利用有線電視網作為智能小區信息傳輸方法的研究

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摘要：本文通過分析智能小區各種信息傳輸方式的發展以及各自的優缺點，詳細地討論了其中有線電視網信息傳輸方式的發展，并且針對目前智能小區的快速發展，對這種信息傳輸方式進行了簡要的說明。

關鍵詞：智能小區有線電視網CABLEMODEMHFC網絡

一引言

隨著經濟的發展，人類生活水平不斷的提高，人們對自己生存和歇息的環境也開始有了更高的要求。經濟的發展促使科技的不斷提高，隨著計算機技術、通信技術、音像技術的綜合發展，人們預言：未來的社會是信息的社會，所謂的信息社會就是基于上述三大技術的綜合發展和使用。這樣就產生了智能化建筑。智能建筑的發展有兩個基礎條件：一是社會對信息化的需求，二是信息技術的發展水平，兩者缺一都不能促進智能建筑的發展。

智能建筑由于發展歷史較短，關于什么是智能建筑，目前尚無統一的標準和定義。美國智能研究學會認為：智能大廈是指通過將建筑物的四個基本要素即結構、系統、服務和管理以及它們之間的內在關聯進行最優化，來提供一個投資合理的且擁有高效的舒適、安全、便利的環境空間。日本智能大廈研究會認為：智能大廈是指兼備信息通訊、辦公自動化信息服務以及樓宇自動化各項功能的、便于進行智能活動需要的建筑物。新加坡國家智能研究機構認為，智能大廈是指建筑物內建立一個綜合的計算機網絡系統，該系統應能將建筑物內的設備自控系統、通訊系統、商業管理系統、辦公自動化系統，以及智能卡系統和多媒體音像系統集成為一體化。應能對建筑物內部實現全面的管理、監控控制，它包括四個方面，一是設備方面：空調、供熱、給排水、變配電、照明、電梯、消防、衛星廣播電視、閉路電視監控、防盜報警、出入口控制、巡更管理；二是商業方面：物業管理、酒店管理、商業財務結算、停車場收費、商業咨詢、購物引導；三是通信方面：內部通訊、語音通訊、數據通訊、圖形圖像通訊；四是辦公自動化方面：計算機終端、打印機、復印機、傳真機等的使用和管理。我國專家認為，智能大廈的任務，需要在其中建立一個綜合的計算機管理系統。強調智能大廈具有多學科、多技術綜合集成的特點，利用系統集成的方法，將智能型計算機技術、通信技術、信息技術與建筑藝術有機地結合起來，獲得投資合理、適合信息需要，具有安全、高效、舒適、便利和靈活等特點的建筑物。

根據世界上已建成的智能建筑的功能，以及各種提法及其含義，簡單定義智能建筑應該有：建筑設備自動化系統，即BAS；通信自動化系統，即CAS；比較完善的辦公自動化系統，即OAS，這就是我們通常所說的3A建筑。這三個系統都有各自獨立的主控設備和網絡，又有大型計算機和高速數據網絡將其有機地集成在一起，通過組織、協調，不僅實現了三者各自的功能，而且發揮了三者的集體功能，這樣的建筑，就是智能建筑。

在3A系統中的通訊自動化系統，包括數字信息網絡、語言與傳真功能、有線電視、公用天線系統。

二通訊自動化系統中的各種信息傳輸方式的比較

2.1以太網

以太網是目前應用最為廣泛的局域網絡傳輸方式。以太網的基本特征是采用一種稱為載波監聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection)的共享訪問方案，即多個工作站都連接在一條總線上，所有的工作站都不斷向總線上發出監聽信號，但在同一時刻只能有一個工作站在總線上進行傳輸，而其它工作站必須等待其傳輸結束后再開始自己的傳輸。它采用基帶傳輸，通過雙絞線和傳輸設備，實現10M/100M/1000M的網絡傳輸。由于其應用的廣泛性，各網絡設備商均投入了極大的人力物力用于這類技術產品的研究和開發，從最初的同軸電纜上的10M傳輸技術，發展到現在的在雙絞線和光纖上的100M甚至1000M的傳輸技術、交換技術等。可以肯定的是，以太網技術還將以更快的速度不斷的發展提高。

以太網是目前網絡技術中比較先進成熟，實時性強，應用廣泛，性能穩定，價格低廉的通訊技術，廣泛的應用在智能小區中，可以為小區的管理提供物管信息系統、保安監控系統、可視對講系統、停車管理系統、巡更系統、電子公告系統等通訊手段，在家庭服務方面可以提供INTERNET上網，家庭安防系統、水電氣表的遠程抄收、火災和燃氣泄露報警及家電控制系統的通訊服務。對于一個智能小區通訊系統，系統的穩定性、實時性和價格是需要重點考慮的因素，以太網從各個方面均能滿足要求，是目前智能小區多選用的通訊手段。

2.3電話撥號

電話系統是現有通訊手段中歷史較漫長，應用較為廣泛的系統。電話系統的發展從過去單純的語音通話系統，已發展成為目前集話音、數據通訊、網絡通訊等各種功能的綜合性系統。在電話系統中發展起來的DDN、ISDN、ADSL等技術已在廣域網絡數據通訊領域體現了其技術方面的先進性。

電話撥號方式的數據通訊是通過調制解調器進行，調制解調器通過布設到用戶的電話線上，利用音頻調制技術進行通訊，目前的技術可使通訊速度達到最高的56K，技術成熟穩定，但其存在的缺陷為：①話音通訊與數據通訊不能同時進行②通訊速度基本已達到極限，速度不夠快，限制了應用的發展，即在多媒體通訊、大數據量傳輸等方面有較大的困難。③實時性差，撥號時間長，撥號可能一時撥不通（如對方占線等），因此對于控制系統來說，不是理想的通訊方式。

總而言之，利用電話系統進行數據通訊，實現小區智能管理，已不再是理想手段。

2.3ISDN和ADSL

電信系統已經發展出了利用一根電話線同時提供話音、傳真、數據等各種服務的技術，這種技術就是ISDN和ADSL技術。ISDN采用2B+D技術，在一根電話線上，可以同時提供2路電話或數據信號的傳遞，其中數據傳輸速率可以達到128K。ADSL技術，利用非對稱傳輸技術，在保證一條電話信道的同時，提供數據通訊信道，數據傳輸速率是非對稱性的，一般上行可以達到1M，下行7M，其傳輸速率滿足需求。這兩種技術的數據通訊均提供不間斷的連接，類似于專線方式，具有良好的實時性。因此是電信數據通訊業務未來發展的主流。目前存在的問題是：無論ISDN還是ADSL技術，均需對電信局的交換機增加配置，為此增加一大筆的費用，決定了其發展速度較為緩慢。而從工程實施角度來看，只需在用戶端加裝一個相應的傳輸裝置即可。

綜上所述，從技術上來講，ISDN和ADSL均為先進的技術，實時性強，傳輸速率高，性能穩定，工程實現方便，應用于智能小區的智能化系統較為理想，但目前因費用昂貴，所以不被廣泛采用。

2.4專用網絡

專用網絡指目前應用于專業智能大廈和樓宇控制系統的通訊方式，如LONWORKS，CEBUS等，目前這些技術在智能大廈和樓宇控制領域已占主導地位。

LONWORKS和CEBUS等專用網絡系統均有較規范的設計和施工規范，系統調試也無難度，系統構成為一個集中分散式的樹型結構，由各個層次的通訊節點和末端的控制節點構成，在末端的控制節點實現對設備的監控，中間的通訊節點則負責數據信息的傳輸。

2.5有線電視

有線電視在目前住宅建設中是必備的，因此利用這一現有系統來充當智能系統的數據傳輸媒介，可以省去部分布線的費用。有線電視系統的數據傳輸占用了部分電視的傳輸信道，并要求有線電視系統提供雙向通訊機制。

有線電視數據通訊目前的技術構造是一個基于同軸電纜的共享式數據通訊系統，采用ASK/FSK或CABLEMODEM進行數據傳輸，由于ASK/FSK傳輸速度受到限制，因此只適合于數據傳輸量較少的專用系統，要實現真正意義上的數據傳輸，需采用CABLEMODEM技術，由于數據傳輸信道共享，網上的各個節點的帶寬又有限，這正是有線電視技術急待解決的問題。

目前有線電視技術的發展方向應為：由單向傳輸系統向雙向系統的發展。

三：有線電視信息網中在智能小區的建設

綜合以上各種智能小區信息傳輸方式的技術發展狀況，本文重點探討一下利用有線電視綜合信息網來做中國的智能住宅。

采用頻率分割、數字壓縮、調制解調等技術，在有線電視HFC（HybridFiberCoax）網上，除傳送常規的廣播電視信號外，還可以進行高速的數據傳輸，實現圖像、數據和語音“三線合一”。光纖同軸電纜混合網（HFC），采用光纖與同軸電纜混合組成傳輸網絡的物理結構。光纖傳輸技術改變了傳統的全電纜網絡結構，采用HFC網結構的有線電視綜合信息網不僅能帶給有線電視更好的傳輸質量和更高的可靠性，更重要的是形成了一個性能良好的雙向通信的基礎結構，HFC網可以直接把750MHZ-1GHZ或更高的帶寬送至用戶家中，具備了廣闊開展諸如電視廣播，影視點播（VOD，NVOD，家庭影院），聲音廣播（模擬及數字電視），音頻點播（AOD），數據通訊（計算機聯網，INTERNER瀏覽），電信服務等多種服務功能及增值服務項目，其開發應用潛力是不可估量的。

HFC網絡結構一般采用前端到分配區為光纖干線傳輸，分配區內采用同軸電纜傳輸的網絡結構。對于有線電視傳輸，有1310NM和1550NM波長的光纖可供選擇，而帶寬則可有更多的選擇。

單獨布線的智能住宅的建設是在住宅內采用綜合布線技術，單獨拉線，這樣導致住宅內到處都是弱電管線，增加了投資，同時也不利于今后的維護管理，從長遠的角度來看，這種方式在住宅的建設當中是不可取的。而采用有線電視HFC網絡作為智能住宅小區的信息傳輸網，不僅在功能上完全滿足要求，而且大大地簡化了小區布線，節約了大量的人力和物力，節省資金。由于其頻帶寬，具有極大的多次開發余地，基本上能保證住宅小區內的信息傳輸網在今后二十年內不落后，避免了重復投資，保護了房地產開發商和住戶的利益。住戶需要某種功能的時候，可以在現有的基礎上，加分支器來擴展接口。由此可見通過有線電視信息網建設智能住宅是一種很有發展前途的模式，下面重點對其進行介紹。（公務員之家整理）

3.1通過有線電視信息網建立的智能化物業管理系統

利用現有的有線電視雙向網絡作為智能化小區的傳輸網，控制中心可以設在CATV網能到達的任何地方。實現功能如下：有線電視CATV、視頻點播（VOD）、計算機網絡、室內防盜、三表遠程抄表、緊急求助、煤氣泄漏探測和關斷、家電控制、小區信息查詢和電視門鈴。HFC網絡的同軸電纜進入用戶家，連到一個電纜數據終端上，電纜數據終端分別和有線電視、家用計算機和門禁系統相連，電纜數據終端可以通過無線或有線的方式和防盜探測器、緊急求助按鈕、三表、煙霧探測器、煤氣報警和自動關斷器以及家電控制器相連。

在住戶家的各窗戶旁邊安一個紅外探測器，在臥室和客廳里各安一個緊急報警按鈕和煙霧探測器，在廚房和浴室里各安一個煤氣探測和自動關斷器，在門邊安一個門磁。上述探測器通過無線或有線的方式和電纜數據終端相連，電纜數據終端通過有線電視的HFC網絡和住宅管理中心相連。當住宅內發生盜警、火警、煤氣泄漏和發生異常情況（異常情況下掀動緊急按鈕等）時，住宅內的聲光報警系統啟動，同時信號傳輸到智能住宅區的管理中心，在管理中心計算機監控屏幕上的住戶地圖中相應的部分出現聲光報警并顯示住戶在哪一幢樓的哪一個房間，發生的是哪一種類型的報警（盜警、火警、煤氣泄漏、緊急求助等），并通知相應人員趕赴現場。

采用電子水表、電子電表、電子煤氣表，電纜數據終端對三表進行讀數，將其存儲在EPROM中，管理中心的計算機通過有線電視網絡讀取住戶家中的三表，實現了遠程自動抄表。這樣，就可以將三表裝到住戶的家中，減少了室外的水管和煤氣管的投資建設，同時也減輕了施工難度。也避免了一些不法分子冒充抄表員到住戶家進行搶劫的事件的發生，保障了住戶的安全。

在單元入口處的防盜門上裝一個微型攝像頭，通過一個混頻器和有線電視網相連，將這個信號調到有線電視網上的一個空閑頻道上，當有人按門鈴時，將電視調到指定的頻道上就可以看見按門鈴的人，這種方式比用常規的可視門鈴系統便宜。

在雙向HFC網絡的上下行通道中各劃出一定的帶寬傳輸數據業務，通過HFC網和大眾信息網、商業銷售網、圖書情報網、醫療網、機關團體網、校園網、金融證券網、公司企業網、銀行和國際互連（INTERNET）網相連。和銀行聯網后，就可以實現交費的自動化。住戶配備CABLEMODEM，通過個人電腦訪問上述的各種網絡，就可以在家里進行電子郵件的傳遞、遠程網的登錄、股票操作（可以在家下單）、語音與傳真服務、遠程購物、遠程教育、遠程醫療診斷和咨詢，以及有線電視系統所能提供的所有服務，如視頻點播和付費電視等。

隨著科學技術的發展，WebTV和IP電話的研制，不用計算機，只要買一臺Web電視機，就可以看電視，同時又可以完成上面提到的各種網絡功能，當然在家安一部電纜電話，就可以通過有線電視網打電話。

3.2系統功能的擴展

在CDT上擴展485和電話接口，在小區的室外放幾個CDT，通過485接口，對小區的外圍實現如下功能：室外監控、停車場的管理與計費、保安員的巡更自動化管理、電梯和水箱監控.

在停車場的四周加防盜監視器，在出入口處采用無接觸式感應刷卡系統，并和有線電視綜合信息網相連，司機不用下車，只要將卡放在胸前，車場的門就自動打開，對車場進行自動管理和計費。

在各主要的巡更點、電梯和水箱處安裝感應器，感應器和有線電視綜合信息網相連，保安尋到此時，感應器感應到保安員的感應卡后，就記錄下，如果在規定的時間內，保安員沒有到，控制中心的計算機就產生報警，提示調度員呼叫保安員，通過這種方式督促保安員。并可以調攝像機，觀看此處保安員的情況，同時可以防止意外事件的發生。同樣，電梯和水箱的狀態通過有線電視綜合信息網傳到管理中心，就可以對電梯和水箱進行監控。

在室外相應的場所設立音箱和信息公告牌，在有線電視網上的相應頻道播放輕松愉快的背景音樂，以烘托和調節住宅區的氣氛，通過有線電視綜合信息網小區信息。

四結論

智能建筑是信息的傳輸載體，它使人們從相距甚遠而變得近在咫尺；智能建筑能給人們提供一個舒適良好的環境，使人們能夠有效地提高工作效率；智能建筑能對自然或人為災難的預防和控制提供有效的方法和措施，以確保生命和財產的安全；智能建筑能對大樓內的機電設備提供實時的監測和控制，以提高設備的運營能力和降低能耗；智能建筑還具有足夠的冗余和兼容性特點，以便包容未來科學的發展和新技術的應用。智能建筑能把建筑藝術與電腦和信息技術有機結合，也是綜合性地反映時代高科技成就的科技產業。它涉及建筑材料、設備、機械、施工等，電子領域的計算機軟硬件、網絡、IC卡等，通信領域的衛星、廣播、電視、電話、傳真、電子郵件等，機械領域的儀器、儀表及各種設備等等的變革，不僅大大提高了建筑領域本身的技術水平和科技含量，而且必將推動相關產業結構的現代化和產品結構的升級換代。因此，在我國研究和發展智能建筑，無疑有著重大的現實意義和深遠的歷史意義。

參考文獻：

1陳元麗，現代建筑電氣設計實用指南，中國水利水電出版社，2000年1月

2徐超漢，徐智能，智能大廈樓宇自動化系統設計方法，科學技術文獻出版社，1998年4月

（公務員之家整理）