（计算机应用技术专业论文）智能小区信息化建设.pdfVIP

西- i 变叠大擎爵士研究生学位论文l 页 飞1 ；：巾 摘要 l 3 9 c i 8 1 本论文重点讨论了智能小区信息化建设的方案，在方案设计的基础上， 对小区宽带网接入技术进行了研究，比较详细的研究了以太网方案、有线电 视网方案( h f c ) 和a d s l 接入方案，并通过对各自优缺点的分析，提出了h f c 方式是智能小区网络建设的首选方案并在实验室规划构建了模拟智能社区 网络方案。 1 随着科学技术的发展和居民生活层次提高，家庭内部网络建设已经开始 成为新的焦点并将是小区信息化建设的重要部分所以本文紧接剖探讨了 利用l o n w o r k s 技术解决家庭网络控制方案的和可行性，提出了利用( o n w o r k s 技术的小区家庭设备监控方案，从而可以主要实现三表( 水、电、气表) 即 抄信息获取和利用i n t e r n e t 对家电的远程控制。结合l o n w o r k s 网络方案和 社区宽带信息网络方案，从而构建比较完整的小区信息化方案。 在搭建好网络平台后，提供信息服务更为重要本文较为详细地介绍了 小区的“智能社区服务系统”的实现技术和实现过程。具体主要对四种w e b 开发技术作了探讨，分别是c g i 、a s p 、p h p 、j s p ，然后进一步探讨了w e b 数 据库技术，通过对技术的研究并结合研发系统的实际需要，开发了a s p + s q l s e r v e r + i i s 体系结构的软件系统，在本文中对软件的功能模块和部分主要模 块的实现方法作了说明。另外文章对利用组件进行w e b 开发的技术做了较为 深入的探讨，对c o m 技术及其应用a c t i v ex 作了较为详细的探讨和实践。 关键词l o n w o r k s ；家庭智能控制器；h f c ；宽带网络：a s p ；中间件；b s 西南交鼍大掌焉士研究生学位论文一i i 页 a b s t r a c t t h i sp a p e re l u c i d a t e sad e s i g na n di m p l e m e n t a t i o np r o c e s so fi n f o r m a t i o n c o n s t r u c t i o ni na ni n t e l l i g e n tc o m m u n i q i nt h ed e s i g n ，t h i st h e s i sd i s c u s s e st h r e ea c c e s st e c h n o l o g i e so fb r o a db a n d n e t w o r k e t h e r n e t ，h f ca n da d s l - a n de n u m e r a t e st h e i ra d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e sr e s p e c t i v e l y f o rt h ei n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o ni nt h ei n t e l l i g e n t c o m m u n i t y , h f ci ss u g g e s t e dt o b et h eb e s t o p t i o n ，b yw h i c ham o d e li s e s t a b l i s h e di nal a b w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dt h ei m p r o v e m e n to f p e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d s t h ec o n s t r u c t i o no ff a m i l yn e t w o r k sh a sb e e nah o t s p o t a n dw i l lb ea ni m p o r t a n te l e m e n ti nt h ei n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o no ft h e i n t e l l i g e n tc o m m u n i t y t h i st h e s i s ，t h e n ，e l a b o r a t e st h el o n w o r k st e c h n o l o g ya n d i t sf e a s i b i l i t yi nm o n i t o r i n gf a m i l yn e t w o r k s b e s i d e s ，t w os c h e m e sa r ep r o p o s e d t os o l v es p e c i f i cp r o b l e m ss u c ha so b t a i n i n gd a t af r o mt h r e em e t e r s ( w a t e r , g a s a n de l e c t r i c i t y ) ，a n dr e m o t ec o n t r o lo ff a m i l ya p p l i a n c e s ，e t c n m s ，a r ti n t e g r a l d e s i g nf o rt h ei n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o ni ss u p p o s e dt ob ee s t a b l i s h e da f t e rt h e c o m b i n a t i o no fl o n w o r k sa n dt h ef a m i l yi n f o r m a t i o nn e t w o r k s f u r t h e r m o r e ，t h i sp a d e ri i l u s t r a t e st h ei m p l e m e n t a t i o no f “i n t e l l i g e n t c o m m u n i t ys e v i c es y s t e m ”o nt h ee s t a b l i s h e dn e t w o r kp l a t f o r ma n df o n r t e c h n o l o g i e sf o rw e bd e v e l o p m e n ta r ed i s c u s s e d ，c g i ，a s p ，p h pa n dj s p i a d d i t i o n a l l y , t h i st h e s i se x p o u n d st h ea p p l i c a t i o no fd a t a b a s e f o rw e b d e v e l o p m e n t t h e r e b y , as o f t w a r es y s t e mw i t ht h ef r a m e w o r ko fa s p + s q l s e r v e r + i i si sd e v e l o p e d m e a n w h i l e t h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s s e so ft h e f u n c t i o n a lm o d u l e sa n dc e r t a i nm a i nm o d u l e sa r eg i v e nad e t a i l e di l l u s t r a t i o n f i n a l l y , t h i sp a p e rd i s c u s s e sc o m ，t h et e c h n o l o g yb a s e do nc o m p o n e n t sf o r w e b d e v e l o p m e n t a n do n eo fi t sa p p l i c a t i o n s a c t i v ex k e yw o r d sl o n w o r k s ，i n t e l l i g e n td e v i c eo ff a m l i yc o n t r o l ，h f c ，b r o a db a n d n e t w o r k ，a s p b s 西南交通大掌焉士研究生学位论文纂l 页 第1 章绪论 1 1 澡曩背景及其意义 1 1 1 智能小区信息化建设的概述 智能小区的发展阶段根据功能模式分为电子化、智能化和信息化三个阶 段。电子化阶段是小区智能化的初级阶段，人们利用现代电子技术提高小区 的安全性、减少管理人员的劳动，如住户内设置闭路电视系统、可视对讲系 统以及三表自动抄送系统等，本阶段弱电设备是被动。、单向的；智能小区 发展的第二阶段为智能化阶段，本阶段的智能化设备具有是闭环的，有一定 的。主动性。，如小区的设备监控系统，小区弱电系统联动、家庭紧急情况自 动拨号系统、家电远程控制等；小区智能化发展的高级阶段是小区的信息化 小区内住户利用家中的计算机可以获得小区内及外部的各种信息，可以完成 网上购物、视频点播、远程教学、远程医疗、网上聊天、网上游戏以及网上 的信息服务等以至于实现了家电的信息化，即家电可以上网，人们在网上可 以了解并能控制自己家中各种家电的运行状况，如起停、温度设定、定时等。 在网络经济时代的大潮中，智能小区信息化的建设显得越来越重要。所谓智 能小区的信息化建设就是通过以家庭为核心的三层信息平台，包括家庭内部 的数字化平台、社区的智能化平台和城市公众信息平台，将信息、网络、自 动控制、通讯等高科技应用到人们的生活领域，以家庭信息化为手段，实现 家庭社会化和社会的家庭化。 1 1 2 国外智能化小区发展概况 国外，随着智能化小区的发展，出现了智能网络家居社区的概念智能 网络家居社区常被称为。s m a r th o m e 。现在已有不少地方，如加拿大、澳大 利亚等地开发了这种智能网络家居社区。这些社区都通过电子手段提供与社 区有关的信息和服务。这种方式不仅缩短了人们物理上的距离，而且给用户 带来了许多方便。通过社区网，社区向其住户提供国内外新闻、社区内新闻 以及住户自己感兴趣的新闻。另外，还有交通信息、天气形式、地区性活动、 商业区地图。而社区最重要的是服务，这些社区提供了如医疗、婴儿看护、 宠物照顾、病人监护、电子图书馆、网上学校、预定旅店、饭馆、酒吧、看 电影、逛公园等项目，住户可以根据自己的爱好进行选择。此外，在住户家 庭内部联成局域网( h o m el o c a la r e an e t w o r k ) ，将自家的所有电器进行智 能控制，支持多台个人电脑。住户可以远程监视、控制家中的各种设备，如 提前打开空调、开关灯、收发传真等一系列内部事务。这一智能化控制使得 西膏交通大学士研究生拳位论文2 页 整个小区的智能化水平又提高了很多，当然这和国外网络普及、应用水平、 国民收入是密不可分的。 目前，国外的许多大公司都已进军智能小区信息化的建设行业。根据 c a h n e r si n s t a t 集团的研究，家庭网络的市场规模到了2 0 0 3 年可达1 4 亿 美元。微软投资一家i t r a n 公司，开发家庭自动化网络系统：德国弗劳恩霍 夫研究会与1 1 家公司联手合作，建成世界样板智能住宅；国际商用机器公司 ( i 阴) 和贝尔大西洋电话公司最近宣布，他们与建筑商合作。为用户提供装备 有“家庭网”的智能化住宅；日本电脑住宅研究会已经开发出了世界上的第 一栋实验性综合电脑住宅：瑞典著名企业e 1 e c t r o l u x 公司( 世界最大的白色 商品制造商) 和e r i c s s o n 公司( 世界第三大移动电话制造商) 已经进行联合 投资，来开发聪明家庭系统。 1 1 3 田内智能化小区发展概况 国内智能化小区的发展基本在智能化的第二阶段，这是和国情分不开的。 但随着人民生活不断提高，通讯网络技术在中国的蓬勃发展，人们对小区智 能化的要求越来越高，大力发展智能小区成为必要。而建设社区宽带网成为 加速信息化社区建设的热门话题。目前家庭上网速度慢、费用高是制约国 内信息产业发展的瓶颈，如何解决“最后公里”的宽带接入成为业内人士 普遍关心的问题。国内长城科技，联合长城电脑和深科技，共同发起成立了 “长城宽带网络服务有限公司”，致力于杜区宽带网络建设与运营，进而引 起很多公司纷纷仿效。宽带社区网络孕育着相当大的市场潜力，它是未来几年 宽带接入市场的发展方向，具有非常广阔的发展前景。社区宽带网发展将会 极大地促进社区的信息化，提高我国的信息化水平，推进我国信息产业的快 速发展。各种网络产品，包括网络系统设备和网络终端产品将迎来新的市场 机遇各种视频，音频、数据以及多媒体信息业务也将获得大发展的良好机 遇。另外，社区信息化的兴起，将为家庭内部智眈化、信息化奠定基础而 家庭内部的智能化和信息化将可能引起家屠概念的革命届时，家庭内部的 各种家具、家电都可能智能化、网络化，出现所谓的“网络冰箱”、“网络 洗衣机”、“网络空调”等产品。因此，在国内，随着今天i t 产业迅猛发展， 计算机逐渐走入平常百姓家，住宅小区将向网络化、信息化的方向发展。智 能网络家居社区会是将来的一个发展方向，也许明天你就在家办公、在家购 物、在家看病、对你的家远程监控等等。 1 1 4 建设。信息化小区系统。的童义 为了推动智能小区信息化的建设、多媒体业务应用的发展和i n t e r n e t 业 务的本地化，在部分居民小区内设立“信息化小区系统”，开展r o d 视像点 播业务、宽带多媒体信息服务( 网上教育、阿上医疗、网上资源共享) 、小 区内的信息查词( 如三表即抄信息) 、电子商务、宣传广告等业务、收发e w a l l 、 西- i 交通大学焉士研究生学位论文簟3 页 f t p 、浏览、网上聊天、玩游戏以及信息化家电控制服务从而提高小区服务 水平，这具有重要的意义。 1 2 项目开发概述 本项目研究了社区宽带网络的建设以及家庭网络的联网方案，在此基础 上开发了面向社区服务的信息平台，并就软件开发技术作了探讨和实践。本 项目共有3 人实际参与，作者具体就家庭宽带网络的接入方式进行了研究， 参与了某公司模拟智能社区实验室的网络规划设计与建设。并提出了基于 l o n w o r k s 网络技术的家庭网络智能控制系统方案，研究了l o n w o r k s 网络与 i p 网的互通的方式。在此基础上，解决智能化家庭和信息化社区建设的问题。 针对智能家庭内部和社区网络硬件方案的解决，为智能化家庭提供全方面的 网上信息服务则尤为重要，因此，我主要负责开发了一套智能社区软件服务 系统，该系统采用b s 结构，基于w e b 技术，提供了如：网上视频点播水 电气表费用实时查询，网上购物，网上教育网上聊天，公告牌，家庭智能 家具的控制，小区邮箱以及网上全面的信息服务等。在软件开发过程中作者 特别对利用组件进行w e b 的软件开发的技术进行探讨和实践。 1 3 信息化小区系统总体概要 1 3 1 信息化小区系统的主要特点 该系统是基于社区宽带网技术和l o n w o r k s 网络技术的信息化社区解决方 案。信息化小区系统具有以下主要特点： ( 1 ) 针对中国人自己的生活特点( 群居性) 设计： ( 2 ) 提供宽带接入方式，提高了用户与外界的信息交换能力； ( 3 ) 系统采用l o n w o r k s 智能网络控制技术，开放性强，可靠性好； ( 4 ) 家庭控制器集中了三表抄写、安防、家电控制等功能： ( 5 ) 将家庭和小区有机地融合成一个整体，有利于创造良好的生活环境； ( 6 ) 与社区网络技术紧密结合，提供了信息化小区服务平台。 1 3 2 考虑的因素 ( 1 ) 智能小区的选定可以考虑用户层次高一些，对宽带网络业务的需求迫切， 房地产方希望建设多媒体网络以增加小区卖点； ( 2 ) 基于小区的信息服务内容共同开发小区信息应用服务系统； ( 3 ) 小区网络平台设备方案； 西膏交焉大掌焉士研究生学位论文簟4 页 ( 4 ) 小区内用户宽带接人网络的形式； ( 5 ) 小区内家庭内部联网的形式； ( 6 ) 小区专线接人国际i n t e r n e t 技术方式及带宽投资： 西膏交叠大学焉士研究生学位论文羹5 页 第2 章社区宽带网络建设探讨 智能化社区网络属于园区网络。其物理网络传输技术既可以采用以太网 等局域网络技术，又可以采用有线电视网络数据传输或数字用户线路等广域 宽带接入传输技术。与传统园区网络相比最大不同点是，它是一个公用的运 营网络。智能化社区网络设计应包括以下四个方面：基础物理传输网络设计， 包括物理线路、传输协议等；网络逻辑设计，包括路由服务、网络流量控制 等；网络运营管理平台设计，包括基于用户的认证、计费、网络安全、服务 质量等；i n t e r n e t 服务网络平台设计，包括防火墙、w e b 缓存、负载均衡服 务器等。对于智能化社区建设，我们根据不同的运营环境和用户要求，提出 了以下几种比较典型的解决方案：以太网园区网解决方案、有线数据网络解 决方案、1 0 b a s e s 网络解决方案。 智能化社区以太网园区网解决方案是以局域网络以太网技术为基础，建 设智能化社区的园区网络。在住户的家中添加以太网络r j 4 5 信息插座作为接 入网络的接口，可提供l o m b p s ，甚至l o o m b p s 的网络速率由于采用以太网络 技术，故其基础网络设计方案和技术实现比较简单成熟，主要包括以下两个 方面：一是园区数据网络结构化布线。在楼字之间采用光纤形成网络骨干线 路，在单个建筑物内一般采用五类双绞线到每户内的方案。二是以太网络设 计与实现。网络结构基本上分为核心和边缘。网络核心即社区网络管理中心， 一般采用核心级以太网骨干交换机。网络的边缘即各个建筑物内，一般采用 工作组级以太网交换机。可根据每个建筑物内用户数量来确定交换机端口 数量，从而决定采用交换机的数量。小区内部用户通过h u b 组成内部接入网 络，并采用动态私有地址。内部用户通过透明网关务器以专线直接连通 i n t e r n e t 网关服务器实现小区内部网络地址的透明代理。用户接入终端负 责接收用户的请求命令送往社区网络，并从网络接收数据，进行解码和显 示。可以是具有a t m 2 5 6 m 接口或l o 1 0 0 b a s e t 接口p c 机或具以上接 口的机顶盒s t b + 电视机。 对于已经建成的社区，如要采用以太网社区接入解决方案则需要重新进 行数据网络结构化布线。这对于高档社区的用户，可能是无法接受的。智能 化社区l o b a s e s 网络解决方案是利用社区现有的电话线布线系统组建社区 网络。采用3 c o m 公司的e t h e r n e t o v e r v d s l 技术，它可以在电话线路上提供 全双工l o m b p s 的网络速率，故称为l o b a s e s 。l o b a s e s 解决方案利用现 有的电话线路，为用户同时提供语音、传真和高速数据传输服务。因此，它 的适用范围很广泛，如社区、宾馆、医院等拥有电话布线下系统的单位，特 别是在不适合或不便于进行结构布线的情况下采用。该系统的组成很简单， 主要包括用户端的网络存取单元n a u ，中心的网络集中单元n c u ，网络交换机 和电话布线系统。这种组网方式不需要重新布线，在传输网络数据的同时， 西i 交通大拳焉士研究生学位论文簟6 页 仍可提供电话业务服务。利用3 c o m 独有的专利技术，可以在l 类到5 类双绞 线上同时传输传统的语音业务和标准的以太网数据，即全双工i o m 的数据业 务。其传输距离可达4 0 0 0 英尺，约大于1 2 公里。 智能化社区有线数据网络解决方案基于传统的有线电视网络，提供数据 接入服务。 有线电视的传统业务是传输电视模拟信号，要在它的网络上开展数据业 务，需要增加相应的设备将数字信号调制到电视电缆相应的频带上。其中， 在用户端需要添置电缆调制解调器c a b l e m o d e m ，在社区的有线中心需要添置 电缆调制解调头端设备c m t s 。传统有线电视网是广播式的单向传输网络，而 为了传输双向的数据业务，需要h f c 网络支持双向传输。如果原有有线电视 网络是单向的，则可采取两种解决方式。其一是进行双向网改造。另一种方 式是利用现有的电话网作为数据上行通道。从服务于用户的角度来说( 如带 宽，使用方便等) ，以采用第一种方式，即对社区有线电视网络进行改造使其 支持双向传输的方案为佳。 2 1 接入罔技术探讨 所谓接入网，是指本地交换端局与驻地网之问的连接，接入网技术如按 传输介质划分可分为五类：纯双绞线铜缆接入网、混合光纤双绞线铜缆网、 混合光纤同轴电缆网、无线接入网和纯光纤网。 2 1 1 纯双绞线铜缆接入网 双绞线铜缆接入网是电信网的传统接入方式，目前在世界各国仍占接入 网的主导地位。为了提高现存的大量双绞线铜缆系统的传输效率和传输容量， 新的铜缆用户线技术有：线对增容、高速数字用户线系统( h d s l ) 、非对称数 字用户线系统( a d s l ) 、甚高比特数字用户线系统( v d s l ) 。目前应用较多的是 h d s l 和a d s l 系统。h d s l 系统是利用现有铜缆用户线中的两对或三对双绞线 将1 5 2 m b p s 数率的子信号传送3 5 k m 距离，其传输方式采用对称传输。a d s l 系统是利用一对双绞用户线对，非对称传输信号。下行信道可提供1 5 m b p s 6 m b p s 的分配业务，传输距离可达3 5 1 ( m ；上行信道为6 4 k b p s 双工传输数据 或话音。采用上述铜缆新技术可使原有的双绞线铜缆的技术生命得咀延长。 2 1 2 混合光纤双绞线铜缆月 混合光纤双绞线铜缆网是目前受到广泛关注、采用较多的方案，具有很 好的发展潜力。目前，各国较为普遍的做法是采用f t t c ( 光纤到路边) 、 f t t r ( 光纤到远端节点) 、f t t b ( 光纤到大楼) 等与铜缆混合，是铜缆网向纯光 纤网过渡的理想方案。 西- l 交通大学焉士研究生学位论文曩7 页 2 1 3 幅合光纤同轴电缓罔( 耶c ) 混合光纤同轴电缆网是采用频分复用方式在原有的c a t v 系统中引入交 互式的数字、数据等业务。目前各国开发的h f c 多为7 5 0 m h z 系统其中：5 m h z 4 0 m h z 传送上行信息；5 0 m h z 5 5 0 m h z 传送模拟c a t v 信息；5 5 0 m h z 7 5 0 m h z 传送下行数字信息，包括电话、数据和数字图象信号等。与前述混合光纤 双绞线铜缆网相比，从物理连接上看，h f c 和f t t c 、f t t r 很相似，但实际上 有本质的区别。前者主要传送模拟信号，后者传送的是数字信号。此外，传 统的树型分支型结构还有许多弱点如：难以传送双向业务、网络结构 脆弱很容易以点带面、个别设备故障会影响一片用户、系统质量控制比较困 难等。但从投资观点出发，在交互式业务和数字型业务需求不大的情况下， h f c 比f t t c 更为经济。 2 1 4 无线接入网啊l l ) 无线接入网与公众移动通信网( p l m n ) 不同，主要用于解决固定用户接入 或允许用户在小范围内移动。它一般采用公用移动网技术如f d m a 、t d m a 、c d m a 等以及无绳电话技术主要用于人口密度较低、有地理障碍和急需电话用户 线等地区。其特点是经济、灵活。发展前景看好。 2 1 5 纯光纤罔 纯光纤网是指传输介质全部采用光纤连接到用户的网络，也就是常说的 f t t h ( 光纤到家) 或f t t o ( 光纤到办公室) 。从目前来看，由于投资成本高、短 期内回报率低，应用尚有困难，但却是长远的发展方向和最终接入网解决方 案。 2 2 小区宽带网络接入技术探讨 从目前看，有3 种主要的技术，一种是基于电信网络的a d s l ( 非对称用 户线路) 或叫x d s l 方式，它是在原来的电信线路上面传输宽带数据；还有一 种是在有线电视网( c a b l e ) 上面传输宽带数据；另外一种是纯粹的计算机网 络，也就是我们常说的局域网，它可以基于光纤、以太网或i p 的方式。从发 展来看，因为前面两种是在传统的网络上来增加新的功能因为传统的网络 没有考虑宽带数据这样一种因素，所以最后出来的技术有很大的局限性，它 的带宽不可能拓宽到很宽，通常是几兆的带宽。有线电视网是采用单向传输 方式，要进行多媒体应用需要对设备进行改造( 双向改造) 。c a b l e 采用共 享方式若一条链路上有过多用户带宽将会变得很窄。在实际情况中往往是 这样的一个楼大约几十户人通过各种放大器，分配器来共享这3 6 兆带宽左 右，进行宽带多媒体的应用。a d s l 理论上的下行速率不过3 8 兆，上行只有 西膏交通大学士研究生学位沧文曩8 页 6 4 0 k 一1 兆。就纯粹的计算机网络而言，因为它的普及性好，如果用户达到一 定的规模，就可以使它的整体成本降得比较低。但由于各个城市的具体情况 不同，各个小区的规模和定位不同，各个小区可能采用不同的宽带网络接入 技术。 2 2 1 双向b f c 技术和c a b l em o d e m ( 1 ) h f c 的原理及特点 我国目前有线电视网络用户已达8 0 0 0 多万，并正在以每年5 0 0 万户的速 度增长。由于同轴电缆可提供较宽的工作频带和良好的信号传输质量所以， 基于现有有线电视两设施的h f c 接入网技术越来越引起人们的重视。h f c 接 入网是以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和 同轴电缆技术、射频技术及高度分布式智能技术的宽带接入网络。通过对现 有有线电视网进行双向化改造使得有线电视网除了可提供丰富、良好的电 视节目之外，还可提供电话、i n t e r n e t 接入、高速数据传输和多媒体等业务。 一种典型的光纤和同轴电缆混合网络系统的结构如图2 一l 所示。 叱挂b 峙 也试一 t 撤h 瞄 电m 图2 一lh f c 网络系统结构图 由图2 1 可知，在h f c 网络中，有线电视台的前端设备通过路由器与数 据网相连，并通过局用数据端枫与公用电话网( p s t n ) 相连。有线电视台的 电视信号、公用电话网的话音信号和数据网的数据信号送入合路器形成混合 信号后，由这里通过光缆线路送至各个小区节点，再经过同轴分配网络送至 用户本地综合服务单元并分别将信号送到电视机和电话。数据信号经服务 单元内c a b l e m o d e m ，送到各种用户终端( 通常为p c ) 。如果是多个用户共享 一个c a b l e m o d e m ，则需在本地的c a b l e m o d e m 中添加一个以太网集线器；如 果是通过一个l a n 与c a b l e m o d e m 相连，则需在c a b l e m o d e m 和l a n 之间接一 个路由器。反向链路则由用户本地服务单元的c a b l e m o d e m 将用户终端发出的 信号调制复接送入反向信道，并由前端设备解调后送往网络。其中反向信道 可以采用电话拨号的形式，也可利用经过改造的h f c 网络的反向链路。 西膏空遗大掌士研究生学位论文9 页 和其他网络相比，h f c 网络系统具有高速率接入、不占用电话线路、无需 拨号专线连接的优势，但要实现h f c 网络，必须对现有的有线电视网进行双 向化和数字化的改造。这将引入同步、信令和网管等难点其中反向信道的 噪声抑制是主要的技术难题。 ( 2 ) i - i f c 中的c a b l e m o d e m c a b l e m o d e m 是利用h f c 网络进行高速访问的一个重要的通信设备图2 表示了c a b l e m o d e m 的内部结构。由图可知，c a b l e m o d e m 的结构要比传统的 m o d e m 更为复杂。它的内部结构主要包括双工滤波器、调制解调器、去交织 f e c 模块、f e c 交织模块、数据成帧电路、m a c 处理器、数据编码电路和 微处理器。同时，在c a b l e m o d e m 中还有一些扩展口，用于插入一些新的功能 模块以支持多种应用。例如，用于单项网络操作的电话恢复模块，以及支持 二路电话线的二路电话模块。利用现有模块和扩展模c a b l e m o d e m ，不仅可以 对社区弼络进行高速访问，还可以提供音频、视频、访问c d - r o m 服务器以及 其他服务。 图2 2c a b l em o d e m 内部原理图 ( 3 ) 利用h f c 方式童带接入的优势 利用这种h f c 方式接入技术实现宽带接入，有线网的优势主要表现为：其 信号的通频带宽为7 5 0m h z 为市话双绞线所无法比拟。双向h f c 系统频带宽， 可以满足综合业务和高速数据传输需要。同轴电缆的带宽可达i g h z 除了传输 模拟视频外，还有丰富的频谱资源可以利用可用于数字视频传输和双向数据通 信，能充分适应信息网络的发展，易于过渡为最终的f t t 【o 方式。如现有有线 电视网络的一个光节点( 相当于o n u ) 所带的用户数可由现在的数百户逐渐减少， 直至最终仅带一个用户，此时h f c 方式即过渡为最终的f r t h o 方式。其次双向 酉膏交通大掌士研究生学位论文簟1 0 页 h f c 系统传输速率高。在h f c 网络上用c a b em o d e m 进行双向通信时，其下行速 率可达3 0 m b i t s ，上行速率可达l o m b i t l s 。同利用a d s l 等电信网络实现宽带接 入的成本相比，它的成本费用很低。 由此，由它提供宽带接入的费用会明显低 于x d s l 等的接入费用。这是它在应用中最大的优势。但同时，现有的有线网同 a d s l 相比，也存在一些劣势： 有线电视网的带宽为所有用户所共享。即每一 用户所占的带宽并不固定，它取决于某一时刻对带宽进行共享的用户数。随着用 户的增加，每个用户分得的实际带宽将明显降低，甚至低于用户独享的a d s l 带 宽。由于其现为共享型网络，数据传送基于广播机制，通信的安全性不够高。它 主要敷设在住宅小区，显然不及市话双绞线覆盖的范围广泛。 2 2 2 以太网方式接入方案 “光纾到楼双绞线到户”的以太网结构以社区网为建设重点，保证 i o m 交换到桌面，比拨号上网提速1 0 0 多倍。为用户彻底解决了“最后1 公 里”的瓶颈。以太网方式接入解决方案是以局域网络以太网技术为基础，在 住户的家中添加以太网络r j 4 5 信息插座作为接入网络的接口，可提供 l o m b p s ，甚至l o o m b p s 的网络速率。 2 2 3a d s l 按入技术方案 x d s l 是h d s l 、a s d l 、v d s l 等技术的统称。在x d s l 的这几项技术中，由 于h d s l 主要支持2 m b p s 及以下的速率；v d s l 提供的速率虽然报高( 可达 2 5 m b p s 以上) ，但线路长度较短( 2 5m b p s 时约为i k m ) 且部分技术尚未完 全确定；故在实际使用中， a d s l ( a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) 相比最为普遍。 a d s l 的技术标准出台于1 9 9 7 年。它在h d s l 技术的基础上，根据网络和 用户问的业务流量特点，在信号调制、数字相位均衡、回波抵消等方面采用 了更为先进的器件和动态控制技术，因而具有了以下优势： 在一对双绞线上可为用户提供高达i m b p s 到8 m b p s 的下行速率6 4 0 k b p s 到i m b p s 的上行速率较充足的带宽可用于传输多种宽带数据业务例如可以 获得1 5 m b p s ( m p e g i ) 的带宽，相当于v c d 图象质量，甚至3 m b p s 6 m b p s ( m p e g 2 的带宽) 相当于d v d 图象质量，这是传统的传输方式远远不能满 足的。由于a d s l 比普通m o d e m 要快2 0 0 倍以上。使a d s l 成为如会议电视、 v o d 、h d t v 业务等的理想技术；而且下行速率大于上行速率，非常符合普 通用户联网的实际需要。a d s l 并不影响用户对普通电话的使用。由于使用了 独特的信号调制技术用户接入a d s l 的同时仍然可以进行普通电话通信。 a d s l 的调制技术，目前应用最为广泛的为d m t ( 离散多频音调制) 和c a p ( 无 载波调幅调相) 两种。其中，d m t 已经被a n s i 采纳为标准而c a p 技术还 正在迸一步完善。为广大用户提供宽带接入，最终方式为f t t h o ( 光纤到户 光纤到办公室) 。但现在直接大规模地为用户提供光纤接入，既不能保护原 西膏交通大掌士研究生拳位论文簟1 l 页 有资源，投资也太大，且市场对带宽的实际需求也是一渐进的过程。在这种 情况下现可提供的最佳宽带接入方式即为a d s l 。但a d s l 业务的信号在从 局端发送到用户端的途中会迅速衰减，有质量保证的一般在3 公里以内( 如 对0 4 m m 线径的双绞线，速率为3 m b p s 时的传输距离约为2 7 k m ) 。而目前 市话端局的覆盖面积一般在5 公里以内。对于3 5 公里的用户必须考虑采用 其他方法。但在市区内，随着f t t c ( 光纤到路边) 覆盖范围的进一步扩展 可在o n u 上集成a d s l 的用户接口板，从而使以上这类用户的接入不再成为难 事( 即f t t c + a d s l 方式) 。 2 3 目前主要使用的几种宽带接入方式和i t f c 宽带接入的优势 目前我国普通家庭用户使用的接入方式大致有x d s l 技术、c a b l em o d e m 技术、以太网技术等几种。通过对以上几种接入方式比较，从支持业务的类 型、通信的质量与速率、用户使用的方便性以及向f t t h 过渡的能力来看，比 较理想的接入方式是h f c 和a d s l 。a d s l 是对现有铜线资源的充分利用，但对 铜线质量、传输距离及安装使用方便性都有一些限制，而h f c 网络以其真正 的宽带介质和独特的网络结构，在用户的带宽接入方面具有一定的优势。h f c 具有的安装使用方便、费用低廉等特点使其最能真正贴近家庭用户为人们 的日常生活和休闻娱乐提供网络服务。 h f c 网络是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的，h f c 网络作为宽带数 据传输本身具有很大的多功能开发潜质和优势，是经济可行的接入网方案， 可以迅速提供宽带业务。美国a t & t 公司总结出h f c 网具有如下优势：能提 供窄带、宽带数字业务及模拟、数字视频业务；比a d s l 和无源光纤网( p o n ) 经济；为全数字网提供一个易于升级的通道 可蛆进行l a n 互联实现较大范 围的城域网；综合服务集成所有通路到网络接口设备；h f c 接入方式不仅具 有经济、高带宽的优点，更重要的是，它是一种适应发展趋势的接入方式， 可以根据技术、经济、市场的发展逐步将光纤推向用户，提供一条通向宽带 数据通信的渐进之路。目前，使用c a b l em o d e m 通过有线电视电缆高速接入 社区网，其优点是： a 接入速率高，例如目前在广州7 5 0 m h z 宽频带豹双向h f c 网上，c a b l em o d e m 的上、下行速率均为l o m b p s 。同时，通过有线电视同轴电缆接入社区网，不 影响收看电视节目。 b 不占用电话线。因为不占电话线，所以既没有电话线窄带的束缚，更无需 交纳电话费，价格比较低廉。 c 由于有专业人员上门安装、布线、调试和维护工作，因此对普通用户来说， 安装十分方便。 d 使个人万维网服务器成为可能。传统的w e b 服务器是政府、企业、公司、 学校等等团体w e b 服务器，当个人家中拥有c a b l em o d e m 连接到有线电视数 西南交叠大掌曩士研究生学位论文簟1 2 页 据网上后，他可以有一个特定的i p 地址，可以自行开发一个个人( 家庭) 或以 此为基础的服务功能w e b 服务器。这在以前的i n t e r n e t 上是难以实现的， 因为过去的技术不是在性能上就是在价格上无法满足个人服务器的要求，而 且其i p 地址也难以通过电话交换机指定到个人或家庭。 由于有以上特点通过有线电视电缆高速接入小区网具有以下一些强大 功能：首先，对普通用户来说，最基本的需要是，高速速访问小区及享受一 切相关的互联网服务，例如，查阅新闻、电子邮件、新闻组、b b s 、互联网 导航、信息搜索、远程文件传送、实时证券交易、联网游戏等其次，可以提 供v o d 视频点播( s t b + t v ) 、互动三维游戏、家居银行、远程教育、家庭 证券大户室、电子商务等窄带条件下无法提供的服务。 2 4h f c 是智能化小区宽带舟络建设中的首选方案 2 4 1 充分利用有蟪壹潭 智能化小区的建设应尽可能地利用已有的网络资源，这不但可咀降低建 设成本，而且还可以降低运行维护成本。h f c 有丰富的带宽资源、网络资源 和独立的管网资源，是一个公众多媒体传输网，从技术角度说。h f c 网络的 传输带宽达到i g h z ，大大超过了传统网络和综台布线方案，分布式h f c 和 t m 网有机结合，可实现多媒体业务“三网融合”。 2 4 2i i f c 具有功能全面的特点 当前住宅小区智能化系统的设计方案很多，但有些方案所采用的技术与 产品在网络控制方面应用比较单一，可扩展性差，发挥不了综合效益，而有 线电视h f c 网是一种分布式控制网络，适合住宅小区智能化系统监控点分教 的特点，并且容易实现系统集成，各种业务可以模块化、积木式地实现。h f c 网络具有以下优势：高入户率、高带宽、建网成本低、能综合传输图象、数 据和语音等多媒体业务。高速数据传输采用q a m q p s k 调制，低速数据采用 f s k a s k 调制方式。所以它是解决信息高速公路最后一公里的比较好的方案， 从我国国情和长远发展考虑，h f c 两将成为住宅小区智能化综合信息服务 网的一种趋势，因为它能较好地在一根同轴电缆上实现高速业务( 如计算机 联网、i p 电话、交互视频图像、远程教育、远程医疗、家庭证券丈户室等) 和低速业务( 如小区可视对讲联网、家庭安防、三表远传、灾害报警等) “一 线全”功能。 采用c a b l em o d e m 技术，根据用户的性质和敷量将用户划分为几个网段， 利用小区独享和小区内用户的共享机制，实现用户宽带接入。从经济角度考 虑，目前采用以单元为单位安装c a b l em o d e m ，通过智能h u b 接入8 1 6 个 用户，提供i n t e r n e t 接入、视频点播、音频点播、i p 电话、个人主页、e m a i l 、 西交叠大掌一士研究生学位论文t1 3 页 远程教育和远程医疗等网上各种服务，网络拓扑结构见图2 3 。 图2 - 3 信息网络拓朴图 2 5 信息化小区系统的社区两络设计方案 “信息化小区系统“的网络设计包括：宽带综合业务平台( b r o a d b a n d i n t e g r a d e ds e r v e i c ep l a t f o r m ) 设计；宽带传输网设计；设计宽带接人网； 设计用户接入终端。 2 5 1 宽带综合业务平台 由媒体服务器( 包括磁盘阵列) 、应用服务器。管理工作站、一级网关 等组成，是“社区服务”系统的中央控制、信息储存和服务单元。系统可根 据应用需要增加应用服务器，如i n t e r n e t 代理服务器。w 唧服务器等。其中， 服务器之间通过高速以太网相连。可提供的基本功能包括：系统管理功能； 用户管理功能 计费管理功能；内容管理功能；统计报表功能i 视频音频制 作功能；内容检索功能；用户权限控制功能；v o d 之v c r 功能；服务器互连 功能：网络接口功能( 系统可提供1 5 5 6 2 2a t m 和1 0 0 ni p 两种网络接口) 。 2 5 2 宽带传输网 实现多个b i s p 之间及b i s p 与用户之间的连接。因b i s p 同时具有a t m 及i p 两种接口，宽带传输网的传输可以利用a t m 、i po v e ra t m 、 i po v e r s d h 、i po v e ro p t i c a l 等多种传输技术。 簟1 4 页 2 5 3 竟带接入网 实现用户宽带接人到b i s p 。本方案充分考虑了小区内的结构。在不破坏 小区原有楼结构，不穿墙打洞重新布线的前提下，我们首选采用h f c 接入方 式。使住户享受到宽带网络带来的多种服务。 2 5 4 功能设计 a 小区内交互式r o d 。本系统可以提供高质量的数字视频信号m p e gi 或m p g e i i ，支持用户端快进、快退、播放、暂停等v c r 操作功能。使小区内的住 户可以在自己的计算机上观看d v d 或v c d 影片，也可以通过计算机显示卡上 的视频输出口连接至大屏幕电视或家庭影院系统以获得