智能小區(qū)多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式的分析

陳　峻

【摘 要】在智能住宅小區(qū)中，信息通信系統(tǒng)是重要的組成部分，文中討論了目前國內(nèi)外在解決智能小區(qū)通信系統(tǒng)所采用的各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，從中可以得出在選擇智能小區(qū)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式時要依據(jù)小區(qū)客觀情況，分析當?shù)氐男畔⑼ㄐ怒h(huán)境并以此為基礎(chǔ)，制定出先進、實用、合理及經(jīng)濟的技術(shù)方案，從而滿足各類居住群體的需求。

【關(guān)鍵詞】智能小區(qū)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；通信系統(tǒng)

TheAnalysisofMulti-typeNetworkArchitectureModelforIntelligentResidentialDistrict

Chen Jun

(Anhui University of Architecture Hefei Anhui 230022)

【Abstract】The Information and communication systemsis an important component for the residential district. The Information and communication systemsis an important component for the residential district. According to thecommunication system network modelbased on the objective circumstances and the information and communication environment, The advanced, practical, reasonable technical and economic technical project can be drafted to meet the needs of various groups to live.

【Key words】Intelligentresidentialdistrict;Network architecture; Communication system

1. 引言

在智能住宅小區(qū)中，信息通信系統(tǒng)是重要的組成部分。住宅小區(qū)是社會的一個大細胞，它不應(yīng)當也不可能建立一個獨立的高性能的信息通信系統(tǒng)，而應(yīng)是充分利用社會公共的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，使住戶能享用社會的信息資源，與社會實現(xiàn)交互與聯(lián)系［1］。因此，住宅小區(qū)信息通信系統(tǒng)的建立，必須以當?shù)氐男畔⑼ㄐ怒h(huán)境為基礎(chǔ)，制定先進、合理與經(jīng)濟的技術(shù)方案,且需具有以下功能：

(1)傳輸模擬和數(shù)字語音。

(2)傳輸高速與低速數(shù)據(jù)。

(3)傳輸傳真、圖形、圖像資料。

(4)傳輸電視會議系統(tǒng)的信息。

(5)傳輸安保系統(tǒng)和設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)的信號。

基于通信的基礎(chǔ)設(shè)施，小區(qū)信息通信系統(tǒng)可有以下不同的網(wǎng)絡(luò)方案，他們是ADSL+LAN方案、ADSL全覆蓋方案、FTTB+LAN方案、Home PNA方案、HFC方案和光綜合業(yè)務(wù)節(jié)點方案等［2］。

2. 多種網(wǎng)絡(luò)方案的分析

2.1 ADSL+LAN網(wǎng)絡(luò)方案。

為了適應(yīng)中高檔小區(qū)的寬帶接入要求，根據(jù)ADSL Modem設(shè)備具有多用戶共享的能力，一種較為經(jīng)濟的ADSL小區(qū)模式可讓每個樓層或每幢樓門6~12個用戶共享ADSL的8Mbps寬帶出口，每個用戶至少享受600Kbps~1Mbps的帶寬，而且大幅度減低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，使寬帶接入成為一種普遍接入。這種小區(qū)模式經(jīng)濟實惠，用戶適用面較廣。

大樓中水平布線為5類雙絞線，縱向布線為普通電話雙絞線。每個樓層有一個樓層控制室，樓層內(nèi)設(shè)HUB集線器和一套ADSL Modem及配套電源和散熱系統(tǒng)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)端口分配單元，分配后的網(wǎng)絡(luò)端口為10Base-T。每層樓的每個用戶的數(shù)據(jù)終端通過平行布放的5類線接入該層的網(wǎng)絡(luò)端口分配單元，網(wǎng)絡(luò)端口分配單元上連端口接入大樓的縱向電話雙絞線電纜，一直接入到中央機房的綜合接入平臺，即DSLAM局端設(shè)備，用戶可通過PC高速上網(wǎng)和瀏覽物業(yè)中心提供的信息。中央機房的DSLAM有一個上連端口（155MbpsSTM-1 ATM端口）與物業(yè)信息平臺網(wǎng)絡(luò)接口（PIPI）相連接，該網(wǎng)絡(luò)接口配置STM-1上連端口與電信公司寬帶骨干網(wǎng)相連，同時還有一個或多個STM-1/100Base-t以太網(wǎng)口與物業(yè)信息平臺（PIP）連通。

2.2 ADSL全覆蓋網(wǎng)絡(luò)方案。

本方案針對高檔小區(qū)/商務(wù)樓，采用ADSL全覆蓋方式。其特點是將一套ADSL局端設(shè)備DSLAM放在小區(qū)/商務(wù)樓物業(yè)中心機房，要求每個住戶都必須配置一套ADSL的終端及相應(yīng)的布線系統(tǒng)。每戶下行帶寬可達8Mbps，而且?guī)挭毾?，可接收視頻點播、數(shù)字視頻廣播等帶寬要求較高的視頻服務(wù)。

水平布線為5類線，垂直布線為普通雙絞線/5類線。小區(qū)建設(shè)5類線綜合布線網(wǎng)絡(luò)，用戶端采用ADSL方式接入用戶家庭內(nèi)的ADSL Modem直接通過5類線中的一對兩芯線與中央控制的DSLAM局端設(shè)備相連。用戶可通過PC告訴上網(wǎng)和瀏覽物業(yè)中心提供的信息。中央機房的DSLAM有一個上連端口（155Mbps STM-1 ATM端口）與物業(yè)信息平臺網(wǎng)絡(luò)接口（PIPI）相連接，該網(wǎng)絡(luò)接口再有一個STM-1接口與電信公司寬帶骨干網(wǎng)相連，同時，還有一個或多個STM-1/100Base-T以太網(wǎng)口與物業(yè)信息平臺（PIP）相連。

2.3 FTTB+LAN網(wǎng)絡(luò)方案。

對于需要實現(xiàn)遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男^(qū)/商務(wù)樓，在技術(shù)上使用光纖通信技術(shù)是最理想發(fā)，而光纖到大樓（FTTB）正是當前組建寬帶小區(qū)局域網(wǎng)的最新技術(shù)。光纖到大樓（FTTB）后通過LAN方式組建內(nèi)部的局域網(wǎng)，這是一種較常用的計算機局域方案。

小區(qū)高速局域網(wǎng)傳輸媒介采用單/多模光纖，通過FTTB解決各類線在傳輸距離上的局限。光纖到樓后接入網(wǎng)絡(luò)端口分配單元。光電轉(zhuǎn)換器設(shè)備（O/E）和HUB構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)端口分配單元，分配后的網(wǎng)絡(luò)端口為10Base-T。光纖的另一端連至物業(yè)信息管理平臺（PIP），通過O/與LAN Switch相連。物業(yè)平臺的各個管理、服務(wù)平臺都LAN Switch相連。廣域網(wǎng)端口可選用光纖、DDN和ADSL等方式。

局域網(wǎng)能為每個家庭提供10Base-T的網(wǎng)絡(luò)接口，并且可以根據(jù)用戶和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展需求，方便地提升網(wǎng)絡(luò)性能。

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性也同樣取決于所選用的設(shè)備，根據(jù)設(shè)備性能不同，可以實現(xiàn)每個用戶之間的隔離或者用戶之間的互通。

2.4 Home PNA網(wǎng)絡(luò)方案。

Home PNA（Home Phone line Networking Association）是一種新興的家庭局域網(wǎng)技術(shù)，他完全采用雙絞線組網(wǎng)，較傳統(tǒng)局域網(wǎng)具有很多的優(yōu)勢。目前歐洲已出現(xiàn)了Home PNA的論壇組織，并建立了Home PNA1.0的標準，網(wǎng)絡(luò)速度可分為1Mbps和10Mbps兩種類型，雙絞線距離可達300多米（線徑0.5mm）。其主要的設(shè)備為支持RJ11端口，上連端口為10/100Base-T光/電口個RJ11/RJ45 10 Base-T接口的HUB。用戶終端需配一塊Home PNA的網(wǎng)卡或外置適配器，設(shè)備總成本較為低廉。

樓宇中，所有布線均為電話雙絞線，是一種比較經(jīng)濟的小區(qū)寬帶接入方案，每個樓層的用戶終端配一塊帶RJ11口的Home PNA網(wǎng)卡，接入已布好的雙絞線對，上連方式可以考慮以下方式：

2.5 HFC方案。

混合光纖/同軸電纜網(wǎng)（HFC）具有FTTH、FTTC兩種網(wǎng)絡(luò)的共同點，具絞銅纜無法比擬的傳輸帶寬。他的分配網(wǎng)絡(luò)的主干部分用光纖，在光節(jié)點處完成光電轉(zhuǎn)換，再用同軸電纜將信號分配到用戶家中。Cable Modem是HFC中的關(guān)鍵設(shè)備，Cable Modem上/下行信道分布在電視模擬信號所占頻帶50~550NHz的兩側(cè)，其中，上行信道頻譜范圍為5~45MHz，下行信道頻率范圍為550~750MHz。當采用64QAM調(diào)制方式時，傳輸速率為25~40Mbps，而用256QAM技術(shù)時，傳輸速率可達40Mbps以上；由于其上行通道的RF頻譜中充滿了尖銳的噪聲、窄波段的干擾、寬波段的高斯噪聲以及非線形干擾等，一般采用慢速的具魯棒性的DWMT或QPSK方式調(diào)制，導(dǎo)致其上行信道中每個子通道的吞吐量為3~10Mbps。

由于城域有線電視的普及，同軸電纜基本已經(jīng)入戶?；谶@一有利條件，可以利用現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)實施該方案。但是，目前由于國家行業(yè)政策限制，本方案由電信部門來實施存在一定難度。

3. 基于LONWORKS 技術(shù)的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

3.1 現(xiàn)場總線技術(shù)的研究。

現(xiàn)場總線是用于過程控制現(xiàn)場儀表與控制室之間的一個標準的、開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線（FIELDBUS）為代表的互聯(lián)規(guī)范正在迅猛發(fā)展和擴大。由于采用現(xiàn)場總線將使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)安裝費用減少并且易于維護；用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場設(shè)備達到最佳的系統(tǒng)集成等一系列的優(yōu)點。現(xiàn)場總線技術(shù)正越來越受到人們的重視［3］，當前，現(xiàn)場總線的種類主要有：基金會現(xiàn)場總線FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/De2viveNet；CAN等。

3.2 Lonworks 網(wǎng)絡(luò)基本組成。

Lonworks技術(shù)包括設(shè)計、使用和支持Lon網(wǎng)絡(luò)所需的全部工具主要有：神經(jīng)元芯片Neuron Chip、神經(jīng)元芯片編程語言Neuron C、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議LonTalk、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)路由器Router、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器Transceiver 和網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具素為Lon網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)設(shè)計者可以利用這些平臺設(shè)計Lon 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點并安裝網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中采用Neuron芯片的智能節(jié)點（可能是傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)或其它測控設(shè)備）之間遵循LonTalk局部操作網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

3.3 Lonworks 網(wǎng)絡(luò)智能小區(qū)通信方案。

智能小區(qū)系統(tǒng)可以通過Lonworks技術(shù)互聯(lián)成一個整體，使智能小區(qū)能實現(xiàn)集中管理、分散控制。運用技術(shù)可以很容易地實現(xiàn)智能化住宅的所有功能，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以采用自由拓撲結(jié)構(gòu)布線容易。對不同的系統(tǒng)功能要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無需作任何修改，只需對Lonworks節(jié)點編寫相應(yīng)的程序，將其直接連接到控制網(wǎng)絡(luò)上，這使得整個智能小區(qū)具有很強的可擴展性。智能小區(qū)對整個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)視、控制，對各子系統(tǒng)信息進行采集。用戶不但可以在Lonworks網(wǎng)絡(luò)上傳輸控制命令，而且可以在Lonworks網(wǎng)絡(luò)上傳輸大量的服務(wù)信息，使小區(qū)的信息服務(wù)功能成為小區(qū)智能化控制系統(tǒng)的主要功能。

3.4 Infranet、Intranet、Internet互聯(lián)方案研究。

在這里，可以把Lonworks網(wǎng)絡(luò)稱為控制網(wǎng)絡(luò)-Infranet，它是由控制對象形成的網(wǎng)絡(luò)，是一種測控網(wǎng)絡(luò)。Intranet是局域網(wǎng)絡(luò)，它是多臺計算機之間的互聯(lián)。Internet是全球化的信息網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)了信息的遠程訪問。這三種網(wǎng)絡(luò)在很大方面有著本質(zhì)的區(qū)別，但是它們又有著各方面的聯(lián)系。

3.5 Lonworks 技術(shù)在智能樓宇應(yīng)用中的前景。

Lonworks技術(shù)在智能化住宅小區(qū)應(yīng)用方面的研究在我國才剛剛開始，但隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展和城市居民生活水平的逐步提高，人們對居住環(huán)境的要求也會隨之提高。因此智能化住宅小區(qū)領(lǐng)域?qū)碛袕V闊的市場?；贚onworks技術(shù)的智能小區(qū)系統(tǒng)將具有合理的兼容性、良好的擴展性、軟組合的配置靈活性以及易操作性等方面有獨特優(yōu)勢。這必然大大推動我國實現(xiàn)家庭信息化進程。智能家居能夠為人們提供更加輕松、有序、高效的現(xiàn)代生活方式。在不久的將來，沒有智能家居系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。建設(shè)部于2005年2月修訂頒布的《國家康居示范工程智能化系統(tǒng)示范小區(qū)建設(shè)要點與技術(shù)導(dǎo)則》中，信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)在電話網(wǎng)、電視網(wǎng)與寬帶網(wǎng)三網(wǎng)之外，增加了第四網(wǎng)。也即小區(qū)控制網(wǎng)，這就形成了今后居住小區(qū)四網(wǎng)并存的發(fā)展趨勢，為控制網(wǎng)絡(luò)提供了廣闊的發(fā)展空間與政策支持，也將會極大推動基于控制網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)與家庭智能化產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。

4. 結(jié)束語

上述討論了目前國內(nèi)外在解決智能小區(qū)通信系統(tǒng)所采用的各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，從中可以得出在選擇智能小區(qū)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式時要依據(jù)小區(qū)客觀情況，分析當?shù)氐男畔⑼ㄐ怒h(huán)境并以此為基礎(chǔ)，制定出先進、實用、合理與經(jīng)濟的技術(shù)方案，從而滿足各類居住群體的需求。

參考文獻

［1］ 張少軍.網(wǎng)絡(luò)通信與建筑智能化系統(tǒng).中國電力出版社，2004.7.

［2］ “Building Automation and Control Systems (BACS) -Part 5： Data Communication Protocol”，ISO 16484-5，2003.

［3］ 李正軍. 現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù). 機械工業(yè)出版社，2005.1.

［文章編號］1006-7619（2008）10-09-572

［作者簡介］陳峻(1958.10- )，男，學(xué)科組長、副教授。