利用有线电视网作为智能小区信息传输方法的研究

摘要：本文通过分析智能小区各种信息传输方式的发展以及各自的优缺点，详细地讨论了其中有线电视网信息传输方式的发展，并且针对目前智能小区的快速发展，对这种信息传输方式进行了简要的说明。

关键词：智能小区 有线电视网 CABLE MODEM HFC 网络

一 引言

随着经济的发展，人类生活水平不断的提高，人们对自己生存和歇息的环境也开始有了更高的要求。经济的发展促使科技的不断提高，随着计算机技术、通信技术、音像技术的综合发展，人们预言：未来的社会是信息的社会，所谓的信息社会就是基于上述三大技术的综合发展和使用。这样就产生了智能化建筑。智能建筑的发展有两个基础条件：一是社会对信息化的需求，二是信息技术的发展水平，两者缺一都不能促进智能建筑的发展。

智能建筑 由于发展历史较短，关于什么是智能建筑，目前尚无统一的标准和定义。美国智能研究学会认为：智能大厦是指通过将建筑物的四个基本要素即结构、系统、服务和管理以及它们之间的内在关联进行最优化，来提供一个投资合理的且拥有高效的舒适、安全、便利的环境空间。日本智能大厦研究会认为：智能大厦是指兼备信息通讯、办公自动化信息服务以及楼宇自动化各项功能的、便于进行智能活动需要的建筑物。新加坡国家智能研究机构认为，智能大厦是指建筑物内建立一个综合的计算机网络系统，该系统应能将建筑物内的设备自控系统、通讯系统、商业管理系统、办公自动化系统，以及智能卡系统和多媒体音像系统集成为一体化。应能对建筑物内部实现全面的管理、监控控制，它包括四个方面，一是设备方面：空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、卫星广播电视、闭路电视监控、防盗报警、出入口控制、巡更管理；二是商业方面：物业管理、酒店管理、商业财务结算、停车场收费、商业咨询、购物引导；三是通信方面：内部通讯、语音通讯、数据通讯、图形图像通讯；四是办公自动化方面：计算机终端、打印机、复印机、传真机等的使用和管理。我国专家认为，智能大厦的任务，需要在其中建立一个综合的计算机管理系统。强调智能大厦具有多学科、多技术综合集成的特点，利用系统集成的方法，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机地结合起来，获得投资合理、适合信息需要，具有安全、高效、舒适、便利和灵活等特点的建筑物。

根据世界上已建成的智能建筑的功能，以及各种提法及其含义，简单定义智能建筑应该有：建筑设备自动化系统，即BAS；通信自动化系统，即CAS；比较完善的办公自动化系统，即OAS，这就是我们通常所说的3A建筑。这三个系统都有各自独立的主控设备和网络，又有大型计算机和高速数据网络将其有机地集成在一起，通过组织、协调，不仅实现了三者各自的功能，而且发挥了三者的集体功能，这样的建筑，就是智能建筑。

在3A系统中的通讯自动化系统，包括数字信息网络、语言与传真功能、有线电视、公用天线系统。

二 通讯自动化系统中的各种信息传输方式的比较

2.1 以太网

以太网是目前应用最为广泛的局域网络传输方式。以太网的基本特征是采用一种称为载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有的工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站在总线上进行传输，而其它工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。它采用基带传输，通过双绞线和传输设备，实现10M/100M/1000M的网络传输。由于其应用的广泛性，各网络设备商均投入了极大的人力物力用于这类技术产品的研究和开发，从最初的同轴电缆上的10M传输技术，发展到现在的在双绞线和光纤上的100M甚至1000M的传输技术、交换技术等。可以肯定的是，以太网技术还将以更快的速度不断的发展提高。

以太网是目前网络技术中比较先进成熟，实时性强，应用广泛，性能稳定，价格低廉的通讯技术，广泛的应用在智能小区中，可以为小区的管理提供物管信息系统、保安监控系统、可视对讲系统、停车管理系统、巡更系统、电子公告系统等通讯手段，在家庭服务方面可以提供INTERNET上网，家庭安防系统、水电气表的远程抄收、火灾和燃气泄露报警及家电控制系统的通讯服务。对于一个智能小区通讯系统，系统的稳定性、实时性和价格是需要重点考虑的因素，以太网从各个方面均能满足要求，是目前智能小区多选用的通讯手段。

2.3 电话拨号

电话系统是现有通讯手段中历史较漫长，应用较为广泛的系统。电话系统的发展从过去单纯的语音通话系统，已发展成为目前集话音、数据通讯、网络通讯等各种功能的综合性系统。在电话系统中发展起来的DDN、ISDN、ADSL等技术已在广域网络数据通讯领域体现了其技术方面的先进性。

电话拨号方式的数据通讯是通过调制解调器进行，调制解调器通过布设到用户的电话线上，利用音频调制技术进行通讯，目前的技术可使通讯速度达到最高的56K，技术成熟稳定，但其存在的缺陷为：①话音通讯与数据通讯不能同时进行②通讯速度基本已达到极限，速度不够快，限制了应用的发展，即在多媒体通讯、大数据量传输等方面有较大的困难。③实时性差，拨号时间长，拨号可能一时拨不通（如对方占线等），因此对于控制系统来说，不是理想的通讯方式。

总而言之，利用电话系统进行数据通讯，实现小区智能管理，已不再是理想手段。

2.3 ISDN和ADSL

电信系统已经发展出了利用一根电话线同时提供话音、传真、数据等各种服务的技术，这种技术就是ISDN和ADSL技术。ISDN 采用2B+D技术，在一根电话线上，可以同时提供2路电话或数据信号的传递，其中数据传输速率可以达到128K。ADSL技术，利用非对称传输技术，在保证一条电话信道的同时，提供数据通讯信道，数据传输速率是非对称性的，一般上行可以达到1M，下行7M，其传输速率满足需求。这两种技术的数据通讯均提供不间断的连接，类似于专线方式，具有良好的实时性。因此是电信数据通讯业务未来发展的主流。目前存在的问题是：无论ISDN还是ADSL技术，均需对电信局的交换机增加配置，为此增加一大笔的费用，决定了其发展速度较为缓慢。而从工程实施角度来看，只需在用户端加装一个相应的传输装置即可。

综上所述，从技术上来讲，ISDN和ADSL均为先进的技术，实时性强，传输速率高，性能稳定，工程实现方便，应用于智能小区的智能化系统较为理想，但目前因费用昂贵，所以不被广泛采用。

2.4 专用网络

专用网络指目前应用于专业智能大厦和楼宇控制系统的通讯方式，如LONWORKS，CEBUS等，目前这些技术在智能大厦和楼宇控制领域已占主导地位。

LONWORKS 和CEBUS等专用网络系统均有较规范的设计和施工规范，系统调试也无难度，系统构成为一个集中分散式的树型结构，由各个层次的通讯节点和末端的控制节点构成，在末端的控制节点实现对设备的监控，中间的通讯节点则负责数据信息的传输。

2.5有线电视

有线电视在目前住宅建设中是必备的，因此利用这一现有系统来充当智能系统的数据传输媒介，可以省去部分布线的费用。有线电视系统的数据传输占用了部分电视的传输信道，并要求有线电视系统提供双向通讯机制。

有线电视数据通讯目前的技术构造是一个基于同轴电缆的共享式数据通讯系统，采用ASK/FSK或CABLE MODEM进行数据传输，由于ASK/FSK传输速度受到限制，因此只适合于数据传输量较少的专用系统，要实现真正意义上的数据传输，需采用CABLE MODEM技术，由于数据传输信道共享，网上的各个节点的带宽又有限，这正是有线电视技术急待解决的问题。

目前有线电视技术的发展方向应为：由单向传输系统向双向系统的发展。

三：有线电视信息网中在智能小区的建设

综合以上各种智能小区信息传输方式的技术发展状况，本文重点探讨一下利用有线电视综合信息网来做中国的智能住宅。

采用频率分割、数字压缩、调制解调等技术，在有线电视HFC（Hybrid Fiber Coax）网上，除传送常规的广播电视信号外，还可以进行高速的数据传输，实现图像、数据和语音“三线合一”。 光纤同轴电缆混合网（HFC），采用光纤与同轴电缆混合组成传输网络的物理结构。光纤传输技术改变了传统的全电缆网络结构，采用HFC网结构的有线电视综合信息网不仅能带给有线电视更好的传输质量和更高的可靠性，更重要的是形成了一个性能良好的双向通信的基础结构，HFC网可以直接把750MHZ-1GHZ或更高的带宽送至用户家中，具备了广阔开展诸如电视广播，影视点播（VOD，NVOD，家庭影院），声音广播（模拟及数字电视），音频点播（AOD），数据通讯（计算机联网，INTERNER 浏览），电信服务等多种服务功能及增值服务项目，其开发应用潜力是不可估量的。

HFC网络结构一般采用前端到分配区为光纤干线传输，分配区内采用同轴电缆传输的网络结构。对于有线电视传输，有1310NM和1550NM波长的光纤可供选择，而带宽则可有更多的选择。

单独布线的智能住宅的建设是在住宅内采用综合布线技术，单独拉线，这样导致住宅内到处都是弱电管线，增加了投资，同时也不利于今后的维护管理，从长远的角度来看，这种方式在住宅的建设当中是不可取的。而采用有线电视HFC网络作为智能住宅小区的信息传输网，不仅在功能上完全满足要求，而且大大地简化了小区布线，节约了大量的人力和物力，节省资金。由于其频带宽，具有极大的多次开发余地，基本上能保证住宅小区内的信息传输网在今后二十年内不落后，避免了重复投资，保护了房地产开发商和住户的利益。住户需要某种功能的时候，可以在现有的基础上，加分支器来扩展接口。由此可见通过有线电视信息网建设智能住宅是一种很有发展前途的模式，下面重点对其进行介绍。

3.1通过有线电视信息网建立的智能化物业管理系统

利用现有的有线电视双向网络作为智能化小区的传输网，控制中心可以设在CATV网能到达的任何地方。实现功能如下：有线电视CATV、视频点播（VOD）、计算机网络、室内防盗、三表远程抄表、紧急求助、煤气泄漏探测和关断、家电控制、小区信息查询和电视门铃。HFC网络的同轴电缆进入用户家，连到一个电缆数据终端上，电缆数据终端分别和有线电视、家用计算机和门禁系统相连，电缆数据终端可以通过无线或有线的方式和防盗探测器、紧急求助按钮、三表、烟雾探测器、煤气报警和自动关断器以及家电控制器相连。

在住户家的各窗户旁边安一个红外探测器，在卧室和客厅里各安一个紧急报警按钮和烟雾探测器，在厨房和浴室里各安一个煤气探测和自动关断器，在门边安一个门磁。上述探测器通过无线或有线的方式和电缆数据终端相连，电缆数据终端通过有线电视的HFC网络和住宅管理中心相连。当住宅内发生盗警、火警、煤气泄漏和发生异常情况（异常情况下掀动紧急按钮等）时，住宅内的声光报警系统启动，同时信号传输到智能住宅区的管理中心，在管理中心计算机监控屏幕上的住户地图中相应的部分出现声光报警并显示住户在哪一幢楼的哪一个房间，发生的是哪一种类型的报警（盗警、火警、煤气泄漏、紧急求助等），并通知相应人员赶赴现场。

采用电子水表、电子电表、电子煤气表，电缆数据终端对三表进行读数，将其存储在EPROM中，管理中心的计算机通过有线电视网络读取住户家中的三表，实现了远程自动抄表。这样，就可以将三表装到住户的家中，减少了室外的水管和煤气管的投资建设，同时也减轻了施工难度。也避免了一些不法分子冒充抄表员到住户家进行抢劫的事件的发生，保障了住户的安全。

在单元入口处的防盗门上装一个微型摄像头，通过一个混频器和有线电视网相连，将这个信号调到有线电视网上的一个空闲频道上，当有人按门铃时，将电视调到指定的频道上就可以看见按门铃的人，这种方式比用常规的可视门铃系统便宜。

在双向HFC网络的上下行通道中各划出一定的带宽传输数据业务，通过HFC网和大众信息网、商业销售网、图书情报网、医疗网、机关团体网、校园网、金融证券网、公司企业网、银行和国际互连（INTERNET）网相连。和银行联网后，就可以实现交费的自动化。住户配备CABLE MODEM，通过个人电脑访问上述的各种网络，就可以在家里进行电子邮件的传递、远程网的登录、股票操作（可以在家下单）、语音与传真服务、远程购物、远程教育、远程医疗诊断和咨询，以及有线电视系统所能提供的所有服务，如视频点播和付费电视等。

随着科学技术的发展，Web TV和IP电话的研制，不用计算机，只要买一台Web电视机，就可以看电视，同时又可以完成上面提到的各种网络功能，当然在家安一部电缆电话，就可以通过有线电视网打电话。

3.2系统功能的扩展

在CDT上扩展485和电话接口，在小区的室外放几个CDT，通过485接口，对小区的外围实现如下功能：室外监控、停车场的管理与计费、保安员的巡更自动化管理、电梯和水箱监控.

在停车场的四周加防盗监视器，在出入口处采用无接触式感应刷卡系统，并和有线电视综合信息网相连，司机不用下车，只要将卡放在胸前，车场的门就自动打开，对车场进行自动管理和计费。

在各主要的巡更点、电梯和水箱处安装感应器，感应器和有线电视综合信息网相连，保安寻到此时，感应器感应到保安员的感应卡后，就记录下，如果在规定的时间内，保安员没有到，控制中心的计算机就产生报警，提示调度员呼叫保安员，通过这种方式督促保安员。并可以调摄像机，观看此处保安员的情况，同时可以防止意外事件的发生。同样，电梯和水箱的状态通过有线电视综合信息网传到管理中心，就可以对电梯和水箱进行监控。

在室外相应的场所设立音箱和信息公告牌，在有线电视网上的相应频道播放轻松愉快的背景音乐，以烘托和调节住宅区的气氛，通过有线电视综合信息网发布小区信息。

四结论

智能建筑是信息的传输载体，它使人们从相距甚远而变得近在咫尺；智能建筑能给人们提供一个舒适良好的环境，使人们能够有效地提高工作效率；智能建筑能对自然或人为灾难的预防和控制提供有效的方法和措施，以确保生命和财产的安全；智能建筑能对大楼内的机电设备提供实时的监测和控制，以提高设备的运营能力和降低能耗；智能建筑还具有足够的冗余和兼容性特点，以便包容未来科学的发展和新技术的应用。智能建筑能把建筑艺术与电脑和信息技术有机结合，也是综合性地反映时代高科技成就的科技产业。它涉及建筑材料、设备、机械、施工等，电子领域的计算机软硬件、网络、IC卡等，通信领域的卫星、广播、电视、电话、传真、电子邮件等，机械领域的仪器、仪表及各种设备等等的变革，不仅大大提高了建筑领域本身的技术水平和科技含量，而且必将推动相关产业结构的现代化和产品结构的升级换代。因此，在我国研究和发展智能建筑，无疑有着重大的现实意义和深远的历史意义。

1 陈元丽，现代建筑电气设计实用指南，中国水利水电出版社，2000年1月

2 徐超汉，徐智能，智能大厦楼宇自动化系统设计方法，科学技术文献出版社，1998年4月