這也是本章的重點內容之一

3、。信網。這也是本章的重點內容之一。 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象智能建筑網絡功能及傳輸對象 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 (1)能與全球范圍內的終端用戶進行多種業務的通信功能。支持多種媒體，多種信道，多種速率，多種業務的通信。比如，（可視、互聯網、 、計算機專網、VOD、IPTV、VOIP等等。(2)完善的通信業務管理和服務功能。比如，可以應對通信設備增刪、搬遷、更換和升級的綜合布線系統，保障通信安全可靠的網管系統等。(3)信道冗余，在應對突發事件、自然災害時通信更加可靠。(4)新一代基于IP的多媒體高速通信網、光通信網是未來新的通信

4、業務支撐平臺。2.1.1 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類智能建筑網絡的功能和分類 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 電話(信)網公用網現場控制網、集中管理網、消防網、安防網.公用信息網、音視頻網.模擬傳輸網計算機網數字傳輸網內部專用網保密網公用電話網計算機互聯網專用廣域網公安金盾網、海關金關網、政府辦公網.VOIP智能建筑通信網絡圖2-1智能建筑的信息傳輸網絡的分類 ( (信信) )網網 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 智能化建筑內的電話網一般是以程控用戶交換機PABX(Private Automatic

5、Branch eXchange)為中心構成一個星形網，為用戶提供話音通信是其基本功能。建筑內的用戶之間是分機對分機的免費通信。它既可以連接模擬電話機，也可以連接計算機、終端、傳感器等數字設備和數字電話機，不僅要保證建筑內的語音、數據、圖像的傳輸，而且要方便地與外部的通信網絡如公用電話網、公用數據網、用戶電報網、無線移動電話網等網絡連接，達到與國內外各類用戶實現話音、數據、圖像的綜合傳輸、交換、處理和利用。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類 2. 2. 計算機網計算機網 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 智能化建筑內的計算機網是通信系統的核心，是大量的

6、信息傳輸、交換、處理的基礎。計算機網的實質內涵是高速的數據通信網，由于TCP/IP己經是計算機網的傳輸標準，因而，我們又稱之為IP網絡。智能化建筑內的計算機網絡技術是局域網LAN），傳輸速率最大可達10Gbps,目前的技術主流可保證到端點的傳輸速率為100Mbps，因而，智能化建筑內的計算機網絡是一個高速的IP網絡。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類 智能化建筑內實際上構建了多個智能化建筑內實際上構建了多個LAN LAN 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類 公用信息網Intranet辦公保密網樓宇控制,安防,消防專

7、網視頻監控專網互聯網政府辦公網中央控制室圖2-2 一個建筑內多個LAN并存 2.1.2 2.1.2 智能建筑網絡智能建筑網絡的傳輸對象與特征的傳輸對象與特征 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 模擬數據(信息)數字數據(信息)控制信號電壓信號電流信號音頻信號話音信號全頻信號視頻信號基帶視頻信號復合視頻信號高清視頻信號控制數據非實時數據C/S,B/S應用數據塊文件數據大容量文檔數據實時數據音頻流數據視頻流數據圖2-3智能建筑網絡的傳輸對象 (1)(1)模擬控制信號傳輸特征模擬控制信號傳輸特征 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳

8、輸對象 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征 溫度、壓力、流量.傳感器變送器0-5V電壓4-20mA電流現場總線直流到幾百Hz低頻范圍數字方式傳輸控制單元屏蔽抗干擾傳輸技術短距離范圍(幾十米)溫度、壓力、流量.傳感器變送器控制單元距離范圍大(1000m)A/D現場儀表數字化圖2-4模擬控制信號傳輸特征 (2)(2)模擬音頻信號傳輸特征模擬音頻信號傳輸特征 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 傳輸特征：話音信號既可以模擬傳輸，也可以數字傳輸。通常采用模擬傳輸方式，在一對0.4mm線徑的雙絞線上，傳輸4km大約衰減7dB,這個數值大致和我國電話網用戶線路允

9、許最大衰減值相當。在采用數字傳輸方式時，一路電話不經壓縮時需要64kbps的傳輸帶寬。 音頻數據采用模擬傳輸方式時，信道的帶寬要達到20kHz,3類雙絞線可以很好地傳輸音頻數據，傳輸1km衰減低于6dB。音頻數據采用數字傳輸方式時，按44KHz/16Bit采樣，則不經壓縮時需要704kbps的傳輸帶寬。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征 (3)(3)模擬視頻信號傳輸特征模擬視頻信號傳輸特征 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 傳輸特征：基帶視頻信號通常采用模擬傳輸方式，信道的帶寬要達到8MHz, 用同軸電纜一般可傳輸100300m,距離再長就需要增

10、加信號放大器。如果用光纖傳輸，則可達20km。基帶視頻信號采用數字傳輸方式時，一般需要數據壓縮，如采用MPEG-4編碼標準傳輸速率可下降到1Mbps的帶寬。復合視頻信號通常采用模擬傳輸方式，信道的帶寬要達到900MHz, 用同軸電纜一般可傳輸100m,距離再長就需要增加信號放大器。干線通常采用光纖傳輸，無需信號放大可達20km距離。復合視頻信號目前不能直接用數字方式傳輸，需要先將各個頻道的視頻信號先分離出來之后，再利用單路視頻信號數據壓縮傳輸的方法，分時傳輸。例如，IPTV就是這種方式。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征 (4)(4)非實時數據傳輸特征非實時數據傳輸特征 第2章 智能建

11、筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 從信息傳輸的角度來分析, 系統運行的方式有B/S和C/S兩種,系統主要是實時性要求不高的塊數據和文檔數據，數據大小不超出兆字級，每個用戶終端對計算機網絡傳輸速率要求不高,有1Mbps的傳輸容量即可滿足需求,系統負擔集中在服務器端以及靠近服務器的干線上。理論上,干線的傳輸速率最大值是所有下屬端線需求之和,服務器干線的傳輸速率最大值是所有端線需求之和。實際運行中, 各用戶的應用是異步和突發的,因此干線的傳輸速率遠小于所有下屬端線需求之和,一般有15%20%的容量即可。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征 (5)(5)實時數據傳輸特征

12、實時數據傳輸特征 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象 音頻和視頻數據的傳輸需求有兩個方面：其一是音頻和視頻信號的數字傳輸，其二是音頻和視頻數據文檔的在線播放即視頻點播）。這時對計算機網絡系統的傳輸有實時性要求。每傳輸一路DVD品質的視頻數據流, 采用MPEG-4編碼標準傳輸速率大致在12Mbps的帶寬。傳輸一路電話數據流, 大約只需8kbps的帶寬。對于音樂數據，達到高品質CD效果的傳輸速率只需要大約100kbps帶寬。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征 2.2.1 2.2.1 信道與傳輸損耗信道與傳輸損耗 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2

13、.2 智能建筑網絡傳輸介質 圖2-5 狹義信道和廣義信道 信源發送裝置傳輸介質接收裝置受信者狹義信道廣義信道 信道分類信道分類 信道容量信道容量 C=C=log2 1+S/N bit/slog2 1+S/N bit/s 傳輸損耗傳輸損耗 2.2.2 2.2.2 雙絞線雙絞線 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 圖2-6 雙紋線傳輸介質 無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP塑料外殼色標塑料絕緣層銅導線銅導線塑料外殼金屬屏蔽層5類UTP6類UTP5類STP7類STP3類大對數UTP各類雙絞線的衰減極限數據表各類雙絞線的衰減極限數據表 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原

14、理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 雙絞線的應用雙絞線的應用 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 (1)3類線：傳輸頻率1MHz16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數據傳輸。 (2)5類線：傳輸頻率1MHz100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數據傳輸，主要用于100BASE-T和10BASE-T網絡。這是最常用的以太網電纜。也可以用于閉路監視系統中的視頻信號傳輸。(3)超五類線：超5類具有衰減小，串擾少，并且具有更高的衰減與串擾的比值和信噪比、更小的時延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于100Mbps的數據傳輸和千兆位

15、以太網1000Mbps）。(4)6類線：該類電纜的傳輸頻率為1MHz250MHz，它提供2倍于超五類的帶寬。6類布線的傳輸性能遠遠高于超五類標準，最適用于1000Mbps的數據傳輸。 2.2.3 2.2.3 同軸電纜同軸電纜 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 圖2-7 同軸電纜的基本結構 外套屏蔽層（外導體）絕緣層內導體內導體絕緣層屏蔽層（外導體）外套在智能建筑中，同軸電纜主要用于有線電視網的傳輸介質，在它上面可以開通視頻圖像通信和交互式信息服務。在閉路電視監控系統中，也大量使用同軸電纜傳輸視頻信號。 2.2.42.2.4光纖光纖 第2章 智能建筑信息傳輸網絡

16、基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 圖2-8 光纖的結構 光纖具有傳輸容量大目前可達6400Gbps）、損耗低、線徑細、重量輕、不受電磁干擾等優點，在智能建筑中，光纖是計算機網絡的干線傳輸介質。 單芯光纖4芯光纖分散型多芯光纖光纖緩沖層抗拉線外殼抗拉線外殼纖芯纖芯剝皮線抗拉線外殼光在光纖中的傳播第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 圖2-10 光纖傳輸模式示意圖 包層包層（n2)包層包層包層芯(n1)芯芯ABCDABCA單模光纖多模變率光纖多模光纖折射率折射率折射率n1n2a圖2-9 光在光纖中的傳播 光纖信道第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能

17、建筑網絡傳輸介質 圖2-11 光纖信道的簡化方框圖 光源光調制器光纖線路調制電信號電信號處理電信號輸入光檢測器解調電信號電信號處理電信號輸出光發射機1光發射機2光發射機N合波器光接收機12N光功率放大（BA）光線路放大（OA）光線路放大（OA）分波器光前置放大（PA）12N12N12N.發送端接收端光接收機光接收機圖2-13 光纖傳輸中的光波分復用技術 光纖應用及特點 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 光纖具有下列優點：較大的帶寬;尺寸小而重量輕;較低的衰減;電磁隔離;較大的轉發器間距.在智能建筑中，光纖用于構建計算機網絡的干線傳輸系統，也用于多路視頻信號的干

18、線傳輸介質。由于光纖的傳輸距離長10Gbps/10km）,用它作為干線所組成的一個計算機網絡，在邏輯上仍然是一個LAN，但是其覆蓋的區域可以是一個建筑群、一個園區，己經不是傳統意義上一LAN了。 2.2.5 無線信道 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智能建筑網絡傳輸介質 無線通信的介質是無線電波，存在于我們周圍的空間。無線傳輸技術對于連接不同建筑物內的局域網是特別有用的。這是因為很難在建筑物之間架設電纜，無論是地上或電線桿上，特別是所通過的空間屬于公共所有時更困難。而無線技術只需在每個建筑物上安裝設備。 2.2.6 傳輸介質的選擇 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.2 智

19、能建筑網絡傳輸介質 傳輸介質的選擇是由許多因素決定的。它受網絡拓撲結構的約束。其他因素也將起作用，例如：容量 支持所期望的網絡通信量。可靠性 滿足可用的要求。支持的數據類型 根據應用特定的。環境范圍 在所要求的環境范圍內提供服務。傳輸介質的選擇是設計信息傳輸網絡整個任務的一部分。 2.3.1 2.3.1 公用電信網簡介公用電信網簡介 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 至今為止，最大的交換網絡還是公用電信網。電信網的用戶遍及世界各地，各個國家的公用電信網絡互連提供國際通信業務。盡管當初設計和建造這些網絡是為模擬電話用戶和數字電報用戶服務的。但在其上已連接了許多的DTE終

20、端設備開通數據通信業務，并且這種網絡正逐漸變為數字網絡。因而，我們有必要了解公用(公眾)電信網。 公用電信網的組成公用電信網的組成 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 電信網是由傳輸、交換、終端設備和信令過程、協議以及相應的運行支撐系統組成的綜合系統，它使得網內位于不同地點的用戶可以通過它來交換信息。 匯接局端局端局端局用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶圖2-14 電信網的基本組成 公用電信網的終端設備公用電信網的終端設備第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 構成電信網的設備主要有三類:終端設備、傳輸設備和交換設備。 終端設備一般裝在用戶

21、處，例如電話機、傳真機、計算機等，它們將語音、文字、圖像和數據等原始信息轉變成電信號發送出去，或把接收到的電信號還原成可辨認的信息。對終端設備的一個重要要求，是必須符合進網的接口規定，否則就不能與網絡連接。 公用電信網的傳輸設備公用電信網的傳輸設備第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 構成電信網的設備主要有三類:終端設備、傳輸設備和交換設備。 傳輸設備包括通信線路設備在內，是信息傳遞的通道。它將用戶終端與交換系統之間或交換系統之間連接起來，形成網路。其作用是將電信號以盡可能低的代價,即以最有效的方式來保持盡可能低的失真，從一地傳至另一地。 公用電信網的交換設備公用電信網的

22、交換設備第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 交換設備是為了使網絡的傳輸設備能為全網用戶所公用而加入的，處于電信網路樞紐位置，是各種信息的集散中心，是實現信息交換的關鍵環節。它包括各種電話交換機、電報交換機、數據交換機、移動電話交換機、分組交換機、寬帶異步轉移模式ATM交換機等。通過它可根據用戶的需要將兩地用戶間的傳輸通路接通，或者為用戶的傳送信息選擇一條通路。加入交換設備后，就可以大大提高網絡中傳輸設備和通信線路的利用率。對于交換設備來說，基本要求是處理速度快、可靠，不帶來信號的附加失真，同時應使網絡內資源得到合理的利用。 2.3.2 2.3.2 公用交換電話網公用交換

23、電話網PSTN PSTN 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 公用交換電話網PSTN( Public Switched Telephone Network )是規模最大的通信業務網，而且是各種通信業務的基礎，例如電話網和電報網可以直接被利用來開放數據傳輸業務。事實上，在未出現專用于數據業務的公用數據網以前，大量的數據業務均集中在電話網上，因此電話網的傳輸質量與服務質量對于數據通信的發展影響甚大。 1.1.市話通信網市話通信網 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊遠端模塊遠端模塊PABX中

24、繼線交換機長話局長途線路用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊遠端模塊遠端模塊中繼線交換機長話局長途線路用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊PABX中繼線交換機用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊PABX中繼線交換機圖2-15 單局制電話網絡 圖2-16 多局制電話網絡 匯接局相連成為網狀網匯接局相連成為網狀網 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 圖2-18 多匯接局匯接網 用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊遠端模塊用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊中繼線端局端局匯接局用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊PABX中繼線用戶用戶用戶用戶用

25、戶用戶用戶用戶遠端模塊PABX中繼線端局端局匯接局用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊端局匯接局用戶用戶用戶用戶用戶用戶遠端模塊遠端模塊端局2.2.國家電話網結構國家電話網結構 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 圖2-19國家三級電話網 長途網本地網A省B省本地網1本地網2本地網3本地網4DC1 省際交換中心DC2 省內交換中心本地網匯接局本地網端局至國際出入口局本地電話網服務范圍本地電話網服務范圍 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 圖2-20本地電話網網路結構圖 本地電話網長途交換中心端局用戶長途交換中心端局用戶匯接局本地電話網（a）由若干個端

26、局組成（b）由若干個端局和匯接局組成長市中繼線局間中繼線用戶線3.3.電話網開放的業務電話網開放的業務 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 圖2-21電話網中開放的業務 公用電話網電話傳真可視電話ADSLModem互聯網,數字數據業務網.SERVER數據終端低速高速無線移動通信網2.3.32.3.3數據通信網數據通信網 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 數據通信網是為提供公用數據通信業務而組成的通信網。數據通信：計算機與計算機之間或計算機與終端之間的通信稱為數據通信，通信中傳送的是數據信號。 1.數據通信網數據傳輸業務 第2章 智能建筑信息傳輸

27、網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 (1)電路交換數據傳輸業務：在數據終端設備間傳送數據之前必須先建立電路交換連接。該項業務可在電路交換公用數據網和綜合業務數字網ISDN的電路交換部分提供。(2)分組交換數據傳輸業務：以帶有尋址信息的形式進行數據傳送。該項業務可在分組交換網、幀中繼網和綜合業務數字網ISDN中的分組交換功能部分提供。(3)租用電路數據傳輸業務：提供公用網的一條或多條電路給用戶進行數據傳送。該項業務可在數字數據網中提供。 2.3.32.3.3數據通信網數據通信網2.2.數字數據網數字數據網DDNDDN） 第2章 智能建筑信息傳輸網絡基礎原理 2.3 通信網絡技術 2.3.32.3.3數據通信網數據通信網圖2-22數字數據網DDN結構示意圖 骨干節點機接入節點機數據終端設備（DTU或Modem)骨干層接入點層終端接入層至省DDN網接入節點層骨干層網絡管