樓宇智能化技術第2章智能樓宇信息傳輸網基礎課件(1)

1、2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象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2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡功能需求分析(1)支持樓宇自動化、辦公自動化、系統(tǒng)集成等業(yè)務需求的數(shù)據(jù)通信。(2)支持建筑物內部有線電話、有線電視、電信會議等語音和視頻圖像通信 。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(2)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡功能需求分析(3)支持各種廣域網連接，包括具有與國際互聯(lián)網、公用電話網、公用數(shù)據(jù)網、移動通信網、電視傳輸網等的接口。也支持各種專用廣域網連接，例如

2、政府辦公網、金盾網、金稅網等。2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(3)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡功能需求分析(4) 支持建筑物內部多種業(yè)務通信需求，支持多媒體通信需求，具備相當?shù)拿嫦蛭磥韨鬏敇I(yè)務的冗余。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(4)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡功能(1)能與全球范圍內的終端用戶進行多種業(yè)務的通信功能。支持多種媒體，多種信道，多種速率，多種業(yè)務的通信。比如，（可視）電話、傳真、互聯(lián)網、網真、視頻會議、計算機專網、VOD、IPTV、VOIP等等。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(5)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡功能(2)完善的通

3、信業(yè)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(tǒng)，保障通信安全可靠的網管系統(tǒng)等。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(6)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡功能(3)信道的冗余功能。在應對突發(fā)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業(yè)務支撐平臺。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(7)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象網絡分類 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(8)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象電話(信)網 智能樓宇內的電話網是公用電信網的延伸，公用電信網是全球最大的網絡因此通過電話網可以與世

4、界各地的人們聯(lián)系。不僅如此，我們通過調制與解調技術可以在模擬電話網上進行數(shù)據(jù)傳輸（計算機通信）。 2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(9)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象計算機網 智能樓宇內的計算機網是信息傳輸網絡系統(tǒng)的核心，是大量的信息傳輸、交換的主干通道。智能樓宇內的計算機網絡是應用局域網（LAN）技術構建的，是一個寬帶IP網絡。結合無線局域網（WLAN）技術，可以提供300Mbps到端點的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務。2.1.1 智能建筑網絡的功能和分類(10)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象一個建筑內多個LAN并存 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-傳輸對象 2.1 智能建筑網絡功能

5、及傳輸對象2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-模擬控制信號(1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(1)模擬控制信號傳輸特征模擬控制信號在樓宇自動化系統(tǒng)中的品種和點數(shù)數(shù)量是最多的一類。主要有溫度、壓力、流量、電壓、電流、功率、照度、閥門開度、轉速、濕度、煙塵含量、CO含量等等。經過傳感器或變送器轉變成0-5V、0-10V電壓信號或4-20mA電流信號。模擬控制信號頻帶不高，在直流到幾百Hz低頻范圍，既可以模擬傳輸，也可以數(shù)字傳輸。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-模擬控制信號(2)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象模擬控制信號傳輸特征 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-

6、模擬控制信號(3)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象DCS和FCS控制信號傳輸方式 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-話音信號 (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(2)模擬話音信號傳輸特征智能樓宇中的電話通信系統(tǒng)涉及到模擬話音信號傳輸。話音信號的標準頻譜在3003400Hz之間，所以電話通信信道的帶寬只要達到4000Hz就行。話音信號既可以模擬傳輸，也可以數(shù)字傳輸 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-話音信號 (2)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象模擬話音信號傳輸方式 采用模擬傳輸方式，在一對0.4mm線徑的銅質雙絞線上，傳輸4km距離時衰減約7dB 數(shù)字傳輸方式時，一路

7、電話不經壓縮時（PCM編碼）需要64kbps的傳輸帶寬。若對PCM數(shù)據(jù)進行壓縮編碼傳輸（例如G.729協(xié)議），則傳輸帶寬可下降到8Kbps。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-音頻信號 (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(3)模擬音頻信號傳輸特征 廣播音響系統(tǒng)涉及到音頻信號傳輸。音頻數(shù)據(jù)的頻率范圍在20Hz20kHz之間。音頻數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，傳輸1km衰減低于6dB。模擬音頻信號采用數(shù)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。若對音頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼傳輸（例如MP3協(xié)

8、議），則傳輸帶寬可下降到100Kbps。音頻信號模擬傳輸音頻信號數(shù)字傳輸不經壓縮時需要704kbps的傳輸帶寬。若對音頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼傳輸（例如MP3協(xié)議），則傳輸帶寬可下降到100Kbps。2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-基帶視頻信號 (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(4)模擬基帶視頻信號傳輸特征 閉路監(jiān)視系統(tǒng)涉及到基帶視頻信號傳輸。一路基帶視頻信號的帶寬為6MHz, 既可以模擬傳輸，也可以數(shù)字傳輸 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-基帶視頻信號 (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(4)模擬基帶視頻信號傳輸特征 采用MPEG-4壓縮編碼標準傳輸一路標清（72

9、0X480）帶寬可下降到2Mbit/s。采用H.264壓縮編碼標準傳輸一路HD1080P（1920X1080）的視頻信號,帶寬可下降到3.5Mbit/s2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-復合視頻信號 (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(5)模擬復合視頻信號傳輸特征 有線電視網涉及到復合視頻信號傳輸。采用頻分多路復用技術，將多套電視節(jié)目復合成一個寬帶的信號在一條信道上傳輸。通常復合視頻信號的帶寬在300860MHz之間。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,同軸電纜一般可傳輸100m。干線通常采用光纖傳輸復合視頻信號目前不能直接用數(shù)字方式傳輸，而是采用單路

10、視頻信號數(shù)據(jù)壓縮傳輸?shù)姆椒ǎ謺r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-非實時數(shù)據(jù) (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(6)非實時數(shù)據(jù)傳輸特征在智能樓宇中有許多非實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅阂詳?shù)據(jù)庫為平臺，形成以電子數(shù)據(jù)流轉為核心的、覆蓋整個業(yè)務的集成信息系統(tǒng)等。從信息應用方式的角度來分析傳輸特征, 各種主要應用系統(tǒng)可歸結為B/S和C/S兩種方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笾饕菍崟r性要求不高的塊數(shù)據(jù)和文檔數(shù)據(jù)，每個用戶終端對計算機網絡的帶寬并無明確的要求。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-非實時數(shù)據(jù) (2)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象B/S和C/S方式

11、非實時數(shù)據(jù)傳輸模型 由于各用戶的應用是異步和突發(fā)的,因此干線的傳輸帶寬一般有15%20%的容量即可。 2.1.2 智能建筑網絡的傳輸對象與特征-實時性數(shù)據(jù) (1)2.1 智能建筑網絡功能及傳輸對象(7)實時性數(shù)據(jù)傳輸特征設備監(jiān)控系統(tǒng)中，有許多有實時性要求的數(shù)據(jù)傳輸需求。這類數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c是：數(shù)據(jù)傳輸速率不高，關鍵是不確定時延要小于一定數(shù)值?，F(xiàn)場總線和工業(yè)以太網技術都能夠很好滿足其傳輸要求。 音頻和視頻信號的數(shù)字傳輸/在線播放（即視頻點播）。這時對計算機網絡系統(tǒng)的傳輸有實時性要求。傳輸對象對象特征模擬傳輸數(shù)字傳輸傳輸方式帶寬傳輸方式帶寬模擬控制信號0-5V、0-10V電壓信號或4-20mA電流信

12、號,直流到幾百Hz低頻范圍。采用屏蔽抗干擾傳輸技術,就近傳輸，幾十米距離。幾百Hz現(xiàn)場總線,確定性傳輸。幾百米至1Km距離。最高12Mbps模擬話音信號電話通信中話音信號的標準頻譜在3003400Hz之間。雙絞線上基帶傳輸，4km距離（模擬電話網）。4000Hz PCM編碼(ISDN)、壓縮編碼(VoIP)。64kbps 模擬音頻信號音頻數(shù)據(jù)的頻率范圍在20Hz20kHz之間。雙絞線上基帶傳輸，1km距離。20kHzPCM編碼(Cobra net)、壓縮編碼(IP網絡)。704kbps基帶視頻信號閉路監(jiān)視系統(tǒng)等,一路基帶視頻信號的帶寬為6MHz。同軸電纜基帶傳輸,300m距離。雙絞線加調制/解

13、調技術傳輸1km。光纖傳輸可達20km。8MHzMPEG-4壓縮編碼標準(IP網絡)。2Mbps復合視頻信號多套電視節(jié)目的復合視頻信號的帶寬在300860MHz之間。同軸電纜基帶傳輸，100m。光纖傳輸可達20km距離（模擬有線電視網絡）。900MHz不使用非實時數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)和文檔數(shù)據(jù)。雙絞線加調制/解調技術傳輸（通過電話網）。4000HzIP網絡不明確，越高越好。實時控制數(shù)據(jù)測控數(shù)字設備間的控制數(shù)據(jù)傳輸，對傳輸時延有確定要求。不使用現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網1Mbps,越高越好。實時音頻數(shù)據(jù)音頻信號的數(shù)字傳輸及音頻數(shù)據(jù)文檔的在線播放。不使用IP網絡，壓縮編碼。100kbps實時視頻數(shù)據(jù)視頻信號的數(shù)字

14、傳輸及視頻數(shù)據(jù)文檔的在線播放。不使用IP網絡，壓縮編碼（IPTV）。2Mbps智能樓宇網絡的傳輸對象與特征小結 2.2 智能建筑網絡傳輸介質2.2 智能建筑網絡傳輸介質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2.2.2 雙絞線(1)2.2 智能建筑網絡傳輸介質雙絞線是最常用的一種傳輸介質,既可用來傳輸模擬信號(電話網,視頻信號),又是計算機局域網中常用的一種傳輸介質。 2.2.3 同軸電纜 (1)2.2 智能建筑網絡傳輸介質同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗為50）和寬帶同軸電纜（阻抗為75） 2.2.3 同軸電纜 (2)2.2 智能建筑網絡傳輸介質信號頻率 Ai

15、rCell 7 寬帶(dB/100m)RG 58基帶(dB/100m)RG 213寬帶(dB/100m)10 MHz. 3.19 2.36 100 MHz. 7.91 19.29 8.27 432 MHz. 16.89 39.84 18.94 500 MHz. 18.58 43.31 20.04 1000 MHz. 26.97 65.51 30.83 2000 MHz. 40.55 105.00 49.92 3000 MHz. 52.56 141.61 70.20 同軸電纜主要用于有線電視網的傳輸介質。在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，也大量使用同軸電纜傳輸視頻信號。 2.2.4光纖(1)2.2 智能建筑

16、網絡傳輸介質光纖傳輸容量大（潛在帶寬可達20THz,目前可達6400Gbps,400Gbps已商用）、損耗低(在光波長為1.55m附近損耗僅0.2dB/km,是UTP的1/1000)、保密性能好、不受電磁干擾普通單模光纖的衰減隨波長變化示意0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5衰減（dB/km）第一窗口第二窗口波長（m）6 5 4 3 2 10。40。2第三窗口 C 波段15251565nm 1.57 1.62 L波段2.2.4光纖(2)2.2 智能建筑網絡傳輸介質石英光纖在在0.85 m、1.31 m和1.55 m有三個損耗很小的波長“窗口”。損耗分別小于2d

17、B/km、 0.4 dB/km和0.2 dB/km 在智能樓宇中，光纖可用來傳輸模擬信號（如多路視頻信號）。在計算機網絡中，光纖主要用于構建網絡的干線(用兩根光纖,一來一去)傳輸系統(tǒng)。寬帶接入網技術領域，光纖接入（FTTx）已經是主流，PON無源光網絡 各種傳輸線路的損耗特性波分復用技術（WDM）當復用的波長數(shù)增多，使得每個復用波長間的間隔不到1nm(0.2-1.2nm)時，這種復用技術稱作密集波分復用(DWDM)。DWDM已有40-80個信道，每個信道的容量在10Gbps以上。波長間的間隔為20nm時，這種復用技術稱作粗波分復用(CWDM)。2.2.5 無線信道(1)2.2 智能建筑網絡傳輸介質無線通信的介質是無線電磁波，存在于我們周圍的空間。無線傳輸所使用的頻段很廣，可分為無線電波、微波和紅外線。 2.2.5 無線信道(2)2.2 智能建筑網絡傳輸介質電磁波的傳播方式 中長波（30Hz3MHz）沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力較強短波（330MHz）以電離層反射方式傳播，傳輸距離很遠微波（130GHz）只能在大氣對流層中直線傳播 2.2.5 無線信道(3)2.2 智能建筑網絡傳輸介質無線局域網所使用的微波信道 微波是指波長約從1米1毫米之間（相應的頻率約從 300MHz到300GHz）的電磁波,具有類似光的傳播特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被