楼宇智能化技术第2章智能楼宇信息传输网基础课件(1).ppt

1、2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象2.1.1 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类智能建筑网络的功能和分类2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象网络功能需求分析网络功能需求分析(1)支持楼宇自动化、办公自动化、系统集成等业务需求的数据通信。(2)支持建筑物内部有线电话、有线电视、电信会议等语音和视频图像通信。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(2)(2)2.1 智能建筑网络功能及传输对

2、象智能建筑网络功能及传输对象网络功能需求分析网络功能需求分析(3)支持各种广域网连接，包括具有与国际互联网、公用电话网、公用数据网、移动通信网、电视传输网等的接口。也支持各种专用广域网连接，例如政府办公网、金盾网、金税网等。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(3)(3)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象网络功能需求分析网络功能需求分析(4)支持建筑物内部多种业务通信需求，支持多媒体通信需求，具备相当的面向未来传输业务的冗余。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(4)(4)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象网络网络功能功能(1)能与全球范围内

3、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、传真、互联网、网真、视频会议、计算机专网、VOD、IPTV、VOIP等等。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(5)(5)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象网络网络功能功能(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。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(6)(6)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象网络网络功能功能(3)信道的冗余功能。在应对突发事件、自然灾害时

4、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(7)(7)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象网络网络分类分类 电话(信)网公用网楼宇自控网、集成管理网、消防网、安防网.公用信息网、用户局域网.模拟传输网计算机网数字传输网内部专用网保密网公安金盾网、海关金关网、政府办公网.VOIP智能楼宇信息传输网络接入网专用广域网Internet公用电话网接入网接入网金盾网、金关网、政府办公网.2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(8)(8)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象电话

5、电话(信信)网网 智能楼宇内的电话网是公用电信网的延伸，公用电信网是全球最大的网络因此通过电话网可以与世界各地的人们联系。不仅如此，我们通过调制与解调技术可以在模拟电话网上进行数据传输（计算机通信）。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(9)(9)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象计算机网计算机网 智能楼宇内的计算机网是信息传输网络系统的核心，是大量的信息传输、交换的主干通道。智能楼宇内的计算机网络是应用局域网（LAN）技术构建的，是一个宽带IP网络。结合无线局域网（WLAN）技术，可以提供300Mbps到端点的移动数据通信业务。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类(

6、10)(10)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象一个建筑内多个一个建筑内多个LANLAN并存并存 公用信息网Intranet保密网楼宇控制,安防,消防专网中央控制室RRLAN-1LAN-2LAN-nR楼宇控制,安防专网视频监控专网楼宇控制,消防专网国际互联网政府办公网金关网.公安金盾网政府办公网公安金盾网金关网.R其它专用网VoIP企业网.IPTV2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-传输对象 2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象模拟数据(信息)数字数据(信息)控制信号电压信号电流信号音频信号话音信号

7、全频信号视频信号基带视频信号复合视频信号高清视频信号控制数据非实时数据C/S,B/S应用数据块文件数据大容量文档数据实时数据音频流数据视频流数据2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-模拟控制信号(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(1)模拟控制信号传输特征模拟控制信号在楼宇自动化系统中的品种和点数数量是最多的一类。主要有温度、压力、流量、电压、电流、功率、照度、阀门开度、转速、湿度、烟尘含量、CO含量等等。经过传感器或变送器转变成0-5V、0-10V电压信号或4-20mA电流信号。模拟控制信号频带不高，在直流到几百

8、Hz低频范围，既可以模拟传输，也可以数字传输。2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-模拟控制信号(2)(2)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象温度、压力、流量.传感器变送器0-5V,0-10V电压4-20mA电流现场总线直流到几百Hz低频范围数字方式传输DDC模拟输入口屏蔽抗干扰传输技术短距离范围(几十米)模拟控制量传感器变送器距离范围大(1000m)A/D数字化智能化仪表/传感器/变送器DDC现场总线接口模拟控制信号传输特征 2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-模拟控制信号(3

9、)(3)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象DCS和FCS控制信号传输方式 执行器流量变送器控制器 DDC温度变送器压力变送器LAN智能执行器网关/通信控制器智能温度变送器LAN操作站智能压力变送器智能流量变送器操作站现场总线数字传输数字传输数字传输数字传输数字传输模拟传输模拟传输0-10V/4-20mA(a)DCS 是模拟传输(b)FCS 是数字传输2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-话音信号话音信号(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(2)模拟话音信号传输特征智能楼宇中的电话通信系统涉

10、及到模拟话音信号传输。话音信号的标准频谱在3003400Hz之间，所以电话通信信道的带宽只要达到4000Hz就行。话音信号既可以模拟传输，也可以数字传输 2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-话音信号话音信号(2)(2)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象模拟话音信号传输方式 电话网IP网模拟传输模拟传输数字传输数字传输VoIPIP电话机IP电话机模拟电话机模拟电话机话音信号3003400Hz4kHz频带8-64kbps网关采用模拟传输方式，在一对0.4mm线径的铜质双绞线上，传输4km距离时衰减约7dB 数字传输方式时，一路

11、电话不经压缩时（PCM编码）需要64kbps的传输带宽。若对PCM数据进行压缩编码传输（例如G.729协议），则传输带宽可下降到8Kbps。2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-音频信号音频信号(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(3)模拟音频信号传输特征 广播音响系统涉及到音频信号传输。音频数据的频率范围在20Hz20kHz之间。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。模拟音频信号采用数字传输方式时，按44KHz/16Bit采样，则不经压

12、缩时需要704kbps的传输带宽。若对音频数据进行压缩编码传输（例如MP3协议），则传输带宽可下降到100Kbps。音频信号模拟传输音频信号模拟传输功率放大器功率放大器功率放大器音频信号1V信号传输（屏蔽电缆,几百米距离）100V/70V功率传输高压（高阻）扬声器低阻扬声器功率放大器功率放大器光缆,几公里距离（如大型体育场馆）低阻扬声器1V信号光端机光端机音频信号数字传输音频信号数字传输不经压缩时需要704kbps的传输带宽。若对音频数据进行压缩编码传输（例如MP3协议），则传输带宽可下降到100Kbps。2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-基带视

13、频信号基带视频信号(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(4)模拟基带视频信号传输特征 闭路监视系统涉及到基带视频信号传输。一路基带视频信号的带宽为6MHz,既可以模拟传输，也可以数字传输 IP网数字传输数字传输MPEG-42Mbps 模拟摄像机光端机光缆 无线微波传输，几百米到几公里光缆传输，可达几十公里距离 光端机同轴电缆传输，几百米距离微波发送微波接收视频信号视频显示器视频服务器视频解码器6MHz2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-基带视频信号基带视频信号(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑

14、网络功能及传输对象(4)模拟基带视频信号传输特征 采用采用MPEG-4压缩编码标准传输一路标清（压缩编码标准传输一路标清（720X480）带宽可下降）带宽可下降到到2Mbit/s。采用。采用H.264压缩编码标准传输一路压缩编码标准传输一路HD1080P（1920X1080）的视频信号）的视频信号,带宽可下降到带宽可下降到3.5Mbit/sIP网数字传输数字传输MPEG-42Mbps 模拟摄像机光端机光缆 无线微波传输，几百米到几公里光缆传输，可达几十公里距离 光端机同轴电缆传输，几百米距离微波发送微波接收视频信号视频显示器视频服务器视频解码器6MHz2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输

15、对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-复合视频信号复合视频信号(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(5)模拟复合视频信号传输特征 有线电视网涉及到复合视频信号传输。采用频分多路复用技术，将多套电视节目复合成一个宽带的信号在一条信道上传输。通常复合视频信号的带宽在300860MHz之间。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,同轴电缆一般可传输100m。干线通常采用光纤传输复合视频信号目前不能直接用数字方式传输，而是采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 2.1.2 智能建筑网络的传输对象

16、与特征智能建筑网络的传输对象与特征-非实时数据非实时数据(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(6)非实时数据传输特征在智能楼宇中有许多非实时数据传输的需求：以数据库为平台，形成以电子数据流转为核心的、覆盖整个业务的集成信息系统等。从信息应用方式的角度来分析传输特征,各种主要应用系统可归结为B/S和C/S两种方式，数据传输的需求主要是实时性要求不高的块数据和文档数据，每个用户终端对计算机网络的带宽并无明确的要求。2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-非实时数据非实时数据(2)(2)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智

17、能建筑网络功能及传输对象B/S和C/S方式非实时数据传输模型 服务器SERVER服务器干线干线客户端ClientBrowser端线客户端ClientBrowser端线客户端ClientBrowser端线干线干线由于各用户的应用是异步和突发的,因此干线的传输带宽一般有15%20%的容量即可。2.1.2 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征智能建筑网络的传输对象与特征-实时性数据实时性数据(1)(1)2.1 智能建筑网络功能及传输对象智能建筑网络功能及传输对象(7)实时性数据传输特征设备监控系统中，有许多有实时性要求的数据传输需求。这类数据传输的特点是：数据传输速率不高，关键是不确定时延要小于

18、一定数值。现场总线和工业以太网技术都能够很好满足其传输要求。音频和视频信号的数字传输/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。传输对象对象特征模拟传输数字传输传输方式带宽传输方式带宽模拟控制信号0-5V、0-10V电压信号或4-20mA电流信号,直流到几百Hz低频范围。采用屏蔽抗干扰传输技术,就近传输，几十米距离。几百Hz现场总线,确定性传输。几百米至1Km距离。最高12Mbps模拟话音信号电话通信中话音信号的标准频谱在3003400Hz之间。双绞线上基带传输，4km距离（模拟电话网）。4000Hz PCM编码(ISDN)、压缩编码(VoIP)。64kbps 模拟音频信

19、号音频数据的频率范围在20Hz20kHz之间。双绞线上基带传输，1km距离。20kHzPCM编码(Cobra net)、压缩编码(IP网络)。704kbps基带视频信号闭路监视系统等,一路基带视频信号的带宽为6MHz。同轴电缆基带传输,300m距离。双绞线加调制/解调技术传输1km。光纤传输可达20km。8MHzMPEG-4压缩编码标准(IP网络)。2Mbps复合视频信号多套电视节目的复合视频信号的带宽在300860MHz之间。同轴电缆基带传输，100m。光纤传输可达20km距离（模拟有线电视网络）。900MHz不使用非实时数据块数据和文档数据。双绞线加调制/解调技术传输（通过电话网）。400

20、0HzIP网络不明确，越高越好。实时控制数据测控数字设备间的控制数据传输，对传输时延有确定要求。不使用现场总线和工业以太网1Mbps,越高越好。实时音频数据音频信号的数字传输及音频数据文档的在线播放。不使用IP网络，压缩编码。100kbps实时视频数据视频信号的数字传输及视频数据文档的在线播放。不使用IP网络，压缩编码（IPTV）。2Mbps智能楼宇网络的传输对象与特征小结 2.2 智能建筑网络传输介质2.2 智能建筑网络传输介质2.2.2 2.2.2 双绞线双绞线2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电缆2.2.4 2.2.4 光纤光纤2.2.5 2.2.5 无线信道无线信道2.2.2 2.2

21、.2 双绞线双绞线(1)(1)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质双绞线是最常用的一种传输介质,既可用来传输模拟信号(电话网,视频信号),又是计算机局域网中常用的一种传输介质。无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP塑料外壳色标塑料绝缘层铜导线铜导线塑料外壳金属屏蔽层5类UTP6类UTP5类STP7类STP3类大对数UTP2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电缆 (1)(1)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质同轴电缆分为基带同轴电缆（阻抗为50）和宽带同轴电缆（阻抗为75）内导体绝缘层屏蔽层(外导体)外套内导体绝缘层屏蔽层（外导体）外套2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电

22、缆 (2)(2)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质信号频率 AirCell 7 宽带(dB/100m)RG 58基带(dB/100m)RG 213宽带(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 同轴电缆主要用于有线电视网的传输介质。在闭路电视监控系统中，也大量

23、使用同轴电缆传输视频信号。2.2.42.2.4光纤光纤(1)(1)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质光纤传输容量大（潜在带宽可达20THz,目前可达6400Gbps,400Gbps已商用）、损耗低(在光波长为1.55m附近损耗仅0.2dB/km,是UTP的1/1000)、保密性能好、不受电磁干扰单芯光纤4芯光纤分散型多芯光纤光纤缓冲层抗拉线外壳抗拉线外壳纤芯纤芯剥皮线抗拉线外壳普通单模光纤的衰减随波长变化示意0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5衰减（衰减（dB/km）第一窗口第一窗口第二窗口第二窗口波长波长（m）6 5 4 3 2 10。40。2

24、第三窗口第三窗口 C 波段波段15251565nm 1.57 1.62 L波段波段2.2.42.2.4光纤光纤(2)(2)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质石英光纤在在0.85 m、1.31 m和1.55 m有三个损耗很小的波长“窗口”。损耗分别小于2dB/km、0.4 dB/km和0.2 dB/km 信息源电发射机光发射机光接收机电接收机信息宿基本光纤传输系统光纤线路接 收发 射电信号输入光信号输出光信号输入电信号输出在智能楼宇中，光纤可用来传输模拟信号（如多路视频信号）。在计算机网络中，光纤主要用于构建网络的干线(用两根光纤,一来一去)传输系统。宽带接入网技术领域，光纤接入（

25、FTTx）已经是主流，PON无源光网络 各种传输线路的损耗特性10001001010.110 M标准同轴38 mm海底同轴光纤100 M1 G10 G100 G1 T10 T100 T 1000 T频率/HzM：(注)G：T：1061091012传输损耗/(dBkm1)51 mm波导器波分复用技术（WDM）合波器单根光纤分波器光源2光源1光源N检测器2检测器1检测器N当复用的波长数增多，使得每个复用波长间的间隔不到1nm(0.2-1.2nm)时，这种复用技术称作密集波分复用(DWDM)。DWDM已有40-80个信道，每个信道的容量在10Gbps以上。波长间的间隔为20nm时，这种复用技术称作粗

26、波分复用(CWDM)。2.2.5 无线信道(1)(1)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质无线通信的介质是无线电磁波，存在于我们周围的空间。无线传输所使用的频段很广，可分为无线电波、微波和红外线。2.2.5 无线信道(2)(2)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质电磁波的传播方式 中长波（30Hz3MHz）沿地面传播，绕射能力较强短波（330MHz）以电离层反射方式传播，传输距离很远微波（130GHz）只能在大气对流层中直线传播 2.2.5 无线信道(3)(3)2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质无线局域网所使用的微波信道 微波是指波长约从1米1毫米之间（相

27、应的频率约从 300MHz到300GHz）的电磁波,具有类似光的传播特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西则会反射微波。技术标准有效距离频段最高速率调制技术IEEE 802.1110m2.4GHz2 MbpsFHSSIEEE 802.11b200m2.4GHz11 MbpsDSSSIEEE 802.11a50m5GHz54 MbpsOFDMIEEE 802.11g200m2.4GHz54 MbpsDSSSIEEE 802.16a3050km211GHz70 MbpsLMDS复习与思考1.智能建筑的信息传输网络有哪些需求?2.智能建筑的信息传输网络有哪些分类?3.智能建筑网络的传输对象有哪些?请举例说明