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第6章智能建筑通信自动化系统认识智能建筑通信自动化系统6.1通信自动化系统的相关设备和基本功能6.2计算机网络通信自动化系统6.3其他网络相关技术6.4知识目标（1）了解通信自动化系统的组成。（2）掌握通信自动化系统的相关设备及功能。（3）掌握智能楼宇中通信自动化系统的相关技术知识。（4）了解物联网系统的相关技术和应用。能力目标（1）能够认知通信自动化系统设备的构成。（2）能够理解和运用通信自动化系统的相关技术。（3）能够运用物联网的相关技术。6.1认识智能建筑通信自动化系统智能建筑的通信系统，大致可以划分为三个部分组成：1、以程控交换机为主构成的语音通信系统；2、以计算机及综合布线系统为主构成的数据通信系统；3、以电缆电视为主构成的多媒体系统。这3个部分既互相独立，又相互有关联。一个智能楼宇是以通信网络为基础，通过系统集成，将这几个系统结合在一起的。一个智能楼宇，除了有电话、传真、空调、消防与安全监控等基本系统外，各种计算机网络、综合服务数字网络都是不可缺少的，只有具备了这些基础通信设施，才能使楼宇构成一个名副其实的智能建筑。6.1认识智能建筑通信自动化系统6.2通信自动化系统的相关设备和基本功能6.2.1程控交换机“交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统（PSTN），我们知道，传统意义上的电话交换系统必须由话务接线员手工接续电话，这被称为人工电话交换系统，而我们所指的程控交换机是在人工电话交换机技术上发展而来。图6-1人工交换机程控交换机是将用户的信息、交换机的控制、维护管理等功能，采用预先编制好的程序存储到计算机的存储器内。当交换机工作时，其控制部分将自动监测用户的状态变化和所拨号码，并根据其要求来执行相关程序，而达到完成各种功能。图6-2程控交换机6.2.1程控交换机程控交换机的分类：1）按交换方式分类：市话交换机、长话交换机、用户交换机。2）按信息传送方式分类：模拟交换机、数字交换机。3）按接续方式分类：空分交换机、时分交换机。6.2.1程控交换机程控模拟交换机主要采用电路交换的方式处理来自电话网络的模拟话音信号，而程控数字交换机则可采用分组交换的方式处理经过数字化后的数字话音信号。现在，分组交换的使用比电路交换更加的广泛，因为它的效率更高，资源占用更少。图6-3电路交换和分组交换6.2.1程控交换机6.2.2用户交换机用户交换机：是一种只在一个单位或企业内部使用的专用交换机，它的特点是外线资源可以共用，而内部通话时不产生费用。用户交换机在技术上的发展趋势是采用程控用户交换机，而且使用新型的程控数字用户交换机不仅可以交换电话业务，并且可以交换数据等非话音业务，做到多种业务的综合交换与传输。电话交换机的基本呼叫类型：（1）主叫用户对本局中的另一个用户发起的呼叫（即主、被叫用户都连接在同一交换机上）称为本局呼叫。图6-4本局呼叫6.2.2用户交换机电话交换机的基本呼叫类型：（2）当被叫用户不是本局的用户，交换机需要将呼叫接续到其他的交换机时，即形成出局呼叫。图6-5出局呼叫6.2.2用户交换机电话交换机的基本呼叫类型：（3）相应地，从其他交换机发来的信号，呼叫本局的一个用户时，则为入局呼叫。图6-6入局呼叫6.2.2用户交换机电话交换机的基本呼叫类型：（4）如果从其他交换机发来的信号，呼叫的不是本局的一个用户，由本局交换机又接续（交换）到其他的交换机，本局交换机只提供汇接中转的功能，则形成转移呼叫。图6-7转移呼叫6.2.2用户交换机6.2.3程控数字交换机的基本功能和特点1.程控交换机的系统功能及用户功能（1）来话可多次转接及保持。（2）一般可以对分机进行计费。（3）可作呼叫转移。（4）电脑话务员或人工应答。（5）分机服务等级限制。（6）分机弹性编号。（7）分机免打扰。（8）分机分组代答。（9）特权分机可直接拨外线。（10）多方通话。（11）可锁定特殊号码。6.2.3程控数字交换机的基本功能和特点2.程控数字交换机的优点（1）体积小，重量轻，功耗低。（2）能灵活的向用户提供众多的新业务服务功能。（3）工作稳定可靠、维护方便。（4）便于采用新型共路信号方式。（5）易于与数字终端，数字传输系统联接，实现数字终端，传输与交换的综合与统一。6.2.3程控数字交换机的基本功能和特点3.未来程控交换技术的发展趋势（1）研制大规模集成电路，进一步减少体积、降低成本、增强功能、提高可靠性。（2）提高控制的分散，灵活程度和可靠性。（3）采用CCITT建议的高级语言，提高软件水平和模块化速度。加强支援系统的开发，建立强大的软件生成系统。（4）积极推行共路信号系统。6.2.3程控数字交换机的基本功能和特点（5）逐步引入非话业务，开发相应的接口，构成综合信息交换系统。（6）增强程控交换系统与其他类型通信网（如传真网、分组交换网或公用数据网、计算机局域网等）的接口连接与组网能力。（7）为适应高速信息业务日益增长的需求和光纤通信的发展，开展宽带综合业务数字网（B-ISDN）环境下的通信。6.2.3程控数字交换机的基本功能和特点6.2.4图像通信图像通信是指传送和接收图像电信号（或数据信息）的通信。它与语音通信方式不同，传送的不仅有声音，而且还有图像、文字、图表等信息，所以说图像通信是利用视觉信息的通信，或称它为可视信息的通信。图像信息按照其内容的运动状态，可划分为静止图像和活动图像两大类。静止图像包括黑白二值图像（文字、符号、图形、图表等），黑白或彩色照片（人物像、风景像、X光片等），高分辨率照片（航空摄影照片、气象卫星云图等）。活动图像包括电影、普通电视、电缆电视、可视电话、会议电视或高清晰度电视（HDTV）等。6.3计算机网络通信系统在智能建筑中，网络系统是通信网络、办公自动化网络和建筑设备自动化控制网络的总称，是智能建筑的基础。网络系统对于智能建筑来说，犹如神经系统对于人一样重要，它分布于智能建筑的各个角落，是采集、传输智能建筑内外有关信息的通道。6.3.1智能建筑网络系统的发展过程智能建筑的发展过程，在功能上是一个从监控到管理的过程，在技术上是一个以计算机技术、控制技术和通信技术等现代信息技术为基础的多学科的发展史。智能建筑的早期：由于技术条件的限制，采用模拟信号的一对一布线，网络系统是传输模拟信号的模拟电路网络，大型建筑内的设备只能在中央监控室内采用大型模拟仪表集中盘对少数的重要设备进行监视，并通过集中盘来进行集中控制，形成所谓的“集中监控，集中管理”的模式，此时的建筑仅仅可以称为“自动化建筑”。6.3.1智能建筑网络系统的发展过程20世纪80年代：由于微电子技术和信号处理和通信技术的发展，智能建筑的中央控制系统也开始发生了变化，在布线上不再全部采用一对一的布线，而且传输数字信号的数据网络在楼宇设备控制系统中也开始得到运用。但由于当时现场数据处理器的价格昂贵，功能也不够完善，大部分系统的运算和处理功能仍需在中央控制室的主机进行，网络系统仍然采用以模拟信号为主的模拟、数字混合系统，即仍没有脱离“集中监控，集中管理”的模式，此时的建筑只是功能上“增强的自动化建筑”。6.3.1智能建筑网络系统的发展过程20世纪90年代中期：随着低价格、高处理能力的现场处理器的出现，以前由中央监控主机完成的功能可以分散到各现场处理器来完成了，形成具有先进体系结构的“分散控制，集中管理”的模式，即所谓的DCS系统，被称为集散控制系统。该模式的网络系统仍存在局部的一对一布线，并未形成整个网络系统的数字化，仍为模拟/数字混合网络系统。但该模式实现了智能建筑的绝大部分功能，此时的建筑基本上称为“智能建筑”。6.3.1智能建筑网络系统的发展过程6.3.2智能建筑网络系统的结构智能楼宇的计算机网络系统可以分为内网和外网两部分，原则上，内网和外网是彼此分开的，物理上不应该有相互联系，这是出于安全性能上的考虑，但无论内网或外网，都可以划分为三个部分：用于连接各局域网的骨干网部分、智能楼宇内部的局域网部分、以及连接Internet网络的部分。1．用于连接各局域网的骨干网部分骨干网是通过桥接器与路由器把不同的子网或LAN连接起来形成单个总线或环型拓扑结构，这种网通常采用光纤做骨干传输。骨干网是构建企业网的一个重要的结构元素。它为不同局域网或子网间的信息交换提供了传输路径。骨干网可将同一座建筑物、不同建筑物或不同网络连接在一起。通常情况下,骨干网的容量要大于与之相连的网络的容量。6.3.2智能建筑网络系统的结构注意与智能楼宇区别的是，在广域网中，人们通常把城市之间连接起来的网称为骨干网，这些骨干网是国家批准的可以直接和国外连接的互联网。我国现有九个属于国家级别的Internet骨干网络。相比之下，智能楼宇内的骨干网仅局限于一座建筑物内部，它的作用就是完成将楼宇中的多个网络链接在一起,也完成将广域网的与本建筑物内的局域网络连接到一起。6.3.2智能建筑网络系统的结构图6-8智能楼宇内部骨干网的拓扑结构2、智能楼宇内部的局域网部分在智能楼宇内，可以一个楼层配置一个或多个局域网网段，也可以几个楼层合用一个局域网，这需要根据楼层用户的布局和需求来确定。为了便于管理，一般以一个楼层单独构建一个局域网为宜，并且在保证当前用户接入需求的前提下，站点数量应当留有可扩充的余地。目前，大部分局域网采用的网络结构为总线型的以太网络、令牌环为主，传输介质以双绞线、同轴电缆为主，也可采用光纤。6.3.2智能建筑网络系统的结构3、连接Internet网的部分智能楼宇与外界的连接，主要借助于公用网络，如PSTN、DDN、xDSL、ATM、X.25网等。当然，如果楼宇处于特殊地理位置，如较偏远地区，或者由于与外界联络的特殊需要，也可以架设微波卫星通信网络，但对于这种接入，是受到国家管控的，需要履行特别的手续才能架设。6.3.2智能建筑网络系统的结构6.3.3宽带通信网的相关技术1、综合业务数字网（ISDN）ISDN：是基于现有的电话网络来实现数字传输服务的标准，与后来提出的宽带B-ISDN相对应。传统的ISDN又被称为窄带ISDN即N-ISDN，简称ISDN。ISDN又称“一线通”，即可以在一条线路上同时传输语音和数据，用户打电话和上网可同时进行。ISDN的出现，使Internet的接入方式发生了很大的变化，极大地加快了Internet在我国的普及和推广。1、综合业务数字网（ISDN）（1）ISDN的组成包括终端（TE）、终端适配器（TA）、网络终端设备（NT）、线路终端设备和交换终端设备。ISDN的终端分为标准终端（TE1）和非标准终端（TE2）两种。TE1通过4根、2对数字线路连接到ISDN网络。而TE2连接ISDN网络要通过TA。1、综合业务数字网（ISDN）（1）ISDN的组成ISDN终端与网路的连接如下图：1、综合业务数字网（ISDN）（2）ISDN的接口标准化的ISDN用户-网络接口有两类：基本速率接口（BRI）和一次群速率接口（PRI）。①基本速率接口：由两个B信道和一个D信道构成（即2B+D）②一次群速率接口：根据用户对通信的不同要求可以有多种组合，典型的结构是30B+D、23B+D，分别对应于2.048Mbit/s（E1系统）和1.644Mbit/s（T1系统）的基群速率。1、综合业务数字网（ISDN）（3）ISDN的功能ISDN的功能是为用户提供一系列综合的业务，这些业务分为承载业务、用户终端业务和用户补充业务3大类。6.3.3宽带通信网的相关技术2、ADSL技术DSL（数字用户线路）：是一种以传统电话线为传输介质来传输数据信息的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RADSL等，一般称之为xDSL。ADSL技术是xDSL系列的之一，ADSL技术即非对称数字用户环路技术，就是利用现有的一对电话铜线，为用户提供上、下行非对称的传输速率。6.3.3宽带通信网的相关技术2、ADSL技术ADSL能够提供8.192Mbit/s下行速率和16～640kbit/s的上行速率。话音分离器MODEMLINEPHONEADSLMODEM接电话外线图6-10ADSL接入示意