智能小区的宽带网络基本概念

摘要：近年来随着技术成本的持续下降，电信市场的日益开放以及以IP为代表数据业务的爆炸式增长，网络的带宽与容量成了用户最为关注的焦点，而且现在人们的要求不断提高，人们对住宅的要求也不断提高，智能小区越来越为人们看好，本章将主要介绍宽带网络和智能小区的一些基本知识。

关键词：宽带；IP

中图分类号:TP393.03 文献标识码:A

一、什么是宽带网络

现代社会对信息的要求越来越大，互联网对信息社会变的越来越重要，同时，由于近年来微电子技术，计算机技术的迅猛发展，使得INTERNET上的服务由简单的传送数据文件发展到普遍提供实时视频，音频通信及动画，广告等其他娱乐服务，从而使INTERNET上的数据量大增。

目前，大部分人上网都是用调制解调器拨号接入，接入速率比较低，常常会有一个比较长的等待时间，尤其是浏览视频，图片等服务时，人们常戏称WWW（WORLD WIDE WEB）世界范围浏览为世界范围等候（WORLD WIDE WAIT）。要改善目前的状况，除了要增加INTERNET骨干传输通路的带宽，网上服务器的处理能力，以及路由器的速度外，主要的瓶颈是在用户接入网部分。目前电信公司已敷高下去的几亿Km铜缆电话线，原来只是用于传送33KHZ的话音，尽管现在采用了新的数字处理技术和特大规模集成电路，使调制解调器的传输速率达到目前的3.2KB/S的以及单向速率7KB/S，但仍然满足不了用户的需求。

而随着INTERNET的迅猛发展，人们对远程教学，远程办公，远程医疗，视频会议，VOD点播，WWW浏览等多媒体应用的需求也大幅度增加，电子商务更是成为网络应用的典型热点，可以说，人类社会的需求对网络的带宽及速率提出了更高的要求，促使网络由低速向调整，由共享到交换，由窄带向宽带方向迅速发展，因此，宽带网络产生的市场驱动力首先是声音，视频等多媒体的需求。

宽带是指在同一传输介质上，使用特殊的技术或设备，利用不同的频道进行多重（并行）传输，并且速率在7KB/S以上，使用传统的MODEM接入网时，速率最高不超过7KB/S，而使用宽带接入设备如10/100MB/S自适应网卡时传输速率可达10－100MB/S，是模拟MODEM的180－1800倍。因此与传统的互联网接入技术相比，宽带接入技术最大的优势就是起带宽速率远远超过7KB/S。

二、宽带网络的分层。至于到底多少速率以上才算做宽带，目前还不有国际标准，通常人们把骨干网传输速率在0.3125GB/S以上，接入网能够达到0.25MB/S的网络定义为宽带网，宽带网建设分为三层：骨干网，传输网，和社区接入网。可以这样形容这三层，骨干网相当于城市和城市之间的高速公路，传输网相当于城市市区内的道路，社区接入网解决的则是将道路从市区一直修到小区，抵达每户的家门口，即解决"最后一公里"的问题，即宽带接入。

宽带网络的发展。目前对于主干网来讲，各种宽带组网技术正在不断的日臻完善和成熟，现在波分复用系统的带宽以达5.GB/S，IP over SDH，IP over WDM(DWDM)等技术已经开始投入使用，并且还提出了建立全优化光学主干网络，可以说网络的主干已经为承载各种宽带业务做好了准备。但是位于通信网络与用户之间的接入网发展相对滞后，大部分用户还是通过基于电路交换的窄带的模拟化的接入网络进行信息传输和交换，接入网技术成为制约通信发展的瓶颈，为了给广大用户提供端到端的宽带连接，保证宽带业务的开展，接入网的宽带化，数字化就成为了前提和基础，同时也是网络技术中的一大热点和高利润增长点。

宽带网络的分类：按照网络的功能，宽带网络可以分为传输网，交换网，和接入网三大部分。

1.传输网络。以往的准同步PDH已越来越不适应电信网的发展了，而SDH以其强大的网络管理和维护功能，标准光接口并可方便地进行同步复用正在逐步代替PDH，目前各发达工业国家都先后建设了SDH传输系统，密集波分复用（DWDM）技术也受到了广泛的关注和实施。

2.交换网络。ATM交换技术是目前先进的技术，但IP技术的特点使得IP交换技术成为技术人员关注的研究方向，目前技术的主流是利用ATM和IP OVER SDH宽带骨干网，今后的发展则是直接构造IP OVER WDDM宽带INTERNET的骨干网。这不仅可以解决带宽问题，也为将来提供具有高服务质量的IP服务奠定基础。

3.接入网络。很多国家都把光纤到户（FTTH）作为本国接入网发展的最终目标，发展超级无源光网络（EPON）是实现这一目标的趋势所在，通过用户级联的无源分离器来替代旁路交换机的方法，可以建立远程，高分支的接入网，该网的目标宽可达0.125－1.25GB/S，距离范围为100KM以上，主要的宽带接入网有:XDSL数字用户线系列;HFC(CABLE MODEM)有线电视上网，ETHERNET以太网，高速局域网和支持FIBER（光纤）的千兆以太网。

宽带网络的体系结构。随着现代电信，计算机和INTERNET技术的迅速发展，各种网络技术呈现融合发展的趋势，即具有了互联，互通和与操作的特征，尽管宽带网络具有许多新的特点，但它不是凭空出现的一个技术，而是从现有的网络技术发展演变而来的，宽带网络仍然是一个基于TCP/IP协议的INTERNET网。当越来越多的企业把他们非常重要的应用放到INTERNET上去时，网络的服务质量对他们的业务和成功来说是生死攸关的，为此，人们提出了电信级的INTERNET的概念，即宽带IP网络，其目标是首先要有接通率的概念，在接入服务中提供高带宽，高接通率的服务；其次，在网络上提供高吞吐量，低时延的服务;第三，在服务等级方面，如果用户愿意多会费的话，就能够得到最好的服务。

要实现上述目标，目前可能的出路有两条：一是改进现有的网络体系结构，使物理层和数据链路层的实现更加适应IP协议；另一种是建立一种全新的网络体系结构，在新的网络体系结构中为IP协议提供更好的服务。

下面从TCP/IP的体系结构出发，来阐述两种实现宽带网络的思想，宽带网络的体系结构可以分为三层：物理层，数据链路层和IP接入层。其中，物理层包含基于SDH/PDH协议的SONET网络传输和基于DWDM协议的光传输。数据链路层包含帧中继，ATM接入和其他的电路交换和分组交换方式。网络层包括了TCP/IP协议中的IP层，传输层，和应用接入层。（1）物理层。SONET（同步光纤网络）在许多方面的重要价值，使它成为长距离，高速度光纤通信的最主要协议，其中SONET的可伸缩性使它成为实现新一轮高速端口的首要技术。因为OC－3（155MB/S）已成为一种过时的辅助技术，在调整的路由器和交换机上，OC－48（08GB/S）端口速度现在已经非常普遍，OC－768（5GB/S）的端口速度也即将闪亮登场，随着数据流量吞吐率不断增长，SONET将成为一种重要的骨干网传输技术。

（2）数据链路层。ATM为语音，视频和数据创建了一个单一的网络，并且语音和视频流能够维持在用户所要求的较低的时延和抖动水平上。同时，对时间不敏感的数据能够充分利用剩余的信道容量，这样可以相对降低为提供服务质量保证的费用。正像SONET有许多特征没有包含在传统的物理层协议的定义中一样，ATM也不能完全被当作数据链路层协议。尽管一个ATM信元与典型的第二层数据帧很相似，都具有错误修正能力，也都包含有对本地数据链接非常重要的地址信息，但是，第二层的工作方式并不需要像ATM那样把全部的通信流都转换成固定长度的信元。

ATM有精心制作的服务质量QOS，不有数据链路层所需要的兼容性。然而，ATM作为与物理层的接口，无疑又非常适合第二层协议的定义，它对第一层的选项包括了许多运送ATM信元的光纤传输方法，包括SONET，五类双绞线铜缆和T1线等。

虽然ATM也能被当作统计多路复用器来为大量非实时的数据流提供服务，但它的主要优势还在于能够按接收实时数据流（例如语音和视频）而不造成抖动和时延。

（3）网络层

在网络层上，随着INTERNET取得巨大成功，IP已经成为了公认的标准。随着技术的发展和承载业务的多元化，IP这种以"尽力传送"的方式来传输数据的无连接协议需要为业务提供服务质量保证（QOS），否则就无法达到骨干网所需要的电信级的服务质量。

这样，在网络层次上，由成为IP/ATM/SONET/OPTICAL的体系结构。物理层，数据链路层和网络层组成的骨干网形宽带网络的特点：（1）传输速率高。每个用户地最大速率都远远大于56K和ISDN。这样，有效地保证了图像，声音，数据传送的清晰度和连贯性，无论是通过电子邮件收发大型文件还是下载图像或软件均可在瞬间完成。（2）相对费用低。一方面高速的连接节约了大量网上等待的时间，是上网费用大大降低；另一方面，宽带接入技术都不通过传统的电话网络交据外电报道机，不存在占用电话线的问题，无需交纳电话费，进一步减少了用户的上网费用。（3）多媒体服务。高速连接使得好视频点播，远程教育，网上娱乐等深层次应用成为可以极大的丰富了互联网的应用。（4）高速数据传输和交换。首先，骨干网部分具有足够大的数据带宽和高的传输速率，同时，还具有电信级的安全和冗余性能，面和个人用户提供10M/100M的宽带接入，为银行/证券等大客户提供基于IP并具有保证的带宽专网，在提供传统互联网络服务的同时也将开放各种基于IP的多媒体应用，除了提供星形的集中式数据业务之外，也可以使用户灵活使用跨小区或跨大楼的宽带IP数据服务。（5）接续稳定。24小时随意上网，不受时间限制，全新的网络结构，无需使用电话线；结构简单，维护方便。可靠性和安全性能高。扩展性强。（6）固定IP地址。随着接入宽带网络的用户越来越多，必然增加对IP地址的大量需求。到时候，不仅计算机，移动电话和其他个人电子设备如PDA需要IP地址，那些需要通过互联网交换信息的设备如汽车，自动售货机，家用电器和其他机器设备等都必须有独立，唯一的IP地址。IP地址是接入互联网的每个终端或者每个节点的身份标志，每台接联网的终端都会有一个自己的固定的IP地址。目前，INTERNET上可分配的IP地址窨已经越来越有限，IP地址紧俏的现实，促进了IPV6的诞生，成为下一代主要的INTERNET网络协议。从IPV4升级到IPV6将带来诸多改进，如简化路由，扩大地址窨，以更好地支持商业计算。IPV6允诺，它将改进INTERNET的网络连接的工作方式，用户通过它可以更容易地得到IP地址，更便宜，更迅速地路由以及企业很需要地QOS和加密等特性。

什么是智能家居。您想过吗？坐在沙发上就可以控制家里所有的灯并可调节亮度；外出之前只要按一个键就可以关上所有的灯和应关的电器；躺在床上就能关掉卫生间的换气扇；不必下楼就能为客人打开家门；每天晚上，所有的窗帘都会定时自动关闭……在办公室或在出差时打开电脑上网，家中的安全设备和家用电器立即呈现在你的面前。在炎热的夏天，你可以在玻璃前在办公室通过电脑打开空调，回到家里便能享受清凉；在寒冷的冬季，则可以享受到融融的温暖。回家前启动电饭煲，一到家就可以吃上香喷喷的米饭。如果不方便使用电脑，打个电话回家一样可以控制家电。当你在家中，可以操起任何一部电话或免提子机来控制家中的电器。用智能显示键盘你同样可以对家中的电器进行集中控制……这一切只是网络化智能家居控制系统能为您做的事情中的一小部分。

智能家居是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X－10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，X－10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。自动化的家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

网络化智能家居系统可为您提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和安全。

智能家居产品功能简述。智能布线箱把现代家庭内的电话线、电视线、网络线、音响线、防盗报警信号线等线路本着"实用为主，适当超前"的原则规划、铺设好足够的线路，组建起基础的"智能家居布线系统"，这样既可方便应用也将智能家居中其它系统融合进去。

遥控功能――不动声色，掌握全局。无线遥控器可方便地管理家中所有的照明，窗帘，空调和电器，由于信号能够穿透墙体，所以不论在家中的哪个房间都能使用。例如，当您在客厅看电视时，您可以通过遥控方便地关掉厨房、走廊、阳台和房间里不必要的灯光电器，而不用因起身操作而错过关键的剧情。

网络化控制功能――灵活多变，任您设置。一个开关可以控制整个网络，整个网络也可以控制任意一个（组）灯或电器。基控制对象可以任意设置和改变，轻松实现全开全关，场景设置，多控开关等复杂的网络操作功能。

网络开关的本地控制――软启、调光、记忆。开灯时，灯光由暗渐渐变亮，关灯时，灯光由亮渐渐变暗，避免亮度的突然变化刺激人眼，保护眼睛；避免电流和高温的突变对灯丝的冲击，保护灯泡，延长使用寿命；有调光和记忆功能。

高级功能。无线安防系统，电话远程控制，全宅自动定时控制，网络化窗帘控制，网络化控制，多功能遥控器，全宅音响系统，宠物电器产品等。

参考文献

[1]《光接入网工程》.吴承治.徐敏毅编著.人民出版社出版；

[2]《综合业务接入技术》.纪越峰编著.北京邮电大学出版社；

[3]《接入网新接口》.邬贺铨编著.电信科学１９９３Ｎo.３.

[4]《综合业务数字网》.程时端编著.人民邮电出版社.