論現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)及電氣系統(tǒng)的設(shè)計修建

論現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)及電氣系統(tǒng)的設(shè)計修建Onmodernintelligentnetworkandelectricalsystemdesignandconstruction摘要發(fā)展至今的自然社會，強烈需要先進科學(xué)的全球網(wǎng)絡(luò)，以保證、提高人們的工作生活環(huán)境----高效節(jié)能、安全舒適、便捷穩(wěn)定。因此，我在此提出現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)及電氣系統(tǒng)的設(shè)計修建探討，供大家交流，希望有利工程建設(shè)、服務(wù)社會發(fā)展。Summarythenatureofsocialdevelopmenttodate,thereisastrongneedforadvancedscienceandglobalnetwork,toguaranteeandimprovepeople'sworkinglifeenvironment-energy-efficient,safeandcomfortable,convenientandstable.Therefore,Iherebyproposemodernintelligentnetworkandelectricalsystemdesignandconstructionofcommunication,foreverybody,hopethatafavorableconstruction,servingthecommunitydeveloping.關(guān)鍵詞：Internet、局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、TCP/IP、EPON、UPSKeywords:Internet,LAN,Ethernet,TCP/IP,EPON,UPS大家知道，Internet在現(xiàn)代社會的巨大作用，如同甚至超過了中國古代的4大發(fā)明，它的廣泛高效難以言喻，全球共識。Internet我們稱之為萬維網(wǎng)，覆蓋全球。在此基礎(chǔ)上，人們建立了省際間的廣域網(wǎng)，城市間的城域網(wǎng)，城鎮(zhèn)社區(qū)的局域網(wǎng)?，F(xiàn)在，人們將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合通信技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)，將局域網(wǎng)建成智能網(wǎng)絡(luò)；再結(jié)合建筑技術(shù)，建成智能建筑，為人們提供安全舒適、節(jié)能便捷、高效的工作和生活環(huán)境?，F(xiàn)代局域網(wǎng)采用TCP/IP的以太網(wǎng)組成，TCP/IP稱為internet協(xié)議族，以太網(wǎng)一般為10G。TCP/IP：多臺計算機進行聯(lián)網(wǎng)并進行信息交換的一組通信協(xié)議；TCP是英文TransmissionControlProtocol的縮寫，叫傳輸/控制協(xié)議；IP是英文InternetProtocol的縮寫，叫網(wǎng)際協(xié)議。以太網(wǎng)是局域網(wǎng)的一種：它的英文為Ethernet，故譯音為以太網(wǎng)。以太網(wǎng)發(fā)展至今已有30年歷程，作為局域網(wǎng)組網(wǎng)的主要技術(shù)，一直長久不衰。在這期間，令牌環(huán)、令牌總線、FDDI、ATM等技術(shù)分別在不同的階段沖擊著以太網(wǎng)在局域網(wǎng)的盟主地位。但是以太網(wǎng)以其簡單、價廉、高帶寬、維護方便以及不斷發(fā)展的特點牢牢地占領(lǐng)著局域網(wǎng)領(lǐng)域，并向著接入網(wǎng)和城域網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展。自從以太網(wǎng)技術(shù)由共享發(fā)展到交換后，星型結(jié)構(gòu)、交換與高帶寬三大因素形成了與傳統(tǒng)以太網(wǎng)大不相同的現(xiàn)代以太網(wǎng)技術(shù)。傳統(tǒng)以太網(wǎng)（DIX）的核心思想是在共享的公共傳輸媒體上以半雙工傳輸模式工作，網(wǎng)絡(luò)的站點在同一時刻要么發(fā)送數(shù)據(jù)，要么接收數(shù)據(jù)，而不能同時發(fā)送和接收。導(dǎo)致半雙工傳輸模式工作的主要原因在于公共傳輸媒體上站點發(fā)送幀的碰撞。這種幀碰撞效應(yīng)不僅限制了站點的傳輸帶寬；而且還構(gòu)成了束縛傳輸范圍的碰撞域，大大影響了傳輸媒體（特別是光纖）的傳輸距離。隨著以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，交換型和全雙工以太網(wǎng)的出現(xiàn)，從而克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的共享公共傳輸媒體和半雙工傳輸?shù)娜觞c，實現(xiàn)了站點獨占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù)。全雙工以太網(wǎng)技術(shù)是用來說明以太網(wǎng)設(shè)備端口的傳輸技術(shù)，與傳統(tǒng)半雙工以太網(wǎng)技術(shù)區(qū)別在于：端口間兩對雙絞線（或兩根光纖）上可以同時接收和發(fā)送幀。現(xiàn)代以太網(wǎng)采取與TCP/IP的開放性強強組合，逐步滲透到建筑智能化領(lǐng)域的各個方面，給以智能建筑強大的生命力。在智能建筑領(lǐng)域，TCP/IP以太網(wǎng)不僅作為信息服務(wù)/管理/監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)平臺，而且越來越成為視頻/語音等應(yīng)用的支撐平臺?，F(xiàn)代以太網(wǎng)技術(shù)特征主要包括以下幾方面。高帶寬：數(shù)據(jù)傳輸率從10Mbit/s經(jīng)過100Mbit/s快速以太網(wǎng)和1Gbit/s千兆位以太網(wǎng)的發(fā)展，目前10Gbit/s萬兆位以太網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用在局域網(wǎng)的主干網(wǎng)上。特別在智能園區(qū)，包括大型校園、工業(yè)園區(qū)、開發(fā)區(qū)以及特大型的住宅區(qū)中，在局域網(wǎng)的主干網(wǎng)上選用萬兆位以太網(wǎng)的已不少。至于100Mbit/s和1Gbit/s以太網(wǎng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在智能建筑的局域網(wǎng)中。全光纜媒體的使用：在以太網(wǎng)發(fā)展的初期，傳輸媒體采用銅軸電纜，構(gòu)成公共總線結(jié)構(gòu)。當10BASET/F(對應(yīng)10Mbit/s)出現(xiàn)后，構(gòu)成了星型結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)，采用了雙絞線和光纜作為傳輸媒體，以后發(fā)展的100BASE和1000BASE均是如此。當10000BASE出現(xiàn)后，構(gòu)成了全光纜以太網(wǎng)，在萬兆位以太網(wǎng)上不再使用雙絞線或其它銅纜?？偩€型—星型—環(huán)路結(jié)構(gòu)：以太網(wǎng)從共享型發(fā)展到交換型，其拓撲結(jié)構(gòu)從總線型發(fā)展到星型。星型結(jié)構(gòu)的可靠性、可實施性、可維護性均優(yōu)于總線結(jié)構(gòu)，星型結(jié)構(gòu)又推動了綜合布線技術(shù)的發(fā)展。目前以太網(wǎng)已經(jīng)可以構(gòu)成環(huán)路結(jié)構(gòu)，特別用于光纖主干回路，進一步提高了光纖主干回路數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。單鏈路—聚合鏈路：交換機之間鏈路連接從單鏈路發(fā)展到目前的聚合鏈路。特別在光纖主干回路上，聚合鏈路一般可達8路，既大大擴展了鏈路帶寬（平滑連續(xù)地擴展），又提高了鏈路連接的可靠性。交換技術(shù)的發(fā)展歷程：共享—交換—全雙工交換—時分復(fù)用全雙工交換：從以太網(wǎng)第2層（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層）（L2）交換技術(shù)的發(fā)展和演變的歷程來分析，目前已經(jīng)出現(xiàn)了時分復(fù)用全雙工交換技術(shù)。當以太網(wǎng)技術(shù)自共享到交換后，在半雙工的傳輸媒體上仍舊會出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的碰撞現(xiàn)象。直到出現(xiàn)了全雙工交換技術(shù)，此時的以太網(wǎng)技術(shù)完全擺脫了傳統(tǒng)以太網(wǎng)CSMA/CD的約束，在全雙工交換的以太網(wǎng)上再也不會發(fā)生傳輸數(shù)據(jù)的碰撞。在萬兆位以太網(wǎng)上只支持全雙工交換。在全雙工交換的基礎(chǔ)上，當每個站點所發(fā)送的定長幀按固定的時隙在媒體上傳輸時，這就發(fā)展成時分復(fù)用全雙工交換技術(shù)，這種技術(shù)使以太網(wǎng)具有良好的實時性，高質(zhì)量地傳輸語音和視頻信號。L2交換—L3交換—L4交換以及高層交換：對于以太網(wǎng)交換機，從面向幀交換的L2交換機發(fā)展到面向IP分組的L3交換機，繼而又出現(xiàn)了面向數(shù)據(jù)流的L4交換機，L4交換技術(shù)與網(wǎng)站上主服務(wù)器結(jié)合起來，可以獲得訪問主服務(wù)器的高速緩沖效應(yīng)?，F(xiàn)在市場上還出現(xiàn)了面向應(yīng)用的高層交換技術(shù)。無限局域網(wǎng)：近些年來，無限局域網(wǎng)（又稱無限以太網(wǎng)）迅速發(fā)展，它作為以太網(wǎng)的補充讓用戶在數(shù)十米范圍內(nèi)移動訪問網(wǎng)絡(luò)、通信等，以及支持視頻信息的傳輸。IEEE802.3ah標準：該標準所包括的主要內(nèi)容為以太網(wǎng)無源光網(wǎng)EPON。基于1G/10Gbit/s光纖以太網(wǎng)、時分復(fù)用全雙工交換以太網(wǎng)、無源光分配器等技術(shù)的EPON，可以在以太網(wǎng)上實現(xiàn)信息、語音、視像以及監(jiān)控等多種信息的融合。EPON既可以用于接入網(wǎng)，又能用作智能建筑的駐地網(wǎng)，是智能建筑實現(xiàn)多網(wǎng)融合、高度集成結(jié)構(gòu)優(yōu)化/簡化的一種前瞻性技術(shù)。以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品的架構(gòu)基本上可包括單臺（不可疊堆）、可疊堆集成以及廂體模塊式3類。廂體模塊式架構(gòu)所組成的交換機，不僅結(jié)構(gòu)完整緊湊，而且擴展和管理方便。除此之外，還具有以下兩個優(yōu)點：維修方便：由于廂體上每一個模塊都可以熱插拔，即模塊有故障后，可以不關(guān)電更換模塊。高可靠性：設(shè)備運行高可靠性3個方面。一是電源雙備分，二是可以采用無源母板結(jié)構(gòu)，三是在無源母板結(jié)構(gòu)中有源的交換引擎（Engine）可以另用模塊，這樣該交換引擎模塊就可以采用雙備分技術(shù)。系統(tǒng)集成和配置靈活：在廂體中不僅可以插入多種以太網(wǎng)交換機模塊，例如10Gbit/s、1Gbit/s、100Mbit/s或10Mbit/s端口以太網(wǎng)模塊，而且還可插入FDDI或ATM模塊，甚至還可插入路由器等設(shè)備模塊，這樣在一個廂體中，就可集成多種網(wǎng)絡(luò)和多種設(shè)備。對于不同的智能建筑應(yīng)用環(huán)境，選擇不同層次的交換機產(chǎn)品。適應(yīng)于不同的應(yīng)用環(huán)境，從最低層次的辦公室桌面組網(wǎng)一直到高層次主干級應(yīng)用環(huán)境都有相應(yīng)檔次的交換機產(chǎn)品供選擇。把應(yīng)用環(huán)境中的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)分成桌面接入、匯聚和主干3個層次，對于單體建筑應(yīng)用環(huán)境的以太網(wǎng)系統(tǒng)，一般只需要兩個層次，即主干層和接入層兩個層次。對于園區(qū)或智能化社區(qū)應(yīng)用環(huán)境的以太網(wǎng)系統(tǒng)，一般需要3個層次。在一些較大的校園或工業(yè)園區(qū)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)甚至超過3個層次。在中、大型樓宇或園區(qū)應(yīng)用環(huán)境中，在主干網(wǎng)上一般配置功能很強性能優(yōu)秀的主干交換機。主干交換機具有廂體模塊式架構(gòu)，每一個模塊插入廂體后，既可以單獨作為交換機使用，又可通過母板與其它模塊進行交換。模塊上端口傳輸率常見為1Gbit/s，也可以配置10Gbit/s端口。廂體模塊式交換機主要用作中、大型樓宇或園區(qū)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)干線設(shè)備，也可作為接入層以10/100Mbit/s端口直接連到桌面。下圖為10G以太網(wǎng)核心交換機組成骨干網(wǎng)的3層結(jié)構(gòu)網(wǎng)方案圖110G以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)方案圖SSSSSS1S2SS3接入層匯聚層核心層接入層交換機匯聚層交換機核心層交換機機在一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，有多種功能需要分類統(tǒng)一成工作組LAN，以便內(nèi)部溝通交流，提高效率。如果用硬件設(shè)備來調(diào)整、組成LAN，就會很麻煩?，F(xiàn)在采用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)，通過路由器和交換設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)的物理拓撲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立一個邏輯網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)中任意幾個LAN段或（和）單站能夠組合成一個邏輯上的局域網(wǎng)，LAN就成了VLAN?，F(xiàn)在高性價比的以太網(wǎng)交換機給用戶提供了非常好的網(wǎng)絡(luò)分段能力，將整個網(wǎng)絡(luò)邏輯分成許多虛擬工作組VLAN。此種邏輯上劃分的虛擬工作組通常就被稱為虛擬局域網(wǎng)（VLAN）。VLAN技術(shù)的引入給網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、管理和維護帶來某些根本性的改變，現(xiàn)在各主要的以太網(wǎng)設(shè)備廠商均在其交換機中配置了虛擬局域網(wǎng)技術(shù)。VLAN基本上可以看成是一個廣播域，說得更具體些，一個VLAN可以看成是一組客戶工作站的集合，這些工作站不必處于同一個物理網(wǎng)絡(luò)上，它們可以不受地理位置的限制而像處于同一個LAN上那樣進行通信和信息交換。下圖為一VLAN示例路由器路由器VLAN變換器工程VLAN市場VLAN財會VLANVLAN變換器VLAN變換器快速以太網(wǎng)樓層1樓層2樓層3圖2虛擬局域網(wǎng)VLAN示例圖為實現(xiàn)VLAN需要具備以下若干條件：具有能夠?qū)⑦B接的客戶站進行邏輯分段的高性能以太網(wǎng)交換機；在網(wǎng)上傳輸VLAN信息的通信協(xié)議；VLAN間通信或隔離的L3路由解決方案；同已安裝的以太網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)VLAN的兼容性和互操作性；提供具有集中控制、配置和流量管理功能的網(wǎng)管方案。在實現(xiàn)VLAN的過程中有許多問題需要解決，其中最為關(guān)鍵的是以下幾個問題：如何在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)定義各VLAN中的成員，即VLAN劃分方法；如何在多個交換機之間傳遞VLAN成員信息；VLAN的配置問題；VLAN之間的通信如何進行。這些問題如何解決將影響到某個VLAN實現(xiàn)是否能夠有效地滿足用戶和網(wǎng)絡(luò)管理的要求，VLAN都是在交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)的，在此種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中最核心的問題是交換機。交換機是各客戶工作站連入交換網(wǎng)絡(luò)的入口點，它可以提供對用戶、端口，以及邏輯地址進行分組以構(gòu)成VLAN。每一個交換機均可根據(jù)網(wǎng)管人員所定義的VLAN劃分方法對報文進行過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，并能夠?qū)⒋朔N劃分信息傳遞到網(wǎng)絡(luò)中其他的交換機和路由器那里?，F(xiàn)在以太網(wǎng)交換機器在物理上一般都安裝在用戶終端和主干網(wǎng)對外的路由器之間，它將在VLAN的分段及實現(xiàn)低延遲的報文轉(zhuǎn)發(fā)方面起到至關(guān)重要的作用。總的來說，以太網(wǎng)交換機除了能夠顯著地提高網(wǎng)絡(luò)的性能和專用帶寬外，同時它還具有完成VLAN的劃分所必需的能力。在以太網(wǎng)上建立虛擬局域網(wǎng)的交換技術(shù)一般采用幀交換技術(shù)。以太網(wǎng)交換機的每一個端口上提供一個獨立的共享媒體端口，在此端口上連接一個客戶站。在一個端口上接收到的幀正確地轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口上，在尋找路徑和轉(zhuǎn)發(fā)時幀是不會破壞的，對于廣播幀來說，可以轉(zhuǎn)發(fā)到交換機所有端口。虛擬化后，一個交換機或者互連的若干個交換機上的每個端口可以被分配給任何VLAN，即在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中形成若干個VLAN。交換機能隔離VLAN之間的信息傳遞，因此不同VLAN上的端口間通信被阻止了。以太網(wǎng)交換機上每個端口用戶具有獨占帶寬（例如10Mbit/s，100Mbit/s）的性能，交換機之間互連的速率可達數(shù)百兆甚至千兆位傳輸率。服務(wù)器和高速客戶站可以直接連到交換機端口上。VLAN可按交換端口劃分，也可按MAC地址劃分，各種劃分方式側(cè)重點不同，所達的效果不盡相同?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中融合多種劃分VLAN的方法，以便根據(jù)實際情況尋找最合適的途徑。同時，隨著管理軟件的發(fā)展，VLAN的劃分已經(jīng)動態(tài)化。大多數(shù)情況下，人們可以同時為不同的工作組工作，即同時屬于多個VLAN，這樣設(shè)計的虛擬網(wǎng)才具有靈活性和擴展性。對于必須具有多個VLAN成員資格的資源如服務(wù)器等，可以直接把它連接到主干網(wǎng)上，并定義到每個VLAN上，這既提供了資源共享也維持了VLAN的安全性。VLAN方案的主要目的是建立虛擬工作組，虛擬工作組當在整個園區(qū)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)了VLAN后，同一個部門的所有成員可以將該像處于同一個LAN上那樣進行通信；大部分網(wǎng)絡(luò)通信將不會傳出此VLAN廣播域。當某個用戶從一個地方移動到另一個地方時，如果他/她的工作部門不發(fā)生變化，那么就用不著對其機器進行重新配置。與此類似，如果某個用戶改變了工作部門，他/她可以不改變其工作地點，而只需網(wǎng)管人員修改一下其VLAN成員身份即可。智能建筑中以太網(wǎng)不僅作為信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，而且也是樓控和安防系統(tǒng)的集成管理平臺，在一些系統(tǒng)中又是實現(xiàn)電話的用戶端網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在一些工程中已經(jīng)采用了VLAN技術(shù)，特別在數(shù)字化較高的安防系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控、防盜報警、門禁、一卡通、家居智能控制等都可以在一個物理以太網(wǎng)上構(gòu)成相應(yīng)的虛擬局域網(wǎng)。這些虛擬局域網(wǎng)在邏輯上是被隔離的，可通過系統(tǒng)中主干L3交換機實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的集成和聯(lián)動。基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)，充分利用TCP/IP協(xié)議和WEB技術(shù)的資源，打散子系統(tǒng)，重新整合信息點，走出一條系統(tǒng)集成的捷徑。充分利用WEB技術(shù)，可以非常方便地實現(xiàn)遠程監(jiān)控、遠程圖像的傳輸，對于實現(xiàn)遠程管理十分便捷，更具有獨特的靈活性?；谝蕴W(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思想是將智能建筑（或其它相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)）看作一個統(tǒng)一的整體，所有的測控信息點直接基于以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)上建立基于WEB的虛擬子系統(tǒng)服務(wù)體系。這樣子系統(tǒng)的概念就變成了邏輯上的，而物理上只有各種不同的測控點，已經(jīng)沒有子系統(tǒng)的概念了。采用以太網(wǎng)作為測控平臺，不僅在智能建筑，也在國外的核加速器的最新測控方案、工業(yè)以太網(wǎng)等，都積極采用現(xiàn)代以太網(wǎng)的先進技術(shù)。利用現(xiàn)在非常先進的網(wǎng)站建設(shè)技術(shù)，建造一個專業(yè)網(wǎng)站，提供基于WEB技術(shù)的智能建筑（或其它相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)）的控制和管理。智能建筑的各個子系統(tǒng)的測控點分為如下幾類：模擬量輸入（AI）、數(shù)字量輸入（DI）、模擬量輸出（AO）、數(shù)字量輸出（DO）、脈沖輸入（FI）、脈沖輸出（FO）。這些參量都可以直接通過各種模塊直接集成到以太網(wǎng)中。真正意義上的IP電話、IP攝像機、IP音箱等都可以直接集成到以太網(wǎng)之中。傳統(tǒng)設(shè)備，例如：電梯系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)一般提供RS232或RS485接口，采用網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換模塊集成到以太網(wǎng)當中。另外，系統(tǒng)還提供以太網(wǎng)到GSM/GPRS無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)接口，實現(xiàn)遠程的測控。例如系統(tǒng)的報警信息即可通過此網(wǎng)關(guān)直接發(fā)送到手機上，也可以通過手機對系統(tǒng)進行控制。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示InternetInternet路由EthernetSwitch/Hub遠程客戶客戶機Web服務(wù)系統(tǒng)背景音樂廣播網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)IP音箱GSM網(wǎng)關(guān)空調(diào)末端機新風(fēng)末端機IP攝像機IP電話抄表器AIDIAODOFI232/485傳統(tǒng)設(shè)備物理連接空調(diào)、照明、動力、給排水、安防、計量、門禁等系統(tǒng)的數(shù)字量、模擬量輸入、輸出圖3基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖用這種方法即把整個系統(tǒng)包括空調(diào)、照明、動力、給排水、火災(zāi)報警、安防、巡更、計量、門禁、電話、視頻監(jiān)控、GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的狀態(tài)參量直接集成到以太網(wǎng)中。顯然，這是智能建筑基礎(chǔ)設(shè)施集成的最佳方案。采用實時數(shù)據(jù)庫對這些設(shè)備進行底層的管理，實時數(shù)據(jù)庫的上層是虛擬子系統(tǒng)，例如空調(diào)控制虛擬子系統(tǒng)、動力監(jiān)控虛擬子系統(tǒng)、安防虛擬子系統(tǒng)等。由這些虛擬子系統(tǒng)實現(xiàn)將與某項功能有關(guān)的信息點組織起來，通過運算、處理、控制完成該功能，并同時接受處理來自客戶端的控制命令和參數(shù)。對整個系統(tǒng)的操作控制是通過系統(tǒng)提供的WEB服務(wù)來實現(xiàn)的，即通過瀏覽器對系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。隨著Internet的廣泛應(yīng)用，用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不斷提高，現(xiàn)在不少地方，每個用戶的帶寬需求達到了20—50Mbit/s。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)已經(jīng)成為整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，必須提供新的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)和研發(fā)新的產(chǎn)品。再則，IP/Ethernet的應(yīng)用已經(jīng)占到整個局域網(wǎng)通信的95%以上，隨著1Gbit/s和10Gbit/s以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，逐步在接入網(wǎng)、城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)使用以太網(wǎng)技術(shù)成為可能?，F(xiàn)在以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)EPON技術(shù)廣泛地使用在接入網(wǎng)等上，形成一個基于以太網(wǎng)的較完整網(wǎng)絡(luò)。EPON采用單條單模光纖工作方式，上行實現(xiàn)點對點以太網(wǎng)工作方式，下行實現(xiàn)點對多點的以太網(wǎng)廣播方式。在單條單模光纖上上行和下行分別采用不同波長的波分復(fù)用技術(shù)（上行波長1310μm，下行波長1550μm），支持1G/10Gbit/s以太網(wǎng)，距離保證10km以上，可達20km。EPON總體結(jié)構(gòu)的基本思想包括如下幾個方面：在物理層上，滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)通信和實時的TDM通信；在數(shù)據(jù)鏈路層上，使用完全透明的全雙工以太網(wǎng)技術(shù)；采用時分復(fù)用TDM技術(shù)，保證多業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量QoS；基于IP以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證了開放性和前瞻性；通過IP協(xié)議，實現(xiàn)對EPON的系統(tǒng)管理，其中包括對業(yè)務(wù)和用戶端設(shè)備的管理；在EPON系統(tǒng)上，能夠簡單、靈活地提供數(shù)據(jù)、音頻和視頻服務(wù)，滿足用戶各種復(fù)雜的業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求。EPON的組成如下圖所示，由光路終端OLT(OpticalLineTermination)、無源光分線器POS(PassiveOpticalSplitter)、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(OpticalNetworkUnit)、單模光纖和單元管理系統(tǒng)EMS(ElementManagementSystem)5個部分組成。OLTOLTEMSONUONUONUPOSSNIUNI圖4EPON組成光路終端OLT。它是EPON的核心部件，EPON的主要功能集中于此，包括如下幾個主要功能。連接接入網(wǎng)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口SNI。在EPON系統(tǒng)中，OLT既具有交換機或者路由器的功能，并且是一個多業(yè)務(wù)提供平臺。為了支持多媒體業(yè)務(wù)或者傳統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，OLT對外可以連接各種端口，包括T1/E1，F(xiàn)R，ATM，GbE，SDH/SONET，甚至WDM，通過這些端口連接了城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。顯然，OLT還提供Internet接口。除了網(wǎng)絡(luò)接口外，OLT還提供了帶寬分配、系統(tǒng)安全、服務(wù)質(zhì)量等功能。以廣播方式通過無源光分線器向ONU發(fā)送下行的以太網(wǎng)幀。負責(zé)產(chǎn)生用于全局時鐘參考的時戳信息。發(fā)現(xiàn)和啟動新的ONU，通過一個測距過程，獲得OLT與新的ONU之間的距離信息，并根據(jù)各個用戶的服務(wù)級協(xié)議SLA(ServiceLevelAgreement)，來進行帶寬和時隙的分配，從而調(diào)整該ONU的發(fā)送時延，這樣該ONU發(fā)送的幀不會與其它ONU發(fā)送的幀產(chǎn)生碰撞，這種機制還能提高整個上行信道的傳輸效率。（2）光網(wǎng)絡(luò)單元ONU。它是連接用戶的部件，其主要功能如下。1）連接接入網(wǎng)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI，即為用戶提供EPON接入功能，可提供二層或者三層的交換功能，支持數(shù)據(jù)、語音和視頻業(yè)務(wù)。注意，用戶與ONU連接可以是用戶終端；也可以是用戶駐地網(wǎng)的以太網(wǎng)接口（10M/100M/1G/10Gbit/s），目前絕大部分均是如此情況；或者諸如Modem電話線等其它形式的網(wǎng)絡(luò)連接。2）有選擇地接收OLT發(fā)送來的廣播信息。凡是目的地址與ONUMAC地址相符合的下行廣播幀就被該ONU接收。3）響應(yīng)OLT的控制命令，并作相應(yīng)的功能調(diào)整。4）對用戶接入的數(shù)據(jù)進行緩存，并按OLT分配的發(fā)送時間和時隙進行發(fā)送。5）以點對點方式通過無源光分線器向OLT發(fā)送上行的以太網(wǎng)幀等。（3）無源光分線器POS。它是一個簡單的無源光器件，不需要電源，因此它與有源器件比較具有極高的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。它用在OLT與多個ONU之間進行光功率的分配，一個POS一般的分線率為8，16或32，并可以多級連接。在一個分線率為16或32的系統(tǒng)中，OLT和ONU之間的設(shè)計距離可為10km，有的廠商的產(chǎn)品已達20km。（4）單模光纖。對于現(xiàn)在的EPON標準，在單模光纖上支持1G/10Gbit/s。用戶接入ONU的以太網(wǎng)幀傳輸速率是不同的，可能是10Mbit/s，100Mbit/s，甚至是1Gbit/s。從ONU經(jīng)過無源光分線器到達OLT，單模光纖上幀的傳輸是采用時分復(fù)用模式，傳輸速率是一致的。（5）單元管理系統(tǒng)EMS。處在局端的EMS，管理EPON中的各個網(wǎng)絡(luò)部件，但是與局域網(wǎng)管理不同，EMS可以與運營商的中心管理連接，實現(xiàn)遠程統(tǒng)一管理。運營商可以通過中心管理系統(tǒng)來對OLT、ONU等所有的設(shè)備進行管理，因此EPON的管理功能可以很強大，除了一般的網(wǎng)管功能在局端的EMS上完成外，通過遠程中心管理，可以方便地實現(xiàn)對各種業(yè)務(wù)的靈活管理和配置，并支持服務(wù)質(zhì)量QoS。EPON是幾個最佳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，包括以下幾個方面。點到多點的結(jié)構(gòu)的特點。與點到點結(jié)構(gòu)相比較，點到多點結(jié)構(gòu)是采用扇出的方式把局端與用戶聯(lián)系在一起，從而可以服務(wù)于大量的企業(yè)和個人用戶。隨著用戶數(shù)量的不斷增長，點到多點的結(jié)構(gòu)具有很好的可擴性。無源光纖傳輸。EPON使用單模光纖和無源光分線器，既能獲得高的可靠性和可維護性，又能保證10—20km的覆蓋范圍。支持以太網(wǎng)標準?，F(xiàn)在，IP以太網(wǎng)應(yīng)用占到整個局域網(wǎng)通信的95%以上，EPON基于以太網(wǎng)標準這樣經(jīng)濟、有效、富有前瞻性的技術(shù)，使其成為連接最終用戶最好的通信方法。10G以太網(wǎng)的出現(xiàn)也使EPON成為全光網(wǎng)中最佳的最后1km解決方案。傳統(tǒng)的電話、電視和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分別需要3個獨立的網(wǎng)絡(luò)，即包括了由程控交換機組成的電話網(wǎng)、由有線電視組成的有線電視網(wǎng)以及由局域網(wǎng)組成的數(shù)據(jù)網(wǎng)。而在EPON上實現(xiàn)三網(wǎng)融合是很方便的，因為OLT設(shè)備具有既提供寬帶業(yè)務(wù)（包括語音、視頻、數(shù)據(jù)）的功能，又可提供傳統(tǒng)的電話和數(shù)據(jù)服務(wù)，而且還具備雙向有線電視網(wǎng)頭端CMTS(CableModemTerminationSystem)的功能。EPON既是一個接入網(wǎng)，連接了用戶至電信運營商的局端，實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的接入；又可以在智能建筑（包括智能大廈、智能住宅小區(qū)和數(shù)字化園區(qū)）中作為一個駐地網(wǎng)發(fā)揮其四網(wǎng)融合的作用，只要把OLT配置在智能建筑中（而不是配置在局端）即可。智能建筑中除了需要電話、電視、數(shù)據(jù)信息服務(wù)外，還需要監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，用來支撐樓宇自控、安全防范、消防報警、一卡通以及停車場管理等系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。EP