智能小區寬帶建設論文

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隨著智能化住宅小區的普及和寬帶接入技術的發展，各種基于寬帶技術的應用服務也日益被人們所熟悉。在寬帶城域網接入層中采用各種智能通信網絡系統是實現小區智能化和信息化最有效的模式之一。在寬帶城域網接入層中采用各種智能通信網絡系統可實現住宅小區的智能化和信息化。

一、智能小區系統通信網絡結構

智能小區系統是由智能小區綜合布線系統和基于該系統人性化的多媒體應用所組成。智能小區系統一般包括以下幾個硬件系統：智能化的物業管理系統、現代化的通信系統、智能化的電表集抄系統、門禁系統和家居智能管理系統。圖1即為智能小區系統通信網絡結構示意圖。

圖1中，在小區中心機房，電話模塊局利用光纜上聯到PSTN電話網，下行通過電話主干電纜到電話交接箱，電話交接箱通過電話膠纜下聯到室外綜合箱中的室外高頻交接配電箱；室外綜合箱中的BAN設備S2403F交換機一方面可通過綜合光纜100Mbit/s上聯至ZAN點寬帶接入設備MA5200的100Mbit/s光口板上，另一方面既可通過五類線10Mbit/s下聯至小區網接入HUB，又可通過五類線10Mbit/s下聯至室外高頻交接配電箱；小區網接入HUB可用來連接住宅戶的NDT、單元或配電房的IP電表、門禁終端和物業終端等網絡設備；室外高頻交接配電箱將住宅戶的電話雙絞線和10Mbit/s寬帶上網五類線重新進行跳接，利用10Mbit/s寬帶上網五類線中的一對線來傳電話語音就可滿足住宅用戶邊打電話邊上網的需要；在住宅用戶端，五類線分出的RJ11頭接入電話機，RJ45頭接入計算機；在小區中心機房，ZAN點寬帶接入設備MA5200通過光纜1000Mbit/s上行至南京電信寬帶城域網，小區內部局域網交換機通過兩條百兆鏈路綁定上聯至寬帶接入設備MA5200的百兆電口板上，采用兩條鏈路的目的在于一方面可將上行帶寬增至200Mbit/s，另一方面可做到冗余備份；小區內部局域網交換機通過電口可接家居智能管理服務器和管理終端、物業管理系統服務器和管理終端、門禁系統服務器和管理終端以及電表集抄服務器和管理終端等，這些服務器和管理終端可對各自的信息點采集終端進行管理；小區網站計算機通過BAN點設備S2403F交換機的10Mbit/s口接入寬帶網，可供用戶訪問。實際上，圖1中的室外綜合箱的數目應根據小區住宅戶的多少而定，為簡單起見，圖1中僅給出了單個室外綜合箱、單個住宅戶和單個各種設備終端。

二、智能小區系統的組成和功能

智能小區系統由寬帶網絡設備、窄帶網絡設備、綜合布線系統設備、各種多媒體應用系統服務器和終端組成，通過這些設備的相互配合來完成小區的智能化管理和應用。由于窄帶通信網絡系統和綜合布線系統比較簡單，下面將主要介紹其他系統的組成和功能。

（1）網絡智能控制數據終端（NDT）系統

NDT系統是一個基于計算機網絡系統的智能住宅控制系統，它包括住宅樓宇防盜報警、災難報警、緊急求助、水電氣暖多表遠程自動抄收、家用電器控制等，通過計算機網絡線路構成整個住宅小區的集中管理控制系統。NDT網絡智能控制數據終端示意圖如圖2所示。

NDT網絡智能控制數據終端簡稱NDT智能終端，具有多個數字、開關、脈沖量I/O端口，可用于住戶室內外的安全防盜報警系統、煤氣泄漏檢測、緊急報警和服務請求、水電氣表的數據記錄等多種用途；鍵盤可用于查詢顯示當前水、電、氣三表讀數及費用；具有液晶顯示屏，可用于公告信息、提請住戶注意、及時通知住戶交納各種費用等。每個NDT作為數控終端，置放于住戶室內，可通過寬帶城域網接入層設備、小區內部局域網設備和家居智能管理系統中的服務器通信；家居智能管理系統中的服務器可以實施對每個NDT的監控和管理，并保存有住戶的相關數據庫。系統通過電話語音卡，可實現電話遠程家電控制、報警信息查詢等。

NDT智能終端介質訪問協議為IEEE802.3，網絡傳輸協議為TCP/IP。水表和煤氣表可以提供脈沖信號，通過信號線連接到NDT智能終端的脈沖量輸入口；住宅用戶電表為IP電表，上聯到NDT智能終端的下聯網絡口；NDT智能終端的上聯網絡口通過五類線連接到16口HUB的某一口上，NDT智能終端和住宅用戶電表均設有IP地址。

櫨蠭P地址的單元、弱電井和配電房IP電表，連同接在NDT智能終端上的住宅戶IP電表均受電表集抄系統中的服務器控制和管理。通過電表集抄系統中的管理終端可及時了解每個電表的讀數。

（2）寬帶城域網接入層設備系統

寬帶城域網接入層設備由ZAN點寬帶接入設備MA5200和BAN點設備S2403F交換機組成，再加上小區網接入HUB、小區內部局域網交換機共同構成智能小區通信網絡系統。

MA5200多業務寬帶接入設備是一種以太網接入處理系統，是寬帶城域網上分布式BAS（寬帶接入服務器）。它采用先進的網絡處理技術和交換式總線技術，具有強大的硬件轉發能力和靈活的協議處理能力。可以提供智能小區的以太網解決方案，為用戶提供高速上網、視頻點播、網絡互連等多種業務，能對用戶進行有效管理，并提供多種計費策略和認證策略，可以對用戶的業務流進行流量限制，對用戶的訪問目的地址進行限制，并對用戶進行二層的隔離和受控互訪，充分保證網絡的安全。MA5200支持靜態或動態的IP地址分配，采用虛模板方式配置接入用戶的IP地址網段。MA5200在用戶側提供百兆以太網接口，通過以太網交換機為用戶提供10Mbit/s以太網電接口，支持VLAN用戶接入方式。

S2403F交換機是一種高性能、低成本、功能強大的面向工作組的以太網交換機。它提供24個10Mbit/s以太網端口，3個自適應快速以太網交換端口，所有端口都支持全雙工的通信方式，支持即插即用，提供VLAN功能。

小區網接入HUB是S2403F交換機的端口擴展設備，可提供16個以太口，以供NDT和其他智能終端使用。小區內部局域網交換機是一種以太網交換機，它提供24個以太網端口，用來連接各種服務器和管理終端。（3）門禁系統

門禁系統主要由門禁終端、門禁服務器和門禁管理終端組成。用于東、南、西、北四個小區進出大門的防范。在小區大門上安裝門禁系統,在門框上邊中央位置安裝一對門磁,小區人員可用鑰匙正常打開大門。當系統處于設防狀態時,如果發生撬門,則會發出報警信號,通過門禁終端將信號傳至小區物業管理中心的門禁系統服務器上,即顯示出哪一個門發生何種類型報警,值班人員即可調度保安人員現場處理。而對于每個住宅戶的門禁系統則是通過NDT智能終端，由家居智能管理系統進行管理控制。

（4）物業管理系統

物業管理系統主要由物業終端、物業服務器和物業管理終端組成。物業終端主要有IC卡讀卡機、攝像監控機等。小區車輛的出入及收費、購物消費以及其他休閑消費均采用物業管理系統中IC卡管理系統來進行收費管理。就小區車輛而言，對長期用戶可用月卡,對來訪車輛可用臨時IC卡,所有IC卡均經讀卡機自動收費。在小區出人口設置攝像監控機，對來往車輛進行自動監控,并把車輛的資料(車牌號碼、顏色等)傳輸到物業管理系統中心軟件中。當車輛進庫時,在IC卡讀卡機檢測到有效卡片后,閘門機上升開啟,車輛進庫,當車輛駛過感應器線圈時,閘門機自動放下關閉。當有車輛離開時,司機所持的IC卡必須和電腦資料一致,包括車輛的資料(車牌號碼、顏色等)一致，才能升桿放行。

以上簡要介紹了智能小區系統的組成和功能，為保證各個組成部分能可靠運行，下面將討論智能小區系統的運行機理。

三、智能小區系統網絡運行機理

智能小區系統網絡配置包括VLAN劃分和IP地址分配。配置是否合理直接關系到通信網絡是否能穩定運行。

（1）VLAN劃分

VLAN劃分包括用戶正常上因特網的VLAN劃分、各種智能終端的VLAN劃分以及小區網站的VLAN劃分，各種服務器和管理終端均無VLAN劃分。VLAN的劃分由寬帶接入設備MA5200和S2403F交換機完成，小區網接入HUB下的設備的VLAN號由上聯S2403F交換機端口的VLAN號決定。

MA5200每槽位100Mbit/s光口板下可接8臺S2403F交換機，S2403F交換機的一部分端口可接因特網用戶，另一部分端口下聯至HUB可接智能終端。為保證MA5200同一槽位下每臺S2403F交換機的每個接因特網用戶端口有單獨的VLAN號，一般約定，接因特網用戶端口的VLAN號在1～250之間，下聯HUB的交換機端口的VLAN號在251～500之間。通常，每個住宅戶均安裝有NDT智能終端和IP電表，如所有的智能終端均在同一VLAN下，勢必在網絡上產生過多的廣播包，如給每個智能終端一個VLAN號，勢必造成VLAN號的浪費。系統建議100個智能終端劃分在同一VLAN下，相應地下聯同一VLAN智能終端的HUB上聯不同交換機的不同端口應具有相同VLAN號。需指出的是，如連HUB的S2403F交換機的端口具有相同VLAN號,則S2403F交換機應上聯至MA5200同槽位的100Mbit/s光口板端口上。

（2）IP地址分配

IP地址分配包括上因特網用戶的地址分配、小區網站的地址分配和各種終端、服務器、管理終端的地址分配，其中IP地址的配置由MA5200來完成。由于MA5200支持靜態或動態的IP地址分配，采用虛模板方式配置接入用戶的IP地址網段，所以可通過設置單獨的虛模板來為上因特網的用戶和小區網站分配合法IP地址，上因特網的用戶可通過動態獲取IP地址、Web頁面RADIUS認證上網，小區網站可通過靜態地址、MA5200本地認證接入因特網。另外，可通過設置單獨的虛模板來為同一VLAN下的智能終端分配保留地址，每個智能終端通過靜態地址、MA5200本地認證和各自的服務器進行通信。最后，MA5200通過百兆電口板的兩個百兆電口和各服務器、管理終端通信，建議兩個百兆電口做成TRUNK的形式。通過在相應的接口下配置一段保留IP地址，可滿足各服務器和管理終端對IP地址的需要。

通過上述設置，上因特網的用戶能PING通各服務器，可訪問服務器上的信息，可訪問小區網站。小區物業可在網站上信息，供小區用戶獲取。家居智能管理服務器給NDT發信息時，先給同一VLAN的NDT發信息，然后由NDT給同一VLAN下的NDT廣播信息，從而避免了由智能終端服務器給每個NDT發信息，減少流量。NDT能定時將脈沖信息傳給家居智能管理服務器。系統內其他終端和服務器將按照同樣的法則進行通信。