第2章智能建筑信息传输网络基础原理

1、第第2 2章章 智能建筑信息传输网络基础原理智能建筑信息传输网络基础原理 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理2.1 智能建筑网络功能及传输对象2.1.1 智能建筑网络的功能和分类2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征2.2 智能建筑网络传输介质2.2.1 信道与传输损耗2.2.2 双绞线2.2.3 同轴电缆2.2.4光纤2.2.5 无线信道2.2.6 传输介质的选择2.3 通信网络技术2.3.1 公用电信网简介2.3.2 公用交换电话网PSTN2.3.3数据通信网 本章导读 智能建筑的信息传输网络智能建筑的信息传输网络是是“建筑智能化建筑智能化”的基础，的基础，它有什么需求？有什么功能？它

2、有哪些传输对象？有它有什么需求？有什么功能？它有哪些传输对象？有什么特征？这些问题是我们首先要搞清楚的。这就是什么特征？这些问题是我们首先要搞清楚的。这就是本章的重点内容之一。本章的重点内容之一。 其次，任何一个其次，任何一个智能建筑的信息传输网络都不能孤立智能建筑的信息传输网络都不能孤立地运作，它必须与外界进行通信（通常要连到地运作，它必须与外界进行通信（通常要连到Internet）。连通外界的桥梁就要靠公用）。连通外界的桥梁就要靠公用电信网电信网。电信电信网的用户遍及世界各地，各个国家的公用电信网络互网的用户遍及世界各地，各个国家的公用电信网络互连提供国际通信业务，因此，我们有必要了解公用

3、电连提供国际通信业务，因此，我们有必要了解公用电信网。这也是本章的重点内容之一。信网。这也是本章的重点内容之一。 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 智能建筑的信息传输网络是“建筑智能化”的基础，包括： (1)支持建筑设备监控、面向设备管理的系统集成、面向用户的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、有限电视等话音和图像通信；（3）支持各种广域网连接，包括具有与计算机互联网、公用电话网等等接口；（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，并具体面向未来

4、传输业务的冗余。2.1 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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 智能建筑信息传输网络必须具有完善的通信功能：(1)能与全球范围内的终端用户进行多种业务的通信功能与全球范围内的终端用户进行多种业务的通信功能能。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、互联网、 传真、计算机专网、VOD、IPTV、VOIP等等。(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。(3)信道冗余，在应对突发事件、自然灾害时通信更加可靠。(4)新一代基于IP

5、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 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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 电话(信)网公用网现场控制网、集中管理网、消防网、安防网.公用信息网、音视频网.模拟传输网计算机网数字传输网内部专用网保密网公用电话网计算机互联网专用广域网公安金盾网、海关金关网、政府办公网.VOIP智能建筑通信网络图2-1智能建筑的信息传输网络的分类 电话电话( (信信) )网网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 2.1 智能建筑网络功能及传输对

6、象智能建筑网络功能及传输对象 智能化建筑内的电话网一般是以程控用户交程控用户交换机换机PABX(Private Automatic Branch eXchange)PABX(Private Automatic Branch eXchange)为中心构成一个星形网，为用户提供话音通信是其基本功能。 建筑内的用户之间是分机对分机的免费通信。它既可以连接模拟电话机，也可以连接计算机、终端、传感器等数字设备和数字电话机，不仅要保证建筑内的语音、数据、图像的传输，而且要方便地与外部的通信网络如公用电话网、公用数据网、用户电报网、无线移动电话网等网络连接，达到与国内外各类用户实现话音、数据、图像的综合传输

7、、交换、处理和利用。 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 2.2. 计算机网计算机网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 智能化建筑内的计算机网是通信系统的核心，是大量的信息传输、交换、处理的基础。计算机网的实质内涵是高速的数据通信网，由于TCP/IP己经是计算机网的传输标准，因此，我们又称之为IP网络。 智能化建筑内的计算机网络技术是局域网（LAN），传输速率最大可达10Gbps,目前的技术主流可保证到端点的传输速率为100Mbps，因此，智能化建筑内的计算机网络是一个高速的IP网络。 2.1.1 智能建筑网络的功能和

8、分类 2.2. 计算机网计算机网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 智能化建筑内的计算机网可以实现数字设备计算机网可以实现数字设备之间的高速数据通信，也可以实现语音和视频之间的高速数据通信，也可以实现语音和视频信号的数字化传输，或者说，可以实现多媒体信号的数字化传输，或者说，可以实现多媒体通信通信。例如： VoIP可以支持传统的电话通信业务，IPTV可以支持有限电视业务。 通过LAN上的网关和路由器可以实现与互联网和各种广域计算机网路的连接。 在一个智能建筑内实际上构建了多个LAN，每一个LAN完成一类的通信服务，例如楼

9、宇控制专用网、消防联动专用网等等。2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 智能化建筑内实际上构建了多个智能化建筑内实际上构建了多个LAN LAN 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类 公用信息网Intranet办公保密网楼宇控制,安防,消防专网视频监控专网互联网政府办公网中央控制室图2-2 一个建筑内多个LAN并存 2.2. 计算机网计算机网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 随着通信技术的飞速发展，从数据和信号的角

10、度来看，目前的各种模拟传输业务都可能经过数字化后在计算机网路上传输，也就是说，只需要建立一个高速只需要建立一个高速IPIP网络，就可以实现多种网络，就可以实现多种业务的传输业务的传输。 当年的IP网络的带宽已经可以满足多种业务传输的需求（100Mbps到端点的带宽可以传80路DVD品质的视频，或者同时10000路电话），但是IP网络有两个问题没有得到很好的解决：可靠性和安全性。所以，目前在智能化建筑内的电话网是必须构建的。2.1.1 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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 2.1

11、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 首先是几个基本的概念：1 1、数据、数据：定义为有意义的实体。数据涉及到事物的形式数据涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容和形式信息涉及的是这些数据的内容和形式；2 2、信号和信号传送、信号和信号传送：信号是数据的电磁或者电子编码信号是数据的电磁或者电子编码，信号发送是指沿传输介质传播信号的动作；3、传输传输：是指传播和处理信号的数据通信。 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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 数

12、据的形式、传输方式及其特点数据通信的一个方面就是要把数据信号发送出去，但是不同数据通信的一个方面就是要把数据信号发送出去，但是不同形式的数据在不同的传输介质上传输是有区别的形式的数据在不同的传输介质上传输是有区别的1 1、模拟数据和数字数据、模拟数据和数字数据模拟数据是连续的值，例如声音和电视图像的强度就是连续变化的；大多数传感器搜集的数据，例如温度和压力，都是连续取值的，它们都是模拟数据；数字数据的离散的值，不仅在时间上离散，而其在幅度上也不仅在时间上离散，而其在幅度上也是离散的是离散的，例如文本信息和整数开关的状态；模拟数据可以通过“数字化”处理变成数字数据，例如对声音进行等间隔采样及AD

13、AD变换变换，可以用数码序列来表示原先的声音数据。 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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 数据的形式、传输方式及其特点2 2、模拟信号和数字信号、模拟信号和数字信号 模拟信号是电磁波，这种电磁波可以按照不同频率在各种介质上传输。例如：话音经过声音-电转换器变成一个模拟电信号。数字信号是一系列的电脉冲。例如，用恒定的正电压来表示二进制1，用恒定的负电压来表示二进制0； 模拟数据可以用模拟信号来表示，如温度、压力模拟数据经过传感器可转换成温度、压力

14、的模拟信号。数字数据可以用数字信号表示，如二进制码的序列可以用高/低电平的数字信号来处理。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 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 3、模拟传输和数字传输、模拟传输和数字传输 模拟信号和数字信号都可以在合适的传输介质上进行传输，但模拟信号和数字信号之间还是有差别的。模拟传输是传输模拟信号的方法。信号可以表示模拟或者数字数据。无论是哪种情况，传输一定的距离后，模拟信号都将衰减。为了实现长距离传输，模拟传输系统都设有放大器，但是放大器也使噪声分量增

15、大，长距离传输后，信号越来越畸形。对于模拟数据，例如声音，可以允许许多位的变形，对方仍然能听懂。但是数字数据就会出错。 数字传输时传输数字信号的方法，数字信号可以表示模拟数据，也可以表示数字数据。数字传输优点是更便宜，很少受到噪声影响。缺点是数字信号比模拟信号容易衰减，但这个问题可以采用中继器来克服。2.1.2 2.1.2 智能建筑网络智能建筑网络的传输对象与特征的传输对象与特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 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全频信号视频信号基带视频信号复合视频

16、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图2-3智能建筑网络的传输对象 智能建筑网络的传输智能建筑网络的传输对象就是各类数据对象就是各类数据第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 模拟控制信号时智能建筑里面数量和品种最多的一类,主要有温度、压力、流量、电压、电流等等。经过传感器或变送器转变成0-5V0-5V电压信号电压信号和0-24mA0-24mA电流信号电流信号。 传输特征：信号频带不高，在直流和几百HZ的低频范围，用模拟信号传输时候，最大达障碍是干扰。一般

17、只能够在短距离范围内采用屏蔽抗干扰传输技术，就近送到控制单元。如果在现场经过数字采样后用数字方式传输，则可以有效解如果在现场经过数字采样后用数字方式传输，则可以有效解决信号干扰决信号干扰，传输距离仅收到数字信道的限制。现场总线就现场总线就是为模拟控制信号的数字传输而发明的技术。是为模拟控制信号的数字传输而发明的技术。2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 (1)(1)模拟控制信号传输特征模拟控制信号传输特征 (1)(1)模拟控制信号传输特征模拟控制信号传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 2.1.2 智能建筑网络

18、的传输对象与特征 温度、压力、流量.传感器变送器0-5V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控制单元屏蔽抗干扰传输技术短距离范围(几十米)温度、压力、流量.传感器变送器控制单元距离范围大(1000m)A/D现场仪表数字化图2-4模拟控制信号传输特征 (2)(2)模拟音频信号传输特征模拟音频信号传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 建筑内的音频信号有电话和音响等等。其频率范围在20HZ-20KHZ之间。然而，大多数语音能量的频率范围要窄得多。传输特征：话音信号既可以模拟传输，也可以数字传输。

19、话音信号既可以模拟传输，也可以数字传输。通常采用模拟传输方式通常采用模拟传输方式，在一对0.4mm线径的双绞线上，传输4km大约衰减7dB,这个数值大致和我国电话网用户线路允许最大衰减值相当。在采用数字传输方式时，一路电话不经压缩时需要64kbps的传输带宽。 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。音频数据采用数字传输方式时，按44KHz/16Bit采样，则不经压缩时需要704kbps的传输带宽。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 (3)(3)模拟视频信号传输特征模拟视频信号传输特征 第2章 智能建筑信息传输

20、网络基础原理 2.1 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 传输特征：基带视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带宽要达到8MHz, 用同轴电缆一般可传输100300m,距离再长就需要增加信号放大器。如果用光纤传输，则可达20km。基带视频信号采用数字传输方式时，一般需要数据压缩，如基带视频信号采用数字传输方式时，一般需要数据压缩，如采用采用MPEG-4MPEG-4编码标准传输速率可下降到编码标准传输速率可下降到1Mbps1Mbps的带宽的带宽。 复合视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带宽要达复合视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带宽要达到到900MHz900MHz,

21、 用同轴电缆一般可传输100m,距离再长就需要增加信号放大器。干线通常采用光纤传输，无需信号放大可达干线通常采用光纤传输，无需信号放大可达20km20km距离距离。 复合视频信号目前不能直接用数字方式传输，需要先将各个频道的视频信号先分离出来之后，再利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 智能建筑网络的传输对象与特征 (4)(4)非实时数据传输特征非实时数据传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 智能建筑中有许多非实时数据传输需求：以数据库为平台，形成电子数据流为核心的形

22、成电子数据流为核心的、覆盖整个业务的集成信息系统。 从信息传输的角度来分析, 系统运行的方式有B/S和C/S两种,系统主要是实时性要求不高的块数据和文档数据，数据大小不超出兆字级，每个用户终端对计算机网络传输速率要求不高,有1Mbps的传输容量即可满足需求,系统负担集中在服务器端以及靠近服务器的干线上。 理论上,干线的传输速率最大值是所有下属端线需求之和,服务器干线的传输速率最大值是所有端线需求之和。实实际运行中际运行中, , 各用户的应用是异步和突发的各用户的应用是异步和突发的, ,因此干线的因此干线的传输传输速率远小于所有下属端线需求之和速率远小于所有下属端线需求之和, ,一般有一般有15

23、%15%20%20%的容量的容量即可即可。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 (5)(5)实时数据传输特征实时数据传输特征 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1 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 首先是一个问题：什么叫实时性首先是一个问题：什么叫实时性? ? 智能建筑内设备监控系统中，很多有实时性数据传输要智能建筑内设备监控系统中，很多有实时性数据传输要求。这类数据传输速率不高，但不确定时延一定要小，常求。这类数据传输速率不高，但不确定时延一定要小，常见的有见的有工业以太网工业以太网和和现场总线现场总线。 音频和视频数据的传输需求有两个方面： 其一是

24、音频和视频信号的数字传输； 其二是音频和视频数据文档的在线播放（即视频点播）。这时对计算机网络系统的传输有实时性要求。每传输一路DVD品质的视频数据流, 采用MPEG-4编码标准传输速率大致在12Mbps的带宽。传输一路电话数据流, 大约只需8kbps的带宽。对于音乐数据，达到高品质CD效果的传输速率只需要大约100kbps带宽。 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征 2.2.1 2.2.1 信道与传输损耗信道与传输损耗 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 信道是任何信息传输系统不可缺少的组成部分。所谓传传输信道是以传输介质为基础

25、的信号通路输信道是以传输介质为基础的信号通路。具体地说，它是由它是由有线或者无线电有线或者无线电流流提供的信号通路提供的信号通路；抽象的说，它是指一定的频带。它允许信号通过，又给信号以限制于损害。1、信号分类（1）按照用途分：电话信道，电报信道，电视信道（2）按照传输介质分：有线信道有线信道（双绞线，同轴电缆，光纤）和无线信道无线信道（无线微波，卫星中继）（3）按传输信号频谱分：基带传输信道基带传输信道和载波信道载波信道。基带用于近距离，是有线信道；载波用于长途传输，包括无线和有线信道1 1、信道分类、信道分类 2.2.1 2.2.1 信道与传输损耗信道与传输损耗 第2章 智能建筑信息传输网络

26、基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 （4）按允许通过的信号来分：模拟信道模拟信道和数字信道数字信道。模拟信道允许通过取值连续的模拟信号，目前大多数信道属于此类。数字信道只允许通过取值离散的数字信号。需要指出的是，传输介质的性质是模拟的，加上某些设备才构成传输介质的性质是模拟的，加上某些设备才构成数字信道数字信道，数字信道的输入和输出均为比特流，所以数字信道更便于传输数据。只要解决数据终端与数字信道的接口即可。利用模拟信道也可以传输数字数据，但要用调制解调器，以便原始的数据信号和信道匹配；（5）按照使用方法分：专用（租用）信道和公共（交换）信道。专用信道是指两点或

27、者多点之间的固定线路。公共信道是指通过交换机转接为大量用户服务的信道。1 1、信道分类、信道分类 2.2.1 2.2.1 信道与传输损耗信道与传输损耗 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 图图2-5 2-5 狭义信道和广义信道狭义信道和广义信道 信源发送装置传输介质接收装置受信者狭义信道广义信道需要注意的是狭义信道和广义信道的区别，后者除了传输介质外，还包括发送和接收装置。2.2.1 2.2.1 信道与传输损耗信道与传输损耗 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 2、信道容量和

28、传输损耗 信道容量信道容量香农香农导出的计算公式： C=log2 1+S/N bit/s是带宽单位HZ， S是信号通过信道的功率单位W，N是信道上噪声的功率，单位W。 该公式是信道容量的一个理论上限，实际当中一般是达不到的。 传输损耗传输损耗 主要有：衰减、延迟畸变和噪声衰减、延迟畸变和噪声。2.2.22.2.2双绞线双绞线 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 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 是最为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），又是局域网当中常用的一种传输介质，特别是在星形拓扑网络中。1、物理描述 双绞线由两条绝缘铜导线排成匀

29、称的螺旋状组成，一对线作为一条通信线路。通常，一定数量这样的导线对捆成一个电缆，外面包着硬保护性护套。根据是否 有 屏 蔽 层 ， 双 绞 线 分 为 非 屏 蔽 双 绞 线 U T P（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线STP (Shielded Twisted Pair)。最为常用的是4对线UTP。2.2.2 2.2.2 双绞线双绞线 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 图2-6 双纹线传输介质 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

30、STP7类STP3类大对数UTP2.2.22.2.2双绞线双绞线 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 2.传输特性 双绞线主要是用来传输模拟信号的，但同样适用于双绞线主要是用来传输模拟信号的，但同样适用于传输数字信号，特别适用于较短距离的数字信号传输传输数字信号，特别适用于较短距离的数字信号传输。与其它介质相比，双绞线的传输距离、带宽和数据率有限。频率增高时候衰减增大。 可以采用一些措施来降低损耗。例如用金属编织网来屏蔽，可以减少干扰；线的绞扭可减少低频干扰等等。另一种方法是采用平衡传输线，对于非平衡传输线，双绞线的一条是地电位，而对

31、于平衡传输，两条线都高于地电位，它们携带信号（例如表示二进制的0和1）的幅度相同，但相位相反，接收端是用相位差来判断而不是用幅度差来判断，因此可有效的降低噪声的干扰，增加传输距离。2.2.22.2.2双绞线双绞线 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 双绞线最常用于电话声音的模拟传输。虽然话音的频谱在20HZ20KHZ之间，但是进行可理解的语音传输所需要的带宽却窄得多。一条全双工音频通道的标准带宽是300HZ4kHZ。在一条双绞线上，可以使用频分多路复用技术进行多个音频通道的多路复用。 在建筑当中常用3类标准的UTP作为电话网的传输介质

32、。由于一般情况下建筑内的电话用户长度（从PABX到电话机的布线长度）不会超过5km，所以，电话网的干线和端线都用UTP。如果用户线路长度不超过500m，则一对3类标准的UTP采用频分多路复用技术可以同时传送24路电话。 双绞线用来传输数字信号时候，信号衰减大，波形容易产生畸变，只可用于短距离传输，例如局域网的传输，距离在100m的范围内。双绞线的双绞线的应用应用 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 3、应用 到目前为止，用于模拟和数字通信中非常普遍的传输介质仍是双绞线。它是电话系统的支柱，也是局域网的传输它是电话系统的支柱，也是局域网

33、的传输介质介质。(1)3类线：传输频率1MHz16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输。3类的UTP常用在电话网中。 (2)5类线：传输频率1MHz100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。也可以用于闭路监视系统中的视频信号传输。双绞线的双绞线的应用应用 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 (3)超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主

34、要用于100Mbps的数据传输和千兆位以太网（1000Mbps）。(4)6类线：该类电缆的传输频率为1MHz250MHz，它提供2倍于超五类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于1000Mbps的数据传输。 各类双绞线的衰减极限数据表各类双绞线的衰减极限数据表 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电缆 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 图2-7 同轴电缆的基本结构 外套屏蔽层（外导体）绝缘层内导体内导体绝缘层屏蔽层（外导体

35、）外套1.物理描述 像双绞线一样，同轴电缆也是由两个导体组成同轴电缆也是由两个导体组成，但其结构不一样。它能在一个教宽的频率范围内工作。同轴电缆的结构如图2-7所示。有一个空心的外圆柱面到底包着一条内部线形导体组成。2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电缆 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 同轴电缆的内导体是整体或者多股的，外导体可以使整体或者金属编织的。用均匀排列的绝缘环或者绝缘材料将内导体固定在合适的位置，外部导体用绝缘护套覆盖。注意的是同轴电缆的外导体是接地的，由于它的屏蔽作用，外界噪声很少进入其内部。同轴电缆的物理结构同轴电

36、缆的物理结构2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电缆 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 2、传输特性传输特性 同轴电缆可以传输模拟和数字信号。同轴电缆比双绞线有更好的频率特性，因此可以用于较高的频率和数据传输率。由于其屏蔽的同轴心结构，它对干扰和串声就不敏感，影响性能的主要因素是衰减、热噪声和交调噪声。 对于模拟信号的长途传输，每隔几千米就需要放置一个放大器。如果频率较高，距离还要放低，模拟信号可传输的频率可以达到400MHz； 对于长距离的数字信号传输来说，每1km就要设置转发器。在实验室里面，转发器间距为1-6km时候，传输速率

37、可达到800Mbps同轴电缆的传输特性同轴电缆的传输特性2.2.3 2.2.3 同轴电缆同轴电缆 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 3、应用应用 同轴电缆是用途非常广的传输介质，广泛应用于长、电话通信和电报、有线电视（电缆电视）、局部网络和短距离连接的通信线路等等。同轴电缆是长途电话系统中一种重要的传输介质，虽然面临着光纤、微波和卫星等传输通道的竞争，但是同轴电缆仍然是最为普遍的传输介质。利用频分多路复用技术，一条同轴电缆上面可以同时传送一万多个话音通道。 在智能建筑中，同轴电缆主要是有线电视网的传输介质，在它上面可以开通视频图像通

38、信和交互式信息服务。在闭路电视监控系统中，也大量使用同轴电缆传输视频信号。同轴电缆的应用同轴电缆的应用2.2.42.2.4光纤光纤 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 图2-8 光纤的结构 光纤具有传输容量大（目前可达6400Gbps）、损耗低、线径细、重量轻、不受电磁干扰等优点，在智能建筑中，光纤是计算机网络的干线传输介质光纤是计算机网络的干线传输介质。 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2.2.42.2.4光纤光纤 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络

39、传输介质智能建筑网络传输介质 1、光纤的物理描述及光纤传光原理、光线的物理描述及原理 光纤是能传导光线的一种媒质光纤是能传导光线的一种媒质。多种玻璃和塑料可以制造光纤。超纯纤维制造成本高，损耗较高的多成分玻璃纤维也能达到较好的传输性能，并且成本低。塑料更是便宜，可用作短距离的传输介质。 图2-8是目前已经实用化的一种多模光纤的结构。它由直径50-75um的玻璃纤维芯线和适当厚度的玻璃包层构成。芯线的折射率n1略大于包层的折射率n2，在芯与包层之间形成良好的光线界面。2.2.42.2.4光纤光纤 a第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 1

40、、光纤的物理描述及光纤传光原理当光以某一角度射到纤维表面的时候，光的传播情形取决于入射角的大小如图2-9所示。入射关线与纤维轴线夹角 为端面入射角。光线入芯线后又射到包层与芯线的界面上，而入射光线与包层法线夹角 称为包层界面入射角。由于n1n2，当 大于某一临界 时，光线在包层界面上发生全反射。于此 对应的端面临界入射角为 。当 ，即 时，不会产生全反射，这部分光线讲射入包层而跑到光纤维外面去。如图中射线。如果 ，满足全反射条件，那么入射到芯线的光线将在包层界面上不断的发生全反射，从而向前传播，如图中射线、所示。aaaaa光在光纤中的传播第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智

41、能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 图2-10 光纤传输模式示意图 包层包层（n2)包层包层包层芯(n1)芯芯ABCDABCA单模光纤多模变率光纤多模光纤折射率折射率折射率n1n2a图2-9 光在光纤中的传播 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 1、光纤的物理描述及光纤传光原理光纤有三种基本的传输方式光纤有三种基本的传输方式：（1）多模方式多模方式：值得是多条满足全反射角度的光线在光纤里面传播。由于存在多条传播路径，每一条路径长度不等，因此传过光纤的时间不同。这就是造成信号码元在时间上散开，从而限制了数据率；（2）单模方式单模方式

42、：如果光纤芯体减小，必须减小入射角度才能入射而向前传输。当芯体半径减小到波长数量级时候，可以再光纤里面传播的只有一个角度的光波。图中画出的只是轴向射线，实际上也是要经过反射向前传播的；（3）多模变率方式多模变率方式：多模变率方式是多模方式的一种，即芯体多模变率方式是多模方式的一种，即芯体的折射率是变化的的折射率是变化的，光线传播的路径更想正弦曲线与不变折射率的多模方式比较，更具有更有效的射线聚焦效果，因此性能有较大的改善。这种形式的光纤应用较多，它的传输效果介于单模方式和多模方式之间，但传播系统的费用较单模便宜得多。光纤信道第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输

43、介质智能建筑网络传输介质 图2-11 光纤信道的简化方框图 光源光调制器光纤线路调制电信号电信号处理电信号输入光检测器解调电信号电信号处理电信号输出光发射机1光发射机2光发射机N合波器光接收机12N光功率放大（BA）光线路放大（OA）光线路放大（OA）分波器光前置放大（PA）12N12N12N.发送端接收端光接收机光接收机图2-13 光纤传输中的光波分复用技术 光纤应用及特点 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 光纤具有下列优点：较大的带宽;尺寸小而重量轻;较低的衰减;电磁隔离;较大的转发器间距. 在智能建筑中，光纤用于构建计算机网络

44、的干线传输系统，也用于多路视频信号的干线传输介质。由于光纤的传输距离长（10Gbps/10km）,用它作为干线所组成的一个计算机网络，在逻辑上仍然是一个LAN，但是其覆盖的区域可以是一个建筑群、一个园区，己经不是传统意义上一LAN了。 2.2.5 无线信道 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 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波无线通信的介质是无线电波，存在于我们周围的空间。无线电波是一种电磁波，电磁波在空间以约等于光的速度传输。电磁波的频率除了无线电波以外，还有红外线、可见光、紫外线、入射线等等。 无线传输技术对于连接不同建筑物内的局域网是无线

45、传输技术对于连接不同建筑物内的局域网是特别有用的。这是因为很难在建筑物之间架设电缆特别有用的。这是因为很难在建筑物之间架设电缆，无论是地上或电线杆上，特别是所通过的空间属于公共所有时更困难。而无线技术只需在每个建筑物上安装设备。 2.2.5 无线信道 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 通常用频率（或者波长）作为无线电波最有表征意通常用频率（或者波长）作为无线电波最有表征意义的参量义的参量。因为频率相差很多的无线电波，传输特性上面差别比较大。中长波（30HZ-3MHZ）沿着地面传输，绕射能力较强；短波（3-30MHZ）以电离层反射方式

46、传播，传输距离较远；微波（1-30GHZ）只能在大气对流层中直线传播，绕射能力很弱。微波信道 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 1 1、微波信道、微波信道 微波（1-30GHZ）只能在大气对流层中直线传播，即视线传播（即中间不能有障碍）视线传播（即中间不能有障碍），绕射能力很弱。因此在传输中如果遇到不均匀的介质时候就会发生折射和反射，如果要在更远距离传输信息。就需要采用“接力”的方式了。另外基于损耗的考虑， 一般来说，50kM左右就要设立中继站。 微波的一种用途是长途电信服务，作为传输电视与话音的同轴电缆的一种替代信道。由于使用的电

47、磁波频率高，可用的带宽高，因此可以传输的数据率高，同样的距离上面，无线接力信道教同轴电缆需要的放大器或者转发器要少得多，但是要求视线传输。卫星中继信道第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 2 2、卫星中继信道、卫星中继信道 卫星中继构成的信道是无线接力信道的一种特殊方式，它是以距离地面35860kM的同步卫星为中继站，实现地球18000kM范围内的多点之间的连接。 卫星通信中传输的最适宜频率为1-10HZ。 通信卫星是与光纤同样重要的一个技术革命。今天，通信卫星是与光纤同样重要的一个技术革命。今天，通信卫星用于处理通信卫星用于处理长距离

48、电话、用户电报及其电视业务长距离电话、用户电报及其电视业务，卫星是高利用率的国际中继线上最适宜的媒介（中继卫星是高利用率的国际中继线上最适宜的媒介（中继站）站）。另外，地面上的计算机通信网络可以由卫星覆盖网来加以补充，这种大型网络提供跨越国家、跨越洲际的联网通信服务功能。 2.2.6 传输介质的选择 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 传输介质的选择是由许多因素决定的。它受网络拓扑结构的约束。其他因素也将起作用，例如：容量 支持所期望的网络通信量支持所期望的网络通信量。可靠性 满足可用的要求满足可用的要求。支持的数据类型 根据应用特定

49、的根据应用特定的。环境范围 在所要求的环境范围内提供服务。传输介质的选择是设计信息传输网络整个任务的一部分。 2.2.6 传输介质的选择 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 1、双绞线双绞线是一种众所周知的价格便宜的介质。在智能建筑当中占主导地位，典型的用法是用5类或超5类双绞线作为语言和数据传输的介质，提供优质的电话网系统和100Mbps到桌面的以太网服务。对于绝大多数局域网来说，可以选择超5类双绞线。2、同轴电缆同轴电缆在智能建筑里面主要用于视频信号的传输，如有线电视系统、闭路监控系统等的应用。2.2.6 传输介质的选择 第2章

50、智能建筑信息传输网络基础原理 2.2 2.2 智能建筑网络传输介质智能建筑网络传输介质 3、光纤 通信网络广泛应用数字传输技术，选用光纤比双绞线和同轴电缆有一系列的优点：更宽的频带、体积小、重量轻、衰减小、电磁兼容性能好、误码率低。它在国际和国内长话传输中地位日益重要，已广泛应用于高速数据通信网。随着光纤通信技术的发展，成本的降低，光缆应用于局域网（例如千兆以太网）也将得到普遍使用，光纤到户，光纤到桌面为时不远了。4、无线通信 人们对无线网络的需求日益增加，掌上计算机和膝上计算机已经开始普及，虽然无线网络还有一些技术需要解决。但移动的无线网的发展还是十分乐观的2.3.1 2.3.1 公用电信网

51、简介公用电信网简介 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 至今为止，最大的交换网络还是公用电信网最大的交换网络还是公用电信网。电信网的用户遍及世界各地，各个国家的公用电信网络互连提供国际通信业务。尽管当初设计和建造这些网络是为模拟电话用户和数字电报用户服务的。但在其上已连接了许多的DTE终端设备开通数据通信业务，并且这种网络正并且这种网络正逐渐变为数字网络逐渐变为数字网络。因此，我们有必要了解公用(公众)电信网。 2.3通信网络技术通信网络技术公用电信网的组成公用电信网的组成 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技

52、术 电信网是由传输、交换、终端设备和信令过程、协议以及相应的运行支撑系统组成的综合系统，它使得网内位于不同地点的用户可以通过它来交换信息。 图2-14是一个由两级交换中心组成的网络。端局到汇接局的传输设备一般称为中继线路中继线路；端局至终端用户的传输设备称为用户线路用户线路。公用电信网的组成公用电信网的组成 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 端局用户既可以通过端局交换设备与本局范围内的用户相互连接，也可以通过端局和汇接局交换设备与本地区任一端局的用户完成接续。一般把这样的网络称为汇接式星形网。汇接局端局端局端局用户用户用户用户用户用户用户用户用户用

53、户用户图2-14 电信网的基本组成 公用电信网的公用电信网的终端设备第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 构成电信网的设备主要有三类:终端设备、传传输设备和交换设备。输设备和交换设备。 终端设备终端设备一般装在用户处，例如电话机、传真机、计算机等，它们将语音、文字、图像和数据等原始信息转变成电信号发送出去，或把接收到的电信号还原成可辨认的信息。对终端设备的一个重要要求，是必须符合进网的接口规定，否则就不能与网络连接。 公用电信网的公用电信网的传输设备第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 传输设备传输设备包括通信

54、线路设备在内，是信息传递的通道。它将用户终端与交换系统之间或交换系统之间连接起来，形成网路。 其作用是将电信号以尽可能低的代价,即以最有效的方式来保持尽可能低的失真，从一地传至另一地。 公用电信网的公用电信网的交换设备第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 交换设备交换设备是为了使网络的传输设备能为全网用户所为了使网络的传输设备能为全网用户所公用而加入的，处于电信网路枢纽位置公用而加入的，处于电信网路枢纽位置，是各种信息的集散中心，是实现信息交换的关键环节。它包括各种电话交换机、电报交换机、数据交换机、移动电话交换机、分组交换机、宽带异步转移模式（ATM

55、）交换机等。通通过它可根据用户的需要将两地用户间的传输通路接通过它可根据用户的需要将两地用户间的传输通路接通，或者为用户的传送信息选择一条通路或者为用户的传送信息选择一条通路。加入交换设备后，就可以大大提高网络中传输设备和通信线路的利用率。对于交换设备来说，基本要求是处理速度快、可靠，不对于交换设备来说，基本要求是处理速度快、可靠，不带来信号的附加失真，同时应使网络内资源得到合理的带来信号的附加失真，同时应使网络内资源得到合理的利用利用。 2.3.2 2.3.2 公用交换电话网公用交换电话网PSTN PSTN 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 公用

56、交换电话网公用交换电话网PSTNPSTN( ( Public Switched Telephone Network )是规模最大的通信业务网，而且是各种通信业务的基础，例如电话网和电报网可以直接被利用来开放数据传输业务。事实上，在未出现专用于数据业务的公用数据网以前，大量的数据业务均集中在电话网上，因此电话网的传输质量与服务质量对于数据通信的发展影响甚大。 对于电话网来说，按服务区域划分，可分为国际、国际、国内长途电话网国内长途电话网和市话网（本地网市话网（本地网）。按照网络上传送的信息分为数字网和模拟网，前者以数字信号形式传送信息，后者采取模拟信号形式。 1.1.市话通信网市话通信网 第2章

57、 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块远端模块远端模块PABX中继线交换机长话局长途线路用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块远端模块远端模块中继线交换机长话局长途线路用户用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块PABX中继线交换机用户用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块PABX中继线交换机图2-15 单局制电话网络 图2-16 多局制电话网络 汇接局相连成为网状网汇接局相连成为网状网 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 图2-18 多汇接局

58、汇接网 用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块远端模块用户用户用户用户用户用户远端模块中继线端局端局汇接局用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块PABX中继线用户用户用户用户用户用户用户用户远端模块PABX中继线端局端局汇接局用户用户用户用户用户用户远端模块端局汇接局用户用户用户用户用户用户远端模块远端模块端局2.2.国家电话网结构国家电话网结构 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 图2-19国家三级电话网 长途网本地网A省B省本地网1本地网2本地网3本地网4DC1 省际交换中心DC2 省内交换中心本地网汇接局本地网端局至国际出入口局本地电话网本

59、地电话网服务范围服务范围 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 图2-20本地电话网网路结构图 本地电话网长途交换中心端局用户长途交换中心端局用户汇接局本地电话网（a）由若干个端局组成（b）由若干个端局和汇接局组成长市中继线局间中继线用户线3.3.电话网电话网开放的业务开放的业务 第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 图2-21电话网中开放的业务 公用电话网电话传真可视电话ADSLModem互联网,数字数据业务网.SERVER数据终端低速高速无线移动通信网3.3.电话网电话网开放的业务开放的业务 第2章 智能建

60、筑信息传输网络基础原理 2.3 2.3 通信网络技术通信网络技术 数据业务是与计算机的发展密切结合的一种通信数据业务是与计算机的发展密切结合的一种通信业务，发展很快业务，发展很快。目前，国内国外已建立起许多专用数据网。这些网大都租用公用通信网的电路，也有少数由专用部门自建电路。在公用网中的数据业务一部分利用电话网传输，另一部分在公用分组数据交换网中传输，从传输率来看，低中速数据多在电话网中传低中速数据多在电话网中传输，高速数据多在数字信道在分组网中传输。输，高速数据多在数字信道在分组网中传输。 可视电话业务可视电话业务是同时传送图像和话音的业务，当前有些国家已使用，但因费用较贵还不能普及。可视