《楼宇智能化》课件-第3章 计算机网络技术

楼宇智能化技术第三章授课重点（4学时）内容涉及：主流局域网技术、宽带接入技术、计算机网络平台及构建方案。重点和难点：是在所学的网络技术基础上，进行智能化建筑内计算机网络方案设计和集成。智能建筑内计算机网络应用需求(1)设计原则:高速、稳定、实用和安全。(2)优先采用以太网。(3)应配置无线局域网(WiFi)。(4)涉密的网络系统应符合各类安全、可靠和保密的要求。3.1智能建筑内计算机局域网技术(1)IEEE802局域网标准(2)IEEE802.3以太网技术(3)交换式局域网及三层交换技术(4)无线局域网(5)IPV6解决方案IEEE802局域网标准协议栈物理层负责在物理层实体间发送和接受位流，提供发送和接受信号的能力，对宽带的频道分配和对基带信号的调制等。IEEE802局域网标准协议栈数据链路层又细分为两个功能子层：数据链控制（LLC，LogicalLinkControl）子层和介质访问控制（MAC，MediaAccessControl）子层。802局域网标准802.1HighLevelInterface(HILI)WorkingGroupACTIVE802.2LogicalLinkControl(LLC)WorkingGroupINACTIVE802.3CSMA/CDWorkingGroupACTIVE802.4TokenBusWorkingGroupDISBANDED802.5TokenRingWorkingGroupINACTIVE802.6MetropolitanAreaNetwork(MAN)WorkingGroupDISBANDED802.7BroadBandTechnicalAdv.Group(BBTAG)DISBANDED802.8FiberOpticsTechnicalAdv.Group(FOTAG)DISBANDED802.9IntegratedServicesLAN(ISLAN)WorkingGroupDISBANDED802.10StandardforInteroperableLANSecurity(SILS)WorkingGroupDISBANDED802.11WirelessLAN(WLAN)WorkingGroupACTIVE802.12DemandPriorityWorkingGroupINACTIVE802.13802.14Cable-TVBasedBroadbandCommunicationNetworkWorkingGroupDISBANDED802.15WirelessPersonalAreaNetwork(WPAN)WorkingGroupACTIVE802.16BroadbandWirelessAccess(BBWA)WorkingGroupACTIVE802.17ResilientPacketRing(RPR)WorkingGroupACTIVE802.18RadioRegulatoryTechnicalAdvisoryGroupACTIVE802.19CoexistenceTechnicalAdvisoryGroupACTIVE802.20MobileWirelessAccessWorkingGroupACTIVE802.21MediaIndependentHandoverWorkingGroupACTIVE802.3子系列(以太网技术)名称标准传输介质类型最大网段长度传输速率使用情况以太网10Base-T2对3、4、5类UTP或FTP100m10Mbps不常用快速以太网100Base-TX2对5类UTP或FTP100m100Mbps十分常用100Base-T44对3/4/5类UTP或FTP100m100Mbps升级用100Base-FX62.5/125μm多模光缆2000m100Mbps不常用千兆以太网1000Base-CX150ΩSTP25m1000Mbps设备连接1000Base-T4对5类UTP或FTP100m1000Mbps常用1000Base-TX4对6类UTP或FTP100m1000Mbps常用1000Base-LX62.5/125μm多模光缆或9μm单模光缆，使用长波长激光多模：550m，单模：5000m1000Mbps长距离骨干网段常用1000Base-SX62.5/125μm多模光缆，使用短波长激光220m1000Mbps骨干网段十分常用万兆以太网10GBase-S50/62.5μm多模光缆，使用850nm波长激光300m10Gbps可用于汇聚层和骨干层网段10GBase-L9μm单模光缆，使用1310/1550nm波长激光10km10Gbps可用于长距离骨干层网段10GBase-E9μm单模光缆，使用1550nm波长激光40km10Gbps可用于长距离骨干层网段和WAN100BASE-T快速型以太网标准介质类型网段速率使用情况100Base-TX2对5类UTP或FTP100m100Mbps十分常用100Base-T44对3/4/5类UTP或FTP100m100Mbps升级用100Base-FX62.5/125

μm多模光缆2000m100Mbps不常用100Base-TX以太网标准结构千兆位以太网标准标准传输介质网段使用情况1000Base-CX150ΩSTP25m设备连接1000Base-T4对5类UTP或FTP100m常用1000Base-TX4对6类UTP或FTP100m常用1000Base-LX62.5/125μm多模光缆或9μm单模光缆，使用长波长激光多模光缆：550m

单模光缆：5000m长距离骨干网段常用1000Base-SX62.5/125μm多模光缆，使用短波长激光220m骨干网段十分常用千兆位以太网典型应用千兆以太网的光纤连接方式，解决了楼层干线的高速连接，1000Base-Tx用来解决桌面之间的高速连接。千兆位以太网可用于高速服务器之间的连接、高速主干网、内部交换机的高速链路以及高速工作组网络。万兆位以太网标准接口类型应用范围传送距离波长介质类型10GBase-LX4局域网300米1310nm多模光纤10GBase-LX4局域网10公里1310nm单模光纤10GBase-SR局域网300米850nm多模光纤10GBase-LR局域网10公里1310nm单模光纤10GBase-ER局域网40公里1550nm单模光纤10GBase-SW广域网300米850nm多模光纤10GBase-LW广域网10公里1310nm单模光纤10GBase-EW广域网40公里1550nm单模光纤10GBase-CX4局域网15米－4根Twinax线缆10GBase-T局域网25-100米－双绞铜线40G/100G以太网标准40G/100G以太网标准叫IEEE802.3ba40Gbit/s有1m交换机背板链路、10m铜缆链路和100m多模光纤链路标准100Gbit/s有10m铜缆链路、100m多模光纤链路和10km、40km单模光纤链路标准。400Gbit/s带宽的下一代以太网传输标准400Gbit/s以太网标准叫IEEEP802.3bs,尚未获批发布。工作组近期主要围绕制定100米多模光纤、500米单模光纤、2公里单模光纤、10公里单模光纤的相关标准。

交换式局域网及三层交换技术存储转发方式（Store-and-forward）直通方式（CutThrough）Hub(集线器)同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的站点都能像独占通信信道那样，进行无冲突地传输数据交换式局域网及三层交换技术三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面第三层交换技术提供了一种全新的VLAN划分法：基于IP及策略的VLAN即不管结点处于哪一个物理网段，都可以以它们的IP地址为基础或根据报文协议不同来划分子网无线局域网WLAN（WirelessLAN）

标准要求IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n标准1.0每子频道最大的数据速率11Mbps54Mbps54Mbps300Mbps

调制方式CCKOFDMOFDM和CCKMIMO-OFDM

工作频段2.4～2.4835GHz5.15～5.35GHz

5.725～

5.875GHz2.4～

2.4835GHz2.4/5GHz

可用频宽83.5MHz300MHz83.5MHz子频道312313传输速度300Mbit/s，最高可达600Mbit/s。IEEE802.11n采用智能天线技术，其传播范围更广，且能够以不低于108Mbit/s的传输速率保持通信无线局域网WLAN（IEEE802.11ac

）

理论上，IEEE802.11ac可以为多个站点服务提供1Gbit/s的带宽或是为单一连接提供500Mbit/s的传输带宽

无线局域网组网部件无线局域网组网方式(1)点对点模式无线局域网组网方式(2)基础架构模式无线局域网组网方式(3)扩展服务区ESS无线局域网组网方式(4)无线网桥模式无线局域网组网方式(5)无线中继器模式Zigbee技术

依据IEEE802.15.4标准，是一种经济、高效、低数据速率（<250kbps）无线技术，用于个人区域网和对等网络。工作在2.4GHz和868/928MHz频段主要应用于家庭自动化和遥测遥控领域，传感器之间近距离无线连接。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器。常用以太网组网结构-拓扑结构（1）常用以太网组网结构（1）常用以太网组网结构（2）常用以太网组网结构（3）常用以太网组网结构（4）以太网的全连接拓扑网络结构图可以支持内部任意主机之间互联的1Gbit/s数据流量。无线局域网组网案例局域网远程互连设计方案举例1核心层采用双机备份，以保证设备冗余和系统稳定可靠。核心交换机和汇聚层交换机之间采用万兆光纤链路，汇聚层交换机与接入层交换机之间采用千兆光纤，而接入层交换机采用百兆双绞线到桌面。设计方案举例2复习与思考题数字化医院对网络有何需求？采用什么解决方案？智能酒店的网络设计方案有何特点？宽带接入技术铜线接入技术（xDSL）光纤接入网技术（FTTx）无源光网络(PON)EPON以太网无源光网络GPON千兆位无源光网络以太网接入宽带接入技术接入网的概念国际电联（ITU—T）定义接入网为（公用数据传输网的）本地交换机与用户端设备之间的实施系统。接入网可使用各种传输媒体（如金属对绞线、光纤、同轴电缆、无线系统等），可支持不同的接入类型和业务所谓的接入技术就是指各种接入网的构建技术。其中又有宽带接入技术之说宽带接入技术常用的接入技术应用特性表连接类型传输速率特性描述PSTN最高为45Kbps使用电话线通过MODEM拨号连接ISDN基本速率(BRI）：128Kbps,群速率（PRI）：2Mbps使用电话线通过ISDN终端适配器拨号连接ADSL下行：1.544Mbps~8.448Mbps,上行：640Kbps~1.544Mbps使用电话线通过ADSLMODEM拨号连接。CE164Kbps是CE1的单个信道。CE1,就是把E1(2M)的传输分成了30个64K的时隙，一般写成N*64DDN2.048Mbps通过点对点连接提供高速数据、语音、音频、视频通信。帧中继56Kbps~44.736Mbps是X.25技术的变体和改良，是最流行的WAN技术之一光纤25.6Mbps~2.46Gbps高速传输语音和视拼、图像等多媒体信息，是最完美的WAN技术。以太网接入10Mbps~10Gbps使用网络交换机，通过租用线路与ISP相连宽带接入技术宽带接入网按传输介质不同可分：铜线接入技术（xDSL）、光纤接入网技术（FTTx）、无线接入技术、光纤/同轴混合接入网技术

宽带接入的目标就是为了克服这个瓶颈，实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度。公用数据传输网己经是光纤的高速网宽带接入技术铜线接入技术（xDSL）铜线接入，即数字用户线DSL（DigitalSubscriberLine）技术。它是一种以普通电话线和3类／5类线等铜质双绞线作为传输媒质。DSL类别下行速率上行速率可用距离双绞线HDSL2Mbps2Mbps最大5km;增加中继设备可达12km2HDSL22Mbps2Mbps最大5km1ADSL最大8Mbps最大768kbps最高速度下最大距离3.6km1RADSL最大8Mbps最大768kbps最大6km1IDSL最大

2Mbps最大

2Mbps最大

5km1SDSL768kbps768kbps最大

4km1VDSL13,26or52Mbps6or13Mbps最大1.5km1宽带接入技术PSTN拨号:使用最广泛速率为56kbps,随着宽带的发展和普及，这种接入方式将被淘汰。宽带接入技术ADSL:个人宽带流行风ADSL支持上行速率640kbps～1Mbps，下行速率1Mbps～8Mbps，其有效的传输距离在3～5公里范围以内。宽带接入技术VDSL:更高速的宽带接入使用VDSL，短距离内的最大下传速率可达55Mbps，上传速率可达19.2Mbps。VDSL使用的介质是一对铜线，有效传输距离可超过1000米。宽带接入技术光纤接入网技术（FTTx）光纤接入网是指在接入网中用光纤作为主要传输介质来实现信息传输的接入网。可分为两大类：有源光网络(AON，ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON，PassiveOpticalNetwork)。FTTx技术是光纤到x的简称，可以是FTTB（FiberToTheBuilding,光纤到大楼）FTTH（FiberToTheHome,光纤到户）FTTC(FiberToTheCurb,光纤到配线盒/路边)宽带接入技术有源光网络(AON)

有源光网络(AON)比无源光网络(PON)容易实现，AON传输距离和容量均大于PON，传输带宽易于扩展。AON包括基于ATM、SDH、PDH和LAN的有源光网络宽带接入技术无源光网络(PON)

无源光网络(PON)不需要在外部站点安装有源电子设备，PON是由局端的OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)、用户端的ONT/ONU(OpticalNetworkTerminal/OpticalNetworkUnit光网络终端/光网络单元)

、以及连接前两种设备的光纤和无源分光器(Splitter)组成的ODN(OpticalDistributionNetwork，光分配网络)以及网管系统组成。宽带接入技术无源光网络(PON)

PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。宽带接入技术EPON以太网无源光网络

采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，每个节点可提供从1Mbps到1000Mbps的接入带宽，真正实现“千兆到桌面”的带宽接入。宽带接入技术EPON以太网无源光网络

TDM数据(语音业务)和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。宽带接入技术GPON（GigabitPON）最新一代宽带无源光综合接入标准对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，下行速率高达2.5Gbps，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。提供QoS的全业务保障，同时承载ATM信元和(或)GEM帧在GPON标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet业务，包括IP业务和MPEG视频流)、PSTN业务(POTS，ISDN业务)、专用线(T1，E1，DS3，E3和ATM业务)和视频业务(数字视频)。GPON中的多业务映射到ATM信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。宽带接入技术以太网接入(LAN)

LAN方式接入是利用以太网技术，采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。出口是通过光缆或其他介质接入城域网。以太网与电话铜缆上的VDSL相结合，形成EoVDSL技术；与无源光网络相结合，产生EPON技术；在无线环境中，发展为WLAN技术。宽带接入技术无线接入

无线接入不是在现有的移动通信网平台上，而是应用WLAN技术，构建的是一个高速无线数据传输网。无线接入技术是继FTTH之后又一个值得期待的接入技术宽带接入技术3.3计算机网络系统平台TCP/IP协议

数据的传输和交换都是在IP数据包中遵守TCP协议来进行

Unix、NT、Linux网络系统平台比较流行的网络操作系统主要有Unix操作系统、Windows操作系统和Linux操作系统3.3计算机网络系统平台Internet网络技术从网络的角度，Internet就是一个分布式的全球性的计算机网络。这个网络的互连基础就是TCP/IP，各个子网有一个唯一的地址（IP地址），相互之间通过路由器连接，数据的传输和交换都是在IP数据包中遵守TCP协议来进行。3.4建筑内的IntranetInternet是信息系统及平台3.4建筑内的Intranet从Internet的信息服务功能角度，它是这样的一个信息系统及平台：由许许多多提供各类服务的主机（服务器）所组成的集合，用户向它们提出请求（访问），它们就会响应请求而提供服务，这一切对用户而言是透明的Internet提供多种信息服务3.4建筑内的Intranet基本信息服务:(1)远程登录（Telnet）;(2)文件传输（FTP）;(3)电子邮件（E-Mail）;(4)网上浏览（WWW）;(5)搜索引擎服务。除了上述的服务外，Internet上还提供诸如新闻组(Usenet)、电子公告板（BBS），网上聊天、网上寻呼、网络会议、网上购物、网上教学和娱乐等功能。Internet用所谓的C/S和B/S方式来提供信息服务，向所有用户提供标准的请求响应。Intranet网络技术3.4建筑内的IntranetIntranet又称为企业内部网，是Internet技术在LAN的应用。它的基本思想是：在内部网络上采用TCP／IP作为通信协议，利用Internet的Web模型作为标准平台，提供和Internet相同方式的服务。二层客户机/服务器模型（C/S）客户(Client)和服务器(Server)的术语是指一个通信中所涉及的两个应用。主动启动通信的应用称为客户，而被动等待通信的应用称为服务器。服务器通常是被动的，它总是等待客户的服务请求。3.4建筑内的Intranet二层客户机/服务器模型（C/S）二层的客户机/服务器结构将应用程序分成完全不同的两个部分，一部分运行在客户机上，另一部分运行在服务器上，服务器相当于后台进程，集中处理作业，而客户应用负责与用户打交道。3.4建筑内的Intranet浏览器/服务器(Browser/server)模式与传统的C/S模式不同的是,这里Web服务器不需要保留与客户端浏览器连接的信息，当客户通过HTTP协议连接到Webserver并提出文档请求，Webserver将文档提交出来便立即关闭连接。3.4建筑内的IntranetWebServer实际上WebServer就是网络操作系统的一个应用。相类似的还有数据库服务等3.4建筑内的IntranetASP.net开发平台ASP.NET的前身是ASP技术,ASP(ActiveServerPages)是Windows系统上开发Web应用的主流技术3.4建筑内的IntranetJ2EE开发平台

J2EE(Java2PlatformEnterpriseEdition)是建立在Java2平台上的企业级应用的解决方案，是Unix/Linux系统的主流技术3.4建筑内的Intranet建立楼宇内的Intranet网（1）一种Linux构架方案：Linux+Apache+Tomcat+MySQL，支持JSP技术3.4建筑内的Intranet建立楼宇内的Intranet网（2）这是当前应用最广泛的Intranet方案构架：Windows20xxserver+IIS+SQ