楼宇智能化全光融合解决方案1讲课稿Word格式文档下载.docx

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楼宇智能化同时可以为开发商提高自身楼盘档次，为楼盘增值，增加楼盘在竞争日益激烈的市场中的受关注程度，从而进一步拓展市场份额。

但是随着线缆原材料价格的不断攀升，诸多的弱电系统在楼宇内一次又一次的重复布线，导致实现楼宇智能化的成本急剧上升。

数量繁多的网络布线也给楼宇管理维护带来极大的不便，并且为以后网络系统的升级以及追加新的弱电子系统等扩容工程埋下隐患。

从维护管理的角度来看，令人眼花缭乱的布线系统使得故障发生后无从下手去查判原因和解决问题；

从利用现有资源的角度来看，由于大多数弱电系统各走各网，无法利用已经建好的综合布线系统，最后导致整栋楼宇的管网资源不足，需重新铺设管线，无形中增加了扩容子系统的投资，也影响了楼宇内部的美观整洁。

楼宇智能化让投资者望而却步，进而纷纷对智能化是否能够真正有效的实现提出了质疑。

随着光进铜退的大势所趋，近年来越来越多的楼宇都实现了光纤到户，大有取综合布线系统而代之的势头，许多弱电系统集成所遇到的数据流量瓶颈问题、众多的网络难以实现集中管理维护等问题得以找到有效的解决途径。

实现基于全光网络的弱电系统融合解决方案迫在眉睫。

三.各类楼宇弱电子系统

三.1.典型弱电系统举例

三.1.1.门禁系统

门禁系统一般由以下几部份组成：

前端读卡器、控制器、控制软件，属于“分立设置、软件集成”的系统结构。

目前主流的门禁系统分为两种：

一种是现场总线型的门禁系统，其特点是以现场总线为基础，如CAN、RS485等，可以控制大量的信息，并实现远程数据传输，且支持TCP/IP协议；

另一种是基于局域网的门禁系统，其特点是系统容量扩充方便，对局域网的依赖性强，完全兼容以太网络。

前者需独立布放控制总线，后者可利用已有的综合布线系统。

门禁系统的组网示意图如下：

三.1.2.可视对讲系统

目前市面上的可视对讲系统按演进的历程可分为模拟方式和全数字化方式两种。

模拟方式（总线型）的可视对讲系统属于第二代对讲系统，于90年代中后期得到迅速发展。

此类可视对讲系统在楼宇内的控制网络技术主要采用了单片机以及现场总线技术（如RS485等），系统主要由终端设备、音/视频线缆、数据总线以及控制设备组成，终端设备（如门口机、用户机等）与控制设备之间的通信是通过两套布线来实现的。

而全数字化（局域网型）的可视对讲系统，为新兴的第三代对讲系统，全程采用TCP/IP协议，其数字室内机实现了数字、语音、图像通过一根网线传输，从而不需要再布防音、视频线和数据总线。

模拟方式可视对讲系统的网络拓扑结构可以用下面的示意图来表示：

三.1.3.视频监控系统

视频监控系统又分为模拟监控系统和数字监控系统两种类型。

视频监控系统主要由前端监控设备、传输线路以及监控中心三大部分组成。

对于模拟视频监控系统而言，传输线路部分除了视频线缆以外，可能还需另外布放云台控制线缆，以实现监控中心对前端摄像枪云台的转向控制。

而对于全数字化的监控系统而言，则仅需要提供以太网接口即可，既其网络布线可利用到楼宇的综合布线系统。

模拟摄像枪也可以通过编解码设备将模拟的视频信号转换成数字信号，然后通过转换设备所提供的以太网接口实现数字传输。

三.1.4.其他弱电系统

其他弱电系统还有：

UPS系统、一卡通系统、红外线对射安防系统、电子巡更系统、停车场系统、电子公告板系统、电子点餐系统、电梯层控系统、广播系统、智能家电系统、楼宇自控（BA）系统和有线电视系统以及IPTV系统等等。

三.2.功能实现特点

上述子系统的共同特点就是都有各自的主控设备，利用单片机技术或计算机技术负责控制各系统的终端与终端之间、主控设备与终端之间的数据和控制信号的传输，整个系统功能的实现无外乎以下几个方面：

主控设备接受外部指令，想系统内部的相关终端发送指令，使其执行一系列指定的动作，如打开门锁、开启摄像头并上传音/视频信号等；

终端设备接受外部操作，向主控设备发送相关数据和请求，主控设备接收到数据及请求后，按照事先定制的流程进行处理，然后将结果及指令发往发出请求的终端或者其他终端，要求终端完成一系列的动作，如可视对讲门口机在输入密码后自动开启门锁、红外线对射设备在检测到入侵之后上报控制中心触发警报等。

三.3.组网特点

从上述对各类典型弱电系统的介绍看来，对于采用传统总线方式实现控制的弱电系统，根据其拓扑结构的特点，可将整体系统分为三个主要组成部分（如下图所示）：

一，终端接入部分；

二，数据及控制信号传输网络部分；

三、控制管理部分。

对于传统的弱电系统组网方式，可以将其第二部分，也就是数据及控制信号传输网络部分完全可以抽离出来，通过其他更先进的传输网络进行替代，来实现数据的融合统一传送，通过实现终端接入部分和控制管理部分的协议转换来建立二者间的连接并实现弱电系统内部的控制和通讯。

三.4.通信接口及支持的协议

弱电系统一般采用现场总线组网方式，如CAN、RS485等。

部分弱电系统也支持TCP/IP协议并提供标准以太网接口。

目前市面上有较丰富的并且应用较为广泛的RS232/RS485/RS422转10/100Base-T的协议转换设备，为弱电系统的终端设备接入以太网络提供了条件。

下面简单介绍一下RS485串行通信技术的特点：

1.RS485的电气特性：

逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；

逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

2.RS485的数据最高传输速率为10Mbps。

3.RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

4.RS485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。

而RS485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。

即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS485接口方便地建立起设备网络。

因RS485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。

因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。

RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

四.无源光网络简介

四.1.技术简介

无源光网络（即PON）是一种点到多点的光纤接入技术，其经典组网结构中一般有下列三类组成构件：

局端的光线路终端（OLT）、用户端的光网络单元（ONU）以及唯一“无源”的局间设备光分配网络（ODN）。

无源光网络之所谓“无源”则即指此最后一类设备，ODN中不含任何有源电子元器件，包括电源，而是全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。

局端的OLT和用户端的ONU则均为有源设备。

PON网络中，数据传输一般下行采用时分复用（TDM）广播方式，而上行则采用时分多址接入（TDMA）方式，可以灵活的组成树型、星型以及总线型等拓扑结构，其中树型为较典型的应用拓扑结构。

PON技术自提出到如今，经历了十数年的技术革新，从窄带PON到BPON（ATMPON）再到EPON进而发展到GPON，其技术的标准化得到了ITU-T（国际电信联盟远程通信标准化组）的支持，推出了一系列的标准化建议，而近年来IEEE（美国电气及电子工程师学会）也表现活跃，推出了802.3ahEPON标准。

PON技术发展到今天，主要是基于G/EPON的应用，二者之间的差异以及各自的优劣在此不作赘述，从下一章开始我们将以EPON为例，用上述PON网络经典拓扑结构和基本组成构件来讨论楼宇智能化全光融合的解决方案。

四.2.EPON设备介绍

用户端－FTTH室内型终端ONU设备

数据终端类：

D400：

4×

10/100M兼容接口

D500：

10/100M兼容接口+2×

POTS接口

综合终端类（后期提供）：

D50x：

多业务家用终端，12VDC供电

接口：

1～4×

FE

1～4×

POTS

可选1～2×

CATV接口

可选WLAN接口

可选Bluetooth接口

局端－C220/C600OLT设备概述

中等容量产品

以太网L2/L3交换容量140G

单框40/80个PON，相当于接入（1280/2560×

ONT）

支持EPON、GPON等，提供完善的综合光接入能力，支持FTTC、B、H、O的应用与平滑演进

单板与C200兼容互换

五.全光融合解决方案

EPON作为光纤接入网的最优方式，成为建设FTTx（包括FTTB、FTTH甚至FTTD等）的重要技术，其提出的初衷是为了解决现有基于DSL或者LAN（基于电缆传输介质）的接入方式无法满足更高带宽需求的问题，如用户对IPTV、高清晰视频会议、视频聊天等数据流量巨大的应用的需求。

而其实EPON的能力在解决这些问题后还有充分的应用空间。

当一栋楼宇利用EPON技术实现了光纤到户（FTTH）之后，善用无处不在的ONU作为各种楼宇智能化弱电系统的接入层，一方面可以有效的避免上一章中所提到的各类繁多的弱电系统在楼宇中的重复布线，节省投资；

另一方面也可以有机整合各弱电系统于一体，提供统一的管理平台，节省运行成本。

全光网络的带宽承载能力趋于无限，理论上可以无限叠加更多的弱电系统，当然，这里暂不考虑终端接入成本和后台控制的二次开发成本。

五.1.拓扑结构及通讯方式

EPON组网结构为树型拓扑，以OLT为根结点，ONU作为各叶子结点，ONU可以通过级联的方式实现多级组网。

EPON网络的通信是采用的下行TDM广播/上行TDMA方式，ONU与ONU之间没有直达的通信线路，所有数据均为先送往根结点OLT之后再以广播的方式下发到各叶子结点，OLT在网络中承担着数据交换处理的重担，也是整个系统中最为复杂也最为重要的构件。

OLT除了负责整个网络中的数据传输的控制和处理之外，作为核心构件，OLT也担负着外接数据源（如有线电视信号源、IPTV流媒体源等）、控制源的重任。

EPON的基本拓扑结构如下：

五.2.带宽能力及应用领域

由于全程光纤组网，EPON网络双向至少可达到1G甚至以上的带宽速率，物理上传输速率可以得到充分的保障，在完成传统意义上的诸如有线电视、IPTV、视频会议等高带宽的应用传输后，系统还有丰裕的带宽空间可以利用。

五.3.所支持的接口

EPON网络的局端设备OLT支持V5、PRI、ATM、E1以及GE/FE接口，用户端设备ONU可提供FE、POTS、CATV视频接口等。

五.4.如何融合

五.4.1.融合的范畴

本文所讨论的全光融合解决方案对于弱电系统的终端以及后台控制设备的取电问题不作考虑，因为即使是号称“无源”的PON网络，其作为融合解决方案中接入层的构件ONU本身都