楼宇智能化技术第二章 许锦标

第2章 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PSTN 2.3.3数据通信网

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

本章导读 智能建筑的信息传输网络是“建筑智能化”的基础， 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 本章的重点内容之一。 其次，任何一个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 Internet)。连通外界的桥梁就要靠公用电信网。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，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。

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

(1)能与全球范围内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、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。

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智能建筑通信网络VOIP

模拟传输网 公用电话网 电话(信)网 数字传输网

计算机互联网

公用网

公用信息网、音视频网...

计算机网

内部专用网

现场控制网、集中管理网、消防网、安防网...

专用广域网

保密网

公安金盾网、海关金关网、政府办公网...

图2-1智能建筑的信息传输网络的分类

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

1.

电话(信)网

智能化建筑内的电话网一般是以程控用户交换机 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、交换、处理和利用。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

2. 计算机网 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。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.1 智能建筑网络的功能和分类

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

智能化建筑内实际上构建了多个LAN

互联网

公用信息网 Intranet

视频监控专网

中央控制室

政府办公网

办公保密网

楼宇控制, 安防,消防专网

图2-2 一个建筑内多个LAN并存

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电压信号 控制信号 电流信号 话音信号

2.1.2 智能建筑网络 的传输对象与特征模拟数据(信息)

音频信号

全频信号 基带视频信号

视频信号

复合视频信号 高清视频信号

C/S,B/S应用数据块 非实时数据 文件数据 大容量文档数据 控制数据

数字数据(信息)

图2-3智能建筑网络的传输对象

实时数据

音频流数据 视频流数据

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

(1)模拟控制信号传输特征直流到几百Hz低频范围 0-5V电压 4-20mA电流 温度、压力、流量... 传感器 变送器

屏蔽抗干扰传输技术 控制单元

短距离范围(几十米)

数字化 温度、压力、流量... 传感器 变送器 A/D 现场仪表 现场总线 数字方式传输 控制单元 距离范围大(1000m)

图2-4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 智能建筑网络的传输对象与特征

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

(2)模拟音频信号传输特征 传输特征：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，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。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

(3)模拟视频信号传输特征

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 100~300m,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，如采 用MPEG-4编码标准传输速率可下降到1Mbps的带宽。 复合视频信号通常采用模拟传输方式，信道的带宽要达到 900MHz, 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 20km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。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

(4)非实时数据传输特征 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。实际 运行中, 各用户的应用是异步和突发的,因此干线的传 输速率远小于所有下属端线需求之和,一般有15%~20% 的容量即可。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理 2.1.2 智能建筑网络的传输对象与特征

2.1 智能建筑网络功能及传输对象

(5)实时数据传输特征 音频和视频数据的传输需求有两个方面：其一是音频和 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1~2Mbps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。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

2.2 智能建筑网络传输介质

2.2.1 信道与传输损耗

⒈ 信道分类 ⒉ 信道容量 C=ω ×log2 [1+S/N] ⒊ 传输损耗信 源 发送 装置 传输 介质 狭义信道 广义信道

bit/s

接收 装置

受 信

者

图2-5 狭义信道和广义信道

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

2.2 智能建筑网络传输介质

2.2.2 双绞线塑料外壳 色标塑料绝缘层 塑料外壳 金属屏蔽层

无屏蔽双绞线UTP

铜导线

屏蔽双绞线STP

铜导线

5类UTP

6类UTP

3类大对数UTP

5类STP

7类STP

图2-6 双纹线传输介质

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

2.2 智能建筑网络传输介质

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 双绞线的应用

2.2 智能建筑网络传输介质

(1)3类线：传输频率 1MHz~16MHz,用于语音传输及最高 传输速率为10Mbps的数据传输。 (2)5类线：传输频率1MHz~100MHz,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。 (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1MHz~250MHz,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。

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

2.2 智能建筑网络传输介质

2.2.3 同轴电缆 在智能建筑中，同轴电缆主要用于有线电视网的 传输介质，在它上面可以开通视频图像通信和交 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。

外套 绝缘层 内导体

屏蔽层(外导体)

外套 屏蔽层(外导体) 绝缘层 内导体

图2-7 同轴电缆的基本结构

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

2.2 智能建筑网络传输介质

2.2.4光纤 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。单芯光纤 4芯光纤 分散型多芯光纤

纤芯 缓冲层 抗拉线 外壳 光纤 纤芯 抗拉线 外壳 剥皮线 抗拉线 外壳

图2-8 光纤的结构

第2章 智能建筑信息传输网络基础原理

2.2 智能建筑网络传输介质

光在光纤中的传播包层

① θ a θ n1 n2 ψ ② ③

A B C D

芯(n1)包层(n2)

多模光纤包层A B C

折射率

芯包层

图2-9 光在光纤中的传播A

折射率

多模变率光纤芯

包层

单模光纤

折射率

图2-10 光纤传输模式示意图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vz31.html