智能小区多种网络结构模式的分析

陈　峻

【摘 要】在智能住宅小区中，信息通信系统是重要的组成部分，文中讨论了目前国内外在解决智能小区通信系统所采用的各种网络结构模式，从中可以得出在选择智能小区通信系统网络结构模式时要依据小区客观情况，分析当地的信息通信环境并以此为基础，制定出先进、实用、合理及经济的技术方案，从而满足各类居住群体的需求。

【关键词】智能小区；网络结构；通信系统

TheAnalysisofMulti-typeNetworkArchitectureModelforIntelligentResidentialDistrict

Chen Jun

(Anhui University of Architecture Hefei Anhui 230022)

【Abstract】The Information and communication systemsis an important component for the residential district. The Information and communication systemsis an important component for the residential district. According to thecommunication system network modelbased on the objective circumstances and the information and communication environment, The advanced, practical, reasonable technical and economic technical project can be drafted to meet the needs of various groups to live.

【Key words】Intelligentresidentialdistrict;Network architecture; Communication system

1. 引言

在智能住宅小区中，信息通信系统是重要的组成部分。住宅小区是社会的一个大细胞，它不应当也不可能建立一个独立的高性能的信息通信系统，而应是充分利用社会公共的信息通信基础设施，使住户能享用社会的信息资源，与社会实现交互与联系［1］。因此，住宅小区信息通信系统的建立，必须以当地的信息通信环境为基础，制定先进、合理与经济的技术方案,且需具有以下功能：

(1)传输模拟和数字语音。

(2)传输高速与低速数据。

(3)传输传真、图形、图像资料。

(4)传输电视会议系统的信息。

(5)传输安保系统和设施监控系统的信号。

基于通信的基础设施，小区信息通信系统可有以下不同的网络方案，他们是ADSL+LAN方案、ADSL全覆盖方案、FTTB+LAN方案、Home PNA方案、HFC方案和光综合业务节点方案等［2］。

2. 多种网络方案的分析

2.1 ADSL+LAN网络方案。

为了适应中高档小区的宽带接入要求，根据ADSL Modem设备具有多用户共享的能力，一种较为经济的ADSL小区模式可让每个楼层或每幢楼门6~12个用户共享ADSL的8Mbps宽带出口，每个用户至少享受600Kbps~1Mbps的带宽，而且大幅度减低网络建设成本，使宽带接入成为一种普遍接入。这种小区模式经济实惠，用户适用面较广。

大楼中水平布线为5类双绞线，纵向布线为普通电话双绞线。每个楼层有一个楼层控制室，楼层内设HUB集线器和一套ADSL Modem及配套电源和散热系统，构成网络端口分配单元，分配后的网络端口为10Base-T。每层楼的每个用户的数据终端通过平行布放的5类线接入该层的网络端口分配单元，网络端口分配单元上连端口接入大楼的纵向电话双绞线电缆，一直接入到中央机房的综合接入平台，即DSLAM局端设备，用户可通过PC高速上网和浏览物业中心提供的信息。中央机房的DSLAM有一个上连端口（155MbpsSTM-1 ATM端口）与物业信息平台网络接口（PIPI）相连接，该网络接口配置STM-1上连端口与电信公司宽带骨干网相连，同时还有一个或多个STM-1/100Base-t以太网口与物业信息平台（PIP）连通。

2.2 ADSL全覆盖网络方案。

本方案针对高档小区/商务楼，采用ADSL全覆盖方式。其特点是将一套ADSL局端设备DSLAM放在小区/商务楼物业中心机房，要求每个住户都必须配置一套ADSL的终端及相应的布线系统。每户下行带宽可达8Mbps，而且带宽独享，可接收视频点播、数字视频广播等带宽要求较高的视频服务。

水平布线为5类线，垂直布线为普通双绞线/5类线。小区建设5类线综合布线网络，用户端采用ADSL方式接入用户家庭内的ADSL Modem直接通过5类线中的一对两芯线与中央控制的DSLAM局端设备相连。用户可通过PC告诉上网和浏览物业中心提供的信息。中央机房的DSLAM有一个上连端口（155Mbps STM-1 ATM端口）与物业信息平台网络接口（PIPI）相连接，该网络接口再有一个STM-1接口与电信公司宽带骨干网相连，同时，还有一个或多个STM-1/100Base-T以太网口与物业信息平台（PIP）相连。

2.3 FTTB+LAN网络方案。

对于需要实现远距离高速数据传输的小区/商务楼，在技术上使用光纤通信技术是最理想发，而光纤到大楼（FTTB）正是当前组建宽带小区局域网的最新技术。光纤到大楼（FTTB）后通过LAN方式组建内部的局域网，这是一种较常用的计算机局域方案。

小区高速局域网传输媒介采用单/多模光纤，通过FTTB解决各类线在传输距离上的局限。光纤到楼后接入网络端口分配单元。光电转换器设备（O/E）和HUB构成一个网络端口分配单元，分配后的网络端口为10Base-T。光纤的另一端连至物业信息管理平台（PIP），通过O/与LAN Switch相连。物业平台的各个管理、服务平台都LAN Switch相连。广域网端口可选用光纤、DDN和ADSL等方式。

局域网能为每个家庭提供10Base-T的网络接口，并且可以根据用户和网络技术的发展需求，方便地提升网络性能。

本系统的网络安全性也同样取决于所选用的设备，根据设备性能不同，可以实现每个用户之间的隔离或者用户之间的互通。

2.4 Home PNA网络方案。

Home PNA（Home Phone line Networking Association）是一种新兴的家庭局域网技术，他完全采用双绞线组网，较传统局域网具有很多的优势。目前欧洲已出现了Home PNA的论坛组织，并建立了Home PNA1.0的标准，网络速度可分为1Mbps和10Mbps两种类型，双绞线距离可达300多米（线径0.5mm）。其主要的设备为支持RJ11端口，上连端口为10/100Base-T光/电口个RJ11/RJ45 10 Base-T接口的HUB。用户终端需配一块Home PNA的网卡或外置适配器，设备总成本较为低廉。

楼宇中，所有布线均为电话双绞线，是一种比较经济的小区宽带接入方案，每个楼层的用户终端配一块带RJ11口的Home PNA网卡，接入已布好的双绞线对，上连方式可以考虑以下方式：

2.5 HFC方案。

混合光纤/同轴电缆网（HFC）具有FTTH、FTTC两种网络的共同点，具绞铜缆无法比拟的传输带宽。他的分配网络的主干部分用光纤，在光节点处完成光电转换，再用同轴电缆将信号分配到用户家中。Cable Modem是HFC中的关键设备，Cable Modem上/下行信道分布在电视模拟信号所占频带50~550NHz的两侧，其中，上行信道频谱范围为5~45MHz，下行信道频率范围为550~750MHz。当采用64QAM调制方式时，传输速率为25~40Mbps，而用256QAM技术时，传输速率可达40Mbps以上；由于其上行通道的RF频谱中充满了尖锐的噪声、窄波段的干扰、宽波段的高斯噪声以及非线形干扰等，一般采用慢速的具鲁棒性的DWMT或QPSK方式调制，导致其上行信道中每个子通道的吞吐量为3~10Mbps。

由于城域有线电视的普及，同轴电缆基本已经入户。基于这一有利条件，可以利用现有的有线电视网络实施该方案。但是，目前由于国家行业政策限制，本方案由电信部门来实施存在一定难度。

3. 基于LONWORKS 技术的智能小区网络系统

3.1 现场总线技术的研究。

现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范正在迅猛发展和扩大。由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点。现场总线技术正越来越受到人们的重视［3］，当前，现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/De2viveNet；CAN等。

3.2 Lonworks 网络基本组成。

Lonworks技术包括设计、使用和支持Lon网络所需的全部工具主要有：神经元芯片Neuron Chip、神经元芯片编程语言Neuron C、网络通信协议LonTalk、网络接口、网络路由器Router、网络收发器Transceiver 和网络开发工具素为Lon网络的设计提供了一个完整的开发环境。系统设计者可以利用这些平台设计Lon 网络的节点并安装网络。网络中采用Neuron芯片的智能节点（可能是传感器、变送器、执行机构或其它测控设备）之间遵循LonTalk局部操作网络通信协议。

3.3 Lonworks 网络智能小区通信方案。

智能小区系统可以通过Lonworks技术互联成一个整体，使智能小区能实现集中管理、分散控制。运用技术可以很容易地实现智能化住宅的所有功能，网络结构可以采用自由拓扑结构布线容易。对不同的系统功能要求，网络结构无需作任何修改，只需对Lonworks节点编写相应的程序，将其直接连接到控制网络上，这使得整个智能小区具有很强的可扩展性。智能小区对整个网络进行监视、控制，对各子系统信息进行采集。用户不但可以在Lonworks网络上传输控制命令，而且可以在Lonworks网络上传输大量的服务信息，使小区的信息服务功能成为小区智能化控制系统的主要功能。

3.4 Infranet、Intranet、Internet互联方案研究。

在这里，可以把Lonworks网络称为控制网络-Infranet，它是由控制对象形成的网络，是一种测控网络。Intranet是局域网络，它是多台计算机之间的互联。Internet是全球化的信息网络，真正实现了信息的远程访问。这三种网络在很大方面有着本质的区别，但是它们又有着各方面的联系。

3.5 Lonworks 技术在智能楼宇应用中的前景。

Lonworks技术在智能化住宅小区应用方面的研究在我国才刚刚开始，但随着我国经济的进一步发展和城市居民生活水平的逐步提高，人们对居住环境的要求也会随之提高。因此智能化住宅小区领域将来有广阔的市场。基于Lonworks技术的智能小区系统将具有合理的兼容性、良好的扩展性、软组合的配置灵活性以及易操作性等方面有独特优势。这必然大大推动我国实现家庭信息化进程。智能家居能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活方式。在不久的将来，没有智能家居系统的住宅肯定不合潮流。建设部于2005年2月修订颁布的《国家康居示范工程智能化系统示范小区建设要点与技术导则》中，信息网络子系统在电话网、电视网与宽带网三网之外，增加了第四网。也即小区控制网，这就形成了今后居住小区四网并存的发展趋势，为控制网络提供了广阔的发展空间与政策支持，也将会极大推动基于控制网络的小区与家庭智能化产业的迅猛发展。

4. 结束语

上述讨论了目前国内外在解决智能小区通信系统所采用的各种网络结构模式，从中可以得出在选择智能小区通信系统网络结构模式时要依据小区客观情况，分析当地的信息通信环境并以此为基础，制定出先进、实用、合理与经济的技术方案，从而满足各类居住群体的需求。

参考文献

［1］ 张少军.网络通信与建筑智能化系统.中国电力出版社，2004.7.

［2］ “Building Automation and Control Systems (BACS) -Part 5： Data Communication Protocol”，ISO 16484-5，2003.

［3］ 李正军. 现场总线及其应用技术. 机械工业出版社，2005.1.

［文章编号］1006-7619（2008）10-09-572

［作者简介］陈峻(1958.10- )，男，学科组长、副教授。