智能建筑通信網絡研究論文

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一、引言

智能建筑的核心是系統集成[1],而系統集成的基礎則是智能建筑中的通信網絡.隨著計算機技術和通信技術的發展和信息社會的到來,迫使現代建筑觀念不得不更新.在信息化社會中,一個現代化大樓內,除了具有電話、傳真、空調、消防與安全監控系統外,各種計算機網絡、綜合服務數字網等都是不可缺少的.只有具備了這些基礎通信設施,新的信息技術,如電子數據交換、電子郵政、會議電視、視頻點播、多媒體通信等才有可能進入大樓.使它成為一個名符其實的智能建筑.目前,在多數涉及與智能建

筑有關的事物中,不論是物業主還是參加競爭的設計者,都把重點放在樓宇管理自動化系統和結構化布線系統上,許多所謂的智能建筑,其實就是樓宇自動化系統加上結構化布線和程控交換機,根本就忽略了通信網絡的建設.我們認為,在建筑智能化工程中,應該高度重視信息這個要素,而通信網絡正是為建筑的各個部分傳遞信息的道路.隨著分布式智能建筑控制系統技術的日益成熟和應用普及,在BAS中控制將進一步分散,在網絡中傳遞的將更多的是管理信息,系統的集成則越顯得重要[2],另一方面,目前由于人們信息需求的激增,以及計算機技術帶來的多媒體終端等先進的終端技術,一個智能建筑的智能化瓶頸往往在于它的通信網絡.可以說,通信網絡技術水平的高低制約著智能建筑的智能程度.為此,智能建筑中的通信網絡的設計是完成建筑智能化工程的重點所在.本文討論基于最新網絡技術的智能建筑通信網絡的設計.

二、智能建筑的通信網絡功能

總體上說,智能建筑的通信網絡有兩個功能,第一是支持各種形式的通信業務;第二是能夠集成不同類型的辦公自動化系統和樓宇管理自動化系統,形成統一的網絡并進行統一的管理.智能建筑中的通信業務主要有下列一些形式:

1、電話:包括內部直撥,通過PBX與樓外公共交換網連接后通話.發展成為以PBX為中心組網形成2B＋D話音和信令通道,使電話用戶線具有綜合功能.

2、傳真:包括利用電話線進行樓內傳真以及與樓外的傳真,還可以通過發展而成的樓內綜合業務數字網(ISDN)的用戶線進行樓內之間或樓內外的傳真.

3、電子郵件、語音郵件、電子信箱、語音信箱:這是通過計算機網絡及其交換系統實現點對點(計算機)的文字或語音通信的一種方式.即通過對計算機屏幕的"書寫"或直接通過計算機的音響系統實現雙方的通信或對話.與之相應的電子信箱、語音信箱則是通過計算機的存貯系統實現"留信"或"留言".

4、可視電話:可視電話是一種小型圖像通信終端,利用電話線路同時傳遞圖像與語音信息.這種系統使用簡單,無需特殊線路,每秒可傳送10幀彩色圖像,并且價格相對低廉,同時,還可通過大樓PBX,進入公用電話網.同外部進行通信.

5、可視電話數據系統:可視電話數據系統是利用公用電話線路的會話型圖像通信.利用這種通信系統,鍵入所需信息代碼,傳送至數據庫計算機,主機收到該代碼后,即在數據庫中查找所需的信息,并將信息回送屏幕顯示出來,

6.會議電視:會議電視系統可支持大樓中各單位,各部門之間通信的要求,通過通信手段把相隔兩地或幾個地點的會議室連接在一起,傳遞圖象和伴音信號,使與會者產生身臨其境的感覺.

7、桌面會議系統:將計算機引入圖象通信,使得通信各方不僅可以面對面進行交談,還可以根據要求隨時交換資料和文檔,真正實現通信的交互性.桌面會議系統設有電子黑板,使會議各方可在同一塊電子黑板上完成信息交互,并可對電子黑板隨時打印,還可以重播會議片斷和收錄會議過程.

8,多媒體通信:多媒體通信是通過計算機網絡系統實現同時獲取,處理,編輯,存儲和展示兩個以上不同類型信息媒體（包括文字,語音,圖形,圖象〕的傳送,其最重要的基礎必需要具備寬帶的網絡系統.

9、公用數據庫系統:與大樓業務有關的資料可通過大樓的數據庫查詢,也可通過WAN查詢,數據類型可以是數據、文字、靜、動態圖象.

10、資料查詢與文檔管理系統:樓內各種辦公文件的編輯、制作、發送、存貯與檢索,并規定不同用戶對各類文檔的查詢權限.

11、學習培訓系統:與網絡聯機的多媒體終端及各種聲、象設備,提供各類業務學習與培訓.

12、觸摸屏咨詢及大屏幕顯示系統:安裝在大廳,多個觸摸屏咨詢系統安放在大廳不同位置,以聲,象,圖表等多種方式向用戶介紹大廈業務及其它信息.

13、人事,財務,情報,設備,資產等事務管理:將工作人員的素質,特長,單位,財務收支情況,文件,合同,通知,新技術,新業務,設備資源及其使用情況統統存入數據庫中,以便隨時查詢,實現事務管理科學化.

14、訪問INTERNET網絡:INTERNET正在發展成為把全球聯系在一起的信息網絡,所以對于用戶來說,具有訪問INTERNET的手段就顯得十分重要.大樓的智能局域網的主干網具有訪問INTERNET的信息通道,這就為大樓內的用戶訪問INTERNET提供了條件.

這些業務的實現對通信網絡的需求往往不同,已發展成熟的各種網絡幾乎都是針對特定的網絡業務,而目前基于ATM的寬帶綜合局域網技術日益成熟,使得在局域網內實現相當多的業務的綜合傳輸交換成為可能.

智能建筑中的通信網絡通常分為主干網和部門子網.主干網是連接部門子網、數據傳輸速率較高的網絡.部門子網是為完成各個部門特定目的而組建的局域網,它一般多種多樣.此外,通信網絡還包括以電話通信為主的PBX網絡.智能建筑的通信網絡應能支持上述的通信業務和大樓管理自動化及辦公自動化的要求,并且還要能夠適應今后15年通信業務發展的需要.

通常情況下在智能建筑中作主干網的有以下一些網絡技術:FDDI、100Base-T、100VG-AnyLAN、ATM等.我們認為,從技術及產品日益成熟和通信網絡發展方向來看,使用ATM技術作為主干網是一種優選方案.

作為智能建筑中的部門子網,往往根據部門需求選擇多種多樣的網絡.這可分為普通局域網、高速局域網和PBX網三種.在智能建筑中這三種子網往往共存.

三、一種智能建筑通信網絡系統

圖1是一種智能建筑通信網絡系統.主干網絡是以ATM交換機為中心的ATM網絡,有以下特點:(1)這是一種高速率網絡,每個端口速率高達25～155Mbps,這種帶寬使各個子網之間的通信暢通無阻,而且各個端口專用帶寬,使用戶的帶寬競爭局限在子網范圍內,因此,子網數目的增加不會影響已存用戶的業務質量.這對智能建筑內通信網絡的擴展來說是其它大多數網絡技術所不具備的.(20)采用局域網仿真技術使已有的局域網技術可以平滑無縫地接入主干網構成互連網.基于原有局域網的應用可以不加修改地在ATM互連網上運行.(3)ATM網絡與傳統局域網的無縫連接,進一步減少了網絡之間的橋、路由器、網關及HUB等協議轉換設備,使網絡延伸、網絡配置、網絡監視變得相當容易,網絡得到平整.這一點是其它主干網技術不可比擬的.(4)采用虛擬局域網技術,可以方便地構成虛擬局域網,不同虛擬局域網之間就像通過網橋連接的局域網.而且,網絡管理員可以將地域不集中、連接在不同集線器上的同一部門之間的設備構成一個局域網,這樣,網段的物理位置不再影響其邏輯子網,它帶來的好處是:每個部門可以擁有自己的虛擬局域網,它不受其它部門的網絡通信影響;通信網絡上任何位置的主機、服務器等從一個虛擬局域網移動到另外一個虛擬局域網不需要任何物理上的變動;同時,物理上變動的網絡設備也可以維持在相同的虛擬局域網上不變.這對智能建筑租用用戶來說是相當優越的.(5)ATM網絡采用永久

虛通路和交換虛通路來管理網絡連接,這樣網絡延伸變得簡單,而且永久虛通路的配置可以保證不同業務的帶寬要求.交換虛通路的采用可以簡化網絡管理員的網絡設置工作.交換虛通路的標準化使不同廠家的ATM產品的互連變得簡單.(6)ATM是B-ISDN的標準轉移模式,因此主干網與廣域網的連接也可以歸結為ATM與ATM的連接,這樣智能建筑通信網可以與廣域網無縫連接.(7)ATM網絡采用分布式網絡結構使它作為主干網有很高的穩定性.

圖1一種智能建筑通信網絡系統

它采用完全連接網狀拓撲來避免網絡單點失效,它的網絡控制分布存在于各個網絡節點,端到端多路由連接,網絡可以實現自重構,這些使網絡能應付各種災難情況,在智能建筑出現意外時能確保通信網絡暢通.(8)ATM是一種開放式網絡結構,ITU-T、ATM論壇分別制定了一系列網絡技術標準,這些使ATM網絡能夠兼容連接過去、現在和將來的各種網絡.因此,采用ATM作為主干網可以適應將來網絡技術的發展,使網絡生存周期增長,網絡等效性價比增加.

若干個大容量服務器(多媒體服務器)直接接入ATM網絡,可滿足多客戶機與服務器的多媒體通信對網絡帶寬的要求.部門子網一般設計為交換模塊式局域網,最常用的是10Base-T,它不但是物理上的星型連接,而且使用非屏蔽雙絞線作為傳輸媒質,這非常適合智能建筑綜合布線的情況.對于多用戶部門,可使用多交換模塊組成多網段的部門子網.而對于有高速要求的部門來說,則可組建高速局域網,高速局域網有100Base-T和FDDI和ATM工作組網等,根據我們的經驗,采用100Base-T和ATM工作組網更好.通過局域網交換機可將所有局域網部門子網接入主干網.如果部門子網的高速用戶數量不多,最好將高速寬帶終端用戶直接接入主干網,通過ATM網絡的虛擬局域網功能,將一些高速寬帶終端用戶與一些部門子網組建成虛擬局域網.PBX網是以電路交換方式交換話音為主的網絡.目前配備有N-ISDN功能的PBX交換機綜合了電路交換和分組交換方式,可以綜合交換話音和數據.在智能建筑中,使用N-ISDNPBX作電話網的交換節點具有明顯的優點:可以方便地將遠端和孤立的數據終端通過N-ISDN與主干網的網關接入通信網絡;可以方便地與公用N-ISDN的連接,實現對廣域網的低速訪問;2B+D和30B+D的速率接口可以充分滿足用戶對外部數據資源的訪問,實現用戶電報、高質傳真、高質電話、可視電話等業務;專用線路業務可以滿足特殊用戶保密要求,以及實現緊急報警等.PBX網絡自成一體,又可通過網關與主干網相連.多功能電視會議中心主要包括數字化投影電視和音響系統及同聲傳譯系統,在智能建筑的設計中,通過網絡互連技術,將相應的語音和圖像信息傳送給相關的子網或公共網,實現信息共享,這樣可使智能建筑具有更高的品質.樓宇管理自動化系統網絡在邏輯上是獨立的,中央監控系統監控和管理整個BAS,通過以太網接口,中央監控系統接入主干網絡,可向有關終端傳送監視和報警信息.通過主干網和PBX網絡接入樓外通信系統.

四、結語

隨著通信和計算機技術的飛速發展,智能建筑的相關技術日趨成熟,目前智能建筑的建設正方興未艾.在智能建筑的建設中,第一步是設計建設一個合理的能夠滿足大廈靈活組建通信網絡要求的綜合布線系統.智能建筑中的通信網絡是大廈智能化的基礎,智能建筑的通信網絡分為主干網和部門子網,主干網應該是基于ATM高速寬帶局域網,可支持智能建筑中多種通信業務(多媒體業務)和異類部門子網及樓宇管理自動化專用子網的互連對主干網帶寬的要求.通過局域網交換機,部門子網可接入主干網并形成互連,高速終端用戶（如部門經理等的桌面計算機）,直接接入主干網,并且可應用ATM網的虛擬局域網功能,與部門子網組建虛擬局域網.樓宇管理自動化網絡一般是專用網絡,通過綜合布線系統,可以靈活地組建物理上分散、邏輯上統一的樓宇管理自動化專用網絡,其中央控制系統通過局域網交換機接入主干網,向相關的部門主機傳送監視和報警信息.PBX網絡自成一體,又通過網關接入主干網.整個通信網絡既是一個整體,又有各部分通信的靈活性和高效率.智能建筑技術是一個多門類的綜合系統集成技術,所以,在建設智能建筑時,需要在大樓的設計階段,就要融進通信網絡的設計.