智能小區多種網絡結構模式的分析

陳　峻

【摘 要】在智能住宅小區中，信息通信系統是重要的組成部分，文中討論了目前國內外在解決智能小區通信系統所采用的各種網絡結構模式，從中可以得出在選擇智能小區通信系統網絡結構模式時要依據小區客觀情況，分析當地的信息通信環境并以此為基礎，制定出先進、實用、合理及經濟的技術方案，從而滿足各類居住群體的需求。

【關鍵詞】智能小區；網絡結構；通信系統

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

在智能住宅小區中，信息通信系統是重要的組成部分。住宅小區是社會的一個大細胞，它不應當也不可能建立一個獨立的高性能的信息通信系統，而應是充分利用社會公共的信息通信基礎設施，使住戶能享用社會的信息資源，與社會實現交互與聯系［1］。因此，住宅小區信息通信系統的建立，必須以當地的信息通信環境為基礎，制定先進、合理與經濟的技術方案,且需具有以下功能：

(1)傳輸模擬和數字語音。

(2)傳輸高速與低速數據。

(3)傳輸傳真、圖形、圖像資料。

(4)傳輸電視會議系統的信息。

(5)傳輸安保系統和設施監控系統的信號。

基于通信的基礎設施，小區信息通信系統可有以下不同的網絡方案，他們是ADSL+LAN方案、ADSL全覆蓋方案、FTTB+LAN方案、Home PNA方案、HFC方案和光綜合業務節點方案等［2］。

2. 多種網絡方案的分析

2.1 ADSL+LAN網絡方案。

為了適應中高檔小區的寬帶接入要求，根據ADSL Modem設備具有多用戶共享的能力，一種較為經濟的ADSL小區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，而且大幅度減低網絡建設成本，使寬帶接入成為一種普遍接入。這種小區模式經濟實惠，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，樓層內設HUB集線器和一套ADSL Modem及配套電源和散熱系統，構成網絡端口分配單元，分配后的網絡端口為10Base-T。每層樓的每個用戶的數據終端通過平行布放的5類線接入該層的網絡端口分配單元，網絡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局端設備，用戶可通過PC高速上網和瀏覽物業中心提供的信息。中央機房的DSLAM有一個上連端口（155MbpsSTM-1 ATM端口）與物業信息平臺網絡接口（PIPI）相連接，該網絡接口配置STM-1上連端口與電信公司寬帶骨干網相連，同時還有一個或多個STM-1/100Base-t以太網口與物業信息平臺（PIP）連通。

2.2 ADSL全覆蓋網絡方案。

本方案針對高檔小區/商務樓，采用ADSL全覆蓋方式。其特點是將一套ADSL局端設備DSLAM放在小區/商務樓物業中心機房，要求每個住戶都必須配置一套ADSL的終端及相應的布線系統。每戶下行帶寬可達8Mbps，而且帶寬獨享，可接收視頻點播、數字視頻廣播等帶寬要求較高的視頻服務。

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

2.3 FTTB+LAN網絡方案。

對于需要實現遠距離高速數據傳輸的小區/商務樓，在技術上使用光纖通信技術是最理想發，而光纖到大樓（FTTB）正是當前組建寬帶小區局域網的最新技術。光纖到大樓（FTTB）后通過LAN方式組建內部的局域網，這是一種較常用的計算機局域方案。

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

局域網能為每個家庭提供10Base-T的網絡接口，并且可以根據用戶和網絡技術的發展需求，方便地提升網絡性能。

本系統的網絡安全性也同樣取決于所選用的設備，根據設備性能不同，可以實現每個用戶之間的隔離或者用戶之間的互通。

2.4 Home PNA網絡方案。

Home PNA（Home Phone line Networking Association）是一種新興的家庭局域網技術，他完全采用雙絞線組網，較傳統局域網具有很多的優勢。目前歐洲已出現了Home PNA的論壇組織，并建立了Home PNA1.0的標準，網絡速度可分為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的網卡或外置適配器，設備總成本較為低廉。

樓宇中，所有布線均為電話雙絞線，是一種比較經濟的小區寬帶接入方案，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（HFC）具有FTTH、FTTC兩種網絡的共同點，具絞銅纜無法比擬的傳輸帶寬。他的分配網絡的主干部分用光纖，在光節點處完成光電轉換，再用同軸電纜將信號分配到用戶家中。Cable Modem是HFC中的關鍵設備，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，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調制方式時，傳輸速率為25~40Mbps，而用256QAM技術時，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方式調制，導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，同軸電纜基本已經入戶?；谶@一有利條件，可以利用現有的有線電視網絡實施該方案。但是，目前由于國家行業政策限制，本方案由電信部門來實施存在一定難度。

3. 基于LONWORKS 技術的智能小區網絡系統

3.1 現場總線技術的研究。

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

3.2 Lonworks 網絡基本組成。

Lonworks技術包括設計、使用和支持Lon網絡所需的全部工具主要有：神經元芯片Neuron Chip、神經元芯片編程語言Neuron C、網絡通信協議LonTalk、網絡接口、網絡路由器Router、網絡收發器Transceiver 和網絡開發工具素為Lon網絡的設計提供了一個完整的開發環境。系統設計者可以利用這些平臺設計Lon 網絡的節點并安裝網絡。網絡中采用Neuron芯片的智能節點（可能是傳感器、變送器、執行機構或其它測控設備）之間遵循LonTalk局部操作網絡通信協議。

3.3 Lonworks 網絡智能小區通信方案。

智能小區系統可以通過Lonworks技術互聯成一個整體，使智能小區能實現集中管理、分散控制。運用技術可以很容易地實現智能化住宅的所有功能，網絡結構可以采用自由拓撲結構布線容易。對不同的系統功能要求，網絡結構無需作任何修改，只需對Lonworks節點編寫相應的程序，將其直接連接到控制網絡上，這使得整個智能小區具有很強的可擴展性。智能小區對整個網絡進行監視、控制，對各子系統信息進行采集。用戶不但可以在Lonworks網絡上傳輸控制命令，而且可以在Lonworks網絡上傳輸大量的服務信息，使小區的信息服務功能成為小區智能化控制系統的主要功能。

3.4 Infranet、Intranet、Internet互聯方案研究。

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

3.5 Lonworks 技術在智能樓宇應用中的前景。

Lonworks技術在智能化住宅小區應用方面的研究在我國才剛剛開始，但隨著我國經濟的進一步發展和城市居民生活水平的逐步提高，人們對居住環境的要求也會隨之提高。因此智能化住宅小區領域將來有廣闊的市場?；贚onworks技術的智能小區系統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勢。這必然大大推動我國實現家庭信息化進程。智能家居能夠為人們提供更加輕松、有序、高效的現代生活方式。在不久的將來，沒有智能家居系統的住宅肯定不合潮流。建設部于2005年2月修訂頒布的《國家康居示范工程智能化系統示范小區建設要點與技術導則》中，信息網絡子系統在電話網、電視網與寬帶網三網之外，增加了第四網。也即小區控制網，這就形成了今后居住小區四網并存的發展趨勢，為控制網絡提供了廣闊的發展空間與政策支持，也將會極大推動基于控制網絡的小區與家庭智能化產業的迅猛發展。

4. 結束語

上述討論了目前國內外在解決智能小區通信系統所采用的各種網絡結構模式，從中可以得出在選擇智能小區通信系統網絡結構模式時要依據小區客觀情況，分析當地的信息通信環境并以此為基礎，制定出先進、實用、合理與經濟的技術方案，從而滿足各類居住群體的需求。

參考文獻

［1］ 張少軍.網絡通信與建筑智能化系統.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. 現場總線及其應用技術. 機械工業出版社，2005.1.

［文章編號］1006-7619（2008）10-09-572

［作者簡介］陳峻(1958.10- )，男，學科組長、副教授。