智能建筑概論 第4版 課件 第4章建筑通信自動化系統(tǒng)

第四章建筑通信自動化系統(tǒng)建筑通信自動化系統(tǒng)是智能建筑的主要組成部分，它為建筑物的使用者提供最快和最有效的服務。通信自動化系統(tǒng)對來自建筑物內(nèi)外的各種不同的信息進行收集、處理、存儲、傳輸?shù)裙ぷ?。本章從通信系統(tǒng)的原理入手介紹智能化建筑中各類通信系統(tǒng)的工作原理和特點。學習此章應掌握通信系統(tǒng)的基本原理，清楚認識樓宇數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、樓宇會議電視和可視電話系統(tǒng)，理解VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成、工作原理和應用特點，熟悉智能建筑中計算機網(wǎng)絡的類型、工作原理和應用場合。4.1通信系統(tǒng)基本原理4.1.1通信系統(tǒng)的組成

圖4.1通信系統(tǒng)的一般模型圖4.2數(shù)字通信系統(tǒng)的組成

通信系統(tǒng)的一般模型如圖4.1所示。由以下部

分組成。

①信息源：原始電信號的來源，其作用是將消息

轉(zhuǎn)換成相應的電信號。

②收信者：原始信號的最終接收者。

③發(fā)送設備：對信源產(chǎn)生的原始電信號進行調(diào)制,

使其能夠在信道中傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)送

設備又常分為信道編碼與信源編碼，如圖4-2

所示。

④傳輸媒介：從發(fā)送設備到接收設備之間信號傳

遞所經(jīng)過的媒介，在傳輸過程中會受到外界和

自身干擾，摻入噪聲。

⑤接收設備：接收發(fā)送設備發(fā)出的信號，對其進

行解調(diào)還原。

上述是一個單向通信系統(tǒng)，但在大多數(shù)場合下,信源也是收信者，如電話。

4.1.2調(diào)制原理及多路復用技術

由于電信源產(chǎn)生的原始信號不能在大多數(shù)信道直接傳輸，需經(jīng)過調(diào)制將它變換成適于在信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?。調(diào)制是用欲傳輸?shù)脑夹盘杅（t）去控制高頻簡諧波或周期性脈沖信號的某個參量，使之隨f（t）線性變化，經(jīng)過調(diào)制后的信號稱為已調(diào)信號。已調(diào)信號既攜帶原有信息，又能在信道中傳輸。解調(diào)是對調(diào)制信號作反變換，從已調(diào)制信號中恢復出原始信號。

調(diào)制方法可以分為兩種，一是模擬調(diào)制，如調(diào)頻調(diào)幅廣播；另一種是數(shù)字調(diào)制，最常用脈沖編碼調(diào)制（PCM）方式，此外，還有差分編碼調(diào)制（DPCM）和增量調(diào)制（AM）等。（1）模擬調(diào)制模擬調(diào)制過程就是一個把電信號裝載在一個被稱作載波的高頻率波上的過程。信號源發(fā)出的語音電信號是一個連續(xù)變化的波動信號，稱為模擬信號，將這種連續(xù)變化的模擬信號裝到載波上，稱為模擬調(diào)制。調(diào)制后的電信號還是連續(xù)的，這種調(diào)制方式主要用于明線、對稱電纜、同軸電纜以及微波中繼線路，如圖4.3所示。（2）數(shù)字調(diào)制方式

數(shù)字調(diào)制方式就是把語音、圖像等模擬電信號變換成數(shù)字代碼，然后傳送到按脈沖“有”“無”進行變換的數(shù)字載波上。脈沖編碼調(diào)制（PCM）原理是這樣的，首先，將一個連續(xù)變化的模擬電信號每隔一定的時間間隔提取一個信號的幅度值，如將語音信號（頻率為300～3400Hz），每隔1／8000s進行抽樣，形成離散樣值信號串，由于間隔時間極短，離散信號聽起來如同原始連續(xù)信號。抽樣值取出后，用規(guī)定的標準電平衡量每一樣值，從而得到量化值，再以二進制數(shù)字來表示，就成為用0和1表示的數(shù)字信號，即PCM信號，其原理圖如圖4.4所示。圖4.3模擬調(diào)制方式示意圖4.4時分復用原理

在數(shù)字通信中，多采用時分復用方式來提高信道的傳輸效率。時分復用（TDM，Time-DivisionMultiplexing)的主要特點是利用不同時隙來傳送各路不同信號，如圖4.5所示。將A、B、C三路話音電信號通過數(shù)字調(diào)制取樣后，按時間順序，有規(guī)律地將三路電信號排起來，在一條公共的線路上周期性地發(fā)送，在接收端再對各自的信號按時間順序進行區(qū)分，使三路信號分開、復原，達到時間分割、多路復用的目的。通信系統(tǒng)常采用在一個抽樣周期內(nèi)包含32個時隙的32路PCM系統(tǒng)。通信系統(tǒng)除了完成信息傳遞外，還必須進行信息的交換，傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)共同組成一個完整的通信系統(tǒng)，現(xiàn)代交換系統(tǒng)使用數(shù)字程控自動交換機，它能自動持續(xù)電話呼叫和數(shù)據(jù)傳輸，是一個綜合數(shù)字網(wǎng)的關鍵。因此，在智能化建筑領域廣泛使用數(shù)字換機。4.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

數(shù)據(jù)通信就是以傳輸數(shù)據(jù)為業(yè)務的一種通信，有單工、半雙工和全雙工3種工作方式。計算機的輸入輸出都是數(shù)據(jù)信號，因此，數(shù)據(jù)通信是計算機和通信相結(jié)合的產(chǎn)物，是計算機與計算機、計算機與終端以及終端與終端之間的通信。數(shù)據(jù)通信必須按照某種協(xié)議，連接信息處理裝置和數(shù)據(jù)傳輸裝置，才能進行數(shù)據(jù)的傳輸和處理。4.2.1數(shù)據(jù)傳輸方式

1）并行傳輸和串行傳輸

并行傳輸是在傳輸中有多個數(shù)據(jù)位同時在設備之間進行的傳輸。一個編了碼的字符通常是由若干位二進制數(shù)表示，如用ASC‖碼編碼的符號是由8位二進制數(shù)表示的，則并行傳輸ASC‖編碼符號就需要8個傳輸信道，使表示一個符號的所有數(shù)據(jù)位能同時沿著各自的信道并排的傳輸。

串行傳輸是數(shù)據(jù)在傳輸中只有一個數(shù)據(jù)位在設備之間進行的傳輸。對任何一個由若干位二進制表示的字符，串行傳輸都是用一個傳輸信道，按位有序的對字符進行傳輸。串行傳輸?shù)乃俣缺炔⑿袀鬏數(shù)乃俣纫枚?，但費用低。并行傳輸適用距離短，而串行傳輸適用遠距離傳輸。

以標準并行口（StandardParallelPort）和串行口(COM口)為例，并行接口有8根數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)傳輸率高；而串行接口只有1根數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)傳輸速度低（見圖4.6）。在串行口傳送1位的時間內(nèi)，并行口可傳送一個字節(jié)；當并行口完成8個字母的單詞傳送時，串行口中就僅傳送了一個字母。2）同步傳輸和異步傳輸串行傳輸又有兩種傳輸方式，即同步傳輸和異步傳輸。

異步傳輸一般以字符為單位，不論所采用的字符代碼長度為多少位，在發(fā)送每一字符代碼時，前面均加上一個“起”信號，其長度規(guī)定為一個碼元，極性為“0”，即空號的極性；字符代碼后面均加上一個“止”信號，其長度為1或2個碼元，極性皆為“1”，即與信號極性相同，加上起、止信號的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)摹白址?，也就是實現(xiàn)串行傳輸收、發(fā)雙方碼組或字符的同步。這種傳輸方式的特點是同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴格同步。缺點是對每一字符都需加入“起、止”碼元，使傳輸效率降低，故適用于1200bit/s以下的數(shù)據(jù)傳輸。圖4.7為其傳輸示意圖。同步傳輸是以同步的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此在一個串行的數(shù)據(jù)流中，各信號碼元之間的相對為位置都是固定的（即同步的）。接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確區(qū)分出一個信號碼元，首先必須建立準確的時鐘信號。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組（或稱幀）為單位，一組數(shù)據(jù)包含多個字符收發(fā)之間的碼組或幀同步，是通過傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來完成的，傳輸效率較高。

在面向字符方式中，數(shù)據(jù)被當做字符（8位）序列，所有控制信息取字符形式。每幀以一個或多個同步字符開始。同步字符常記做SYN，其8位編碼為00010110，SYN告知接收裝置是一個數(shù)據(jù)塊的開始。在有些方案中具有特定的字符作后定界符。接收裝置一接收到SYN字符，就得知已發(fā)送了數(shù)據(jù)塊而開始接收數(shù)據(jù)，直到接收到后同步字符，一幀數(shù)據(jù)就告結(jié)束。之后，接收裝置又開始尋找新的SYN控制字符。其傳輸示意圖如圖4.8所示。3）基帶傳輸和頻帶傳輸

由計算機或終端產(chǎn)生的頻譜從零開始，而未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號所占用的頻率范圍稱為基本頻帶（這個頻帶從直流起可高到數(shù)百千赫，甚至若干兆赫，簡稱基帶（baseband）。這種數(shù)字信號就稱基帶信號。傳送數(shù)據(jù)時，以原封不動的形式，把基帶信號送入線路，稱為基帶傳輸。

用基帶脈沖對載波波形的某些參量進行控制，使這些參量隨基帶脈沖變化，也就是調(diào)制。經(jīng)過調(diào)制的信號稱為已調(diào)信號。已調(diào)信號通過線路傳輸?shù)浇邮斩?，然后通過解調(diào)恢復為原始基帶脈沖。傳送數(shù)據(jù)時，把已調(diào)信號送入線路，稱為頻帶傳輸。4.2.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標

數(shù)據(jù)通信的指標是圍繞傳輸?shù)挠行院涂煽啃詠碇贫ǖ?。這些主要質(zhì)量指標有：1）工作效率

（1）符號速率

符號速率又稱為信號速率，記為N，表示單位時間內(nèi)（每秒）信道上實際傳輸?shù)姆杺€數(shù)或脈沖個數(shù)（可以是多進制）。符號速率的單位是波特，即每秒的符號個數(shù)。

（2）信息傳輸速率

信息傳輸速率簡稱傳信率，通常記為R。它表示單位時間內(nèi)系統(tǒng)傳輸（或信源發(fā)出）的信息量，即二進制碼元數(shù)。在二進制通信系統(tǒng)中，信息傳輸速率及（比特/秒）等于信號速率。對于多進制兩者不相等。；例如四進制中符號速率為2400byte，其信息速率為4800bit/s；而八進制的信息速率為7200bit/s等。它們的關系為式中m為符號的進制數(shù)。2）頻帶利用率

在比較不同通信系統(tǒng)的效率時，單看它們的信息傳輸速率是不夠的，或者說，即使兩個系統(tǒng)的信息傳輸速率相同，它們的效率也可能不同，所以還要看傳輸這樣的信息所占用的頻帶。通信系統(tǒng)所占用的頻帶越寬，傳輸信息的能力應該越大。在通常情況下，可以認為二者成比例，用單位頻帶內(nèi)的符號速率描述系統(tǒng)的傳輸效率，即每赫的波特數(shù)：η=符號速率。3）可靠性

可靠性可用差錯率來表示。常用的差錯率指標有平均誤碼率、平均誤字率、平均誤碼組率等。

誤碼（碼組、字符）。它是接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)（碼組、字符）。差錯率是一個統(tǒng)計平均值，因此，在測試或統(tǒng)計時，總的發(fā)送比特（字符、碼組）數(shù)應達到一定的數(shù)量，否則得出的結(jié)果將失去意義。4.2.3數(shù)據(jù)交換

數(shù)據(jù)交換指在多個數(shù)據(jù)終端設備之間，為任意兩個終端設備建立數(shù)據(jù)通信臨時互連通路的過程。

數(shù)據(jù)交通主要可分為線路交換、報文交換和分組交換三種形式。

（1）線路交換

線路交換又稱為電路交換。其原理與電話交換原理基本相同，即通過網(wǎng)絡中的節(jié)點在兩個站之間建立一條專用的通信線路，如圖4.9所示。這種線路交換系統(tǒng)，在兩個站之間有一個實際的物理連接，這種連接是節(jié)點之間的連接序列，在傳輸任何數(shù)據(jù)之間都必須建立點到點的線路。如站點1發(fā)送一個請求到節(jié)點2，請求與站點2建立一個連接，則站點1到節(jié)點1是一條專用線路。在交換機上分配一個專用的通道連接到節(jié)點2再到站點2的通信，就建立了一條從站點1經(jīng)過節(jié)點2再到站點2的通信物理通道。這樣就可以將話音從站點1傳送到站點2了。這種連接通常是全雙工的，可以在兩個方向傳輸話音（數(shù)據(jù)）。在數(shù)據(jù)傳送完成后，要對建立的通道進行拆除，以便釋放專用資源。

線路交換的缺點是線路的利用率低，在雙方通信過程中的空閑時間里，線路不能得到充分利用。（2）報文交換報文交換的原理是當發(fā)送方的信息到達報文交換用的計算機時，先存放在外存儲器中，待中央處理機分析報頭，確定轉(zhuǎn)發(fā)路由，并選到與此路由相應的輸出電路上進行排隊，等待輸出，一旦電路空閑，立即將將報文從外存儲器取出后發(fā)出（見圖4.10），這就提高了該條線路的利用率。

這種交換方式不需要在兩個站點之間建立一條專用通道，如果一個站想要向站點2發(fā)送一個報文（信息的一個邏輯單位），它把站點2的地址（編碼方式，稱為地址碼）附加在要發(fā)送的報文上。然后把報文通過網(wǎng)絡從節(jié)點到節(jié)點進行發(fā)送，在每個節(jié)點中（如要通過多個節(jié)點發(fā)送到站點2）完整地接收整個報文且存儲這個報文，然后在發(fā)送到下一個節(jié)點。在交換網(wǎng)中，每一個節(jié)點是一個電子或機電結(jié)合的交換設備（通常是一臺通用的小型計算機），它具有足夠的存儲容量來緩存進入的報文。一個報文在每個節(jié)點的延遲時間等于接收報文的所有位所需要的時間，加上等待時間和重傳到下一節(jié)點所需要的排隊延時時間。報文交換提高了電路的利用率，但報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)后會產(chǎn)生延時。

（3）分組交換

分組交換也是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，與報文交換的區(qū)別是：分組交換網(wǎng)中要限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位長度，一般在報文交換系統(tǒng)中可傳送的報文數(shù)據(jù)位數(shù)可做得很長。分組交換是把報文劃分為一定長度的“分組”，以分組為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。分組就是將要發(fā)送的報文分成長度固定的格式進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)單元，長度固定有利于通信節(jié)點的處理。從而使其具備了報文交換方式提高電路利用率的優(yōu)點，同時克服了時延大的缺點。4.2.4信道

信道是指由有線或無線電線路提供的信號通道。信道的作用是傳輸信號，它提供一段頻帶讓信號通過。1）狹義信道

通常將僅指信號傳輸媒介的信道稱為狹義信道。目前接在發(fā)端設備和收端設備中間的傳輸媒介，即狹義通道有架空明線、電纜、光導纖維（光纜）、中長波地標波傳播、超短波及微波視距傳播（含衛(wèi)星中繼）、短波電離層反射、超短波流星余跡散射、對流層散射、電離層散射、超短波超視距繞射、波導傳播、光波視距傳播等。

狹義信道通常按具體媒介的不同類型可分為有線信道和無線信道。

（1）有線信道

有線信道是指傳輸媒介為明線、對稱電纜、同軸電纜、光纜及波導等一類能夠看得見的媒介。有線信道是現(xiàn)代通信網(wǎng)中最常用的信道之一，如對稱電纜（又稱電話電纜）廣泛應用于（市內(nèi)）近程傳輸。

（2）無線信道

無線信道的傳輸媒質(zhì)比較多，它包括短波電離層反射、對流層散射等。可以這樣認為，凡不屬有線信道的媒質(zhì)均為無線信道的媒質(zhì)。無線信道的傳輸特性沒有有線通道的傳輸特性穩(wěn)定和可靠，但無線信道具有方便、靈活、通信者可移動等優(yōu)點。

2）廣義信道

廣義信道則除包括傳輸媒介外，還可包括有關的轉(zhuǎn)換器，如饋線、天線、調(diào)制器、解調(diào)器等。在討論通信的一般原理時，常指廣義信道。

（1）調(diào)制信道

調(diào)制信道是從研究調(diào)制與解調(diào)的基本問題出發(fā)而構成的，它的基本范圍是從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端，從調(diào)制和解調(diào)的角度來看，一般只關心調(diào)制器輸出的信號形式和解調(diào)器輸入信號與噪聲的最終特性，并不關心信號的中間變化過程。因此，定義調(diào)制信道便于研究信號的調(diào)制與解調(diào)問題。

（2）編碼信道

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，如果僅著眼于編碼和譯碼問題，則可得到另一種廣義信道—編碼信道。這是因為，從編碼和譯碼的角度看，編碼器的輸出仍是某一數(shù)字序列，而譯碼器輸入同樣也是一數(shù)字序列，它們在一般情況下是相同的數(shù)字序列。因此，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有轉(zhuǎn)換器及傳輸媒質(zhì)可用一個完成數(shù)字序列變換的方框加以概括，此方框稱為編碼信道。4.2.5數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）

數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DigitalDataNetwork,DDN）是為用戶提供專用的中高速數(shù)字數(shù)據(jù)傳信到，以便用戶用它來組織自己的計算機通信網(wǎng)。當然，也可用它來傳輸壓縮的數(shù)字話音或傳真信號。數(shù)字數(shù)據(jù)電路包括用戶線路在內(nèi)，主要是由數(shù)字傳輸方式進行的，它有別于模擬線路，也就是頻分制（FDM）方式的多路載波電話電路。傳統(tǒng)的模擬話路一般只能提供2400-9600bit/s的速率，最高能達到14.4-28.8Kbit/s的速率。而數(shù)字數(shù)據(jù)電路一個話路可為64Kbit/s，如果將多個話路集合在一起可達n*64Kbit/s，因此，數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)就是為用戶提供點對點、點對多點的中、高速電路，其速率有2.4,4.8,9.6，19.2,64，n*64Kbit/s以及2Mbit/s。數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)的基礎是數(shù)字傳輸網(wǎng)，它必須采用以光纜、數(shù)字微波、數(shù)字衛(wèi)星電路為基礎，才能建立起數(shù)字傳輸網(wǎng)。

數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)主要有四部分組成：

（1）本地傳輸系統(tǒng)

從終端用戶至數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)的本地局之間的傳輸系統(tǒng)，即用戶線路，一般采用普通的市話用戶線，也可使用電話線上復用的數(shù)據(jù)設備（DOV）（2）交叉連接和復用系統(tǒng)

復用是將低于64Kbit/s的多個用戶的數(shù)據(jù)流按時分復用的原理復合成64Kbit/s的集合數(shù)據(jù)信號，通常稱為零次群信號（DSO），然后再將多個DSO信號按數(shù)字通信系統(tǒng)的體系結(jié)構進一步復用成一次群即2.048Mbit/s或更高次信號。交叉連接是將符號一定格式的用戶數(shù)據(jù)信號與零次群復用器的輸入或者將一個復用器的輸出與另一復用器的輸入交叉連接起來，實現(xiàn)半永久行的固定連接，如何交叉由網(wǎng)管中心的操作員實施。

（3）局間傳輸及同步時鐘系統(tǒng)

局間傳輸大多數(shù)采用已有的數(shù)字信道來實現(xiàn)。在一個DDN網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點必須保持時鐘同步極為重要。通常采用數(shù)字通信網(wǎng)的全網(wǎng)同步時鐘系統(tǒng)，例如，采用銫原子鐘，其精度可達30萬-600萬年不差1秒，下接若干個銣鐘，其精度應與母鐘一致；也可采用多用多衛(wèi)星覆蓋的全球定位系統(tǒng)（GPS）來實施。

（4）網(wǎng)絡管理系統(tǒng)

網(wǎng)絡管理中心，對管理區(qū)域內(nèi)的傳輸通道，用戶參數(shù)的增刪改、監(jiān)測、維護與調(diào)度實行集中管理。DDN作為計算機數(shù)據(jù)通信聯(lián)網(wǎng)的基礎，提供點對點、一點對多點的大容量信息傳送通道。如利用全國DDN網(wǎng)組成的海關、外貿(mào)系統(tǒng)網(wǎng)絡。各省的海關、外貿(mào)中心首先通過省級DDN網(wǎng)，出長途中繼，到達國家DDN網(wǎng)骨干核心節(jié)點。由國家網(wǎng)管心中按照各地所需通達的目的地分配路由，建立一個靈活的全國性海關外貿(mào)數(shù)據(jù)信息傳輸網(wǎng)絡。并可通過國際出口局，與海外公司互通信息，足不出戶就可進行外貿(mào)交易。此外，通過DDN線路進行局域網(wǎng)互聯(lián)的應用也較廣泛。一些海外公司設立在全國各地的辦事處在本地先組成內(nèi)部局域網(wǎng)絡，通過路由器、網(wǎng)絡設備等經(jīng)本地、長途DDN與公司總部的局域網(wǎng)相連，實現(xiàn)資源共享和文件傳送、事務處理等業(yè)務。DDN促進了EDI的普及。EDI是英文ElectronicDataInterchang的縮寫，中文可譯為“電子數(shù)據(jù)互換”，港澳稱作“電子數(shù)資料聯(lián)通”。它是一種在公司之間傳輸訂單、發(fā)票等作業(yè)文件的電子化手段。它通過計算機通信網(wǎng)絡將貿(mào)易、運輸、保險、銀行和海關等行業(yè)信息，用一種國際公認的標準格式，實現(xiàn)各有關部門或公司與企業(yè)之間的數(shù)據(jù)交換與處理，并完成以貿(mào)易為中心的全部過程，它是20世紀80年代發(fā)展起來的電子化貿(mào)易工具，是計算機、通信和現(xiàn)代管理技術相結(jié)合的產(chǎn)物。國際標準化組織（ISO）將EDI描述成“將貿(mào)易（商業(yè)）或行政事務處理按照一個公認的標準變成結(jié)構化的事務處理或信息數(shù)據(jù)格式，從計算機到計算機的電子傳輸”。而ITU-T（原CUITT）將EDI定義為“從計算機到計算機之間的結(jié)構化的事務數(shù)據(jù)互換”。又由于使用EDI可以減少甚至消除貿(mào)易過程中的紙面文件，因此EDI又被人們通俗地稱為“無紙貿(mào)易”。圖4.11為一個企業(yè)的DDN解決方案。4.3樓宇會議電視和可視電話系統(tǒng)樓宇會議電視傳遞活動圖像，而可視電話則屬于靜止圖像通信系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)通過具有視頻壓縮功能的設備向使用者顯示近處或遠處的圖像，并進行通話。4.3.1會議電視會議電視是利用電視召開會議的一種通信方式。會議電視系統(tǒng)由會議電視的終端設備、傳輸設備以及傳輸信道組成。目前，會議電視的傳送信道是利用現(xiàn)有的數(shù)字微波、數(shù)字光纖、衛(wèi)星等數(shù)字通信信道。圖4.12表示了電視會議室終端設備的基本配置。通過基本配置，把不同地點的會議電視終端經(jīng)數(shù)字信道對接，就可以召開點對點的電視會議，如果要在多個不同地點同時召開電視會議，就得建立多點會議電視網(wǎng)。圖4.12會議室終端設備的基本配置4.3.2可視電話機可視電話機是介于電話和彩色數(shù)字電視電話之間的圖像通信產(chǎn)品，是一個簡易的電腦，有一個攝像頭和一個顯示器，其工作過程與電腦上網(wǎng)過程類似。先是把攝像頭拍攝的數(shù)碼照片打包，然后用現(xiàn)有的一路模擬話路在正常通話的間隙，在幾秒鐘內(nèi)向?qū)Ψ絺魉鸵环欢ㄙ|(zhì)量的黑白或彩色圖像，另一部電話那邊接收、解壓、播放。動態(tài)圖像的可視電話占用的頻帶寬，需要在數(shù)字信道、數(shù)字交換系統(tǒng)上同時傳輸，需要采用頻帶壓縮技術，如差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）、離散余弦變換（DCT）、運動補償?shù)取?.4樓宇衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是智能樓宇通信網(wǎng)的一個組成部分，為智能樓宇提供與外部通信的一條鏈路，使樓宇的通信系統(tǒng)更為完善、全面，為跨區(qū)域通信奠定基礎。以小型衛(wèi)星通信系統(tǒng)（VSAT）為例，該系統(tǒng)由衛(wèi)星、樞紐站和小地球站組成。衛(wèi)星通信實際上是微波中繼技術與空間技術的結(jié)合,它把微波中繼站設在衛(wèi)星上（稱轉(zhuǎn)發(fā)器），終端站設在地球上（稱地球站），形成中繼距離（地球站至衛(wèi)星）長達幾千公里乃至幾萬公里的傳輸線路。4.4.1樓宇數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)圖4.13VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成與工作原理框圖

智能樓宇中適用的多為VSAT（VerySmallApertureTerminal）衛(wèi)星通信系統(tǒng)，這類系統(tǒng)均為全數(shù)字系統(tǒng)，其構成如圖4.13所示，主要環(huán)節(jié)有編碼、多路復用、調(diào)制、解調(diào)、多路分離、解碼等。利用數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳送語言、圖像等模擬信號必須先進行A／D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號，該信號與其他需要傳送的數(shù)字信號，如數(shù)據(jù)信號一起通過時分多路復用，處理成數(shù)字基帶信號，調(diào)制后經(jīng)由衛(wèi)星線路傳輸，在接收端經(jīng)解調(diào)后恢復成數(shù)字基帶信號，經(jīng)多路分離出單路數(shù)字信號，需轉(zhuǎn)換成模擬信號的數(shù)字信號再經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換恢復成模擬信號。

在VSAT系統(tǒng)中，語音信號的編碼主要有連續(xù)可變斜率增量調(diào)制和自適應差分脈寬調(diào)制兩種方式,以及相應的時分多路復用。連續(xù)可變斜率增量調(diào)制方式（CVSL）是在每—個音節(jié)時間范圍內(nèi)提取信號的平均斜率，使量階自動地隨平均斜率的大小而連續(xù)變化（是指聲音大小的變化不會出現(xiàn)突變）。VSAT系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時，一般是非實時性的，利用空隙時間間斷性地進行。數(shù)據(jù)傳輸主要是指人與計算機，或計算機之間進行的通信。數(shù)據(jù)傳輸是靠機器識別接收到的數(shù)據(jù)，在傳輸過程中由于干擾等原因所造成的差錯不能靠人工進行識別和校正，因此其傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性要求更高。數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇a按時空順序分類，可分為串行傳輸和并行傳輸。并行傳輸需占用多條通道同時傳輸一個字符的各個比特，雖然傳輸速度快.但由于占用通道過多而很少用。串行傳輸則是把組成一個字符的第一位到第N位代碼按時序依次在一個通道中傳輸，又分為局部同步傳輸和連續(xù)同步傳輸兩種方式。兩者的區(qū)別主要是前者是每—字符前后附加起止碼和終止碼后單獨進行傳輸，適于斷續(xù)傳輸；后者是一塊數(shù)據(jù)前后加上起止和終止標志進行傳輸，是一種效率較高，適于高速傳輸?shù)姆椒ā?/p>

4.4.2衛(wèi)星通信的多址方式衛(wèi)星通信不同于其他無線電通信形式的主要特點在于其覆蓋面積大，非常適用于多個站之間的同時通信，即多址通信。衛(wèi)星天線波束覆蓋區(qū)任何地球站可以通過共同的衛(wèi)星進行雙邊或多邊通信聯(lián)接。多址聯(lián)接有頻分多址、時分多址、碼分多址和空分多址等四種方式。在多址方式中涉及到的信道分配方法則有預分配和按需分配兩種。預分配是一種固定分配方式；而按需分配則是根據(jù)各地球站的申請臨時安排的，按需分配信道。實現(xiàn)多址聯(lián)接的技術基礎是信號分割，即在發(fā)送端對信號進行處理，使各發(fā)送端所發(fā)射的信號各有差異，而各接收端則具備相應的信號識別能力，可從混合在一起的信號中選取出各自所需的信號。4.4.3VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)VSAT是一種具有甚小口徑天線的智能化地球站，天線的口徑在1m左右，可以很容易地安裝在樓頂上。計算機技術與通信技術的緊密結(jié)合.使得VSAT具有很高的智能化程度，這包括很強的信號處理能力，對各種通信業(yè)務的自適應能力，以及時系統(tǒng)工作參數(shù)和工作狀態(tài)的檢測監(jiān)控能力。

VSAT的設備要較一般地球站簡單得多，相應的體積小、重量輕、造價低、易于普及。建站周期短，可以迅速安裝井開通通信業(yè)務。模塊化結(jié)構使用戶的使用非常簡潔方便，可直接與各種用戶終端（傳真機、電話、計算機等）進行接口，并且容易實現(xiàn)功能的改變和擴展。

（1）VSAT系統(tǒng)構成完整的VSAT系統(tǒng)（即VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)）由通信衛(wèi)星、中樞站以及大量VSAT站構成。中樞站與一般地球站規(guī)模大致相同，為實現(xiàn)對整個VSAT網(wǎng)的監(jiān)管，中樞站比—般地球站多一個網(wǎng)絡管理中心。中樞站通常與金融、商業(yè)、新聞等信息中心、指揮調(diào)度中心以及大型數(shù)據(jù)庫連接在一起，中樞站的設備配置和技術指標是高標準，以有利于VSAT站設備的簡化，造價的降低，使大量VSAT站成本占主要份額的系統(tǒng)總成本下降，性能價格比提高。VSAT站在VSAT系統(tǒng)中的數(shù)量由幾百個到幾千個不等。單個VSAT站由三個部分組成即小型天線、室外單元（ODU）和室內(nèi)單元（IDU），如圖4.14所示。（2）VSAT系統(tǒng)工作原理VSAT系統(tǒng)分為三類：以數(shù)據(jù)傳輸為主的星狀網(wǎng)；以語音傳輸為主的網(wǎng)狀網(wǎng)；點到點的固定信道。星狀網(wǎng)最為廣泛，由VSAT站與中樞站通過衛(wèi)星連成。其中樞站的發(fā)射功率高，接收信道品質(zhì)因數(shù)大；VSAT站的發(fā)射功率低，接收信道品質(zhì)因數(shù)小。因此VSAT站可以通過衛(wèi)星與中樞站通信，而VSAT站之間則不能通過衛(wèi)星進行通信，只能通過“雙跳”方式，即“VSAT站→衛(wèi)星→中樞站→衛(wèi)星→VSAT站”實現(xiàn)互通。VSAT站通過衛(wèi)星傳送信號到中樞站稱為入中樞站傳輸，中樞站通過衛(wèi)星傳送信號到VSAT站稱為出中樞站傳輸。入中樞站傳輸采用隨機聯(lián)接/時分多址方式（RA／TDMA），出中樞站傳輸采用時分復用方式（TDM）。各VSAT站的數(shù)據(jù)分組以隨機方式發(fā)送，經(jīng)衛(wèi)星延時后由中樞站接收，中樞站將收到的數(shù)據(jù)分組進行處理，如果無錯，則通過TDM信道發(fā)出應答信號；如果出錯,中樞站就不發(fā)出應答信號。VSAT站收不到應答信號就需進行數(shù)據(jù)的重發(fā)。（3）VSAT系統(tǒng)的功能趨向多樣化

VSAT發(fā)展的方向是在網(wǎng)內(nèi)建立多個虛擬子網(wǎng)，或?qū)⒍鄠€小型網(wǎng)絡合并成為一個大型的綜合VSAT通信網(wǎng)，各個虛擬子網(wǎng)可以屬于不同的業(yè)務或行政部門。數(shù)據(jù)音頻視頻廣播、計算機的衛(wèi)星寬帶交互接人，電視會議等業(yè)務不斷推動著VSAT的寬帶化。寬帶數(shù)據(jù)廣播、寬帶多址接人、衛(wèi)星通信規(guī)程、寬帶虛擬子網(wǎng)、網(wǎng)絡綜合管理，是發(fā)展VSAT寬帶化的關鍵技術。4.5基于物聯(lián)網(wǎng)的樓宇安防系統(tǒng)4.5.1物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。它不僅僅局限于互聯(lián)網(wǎng)或物體個體之間的聯(lián)系，而是通過利用傳感器、控制器等感知設備與互聯(lián)網(wǎng)用新的方式聯(lián)系在一起，進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)信息化，遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡，其主要解決物品與物品、人與物品、人與人之間的關系。圖4.15巧為物聯(lián)網(wǎng)的三個層次結(jié)構圖。4.5.2物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)途徑物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構能夠兼容各種開放協(xié)議，可分為感知層、網(wǎng)絡層、應用層三層結(jié)構。感知層主要是對外界信息的智能感知，包括物體識別及信息采集，通過RFID、各類傳感器、各類攝像頭以及GPS定位系統(tǒng)采集末端信息，并通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)集中到樓宇的主干網(wǎng)上，形成一個集樓宇信息于一體中端數(shù)據(jù)中心，樓宇監(jiān)管單位可實時監(jiān)視樓宇運行情況;網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)發(fā)和傳送，它通過樓宇衛(wèi)星通信將樓宇信息傳至遠端;應用層直接面向應用，針對物聯(lián)網(wǎng)涉及的行業(yè)具體要求，實現(xiàn)口標的智能化管理，即通過大數(shù)據(jù)和云計算就能對設備進行一定功能上的控制，中間跳過了人為參與的環(huán)節(jié)，提高了工作效率和精確程度，實現(xiàn)了物的自我控制能力。4.5.3物聯(lián)網(wǎng)在樓字安防系統(tǒng)中的應用

基于樓宇智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)包含眾多物聯(lián)子系統(tǒng)，例如，樓宇門禁子系統(tǒng)、消防安全子系統(tǒng)和視頻智能監(jiān)控子系統(tǒng)等。子系統(tǒng)口前采用有線和無線兼用的方式，但未來的發(fā)展方向趨向于采用無線連接方式，將信息最終交換于控制中心。樓層間的網(wǎng)絡交換系統(tǒng)則通過物聯(lián)網(wǎng)連接成一個整體節(jié)點，并將信息反饋到管理服務器系統(tǒng)中，經(jīng)過計算機控制實現(xiàn)物的自我控制，并在監(jiān)視屏中顯示。同時，信息通過網(wǎng)絡層可實現(xiàn)遠傳，政府部門甚至用戶自己可對樓宇信息進行異地監(jiān)控。1)樓宇門禁子系統(tǒng)樓宇門禁系統(tǒng)可采用可視門禁系統(tǒng)，具有語音、圖像識別功能，在使用前可對合法用戶的指紋、語音、相貌等特征進行采集，經(jīng)過算法設計、系統(tǒng)優(yōu)化等工作，提高系統(tǒng)的可用性。同時樓宇內(nèi)部的人也可通過電子密碼卡進人樓宇，并對出人的信息進行采集，以便校對，當然也要將門禁節(jié)點的信息反饋給監(jiān)控中心。2)消防安全子系統(tǒng)消防安全系統(tǒng)中，傳感器是最關鍵的一個零組件。通常用于防火安全的傳感器都是紅外傳感器、可燃氣體探測器以及煙霧探測器。這些傳感器是消防安全系統(tǒng)的“耳口”，負責監(jiān)控家庭中所有的危險跡象。一旦檢測到潛在危險，傳感器被觸發(fā)，它會提醒報警器報警，同時將報警信息通過網(wǎng)絡發(fā)送到消防部門，降低危險發(fā)生造成的嚴重后果及財產(chǎn)損失。3)視頻智能監(jiān)控子系統(tǒng)視頻監(jiān)控不能只停留在人工監(jiān)視的水平上，并能夠?qū)崿F(xiàn)視頻智能監(jiān)控，即當夜晚監(jiān)視人員要休息時，可調(diào)整為智能監(jiān)控，如果夜晚有生命體進人監(jiān)控范圍，則會報警監(jiān)視人員，這將大大減少人力資源的浪費。4.5.4以太網(wǎng)以太網(wǎng)是現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準，組建于20世紀70年代早期。最初的Ethernet(以太網(wǎng))是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網(wǎng)(LAN)標準。在以太網(wǎng)中，所有計算機被連接在一條電纜上，采用具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問方法，采用竟爭機制和總線拓撲結(jié)構。以太網(wǎng)一般由共享傳輸媒體(如雙絞線電纜)和多端口集線器、網(wǎng)橋或交換機構成。在星形或總線型配置結(jié)構中，集線器/交換機/網(wǎng)橋通過電纜使得計算機、打印機和工作站彼此之間相互連接。1)以太網(wǎng)具有的一般特征概述(1)共享謀體所有網(wǎng)絡設備依次使用同一通信媒體。(2)廣播域需要傳輸?shù)膸话l(fā)送到所有節(jié)點，但只有尋址到的節(jié)點才會接收到幀。(3)CSMA/CD以太網(wǎng)中利用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方法(CarrierSenseDetection)以防止多個節(jié)點同時發(fā)送。

(4)MAC地址媒體訪問控制層的所有Ethernet網(wǎng)絡接口(NIC)都采用48bit網(wǎng)絡地址。MultipleAccess/Collision。這種地址全球唯一。2)Ethernet網(wǎng)絡基本組成

(1)共享謀體和電纜主要使用多模光纖，單模光纖和雙絞線。

(2)轉(zhuǎn)發(fā)器或集線器集線器或轉(zhuǎn)發(fā)器是用來接收網(wǎng)絡設備上的大量以太網(wǎng)連接的一類設備。通過某個連接的接收雙方獲得的數(shù)據(jù)被重新使用并發(fā)送到傳輸雙方中所有連接設備上，以獲得傳輸型設備。(3)網(wǎng)橋網(wǎng)橋?qū)儆诘?層設備，負責將網(wǎng)絡劃分為獨立的沖突域獲分段，達到能在同一個域/分段中維持廣播及共享的口標。網(wǎng)橋中包括一份涵蓋所有分段和轉(zhuǎn)發(fā)幀的表格，以確保分段內(nèi)及其周圍的通信行為正常進行。

(4)交換機交換機，與網(wǎng)橋相同，也屬于第2層設備，且是一種多端口設備。交換機所支持的功能類似于網(wǎng)橋，但它比網(wǎng)橋更具有的優(yōu)勢，可以臨時將任意兩個端口連接在一起。交換機包括一個交換矩陣，通過它可以迅速地連接端口或解除端口連接。與集線器不同，交換機只轉(zhuǎn)發(fā)從一個端口到其他連接口標節(jié)點，且不包含廣播的端口的幀。

(5)以太網(wǎng)協(xié)議①標準以太網(wǎng):以太網(wǎng)最初只有10Mbps的吞吐量，使用CSMA/CD(帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問)的訪問控制方法，這種早期的10Mbps以太網(wǎng)稱為標準以太網(wǎng)。以太網(wǎng)主要有兩種傳輸介質(zhì)，雙絞線和光纖。所有的以太網(wǎng)都遵循IEEE802.3標準，下面列出是IEEE802.3的一些以太網(wǎng)絡標準，在這些標準中前面的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps"，最后的一個數(shù)字表示單段網(wǎng)線長度(基準單位是100m),Base表示“基帶”的意思，Broad代表“帶寬”。

10BaseX是用以描述計算機網(wǎng)絡中傳輸方式及介質(zhì)的一種常用名詞。常見的10Base系列有:10Base2,10Base5,10BaseF,10BaseT等。

10Base2使用細同軸電纜，是構成細纜以太網(wǎng)(ThinNet或CheaperNet)的主要傳輸媒質(zhì)。它能夠在低于每秒10兆位(10Mbps)下運行，而且最長電纜段可長達185m。相比于用在10Base5網(wǎng)絡中的粗同軸電纜要便宜得多。

10Base5使用粗同軸電纜，它是最早以太網(wǎng)的主要傳輸媒質(zhì)。它能在低于每秒10兆位(lOMbps)下運行，而且最長電纜段可長達500m。粗以太網(wǎng)也稱為ThickNet。10BaseF是一種基于IEEE802.3的基帶以太網(wǎng)。此處F代表光纖(Fiber)，使用光纜，該類型能夠在低于每秒10兆位(10Mbps)下運行。根據(jù)其用途的不同，IEEE802.3制定了不同版本的10BaseF標準。

a.10BaseFP:采用無源光纖，主要用于桌面系統(tǒng)。

b.10BaseFL:采用光纖鏈路，可用于中間集線器和工作組。

c.10BaseFB:稱為光纖主干，主要用于樓間中心設施線路。

10BaseT是一種基于IEEE802.3的基帶以太網(wǎng)。它使用非屏蔽雙絞線(UTP)和星形拓乎卜結(jié)構。該類型能夠在低于每秒10兆位(10Mbps)下運行。它也稱雙絞線以太網(wǎng)或UTP以太網(wǎng)。②快速以太網(wǎng):快速以太網(wǎng)仍是基于CSMA/CD技術，當網(wǎng)絡負載較重時，會造成效率的降低，當然這可以使用交換技術來彌補。100Mbps快速以太網(wǎng)標準分為:100Base-TX,100Base-FX,100Base-T4這三個子類。

100Base-TX:是一種使用5類數(shù)據(jù)級無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術。它使用兩對雙絞線，一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一對用于接收數(shù)據(jù)。最大網(wǎng)段長度為100m。支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。

100Base-FX:使用單模或多模光纖(62.5或125p,m)。多模光纖連接的最大距離為550m。單模光纖連接的最大距離為3000m。使用MIC/FDDI連接器、ST連接器或SC連接器。它的最大網(wǎng)段長度為150,412,2000m或更長至10km，與所使用光纖類型和工作模式有關，支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。

100Base-T4:是一種可使用3,4,5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術。100Base-T4使用四對雙絞線，其中的三對用于在33MHz的頻率上傳輸數(shù)據(jù)，每一對均工作于半雙工模式。第四對用于CSMA/CD沖突檢測。它使用與10Base-T相同的RJ-45連接器，最大網(wǎng)段長度為100m。③千兆以太網(wǎng):千兆技術仍然是以太技術，它采用了與10M以太網(wǎng)相同的幀格式、幀結(jié)構、網(wǎng)絡協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)。由于該技術不改變傳統(tǒng)以太網(wǎng)的桌面應用、操作系統(tǒng)，因此可與10M或100M的以太網(wǎng)很好地配合工作。升級到千兆以太網(wǎng)不必改變網(wǎng)絡應用程序、網(wǎng)管部件和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，能夠最大限度地投資保護。千兆以太網(wǎng)技術有兩個標準:IEEE802.3z和IEEE802.3aboIEEE802.3z制訂了光纖和短程銅線連接方案的標準。IEEE802.3ab制訂了五類雙絞線上較長距離連接方案的標準。

1000Base一CXCopperSTP25m1000Base-TCopperCat5UTP100m

1000Base一SXMulti-modeEiber500m1000Base一LXSingle-modeEiber3000m

④萬兆以太網(wǎng):萬兆以太網(wǎng)規(guī)范包含在IEEE802.3標準的補充標準IEEE802.3ae中，它打一展了IEEE802.3協(xié)議和MAC規(guī)范使其支持10GB/s的傳輸速率。除此之外，通過WAN界面子層(WIS;WANinterfacesublayer),10千兆位以太網(wǎng)也能被調(diào)整為較低的傳輸速率，如9.584640GB/s（OGX92)，這就允許10千兆位以太網(wǎng)設備與同步光纖網(wǎng)絡(SONET)STS-192c傳輸格式相兼容。

10GBase-SR和lOGBase-SW主要支持短波(850nm)多模光纖(MME)，光纖距離為2m到300m。10GBase-SR主要支持“暗光纖”(darkfiber)，暗光纖是指沒有光傳播并且不與任何設備連接的光纖。10GBase-SW主要用于連接SONET設備，它應用于遠程數(shù)據(jù)通信。

10GBase-LR和10GBase-LW主要支持長波(1310nm)單模光纖(SME)，光纖距離為2m到10km。10GBase-LW主要用來連接SONET設備時，10GBase-LR則用來支持“暗光纖”(darkfiber)。10GBase-LX4采用波分復用技術，在單對光纜上以4倍光波長發(fā)送信號。系統(tǒng)運行在1310nm的多?；騿文０倒饫w方式下。該系統(tǒng)的設計口標是針對于2}300m的多模光纖模式或2m到10km的單模光纖模式。

3)CSMA/CD基本工作過程發(fā)送和接收介質(zhì)訪問管理模塊的主要功能是實現(xiàn)帶沖突檢測載波監(jiān)聽多路訪問和介質(zhì)訪問協(xié)議。CSMA/CD是一種隨機爭用介質(zhì)方式，用以解決哪一個節(jié)點能把信息正確地發(fā)送到介質(zhì)上的問題。由于介質(zhì)是所有節(jié)點共享的，而每一節(jié)點的發(fā)送又都是隨機的，有可能兩個節(jié)點(或兩個以上節(jié)點)同時往介質(zhì)上發(fā)送信息，就會發(fā)生沖突，以致接收節(jié)點無法接收到正確的信息。發(fā)送時，按下列五個步驟進行:①傳輸前偵聽。各工作站不斷地監(jiān)視電纜段上的載波。“載波”是指電纜上的信號，通常由表明電纜正在使用的電壓來識別。如果工作站沒有偵聽到載波，則它認為電纜空閑并開始傳輸。如果在工作站傳輸時電纜忙(載波升起)，則其將與已在電纜上的信息發(fā)生沖突。

②如果電纜忙則等待。為了避免沖突，如果工作站偵聽到電纜忙則等待。③傳輸并檢測沖突。當介質(zhì)被清(載波消失)后9.6μs，工作站可以傳輸。數(shù)據(jù)向電纜系統(tǒng)的兩個方向傳輸。如果同一段上的其他工作站同時傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包在電纜上將產(chǎn)生沖突。沖突由電纜上的信息來識別，當電纜上的信號大于或等于由兩個及其以上的收發(fā)器同時傳輸所產(chǎn)生的信號時，則認為沖突產(chǎn)生。在電纜上發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)包就成為廢數(shù)據(jù)片。同時，發(fā)生沖突的工作站“廣播”，向公共電纜傳輸一條“干擾”信號，使在電纜上的工作站能夠感知到?jīng)_突。④如果沖突發(fā)生，重傳前等待。如果工作站在沖突后立即重傳，則它第二次傳輸也將產(chǎn)生沖突。因此，工作站在重傳前必須隨機地等待一段時間，這種方式稱為“退避算法”。⑤重傳或夭折。若工作站是在繁忙的電纜段上，即使不產(chǎn)生沖突，也可能不能進行傳輸。工作站在它必須夭折傳輸前最多可以有16次的傳輸。若工作站重傳并且沒有表明數(shù)據(jù)包再次產(chǎn)生沖突，則認為傳輸成功。

接收時，在電纜段上活動的工作站依據(jù)下列步驟:

①瀏覽收到的數(shù)據(jù)報并且校驗是否成為碎片。在Ethernet局域網(wǎng)上，電纜段上的所有工作站將瀏覽中電纜上傳輸?shù)拿恳粋€包，并不考慮其地址是否是本地工作站。接收站檢查數(shù)據(jù)包來保證它有合適的長度，而不是由沖突引起的碎片，包長度最小為64bit。②檢驗口標地址。接收站在判明已不是碎片之后，下一步是校驗包的口標地址，看它是否要在本地處理。如果它的地址是本地工作站地址，或是“廣播地址”，或是被認可的多站地址，工作站將校驗包的完整性。③如果口標是本地工作站，則校驗數(shù)據(jù)包的完整性和正確性，主要是校驗數(shù)據(jù)幀的長度、內(nèi)容，如果完全正確，則接收數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)典型結(jié)構，如圖4.16所示。

4.5.5令牌環(huán)(TokenRind)網(wǎng)令牌環(huán)(TokenRing)在物理上是一環(huán)狀結(jié)構，如圖4.17所示。環(huán)上傳輸著一個特定格式的幀，稱為令牌(Token)。當環(huán)上各站都不發(fā)送數(shù)據(jù)信息時，環(huán)上只有令牌繞環(huán)不斷傳遞，此令牌稱為“空閑令牌”(一個特定的8位模式，如“11111110")。當一個站欲發(fā)送信息時，首先檢測環(huán)中的令牌，當發(fā)現(xiàn)有空閑令牌經(jīng)過，占有此令牌，并將其最后一位變成1，改成“忙令牌”(11111111)，將其發(fā)上環(huán)，緊隨其后發(fā)送待發(fā)送的信息?，F(xiàn)在環(huán)上已沒有空閑令牌，其他各站均不能發(fā)送。環(huán)中的接收站收到發(fā)往本站的信息幀后，將幀的內(nèi)容拷貝到本站，同時在該幀放上應答字段，并把該幀繼續(xù)向前轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送站檢測到應答字段后，即將該幀撤銷。發(fā)送站在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，即“忙令牌”返回本站之后，又將“忙令牌”改回“空閑令牌”發(fā)往環(huán)上，如此周而復始。令牌環(huán)網(wǎng)與以太網(wǎng)不同的另一個特點是，在負荷很重時，仍具有確定的響應時間。令牌環(huán)網(wǎng)所遵循的標準是IEEE802.5，它規(guī)定了三種操作速率:1,4和16Mbps。新型的快速令牌環(huán)網(wǎng)可達100Mbit/s。在物理上可采用星形拓撲結(jié)構，但邏輯上仍是環(huán)形拓撲結(jié)構。

值得說明的是，令牌環(huán)網(wǎng)是已被淘汰的技術，但其原理仍然用于新型網(wǎng)絡中。4.5.6同步光纖網(wǎng)絡SONET

隨著光傳輸線路的出現(xiàn)，數(shù)字時分復用(TDM)方案的進一步演化即出現(xiàn)了標準的信號格式，這就是美國在1988年首先推出的一個數(shù)字傳輸標準SONET，它是連接光纖傳輸系統(tǒng)的標準，是一個全球的物理網(wǎng)絡，非常像局域網(wǎng)中的以太網(wǎng)雙絞線電纜。該格式在北美稱為同步光網(wǎng)絡SONET(SynchronousOpticalNetwork)同步光纖網(wǎng)絡，該術語在其他國家和地區(qū)稱為同步數(shù)字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。

SONET可使用1Gbp、以上的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，而且能夠發(fā)送數(shù)據(jù)、語音和圖像。是一種高可用性的傳輸技術，具有自愈的拓撲結(jié)構;且一個多供應商，不需要做轉(zhuǎn)換便可實現(xiàn)不同供應商的系統(tǒng)之間的連接;作為一種同步操作網(wǎng)絡，具有很強的多路復用能力，是一個可為網(wǎng)絡用戶和管理員提供大量的OAM&P網(wǎng)絡運營、管理、維護和供應)服務的系統(tǒng)。

1)幀結(jié)構與速率

SONET的基本幀結(jié)構是一個由9行、90列字節(jié)構成的二維結(jié)構，其中的一個字節(jié)等于8比特，如圖4.18所示?；維ONET幀的周期為125p,s，因此基本SONET信號的傳輸比特速率為:STS-1=(90字節(jié)/行)(90行/幀)(8比特/字節(jié))(125p,s/幀)=51.84Mbps

該信號稱為STS-1信號，STS表示同步傳輸信號，所有SONET信號都是這個速率的整數(shù)倍，STS-N信號的比特速率為51.84Mb/s的N倍。

當采用STS-N信號調(diào)制光源時，先對邏輯STS-N信號進行擾碼以減少長連0和長連1，這樣在接收機中便于時鐘的恢復。經(jīng)過電光變化后的物理層光信號稱為OC-N,OC表示光載波。實際中更普遍的是采用OC-N鏈路表示SONET鏈路。在SDH中基本速率等于STS-3，即155.52Mb/s，稱為同步傳輸模式一等級1(STM-1)，更高的速率表示成STS-M，它相當于SONETOC-N信號，N=3M(如N=3,12,48和192，那么M=1,4,12和64)。這表明，為了保持SONE與SDH相兼容，實際采用的N值都是3的倍數(shù)。

光學載波(oC)是在一個有許多確定水平的SONET光纖網(wǎng)絡中的一組信號帶寬。它通常表示為OC-n，其中，n是一個倍數(shù)因子，表示是基本速51.84Mbit/s的多少倍?？谇岸x的最大標準為OC-3072(160Gbps)。

2)光接口為了保證不同制造商的設備能夠互通，SONET和SDH規(guī)范提供光源特性、接收靈敏度以及不同類型光纖的傳輸距離特性，表4.2給定了標準定義的六種傳輸距離，他們在SONET和SDH中所用的術語各不相同:

針對表4.2中不同等級的耗損和色散特性，可采用的光源包括發(fā)光二極管(LED)、多?？v向(MLM)激光器和單?？v向(SLM)激光器。另外，使用高功率激光器可以實現(xiàn)較長距離的傳輸。

3)SONET/SDH網(wǎng)絡與設備分插復用器(ADM)是一個重要的SONET/SDH網(wǎng)絡設備。這種設備是一個完全同步的、面向字節(jié)的復用器，可分接和插人OC-N信號中的子信道。它實際上是一個把DSl信號添加到SONET/SDH環(huán)或者從SONET/SDH環(huán)上卸下的同步復用器，在出現(xiàn)故障時，ADM也能做環(huán)的愈合。通過對ADM進行重新配置，可將其用于連續(xù)的操作。終端復用器用來把輸人的T1,E1以及其他信號包封成工網(wǎng)絡使用的STS有效負載，它由控制器、轉(zhuǎn)發(fā)器、時隙交換器(TSI)等幾個部分組成。圖4.19為最簡單的環(huán)狀拓撲結(jié)構—USHR(單向自愈環(huán))的基本設備示意圖，它具有雙環(huán)結(jié)構，外環(huán)為保護環(huán)，內(nèi)環(huán)為工作環(huán)，各個分插復用器相當于很多截點，一旦兩個ADM之間的工作光纖被切斷，外環(huán)將繼續(xù)維護網(wǎng)絡的正常信息交換，從而達到自愈的目的。

市面上的SONET/SDH設備允許構成其他各種不同的網(wǎng)絡結(jié)構，如配置成點對點鏈路、線形鏈路、單向通道切換環(huán)(UPSR)、雙向線路且還環(huán)(BLSR)、環(huán)際互聯(lián)等。4.5.7公用數(shù)據(jù)網(wǎng)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PublicDataNetworks,PDN)，與公用電話網(wǎng)和電報網(wǎng)一樣，作為國家公用通信基礎設施，由國家統(tǒng)一建設、管理和運行，向用戶提供公共的數(shù)據(jù)通信服務。它由交換節(jié)點機、網(wǎng)控中心，用戶人網(wǎng)設備、通信線路等設施組成。根據(jù)全網(wǎng)統(tǒng)一的編址方案，各人網(wǎng)用戶可與網(wǎng)上其他用戶通信。與網(wǎng)上其他用戶通信。公用數(shù)據(jù)網(wǎng)負責數(shù)據(jù)從信源到用戶透明的無差錯的傳輸，用戶之間通信的高層協(xié)議或應用業(yè)務則由用戶自己協(xié)商和選擇。因此，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)實際上是一個提供公共數(shù)據(jù)通信服務的通信干網(wǎng)，各用戶或用戶組織需借助通信子網(wǎng)提供的服務組建自己的信息系統(tǒng)。

1)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的構成數(shù)據(jù)信息在通信網(wǎng)內(nèi)傳輸交換方式，一般可分為電話交換和存儲一轉(zhuǎn)發(fā)交換，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)在組建時大多數(shù)采用存儲一轉(zhuǎn)發(fā)/分組交換的傳輸方式。因此，它又被稱為公用分組交換網(wǎng)或分組交換網(wǎng)。公用分組交換網(wǎng)的基本組成，如圖4.20所示。其中，DCE為數(shù)據(jù)電路設備，中轉(zhuǎn)分組交換機或中轉(zhuǎn)、本地結(jié)合的分組交換機，本地分組交換機或中轉(zhuǎn)、本地結(jié)合的分組交換機;;DTE為數(shù)據(jù)終端設備、分組式計算機、智能終端或前置處理機;NPT為非分組終端或稱異步終端;PAD為分組裝拆設備;Modem為調(diào)制解調(diào)器;干線一般為高速線路或中速線路;NCC為網(wǎng)絡管理控制中心。

2)存儲一轉(zhuǎn)發(fā)、分組交換原理存儲一轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的原理是在通信子網(wǎng)的各交換機中設置有緩沖存儲器，由輸人線路送來的數(shù)據(jù)先在緩沖存儲器中暫存，等待輸出線路空閑，一旦輸出線路有空，該數(shù)據(jù)就被轉(zhuǎn)發(fā)到下一交換機。這樣，以存儲一轉(zhuǎn)發(fā)的機制，數(shù)據(jù)從發(fā)送端一個交換節(jié)點一個交換節(jié)點地被傳送到接收端。由此可見，其傳輸延遲可能較大，不能滿足實時信息交換通信。存儲一轉(zhuǎn)發(fā)方式按存儲轉(zhuǎn)發(fā)的信息單位的大小可分為報文交換和分組交換。報文交換方式的特征是把要傳送的數(shù)據(jù)信息不論其長短作為一個單位按報文存儲一轉(zhuǎn)發(fā)方式傳送。分組交換則將報文分割成具有統(tǒng)一的格式，一定長度的報文分組，以此為單單位進行交換與傳輸。分組交換與報文交換相比，前者傳輸延遲短，傳輸質(zhì)量好，可靠性高，易實現(xiàn)分組多路通信和通信費用低等優(yōu)點。根據(jù)對于報文分組管理方式，分組交換又有虛電路和數(shù)據(jù)報兩種方式。

虛電路方式是通信雙方在進行通信時首先在雙方之間建立一條邏輯電路，再次通信時該電路為通信雙方所獨占，這點和電路交換方式相同。但從物理上看，該邏輯電路所經(jīng)過的物理信道是可同時為其他通信用戶共享的。而物理信道可分為多個邏輯信道，構成多個虛電路，從而實現(xiàn)物理信道的復用。在虛電路方式中，一次通信中的各報文分組均沿該虛電路傳輸，而在數(shù)據(jù)報方式中，每個報文分組傳輸路徑并非沿一條固定的虛電路而是在經(jīng)過每一個交換結(jié)點時動態(tài)地選擇路由。4.5.8異步傳輸模式

1)概述異步傳輸模式(ATM)融合了分組交換與電路交換技術的優(yōu)點，其本質(zhì)是一種快速分組傳輸。它將數(shù)據(jù)、圖像、語音等信息分解成定長數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前面裝上信頭(地址、控制等信息)構成信，以信元多路復用方式進行發(fā)送。發(fā)送時，只要獲得空信元即可插人數(shù)據(jù)并發(fā)送出去。因為排隊等待空信元到來以發(fā)送信息，所以這也是一種以信元為單位的存儲交換方式。由于數(shù)據(jù)插人位置缺乏周期規(guī)律，故稱為異步傳輸模式。ATM在信息格式相交換方式上與分組交換類似，而在網(wǎng)絡構成和控制方式上與電路交換相似。

電路交換模式以周期性重復出現(xiàn)的時隙作為信息載體，傳輸信息的速率決定了時隙的周期。通信雙方建立通信信道后，不管是否發(fā)送了信息，都周期性地獨占分配的時隙，這就是同步傳輸模式。因此，要用結(jié)構不同的網(wǎng)絡設備來處理不同速率的信道，以保證經(jīng)濟性，這成了電路交換模式的缺點之一。此外，電路交換模式不能有效地適應數(shù)據(jù)流量變化大的業(yè)務。分組交換模式僅當發(fā)送信息時才送出分組，能適應任意的傳輸速率。但是x.25協(xié)議采用變長分組、流控、分組序號管理、差錯控制等復雜處理，就限制了它在高速通信上的應用。

ATM采用異步統(tǒng)計時分復用，靠標