智能建筑概论 第4版 课件 第4、5章 建筑通信自动化系统、办公自动化系统

第四章建筑通信自动化系统建筑通信自动化系统是智能建筑的主要组成部分，它为建筑物的使用者提供最快和最有效的服务。通信自动化系统对来自建筑物内外的各种不同的信息进行收集、处理、存储、传输等工作。本章从通信系统的原理入手介绍智能化建筑中各类通信系统的工作原理和特点。学习此章应掌握通信系统的基本原理，清楚认识楼宇数据通信系统、楼宇会议电视和可视电话系统，理解VSAT卫星通信系统的组成、工作原理和应用特点，熟悉智能建筑中计算机网络的类型、工作原理和应用场合。4.1通信系统基本原理4.1.1通信系统的组成

图4.1通信系统的一般模型图4.2数字通信系统的组成

通信系统的一般模型如图4.1所示。由以下部

分组成。

①信息源：原始电信号的来源，其作用是将消息

转换成相应的电信号。

②收信者：原始信号的最终接收者。

③发送设备：对信源产生的原始电信号进行调制,

使其能够在信道中传输。数字通信系统的发送

设备又常分为信道编码与信源编码，如图4-2

所示。

④传输媒介：从发送设备到接收设备之间信号传

递所经过的媒介，在传输过程中会受到外界和

自身干扰，掺入噪声。

⑤接收设备：接收发送设备发出的信号，对其进

行解调还原。

上述是一个单向通信系统，但在大多数场合下,信源也是收信者，如电话。

4.1.2调制原理及多路复用技术

由于电信源产生的原始信号不能在大多数信道直接传输，需经过调制将它变换成适于在信道内传输的信号。调制是用欲传输的原始信号f（t）去控制高频简谐波或周期性脉冲信号的某个参量，使之随f（t）线性变化，经过调制后的信号称为已调信号。已调信号既携带原有信息，又能在信道中传输。解调是对调制信号作反变换，从已调制信号中恢复出原始信号。

调制方法可以分为两种，一是模拟调制，如调频调幅广播；另一种是数字调制，最常用脉冲编码调制（PCM）方式，此外，还有差分编码调制（DPCM）和增量调制（AM）等。（1）模拟调制模拟调制过程就是一个把电信号装载在一个被称作载波的高频率波上的过程。信号源发出的语音电信号是一个连续变化的波动信号，称为模拟信号，将这种连续变化的模拟信号装到载波上，称为模拟调制。调制后的电信号还是连续的，这种调制方式主要用于明线、对称电缆、同轴电缆以及微波中继线路，如图4.3所示。（2）数字调制方式

数字调制方式就是把语音、图像等模拟电信号变换成数字代码，然后传送到按脉冲“有”“无”进行变换的数字载波上。脉冲编码调制（PCM）原理是这样的，首先，将一个连续变化的模拟电信号每隔一定的时间间隔提取一个信号的幅度值，如将语音信号（频率为300～3400Hz），每隔1／8000s进行抽样，形成离散样值信号串，由于间隔时间极短，离散信号听起来如同原始连续信号。抽样值取出后，用规定的标准电平衡量每一样值，从而得到量化值，再以二进制数字来表示，就成为用0和1表示的数字信号，即PCM信号，其原理图如图4.4所示。图4.3模拟调制方式示意图4.4时分复用原理

在数字通信中，多采用时分复用方式来提高信道的传输效率。时分复用（TDM，Time-DivisionMultiplexing)的主要特点是利用不同时隙来传送各路不同信号，如图4.5所示。将A、B、C三路话音电信号通过数字调制取样后，按时间顺序，有规律地将三路电信号排起来，在一条公共的线路上周期性地发送，在接收端再对各自的信号按时间顺序进行区分，使三路信号分开、复原，达到时间分割、多路复用的目的。通信系统常采用在一个抽样周期内包含32个时隙的32路PCM系统。通信系统除了完成信息传递外，还必须进行信息的交换，传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，现代交换系统使用数字程控自动交换机，它能自动持续电话呼叫和数据传输，是一个综合数字网的关键。因此，在智能化建筑领域广泛使用数字换机。4.2数据通信系统

数据通信就是以传输数据为业务的一种通信，有单工、半双工和全双工3种工作方式。计算机的输入输出都是数据信号，因此，数据通信是计算机和通信相结合的产物，是计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的通信。数据通信必须按照某种协议，连接信息处理装置和数据传输装置，才能进行数据的传输和处理。4.2.1数据传输方式

1）并行传输和串行传输

并行传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。一个编了码的字符通常是由若干位二进制数表示，如用ASC‖码编码的符号是由8位二进制数表示的，则并行传输ASC‖编码符号就需要8个传输信道，使表示一个符号的所有数据位能同时沿着各自的信道并排的传输。

串行传输是数据在传输中只有一个数据位在设备之间进行的传输。对任何一个由若干位二进制表示的字符，串行传输都是用一个传输信道，按位有序的对字符进行传输。串行传输的速度比并行传输的速度要慢得多，但费用低。并行传输适用距离短，而串行传输适用远距离传输。

以标准并行口（StandardParallelPort）和串行口(COM口)为例，并行接口有8根数据线，数据传输率高；而串行接口只有1根数据线，数据传输速度低（见图4.6）。在串行口传送1位的时间内，并行口可传送一个字节；当并行口完成8个字母的单词传送时，串行口中就仅传送了一个字母。2）同步传输和异步传输串行传输又有两种传输方式，即同步传输和异步传输。

异步传输一般以字符为单位，不论所采用的字符代码长度为多少位，在发送每一字符代码时，前面均加上一个“起”信号，其长度规定为一个码元，极性为“0”，即空号的极性；字符代码后面均加上一个“止”信号，其长度为1或2个码元，极性皆为“1”，即与信号极性相同，加上起、止信号的作用就是为了能区分串行传输的“字符”，也就是实现串行传输收、发双方码组或字符的同步。这种传输方式的特点是同步实现简单，收发双方的时钟信号不需要严格同步。缺点是对每一字符都需加入“起、止”码元，使传输效率降低，故适用于1200bit/s以下的数据传输。图4.7为其传输示意图。同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号的，因此在一个串行的数据流中，各信号码元之间的相对为位置都是固定的（即同步的）。接收端为了从收到的数据流中正确区分出一个信号码元，首先必须建立准确的时钟信号。数据的发送一般以组（或称帧）为单位，一组数据包含多个字符收发之间的码组或帧同步，是通过传输特定的传输控制字符或同步序列来完成的，传输效率较高。

在面向字符方式中，数据被当做字符（8位）序列，所有控制信息取字符形式。每帧以一个或多个同步字符开始。同步字符常记做SYN，其8位编码为00010110，SYN告知接收装置是一个数据块的开始。在有些方案中具有特定的字符作后定界符。接收装置一接收到SYN字符，就得知已发送了数据块而开始接收数据，直到接收到后同步字符，一帧数据就告结束。之后，接收装置又开始寻找新的SYN控制字符。其传输示意图如图4.8所示。3）基带传输和频带传输

由计算机或终端产生的频谱从零开始，而未经调制的数字信号所占用的频率范围称为基本频带（这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干兆赫，简称基带（baseband）。这种数字信号就称基带信号。传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入线路，称为基带传输。

用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，也就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后通过解调恢复为原始基带脉冲。传送数据时，把已调信号送入线路，称为频带传输。4.2.2数据通信系统的质量指标

数据通信的指标是围绕传输的有效性和可靠性来制定的。这些主要质量指标有：1）工作效率

（1）符号速率

符号速率又称为信号速率，记为N，表示单位时间内（每秒）信道上实际传输的符号个数或脉冲个数（可以是多进制）。符号速率的单位是波特，即每秒的符号个数。

（2）信息传输速率

信息传输速率简称传信率，通常记为R。它表示单位时间内系统传输（或信源发出）的信息量，即二进制码元数。在二进制通信系统中，信息传输速率及（比特/秒）等于信号速率。对于多进制两者不相等。；例如四进制中符号速率为2400byte，其信息速率为4800bit/s；而八进制的信息速率为7200bit/s等。它们的关系为式中m为符号的进制数。2）频带利用率

在比较不同通信系统的效率时，单看它们的信息传输速率是不够的，或者说，即使两个系统的信息传输速率相同，它们的效率也可能不同，所以还要看传输这样的信息所占用的频带。通信系统所占用的频带越宽，传输信息的能力应该越大。在通常情况下，可以认为二者成比例，用单位频带内的符号速率描述系统的传输效率，即每赫的波特数：η=符号速率。3）可靠性

可靠性可用差错率来表示。常用的差错率指标有平均误码率、平均误字率、平均误码组率等。

误码（码组、字符）。它是接收出现差错的比特数（码组、字符）。差错率是一个统计平均值，因此，在测试或统计时，总的发送比特（字符、码组）数应达到一定的数量，否则得出的结果将失去意义。4.2.3数据交换

数据交换指在多个数据终端设备之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程。

数据交通主要可分为线路交换、报文交换和分组交换三种形式。

（1）线路交换

线路交换又称为电路交换。其原理与电话交换原理基本相同，即通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通信线路，如图4.9所示。这种线路交换系统，在两个站之间有一个实际的物理连接，这种连接是节点之间的连接序列，在传输任何数据之间都必须建立点到点的线路。如站点1发送一个请求到节点2，请求与站点2建立一个连接，则站点1到节点1是一条专用线路。在交换机上分配一个专用的通道连接到节点2再到站点2的通信，就建立了一条从站点1经过节点2再到站点2的通信物理通道。这样就可以将话音从站点1传送到站点2了。这种连接通常是全双工的，可以在两个方向传输话音（数据）。在数据传送完成后，要对建立的通道进行拆除，以便释放专用资源。

线路交换的缺点是线路的利用率低，在双方通信过程中的空闲时间里，线路不能得到充分利用。（2）报文交换报文交换的原理是当发送方的信息到达报文交换用的计算机时，先存放在外存储器中，待中央处理机分析报头，确定转发路由，并选到与此路由相应的输出电路上进行排队，等待输出，一旦电路空闲，立即将将报文从外存储器取出后发出（见图4.10），这就提高了该条线路的利用率。

这种交换方式不需要在两个站点之间建立一条专用通道，如果一个站想要向站点2发送一个报文（信息的一个逻辑单位），它把站点2的地址（编码方式，称为地址码）附加在要发送的报文上。然后把报文通过网络从节点到节点进行发送，在每个节点中（如要通过多个节点发送到站点2）完整地接收整个报文且存储这个报文，然后在发送到下一个节点。在交换网中，每一个节点是一个电子或机电结合的交换设备（通常是一台通用的小型计算机），它具有足够的存储容量来缓存进入的报文。一个报文在每个节点的延迟时间等于接收报文的所有位所需要的时间，加上等待时间和重传到下一节点所需要的排队延时时间。报文交换提高了电路的利用率，但报文存储转发后会产生延时。

（3）分组交换

分组交换也是一种存储转发交换方式，与报文交换的区别是：分组交换网中要限制传输的数据单位长度，一般在报文交换系统中可传送的报文数据位数可做得很长。分组交换是把报文划分为一定长度的“分组”，以分组为单位进行存储转发。分组就是将要发送的报文分成长度固定的格式进行存储转发的数据单元，长度固定有利于通信节点的处理。从而使其具备了报文交换方式提高电路利用率的优点，同时克服了时延大的缺点。4.2.4信道

信道是指由有线或无线电线路提供的信号通道。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过。1）狭义信道

通常将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。目前接在发端设备和收端设备中间的传输媒介，即狭义通道有架空明线、电缆、光导纤维（光缆）、中长波地标波传播、超短波及微波视距传播（含卫星中继）、短波电离层反射、超短波流星余迹散射、对流层散射、电离层散射、超短波超视距绕射、波导传播、光波视距传播等。

狭义信道通常按具体媒介的不同类型可分为有线信道和无线信道。

（1）有线信道

有线信道是指传输媒介为明线、对称电缆、同轴电缆、光缆及波导等一类能够看得见的媒介。有线信道是现代通信网中最常用的信道之一，如对称电缆（又称电话电缆）广泛应用于（市内）近程传输。

（2）无线信道

无线信道的传输媒质比较多，它包括短波电离层反射、对流层散射等。可以这样认为，凡不属有线信道的媒质均为无线信道的媒质。无线信道的传输特性没有有线通道的传输特性稳定和可靠，但无线信道具有方便、灵活、通信者可移动等优点。

2）广义信道

广义信道则除包括传输媒介外，还可包括有关的转换器，如馈线、天线、调制器、解调器等。在讨论通信的一般原理时，常指广义信道。

（1）调制信道

调制信道是从研究调制与解调的基本问题出发而构成的，它的基本范围是从调制器输出端到解调器输入端，从调制和解调的角度来看，一般只关心调制器输出的信号形式和解调器输入信号与噪声的最终特性，并不关心信号的中间变化过程。因此，定义调制信道便于研究信号的调制与解调问题。

（2）编码信道

在数字通信系统中，如果仅着眼于编码和译码问题，则可得到另一种广义信道—编码信道。这是因为，从编码和译码的角度看，编码器的输出仍是某一数字序列，而译码器输入同样也是一数字序列，它们在一般情况下是相同的数字序列。因此，从编码器输出端到译码器输入端的所有转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变换的方框加以概括，此方框称为编码信道。4.2.5数字数据网（DDN）

数字数据网（DigitalDataNetwork,DDN）是为用户提供专用的中高速数字数据传信到，以便用户用它来组织自己的计算机通信网。当然，也可用它来传输压缩的数字话音或传真信号。数字数据电路包括用户线路在内，主要是由数字传输方式进行的，它有别于模拟线路，也就是频分制（FDM）方式的多路载波电话电路。传统的模拟话路一般只能提供2400-9600bit/s的速率，最高能达到14.4-28.8Kbit/s的速率。而数字数据电路一个话路可为64Kbit/s，如果将多个话路集合在一起可达n*64Kbit/s，因此，数字数据网就是为用户提供点对点、点对多点的中、高速电路，其速率有2.4,4.8,9.6，19.2,64，n*64Kbit/s以及2Mbit/s。数字数据网的基础是数字传输网，它必须采用以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础，才能建立起数字传输网。

数字数据网主要有四部分组成：

（1）本地传输系统

从终端用户至数字数据网的本地局之间的传输系统，即用户线路，一般采用普通的市话用户线，也可使用电话线上复用的数据设备（DOV）（2）交叉连接和复用系统

复用是将低于64Kbit/s的多个用户的数据流按时分复用的原理复合成64Kbit/s的集合数据信号，通常称为零次群信号（DSO），然后再将多个DSO信号按数字通信系统的体系结构进一步复用成一次群即2.048Mbit/s或更高次信号。交叉连接是将符号一定格式的用户数据信号与零次群复用器的输入或者将一个复用器的输出与另一复用器的输入交叉连接起来，实现半永久行的固定连接，如何交叉由网管中心的操作员实施。

（3）局间传输及同步时钟系统

局间传输大多数采用已有的数字信道来实现。在一个DDN网内各节点必须保持时钟同步极为重要。通常采用数字通信网的全网同步时钟系统，例如，采用铯原子钟，其精度可达30万-600万年不差1秒，下接若干个铷钟，其精度应与母钟一致；也可采用多用多卫星覆盖的全球定位系统（GPS）来实施。

（4）网络管理系统

网络管理中心，对管理区域内的传输通道，用户参数的增删改、监测、维护与调度实行集中管理。DDN作为计算机数据通信联网的基础，提供点对点、一点对多点的大容量信息传送通道。如利用全国DDN网组成的海关、外贸系统网络。各省的海关、外贸中心首先通过省级DDN网，出长途中继，到达国家DDN网骨干核心节点。由国家网管心中按照各地所需通达的目的地分配路由，建立一个灵活的全国性海关外贸数据信息传输网络。并可通过国际出口局，与海外公司互通信息，足不出户就可进行外贸交易。此外，通过DDN线路进行局域网互联的应用也较广泛。一些海外公司设立在全国各地的办事处在本地先组成内部局域网络，通过路由器、网络设备等经本地、长途DDN与公司总部的局域网相连，实现资源共享和文件传送、事务处理等业务。DDN促进了EDI的普及。EDI是英文ElectronicDataInterchang的缩写，中文可译为“电子数据互换”，港澳称作“电子数资料联通”。它是一种在公司之间传输订单、发票等作业文件的电子化手段。它通过计算机通信网络将贸易、运输、保险、银行和海关等行业信息，用一种国际公认的标准格式，实现各有关部门或公司与企业之间的数据交换与处理，并完成以贸易为中心的全部过程，它是20世纪80年代发展起来的电子化贸易工具，是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物。国际标准化组织（ISO）将EDI描述成“将贸易（商业）或行政事务处理按照一个公认的标准变成结构化的事务处理或信息数据格式，从计算机到计算机的电子传输”。而ITU-T（原CUITT）将EDI定义为“从计算机到计算机之间的结构化的事务数据互换”。又由于使用EDI可以减少甚至消除贸易过程中的纸面文件，因此EDI又被人们通俗地称为“无纸贸易”。图4.11为一个企业的DDN解决方案。4.3楼宇会议电视和可视电话系统楼宇会议电视传递活动图像，而可视电话则属于静止图像通信系统。这两种系统通过具有视频压缩功能的设备向使用者显示近处或远处的图像，并进行通话。4.3.1会议电视会议电视是利用电视召开会议的一种通信方式。会议电视系统由会议电视的终端设备、传输设备以及传输信道组成。目前，会议电视的传送信道是利用现有的数字微波、数字光纤、卫星等数字通信信道。图4.12表示了电视会议室终端设备的基本配置。通过基本配置，把不同地点的会议电视终端经数字信道对接，就可以召开点对点的电视会议，如果要在多个不同地点同时召开电视会议，就得建立多点会议电视网。图4.12会议室终端设备的基本配置4.3.2可视电话机可视电话机是介于电话和彩色数字电视电话之间的图像通信产品，是一个简易的电脑，有一个摄像头和一个显示器，其工作过程与电脑上网过程类似。先是把摄像头拍摄的数码照片打包，然后用现有的一路模拟话路在正常通话的间隙，在几秒钟内向对方传送一幅一定质量的黑白或彩色图像，另一部电话那边接收、解压、播放。动态图像的可视电话占用的频带宽，需要在数字信道、数字交换系统上同时传输，需要采用频带压缩技术，如差分脉冲编码调制（DPCM）、离散余弦变换（DCT）、运动补偿等。4.4楼宇卫星通信系统卫星通信系统是智能楼宇通信网的一个组成部分，为智能楼宇提供与外部通信的一条链路，使楼宇的通信系统更为完善、全面，为跨区域通信奠定基础。以小型卫星通信系统（VSAT）为例，该系统由卫星、枢纽站和小地球站组成。卫星通信实际上是微波中继技术与空间技术的结合,它把微波中继站设在卫星上（称转发器），终端站设在地球上（称地球站），形成中继距离（地球站至卫星）长达几千公里乃至几万公里的传输线路。4.4.1楼宇数字卫星通信系统图4.13VSAT卫星通信系统的组成与工作原理框图

智能楼宇中适用的多为VSAT（VerySmallApertureTerminal）卫星通信系统，这类系统均为全数字系统，其构成如图4.13所示，主要环节有编码、多路复用、调制、解调、多路分离、解码等。利用数字卫星通信系统传送语言、图像等模拟信号必须先进行A／D转换，变成数字信号，该信号与其他需要传送的数字信号，如数据信号一起通过时分多路复用，处理成数字基带信号，调制后经由卫星线路传输，在接收端经解调后恢复成数字基带信号，经多路分离出单路数字信号，需转换成模拟信号的数字信号再经过D／A转换恢复成模拟信号。

在VSAT系统中，语音信号的编码主要有连续可变斜率增量调制和自适应差分脉宽调制两种方式,以及相应的时分多路复用。连续可变斜率增量调制方式（CVSL）是在每—个音节时间范围内提取信号的平均斜率，使量阶自动地随平均斜率的大小而连续变化（是指声音大小的变化不会出现突变）。VSAT系统传输数据时，一般是非实时性的，利用空隙时间间断性地进行。数据传输主要是指人与计算机，或计算机之间进行的通信。数据传输是靠机器识别接收到的数据，在传输过程中由于干扰等原因所造成的差错不能靠人工进行识别和校正，因此其传输的准确性和可靠性要求更高。数据传输的代码按时空顺序分类，可分为串行传输和并行传输。并行传输需占用多条通道同时传输一个字符的各个比特，虽然传输速度快.但由于占用通道过多而很少用。串行传输则是把组成一个字符的第一位到第N位代码按时序依次在一个通道中传输，又分为局部同步传输和连续同步传输两种方式。两者的区别主要是前者是每—字符前后附加起止码和终止码后单独进行传输，适于断续传输；后者是一块数据前后加上起止和终止标志进行传输，是一种效率较高，适于高速传输的方法。

4.4.2卫星通信的多址方式卫星通信不同于其他无线电通信形式的主要特点在于其覆盖面积大，非常适用于多个站之间的同时通信，即多址通信。卫星天线波束覆盖区任何地球站可以通过共同的卫星进行双边或多边通信联接。多址联接有频分多址、时分多址、码分多址和空分多址等四种方式。在多址方式中涉及到的信道分配方法则有预分配和按需分配两种。预分配是一种固定分配方式；而按需分配则是根据各地球站的申请临时安排的，按需分配信道。实现多址联接的技术基础是信号分割，即在发送端对信号进行处理，使各发送端所发射的信号各有差异，而各接收端则具备相应的信号识别能力，可从混合在一起的信号中选取出各自所需的信号。4.4.3VSAT卫星通信系统VSAT是一种具有甚小口径天线的智能化地球站，天线的口径在1m左右，可以很容易地安装在楼顶上。计算机技术与通信技术的紧密结合.使得VSAT具有很高的智能化程度，这包括很强的信号处理能力，对各种通信业务的自适应能力，以及时系统工作参数和工作状态的检测监控能力。

VSAT的设备要较一般地球站简单得多，相应的体积小、重量轻、造价低、易于普及。建站周期短，可以迅速安装井开通通信业务。模块化结构使用户的使用非常简洁方便，可直接与各种用户终端（传真机、电话、计算机等）进行接口，并且容易实现功能的改变和扩展。

（1）VSAT系统构成完整的VSAT系统（即VSAT卫星通信网）由通信卫星、中枢站以及大量VSAT站构成。中枢站与一般地球站规模大致相同，为实现对整个VSAT网的监管，中枢站比—般地球站多一个网络管理中心。中枢站通常与金融、商业、新闻等信息中心、指挥调度中心以及大型数据库连接在一起，中枢站的设备配置和技术指标是高标准，以有利于VSAT站设备的简化，造价的降低，使大量VSAT站成本占主要份额的系统总成本下降，性能价格比提高。VSAT站在VSAT系统中的数量由几百个到几千个不等。单个VSAT站由三个部分组成即小型天线、室外单元（ODU）和室内单元（IDU），如图4.14所示。（2）VSAT系统工作原理VSAT系统分为三类：以数据传输为主的星状网；以语音传输为主的网状网；点到点的固定信道。星状网最为广泛，由VSAT站与中枢站通过卫星连成。其中枢站的发射功率高，接收信道品质因数大；VSAT站的发射功率低，接收信道品质因数小。因此VSAT站可以通过卫星与中枢站通信，而VSAT站之间则不能通过卫星进行通信，只能通过“双跳”方式，即“VSAT站→卫星→中枢站→卫星→VSAT站”实现互通。VSAT站通过卫星传送信号到中枢站称为入中枢站传输，中枢站通过卫星传送信号到VSAT站称为出中枢站传输。入中枢站传输采用随机联接/时分多址方式（RA／TDMA），出中枢站传输采用时分复用方式（TDM）。各VSAT站的数据分组以随机方式发送，经卫星延时后由中枢站接收，中枢站将收到的数据分组进行处理，如果无错，则通过TDM信道发出应答信号；如果出错,中枢站就不发出应答信号。VSAT站收不到应答信号就需进行数据的重发。（3）VSAT系统的功能趋向多样化

VSAT发展的方向是在网内建立多个虚拟子网，或将多个小型网络合并成为一个大型的综合VSAT通信网，各个虚拟子网可以属于不同的业务或行政部门。数据音频视频广播、计算机的卫星宽带交互接人，电视会议等业务不断推动着VSAT的宽带化。宽带数据广播、宽带多址接人、卫星通信规程、宽带虚拟子网、网络综合管理，是发展VSAT宽带化的关键技术。4.5基于物联网的楼宇安防系统4.5.1物联网概念

物联网顾名思义，就是物物相连的互联网。它不仅仅局限于互联网或物体个体之间的联系，而是通过利用传感器、控制器等感知设备与互联网用新的方式联系在一起，进行数据交换，实现信息化，远程管理控制和智能化的网络，其主要解决物品与物品、人与物品、人与人之间的关系。图4.15巧为物联网的三个层次结构图。4.5.2物联网实现途径物联网的体系结构能够兼容各种开放协议，可分为感知层、网络层、应用层三层结构。感知层主要是对外界信息的智能感知，包括物体识别及信息采集，通过RFID、各类传感器、各类摄像头以及GPS定位系统采集末端信息，并通过局域网将数据集中到楼宇的主干网上，形成一个集楼宇信息于一体中端数据中心，楼宇监管单位可实时监视楼宇运行情况;网络层主要实现信息的转发和传送，它通过楼宇卫星通信将楼宇信息传至远端;应用层直接面向应用，针对物联网涉及的行业具体要求，实现口标的智能化管理，即通过大数据和云计算就能对设备进行一定功能上的控制，中间跳过了人为参与的环节，提高了工作效率和精确程度，实现了物的自我控制能力。4.5.3物联网在楼字安防系统中的应用

基于楼宇智能建筑的物联网安防系统包含众多物联子系统，例如，楼宇门禁子系统、消防安全子系统和视频智能监控子系统等。子系统口前采用有线和无线兼用的方式，但未来的发展方向趋向于采用无线连接方式，将信息最终交换于控制中心。楼层间的网络交换系统则通过物联网连接成一个整体节点，并将信息反馈到管理服务器系统中，经过计算机控制实现物的自我控制，并在监视屏中显示。同时，信息通过网络层可实现远传，政府部门甚至用户自己可对楼宇信息进行异地监控。1)楼宇门禁子系统楼宇门禁系统可采用可视门禁系统，具有语音、图像识别功能，在使用前可对合法用户的指纹、语音、相貌等特征进行采集，经过算法设计、系统优化等工作，提高系统的可用性。同时楼宇内部的人也可通过电子密码卡进人楼宇，并对出人的信息进行采集，以便校对，当然也要将门禁节点的信息反馈给监控中心。2)消防安全子系统消防安全系统中，传感器是最关键的一个零组件。通常用于防火安全的传感器都是红外传感器、可燃气体探测器以及烟雾探测器。这些传感器是消防安全系统的“耳口”，负责监控家庭中所有的危险迹象。一旦检测到潜在危险，传感器被触发，它会提醒报警器报警，同时将报警信息通过网络发送到消防部门，降低危险发生造成的严重后果及财产损失。3)视频智能监控子系统视频监控不能只停留在人工监视的水平上，并能够实现视频智能监控，即当夜晚监视人员要休息时，可调整为智能监控，如果夜晚有生命体进人监控范围，则会报警监视人员，这将大大减少人力资源的浪费。4.5.4以太网以太网是现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于20世纪70年代早期。最初的Ethernet(以太网)是一种传输速率为10Mbps的常用局域网(LAN)标准。在以太网中，所有计算机被连接在一条电缆上，采用具有冲突检测的载波监听多路访问方法，采用竟争机制和总线拓扑结构。以太网一般由共享传输媒体(如双绞线电缆)和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星形或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。1)以太网具有的一般特征概述(1)共享谋体所有网络设备依次使用同一通信媒体。(2)广播域需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。(3)CSMA/CD以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法(CarrierSenseDetection)以防止多个节点同时发送。

(4)MAC地址媒体访问控制层的所有Ethernet网络接口(NIC)都采用48bit网络地址。MultipleAccess/Collision。这种地址全球唯一。2)Ethernet网络基本组成

(1)共享谋体和电缆主要使用多模光纤，单模光纤和双绞线。

(2)转发器或集线器集线器或转发器是用来接收网络设备上的大量以太网连接的一类设备。通过某个连接的接收双方获得的数据被重新使用并发送到传输双方中所有连接设备上，以获得传输型设备。(3)网桥网桥属于第2层设备，负责将网络划分为独立的冲突域获分段，达到能在同一个域/分段中维持广播及共享的口标。网桥中包括一份涵盖所有分段和转发帧的表格，以确保分段内及其周围的通信行为正常进行。

(4)交换机交换机，与网桥相同，也属于第2层设备，且是一种多端口设备。交换机所支持的功能类似于网桥，但它比网桥更具有的优势，可以临时将任意两个端口连接在一起。交换机包括一个交换矩阵，通过它可以迅速地连接端口或解除端口连接。与集线器不同，交换机只转发从一个端口到其他连接口标节点，且不包含广播的端口的帧。

(5)以太网协议①标准以太网:以太网最初只有10Mbps的吞吐量，使用CSMA/CD(带有碰撞检测的载波侦听多路访问)的访问控制方法，这种早期的10Mbps以太网称为标准以太网。以太网主要有两种传输介质，双绞线和光纤。所有的以太网都遵循IEEE802.3标准，下面列出是IEEE802.3的一些以太网络标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps"，最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是100m),Base表示“基带”的意思，Broad代表“带宽”。

10BaseX是用以描述计算机网络中传输方式及介质的一种常用名词。常见的10Base系列有:10Base2,10Base5,10BaseF,10BaseT等。

10Base2使用细同轴电缆，是构成细缆以太网(ThinNet或CheaperNet)的主要传输媒质。它能够在低于每秒10兆位(10Mbps)下运行，而且最长电缆段可长达185m。相比于用在10Base5网络中的粗同轴电缆要便宜得多。

10Base5使用粗同轴电缆，它是最早以太网的主要传输媒质。它能在低于每秒10兆位(lOMbps)下运行，而且最长电缆段可长达500m。粗以太网也称为ThickNet。10BaseF是一种基于IEEE802.3的基带以太网。此处F代表光纤(Fiber)，使用光缆，该类型能够在低于每秒10兆位(10Mbps)下运行。根据其用途的不同，IEEE802.3制定了不同版本的10BaseF标准。

a.10BaseFP:采用无源光纤，主要用于桌面系统。

b.10BaseFL:采用光纤链路，可用于中间集线器和工作组。

c.10BaseFB:称为光纤主干，主要用于楼间中心设施线路。

10BaseT是一种基于IEEE802.3的基带以太网。它使用非屏蔽双绞线(UTP)和星形拓乎卜结构。该类型能够在低于每秒10兆位(10Mbps)下运行。它也称双绞线以太网或UTP以太网。②快速以太网:快速以太网仍是基于CSMA/CD技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然这可以使用交换技术来弥补。100Mbps快速以太网标准分为:100Base-TX,100Base-FX,100Base-T4这三个子类。

100Base-TX:是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送数据，一对用于接收数据。最大网段长度为100m。支持全双工的数据传输。

100Base-FX:使用单模或多模光纤(62.5或125p,m)。多模光纤连接的最大距离为550m。单模光纤连接的最大距离为3000m。使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150,412,2000m或更长至10km，与所使用光纤类型和工作模式有关，支持全双工的数据传输。

100Base-T4:是一种可使用3,4,5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。100Base-T4使用四对双绞线，其中的三对用于在33MHz的频率上传输数据，每一对均工作于半双工模式。第四对用于CSMA/CD冲突检测。它使用与10Base-T相同的RJ-45连接器，最大网段长度为100m。③千兆以太网:千兆技术仍然是以太技术，它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。升级到千兆以太网不必改变网络应用程序、网管部件和网络操作系统，能够最大限度地投资保护。千兆以太网技术有两个标准:IEEE802.3z和IEEE802.3aboIEEE802.3z制订了光纤和短程铜线连接方案的标准。IEEE802.3ab制订了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。

1000Base一CXCopperSTP25m1000Base-TCopperCat5UTP100m

1000Base一SXMulti-modeEiber500m1000Base一LXSingle-modeEiber3000m

④万兆以太网:万兆以太网规范包含在IEEE802.3标准的补充标准IEEE802.3ae中，它打一展了IEEE802.3协议和MAC规范使其支持10GB/s的传输速率。除此之外，通过WAN界面子层(WIS;WANinterfacesublayer),10千兆位以太网也能被调整为较低的传输速率，如9.584640GB/s（OGX92)，这就允许10千兆位以太网设备与同步光纤网络(SONET)STS-192c传输格式相兼容。

10GBase-SR和lOGBase-SW主要支持短波(850nm)多模光纤(MME)，光纤距离为2m到300m。10GBase-SR主要支持“暗光纤”(darkfiber)，暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。10GBase-SW主要用于连接SONET设备，它应用于远程数据通信。

10GBase-LR和10GBase-LW主要支持长波(1310nm)单模光纤(SME)，光纤距离为2m到10km。10GBase-LW主要用来连接SONET设备时，10GBase-LR则用来支持“暗光纤”(darkfiber)。10GBase-LX4采用波分复用技术，在单对光缆上以4倍光波长发送信号。系统运行在1310nm的多模或单模暗光纤方式下。该系统的设计口标是针对于2}300m的多模光纤模式或2m到10km的单模光纤模式。

3)CSMA/CD基本工作过程发送和接收介质访问管理模块的主要功能是实现带冲突检测载波监听多路访问和介质访问协议。CSMA/CD是一种随机争用介质方式，用以解决哪一个节点能把信息正确地发送到介质上的问题。由于介质是所有节点共享的，而每一节点的发送又都是随机的，有可能两个节点(或两个以上节点)同时往介质上发送信息，就会发生冲突，以致接收节点无法接收到正确的信息。发送时，按下列五个步骤进行:①传输前侦听。各工作站不断地监视电缆段上的载波。“载波”是指电缆上的信号，通常由表明电缆正在使用的电压来识别。如果工作站没有侦听到载波，则它认为电缆空闲并开始传输。如果在工作站传输时电缆忙(载波升起)，则其将与已在电缆上的信息发生冲突。

②如果电缆忙则等待。为了避免冲突，如果工作站侦听到电缆忙则等待。③传输并检测冲突。当介质被清(载波消失)后9.6μs，工作站可以传输。数据向电缆系统的两个方向传输。如果同一段上的其他工作站同时传输数据，数据包在电缆上将产生冲突。冲突由电缆上的信息来识别，当电缆上的信号大于或等于由两个及其以上的收发器同时传输所产生的信号时，则认为冲突产生。在电缆上发生冲突的数据包就成为废数据片。同时，发生冲突的工作站“广播”，向公共电缆传输一条“干扰”信号，使在电缆上的工作站能够感知到冲突。④如果冲突发生，重传前等待。如果工作站在冲突后立即重传，则它第二次传输也将产生冲突。因此，工作站在重传前必须随机地等待一段时间，这种方式称为“退避算法”。⑤重传或夭折。若工作站是在繁忙的电缆段上，即使不产生冲突，也可能不能进行传输。工作站在它必须夭折传输前最多可以有16次的传输。若工作站重传并且没有表明数据包再次产生冲突，则认为传输成功。

接收时，在电缆段上活动的工作站依据下列步骤:

①浏览收到的数据报并且校验是否成为碎片。在Ethernet局域网上，电缆段上的所有工作站将浏览中电缆上传输的每一个包，并不考虑其地址是否是本地工作站。接收站检查数据包来保证它有合适的长度，而不是由冲突引起的碎片，包长度最小为64bit。②检验口标地址。接收站在判明已不是碎片之后，下一步是校验包的口标地址，看它是否要在本地处理。如果它的地址是本地工作站地址，或是“广播地址”，或是被认可的多站地址，工作站将校验包的完整性。③如果口标是本地工作站，则校验数据包的完整性和正确性，主要是校验数据帧的长度、内容，如果完全正确，则接收数据包。以太网典型结构，如图4.16所示。

4.5.5令牌环(TokenRind)网令牌环(TokenRing)在物理上是一环状结构，如图4.17所示。环上传输着一个特定格式的帧，称为令牌(Token)。当环上各站都不发送数据信息时，环上只有令牌绕环不断传递，此令牌称为“空闲令牌”(一个特定的8位模式，如“11111110")。当一个站欲发送信息时，首先检测环中的令牌，当发现有空闲令牌经过，占有此令牌，并将其最后一位变成1，改成“忙令牌”(11111111)，将其发上环，紧随其后发送待发送的信息。现在环上已没有空闲令牌，其他各站均不能发送。环中的接收站收到发往本站的信息帧后，将帧的内容拷贝到本站，同时在该帧放上应答字段，并把该帧继续向前转发，发送站检测到应答字段后，即将该帧撤销。发送站在数据发送完毕，即“忙令牌”返回本站之后，又将“忙令牌”改回“空闲令牌”发往环上，如此周而复始。令牌环网与以太网不同的另一个特点是，在负荷很重时，仍具有确定的响应时间。令牌环网所遵循的标准是IEEE802.5，它规定了三种操作速率:1,4和16Mbps。新型的快速令牌环网可达100Mbit/s。在物理上可采用星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。

值得说明的是，令牌环网是已被淘汰的技术，但其原理仍然用于新型网络中。4.5.6同步光纤网络SONET

随着光传输线路的出现，数字时分复用(TDM)方案的进一步演化即出现了标准的信号格式，这就是美国在1988年首先推出的一个数字传输标准SONET，它是连接光纤传输系统的标准，是一个全球的物理网络，非常像局域网中的以太网双绞线电缆。该格式在北美称为同步光网络SONET(SynchronousOpticalNetwork)同步光纤网络，该术语在其他国家和地区称为同步数字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。

SONET可使用1Gbp、以上的速度发送数据，而且能够发送数据、语音和图像。是一种高可用性的传输技术，具有自愈的拓扑结构;且一个多供应商，不需要做转换便可实现不同供应商的系统之间的连接;作为一种同步操作网络，具有很强的多路复用能力，是一个可为网络用户和管理员提供大量的OAM&P网络运营、管理、维护和供应)服务的系统。

1)帧结构与速率

SONET的基本帧结构是一个由9行、90列字节构成的二维结构，其中的一个字节等于8比特，如图4.18所示。基本SONET帧的周期为125p,s，因此基本SONET信号的传输比特速率为:STS-1=(90字节/行)(90行/帧)(8比特/字节)(125p,s/帧)=51.84Mbps

该信号称为STS-1信号，STS表示同步传输信号，所有SONET信号都是这个速率的整数倍，STS-N信号的比特速率为51.84Mb/s的N倍。

当采用STS-N信号调制光源时，先对逻辑STS-N信号进行扰码以减少长连0和长连1，这样在接收机中便于时钟的恢复。经过电光变化后的物理层光信号称为OC-N,OC表示光载波。实际中更普遍的是采用OC-N链路表示SONET链路。在SDH中基本速率等于STS-3，即155.52Mb/s，称为同步传输模式一等级1(STM-1)，更高的速率表示成STS-M，它相当于SONETOC-N信号，N=3M(如N=3,12,48和192，那么M=1,4,12和64)。这表明，为了保持SONE与SDH相兼容，实际采用的N值都是3的倍数。

光学载波(oC)是在一个有许多确定水平的SONET光纤网络中的一组信号带宽。它通常表示为OC-n，其中，n是一个倍数因子，表示是基本速51.84Mbit/s的多少倍。口前定义的最大标准为OC-3072(160Gbps)。

2)光接口为了保证不同制造商的设备能够互通，SONET和SDH规范提供光源特性、接收灵敏度以及不同类型光纤的传输距离特性，表4.2给定了标准定义的六种传输距离，他们在SONET和SDH中所用的术语各不相同:

针对表4.2中不同等级的耗损和色散特性，可采用的光源包括发光二极管(LED)、多模纵向(MLM)激光器和单模纵向(SLM)激光器。另外，使用高功率激光器可以实现较长距离的传输。

3)SONET/SDH网络与设备分插复用器(ADM)是一个重要的SONET/SDH网络设备。这种设备是一个完全同步的、面向字节的复用器，可分接和插人OC-N信号中的子信道。它实际上是一个把DSl信号添加到SONET/SDH环或者从SONET/SDH环上卸下的同步复用器，在出现故障时，ADM也能做环的愈合。通过对ADM进行重新配置，可将其用于连续的操作。终端复用器用来把输人的T1,E1以及其他信号包封成工网络使用的STS有效负载，它由控制器、转发器、时隙交换器(TSI)等几个部分组成。图4.19为最简单的环状拓扑结构—USHR(单向自愈环)的基本设备示意图，它具有双环结构，外环为保护环，内环为工作环，各个分插复用器相当于很多截点，一旦两个ADM之间的工作光纤被切断，外环将继续维护网络的正常信息交换，从而达到自愈的目的。

市面上的SONET/SDH设备允许构成其他各种不同的网络结构，如配置成点对点链路、线形链路、单向通道切换环(UPSR)、双向线路且还环(BLSR)、环际互联等。4.5.7公用数据网公用数据网(PublicDataNetworks,PDN)，与公用电话网和电报网一样，作为国家公用通信基础设施，由国家统一建设、管理和运行，向用户提供公共的数据通信服务。它由交换节点机、网控中心，用户人网设备、通信线路等设施组成。根据全网统一的编址方案，各人网用户可与网上其他用户通信。与网上其他用户通信。公用数据网负责数据从信源到用户透明的无差错的传输，用户之间通信的高层协议或应用业务则由用户自己协商和选择。因此，公用数据网实际上是一个提供公共数据通信服务的通信干网，各用户或用户组织需借助通信子网提供的服务组建自己的信息系统。

1)公用数据网的构成数据信息在通信网内传输交换方式，一般可分为电话交换和存储一转发交换，公用数据网在组建时大多数采用存储一转发/分组交换的传输方式。因此，它又被称为公用分组交换网或分组交换网。公用分组交换网的基本组成，如图4.20所示。其中，DCE为数据电路设备，中转分组交换机或中转、本地结合的分组交换机，本地分组交换机或中转、本地结合的分组交换机;;DTE为数据终端设备、分组式计算机、智能终端或前置处理机;NPT为非分组终端或称异步终端;PAD为分组装拆设备;Modem为调制解调器;干线一般为高速线路或中速线路;NCC为网络管理控制中心。

2)存储一转发、分组交换原理存储一转发交换方式的原理是在通信子网的各交换机中设置有缓冲存储器，由输人线路送来的数据先在缓冲存储器中暂存，等待输出线路空闲，一旦输出线路有空，该数据就被转发到下一交换机。这样，以存储一转发的机制，数据从发送端一个交换节点一个交换节点地被传送到接收端。由此可见，其传输延迟可能较大，不能满足实时信息交换通信。存储一转发方式按存储转发的信息单位的大小可分为报文交换和分组交换。报文交换方式的特征是把要传送的数据信息不论其长短作为一个单位按报文存储一转发方式传送。分组交换则将报文分割成具有统一的格式，一定长度的报文分组，以此为单单位进行交换与传输。分组交换与报文交换相比，前者传输延迟短，传输质量好，可靠性高，易实现分组多路通信和通信费用低等优点。根据对于报文分组管理方式，分组交换又有虚电路和数据报两种方式。

虚电路方式是通信双方在进行通信时首先在双方之间建立一条逻辑电路，再次通信时该电路为通信双方所独占，这点和电路交换方式相同。但从物理上看，该逻辑电路所经过的物理信道是可同时为其他通信用户共享的。而物理信道可分为多个逻辑信道，构成多个虚电路，从而实现物理信道的复用。在虚电路方式中，一次通信中的各报文分组均沿该虚电路传输，而在数据报方式中，每个报文分组传输路径并非沿一条固定的虚电路而是在经过每一个交换结点时动态地选择路由。4.5.8异步传输模式

1)概述异步传输模式(ATM)融合了分组交换与电路交换技术的优点，其本质是一种快速分组传输。它将数据、图像、语音等信息分解成定长数据块，并在各数据块前面装上信头(地址、控制等信息)构成信，以信元多路复用方式进行发送。发送时，只要获得空信元即可插人数据并发送出去。因为排队等待空信元到来以发送信息，所以这也是一种以信元为单位的存储交换方式。由于数据插人位置缺乏周期规律，故称为异步传输模式。ATM在信息格式相交换方式上与分组交换类似，而在网络构成和控制方式上与电路交换相似。

电路交换模式以周期性重复出现的时隙作为信息载体，传输信息的速率决定了时隙的周期。通信双方建立通信信道后，不管是否发送了信息，都周期性地独占分配的时隙，这就是同步传输模式。因此，要用结构不同的网络设备来处理不同速率的信道，以保证经济性，这成了电路交换模式的缺点之一。此外，电路交换模式不能有效地适应数据流量变化大的业务。分组交换模式仅当发送信息时才送出分组，能适应任意的传输速率。但是x.25协议采用变长分组、流控、分组序号管理、差错控制等复杂处理，就限制了它在高速通信上的应用。

ATM采用异步统计时分复用，靠标记来识别信道，又称为标记复用。ATM采用定长的信元(信头5byte，信息字段48byte)，便于采用硬件对信头进行识别和交换处理，实现高速传输。

2)ATM交换原理图4.21所示为ATM交换原理，由交换机构、管理控制机构、输人和输出控制器等部分组成。ATM交换原理是基于面向连接的虚电路的概念传送信元，传送开始前通过呼叫在源端口和口的端口之间建立一条交换虚电路SVC，然后沿此虚电路传送信元，直至此次呼叫结束都采用此路由。图中RB是路由位域，用于标识呼叫对应的交换路由。n是交换机内部识别符，i和J是信元在交换前后的信头。设置输人、输出缓冲器是为了防止信元的冲突。交换机构部分是ATM的核心。

3)ATM的组网应用

ATM技术具有高速率、高质量、组网的特点，且能以不同的速率传输语音、图像、数据、提供4种不同特性的服务等特点受到研究人员、网络厂商和用户的极大重视，将成为新一代局域网和广域网网络技术，并在今后的智能建筑中得到广泛应用。

图4.22为基于ATM虚拟路由器模型的虚拟LAN。它由ATM交换器干线网、多层交换机和路由器等组成。当一个LAN端站欲通过多路交换器试图建立一次会话时，请求路由服务器，而路由服务器根据第一个分组确定口标站的位置，计算源和口的站之间的路径，然后把ATM地址送给源发多层交换器;交换器将它存人其搜索表中，然后使用标准呼叫建立一条ATM连接，而要发送到口的站的信息序列将根据多层交换器缓存中的地址表进行转发。4.5.9SG网络的发展

1)SG概念

SG指的是第五代移动通信技术。与前四代不同，SG并不是一个单一的无线技术，而是现有的无线通信技术的一个融合。口前，LTE峰值速率可达到100Mbps,5G的峰值速率将达到10Gbps，比4G提升了100倍。现有的4G网络处理自发能力有限，无法支持部分高清视频、高质量语音、增强现实、虚拟现实等业务。SG将引进更先进的技术，通过更加高的频谱效率、更多的频谱资源以及更加密集的小区等共同满足移动业务流量增长的需求，解决4G网络面临的问题，构建一个高速的传输效率、高容量、低延时、高可靠性、优秀的用户体验的网络社会。2)5G网络特点

(1)新型多天线技术随着无线通信的高速发展，对数据流量的需求越来越大，而可用频谱资源是有限的。多天线技术就是一种提高网络可靠性和频谱效率的有效手段。新型大规模无线技术可以实现比现有的MIMO技术更高的空间分辨率，使多个用户可以利用同一时频资源进行通信，从而不增加基站密度的情况下大幅度提高频率效率;新型多天线技术可以降低发送功率;也可以将波束集中在很窄的范围内，从而降低干扰。

(2)高频段的使用目前，移动通信使用的频段都在3GHz以下，但是这一区间频段资源比较紧张，易造成“网络拥堵”。SG拟采用3GHz以上的丰富频谱资源，使网络通道畅通无阻，不受其他信号的干扰。但是目前遇到的关键问题是，高频的信号穿透和绕射能力比较弱，传输距离短，传播特性不佳，对高频器件和系统设计成熟度有很高要求。(3)同时同频全双工传统的无线通信技术由于其局限性，并不能实现同时同频的双向通信，这造成了极大的资源浪费，而全双工同时同频技术可以实现上行链路和下行链路同时利用相同的频率资源进行双向通信，可以令资源利用率提升一倍。

(4)设备间直接通信技术现有的无线通信技术是以基站作为中心，存在着一定的局限性，如系统在覆盖和容量等方面的问题。口前小区在基站基础上还运用了中继技术和多点协作技术，以求提高小区边缘用户的体验，但还存在较大提升空间。设备间直接通信技术，即2D2，能够在相邻的终端之间在近距离范围内通过直接链路进行数据传输，而不经过中间节点。提高了数据效率，降低延迟时间和能耗。

(5)自组织网络自组织网络(SON)的设计思路是在网络中引人自组织能力，包括自配置、自由化、自愈合等，实现网络的规划、部署、维护、优化和排障等各个环节的自动进行，尽量减少人工干预，使用户体验更加舒适。

5G将会是一个多制式的异构网络，将会有多层、多种无线接人技术共存。将会支持更智能、同一的SON功能，统一实现多种无线接人技术、覆盖层次的联合自配置、自由化、自愈合。

3)5G网络下智能建筑新面貌未来的智能建筑是建立在大数据和物联网等技术上的，但是数据的快速传输是二者结合的桥梁。SG网络的传输效率可达到10GB/s;频谱效率较口前提高10倍;延时小于5ms;网络容量较现在提升1000倍;能量效率提升10倍。SG的到来会提供更好的应用和更好的用户体验，将彻底改变建筑内部与外部信息交流的效率，对实现建筑自动化有划时代的意义。

5G网络的到来使基于物联网和大数据的智能建筑构想画面得以实现的可能，高速和超宽的网络通道，使建筑内部所有数据能够同时进行处理，及时作出回应。SG的高速传输率能够使5A系统更为便捷和有效。SG网络不仅传输速率快，容量大，而且能够进一步使现有的小区结构微型化、分布化，并通过小区间的相互协作，化干扰信号为有用信号，从而解决小区微型化和分布化所带来的干扰问题。网络是信息智能化的传输通道，网络效率的提升，尤其是SG网络带来的巨大转变将会全面推进信息智能化的研究工作。智能建筑就是将建筑插上信息智能化的翅膀，在SG网络发展的带动下，智能建筑将实现质的飞越。5.办公自动化系统

本章主要介绍了办公自动化系统的基本模式和组成，对管理信息系统的开发过程、方法和相关的数据库技术进行了简要介绍。学习此章，应结合相关课程理解上述内容，并掌握办公自动化系统的原理和目的。

智能楼宇自动化系统是当前最新的应用技术，通过全方位的功能提升改进建筑质量，形成市场风格。可实现以下功能，以可靠、经济、实用为中心，对能源进行管理调配，用最优的控制为中心，进行全程自动化智能控制服务，以安全监视和灾害预防为中心，进行自动化防灾防范功能提升，形成一个完全开放的监视和自动化管控，进一步提高楼宇运行使用能力。办公自动化(OfficeAutomation,OA)是在设备、通信逐步实现自动化的基础上，通过管理信息系统(ManagementInformationSystem,MIS)的发展而兴起的一门综合性技术。它是将计算机网络与现代化办公相结合的一种新型办公方式，它不仅可以实现办公事务的自动化处理，而且可以极大地提高个人或者群体办公事务的工作效率，为企业或部门机关的管理与决策提供科学的依据。在办公自动化管理领域，如果说硬件技术是其环境保障，则软件技术就是办公自动化各项功能得以顺利实现的灵魂所在。自20世纪70年代，从单机处理开始，例如，采用微型机处理文字，进而完成文件归档、记录指示、电话自动记录等任务。20世纪80年代后进人办公自动化的快速发展期，在办公室中普遍采用计算机作为高一级的管理工具，如信息检索、辅助决策等，出现办公设备和计算机、通信等互连构成的计算机网络系统，利用网络集成技术，人对办公信息的处理能力出现质的飞跃，办公自动化成为智能建筑的一个主要标志。

目前，办公自动化系统成为包括计算机、通信、声像识别、数值计算及管理等多种技术的一卜综合系统。计算机技术、通信技术、系统科学和行为科学被视为办公自动化的四项支撑，工乍站(WorkStation)和局域网络(LocalAreaNetwork)成了办公自动化的两大支柱。办公自动化系统的口的，是最大限度地将人们从传统办公业务中的重复性劳动里解脱出来，提高工作效率和管理水平，尽量做到信息灵通、决策正确。

随着计算技术、网络通信技术、数据库技术三大技术的快速发展，使得办公自动化形成了三个特点:①智能的特点，包括对公文内容的理解、汉字的识别、意外的处理、决策的辅助以及其他的内容的深层处理，让企业在日常的工作活动中，更加的方便和快捷。②集成的特点，该特点将计算机的软件、硬件、网络和企业的员工构建成了一个有机的整体，同时把社会信息系统和企业内部的办公系统有机地结合在一起，从而构建一个紧密联系的开放式系统。

③多媒体特点，该特点能够对声音、文字、图像、表格等其他方面的内容进行快速的处理，从而提高企业员工的办事效率。目前，我国办公自动化的主要设备就是传真机、复印机、企业内部局域网等通讯设施。办公室自动化系统的核心是项口管理、会议管理、通讯录、公文管理等构件、主体部分由表单中心、公文流转、车辆管理、物品管理、人事管理、常用工具等组成。办公室自动化的口的就是减少人为的劳动，将人从沉重重复的基础劳动中解脱出来，让工作人员负责对系统处理结果进行判断、决策，最终采用最优化方法。这样才能极大地发挥人的经验和能力优势，让计算机辅助人作出最优决策才是系统设计的口的。

力、公自动化要具备易用性，设备和技术都要简单适用，如果某种办公设备难以使用，它的普及度就会很低，影响自动化办公，办公软件要量身制作，符合人的使用习惯。办公自动化要具备健壮性，特别是使用次数很多的自动化系统，要避免因为重复使用而带来的不稳定甚至崩溃，系统自身不能太多依赖于硬件，而要利用网络技术带到最佳系统配置。办公自动化要具备开放性，例如，微软的办公软件套装都可以关联使用，系统软件要具备关联性，能够配合其他子系统或者软件共同完成办公口的，要采用整合性和兼容性强的架构作为基础技术框架开发相关系统。办公自动化系统也要具备严密性和实用性，尽可能满足用户的各种需求和加强保护措施。让客户放心地使用系统，完成日常办公。

5.1办公自动化系统的基本模式

按照国家标准《智能建筑设计标准GB／T50314－2000》，在智能建筑中，根据各类建筑物的使用功能需求，可建立两类办公自动化系统：通用办公自动化系统和专用办公自动化系统。根据办公自动化系统的功能层次，可分为事务处理型、信息管理型和决策支持型办公自动化系统。5.1.1通用型系统通用办公自动化系统是对建筑物的物业管理营运信息、电子帐务、电子邮件、信息发布、信息检索、导引、电子会议以及文字处理、文档等的建筑公用事务的一个管理系统。具体如建筑设备管理系统BMS、物业管理系统、建筑物Intranet、一卡通系统、综合信息服务系统等。通用办公自动化系统应实现的主要功能包括：（1）对建筑物内各类设备的运行状况、统计信息及维护进行管理；（2）具有文字处理、文档管理、各类公共服务的计费管理、电子帐务、人员管理等功能；（3）具有共用信息库，向建筑物内公众提供信息采集、装库、检索、查询、发布、导引等功能；（4）智能卡管理子系统应能识别身份、门钥、信息系统密钥等，并进行各类计算。《智能建筑设计标准GB／T50314－2000》明确规定，智能建筑办公自动化系统的设计应主要针对智能建筑的通用办公自动化系统，并特别提到：甲级标准应设置、乙级标准宜设置“建筑设备综合管理系统BMS”。因为智能建筑要汇集建筑内外的各种信息，实现各智能化子系统的集成，就需要设置位于各智能化子系统最上层的智能建筑综合管理系统IBMS。IBMS能够将收集到的有关楼内外资料，分析整理成具有高附加值的信息，运用先进的技术和方法使建筑物的作业流程更有效，运行成本更低，竞争力更强。同时，又使建筑物内各实时子系统高度集成，做到保安、防火、设