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基于寬帶城域網(wǎng)接入層的智能小區(qū)建設模式
隨著智能化住宅小區(qū)的普及和寬帶接入技術的發(fā)展，各種基于寬帶技術的應用服務也日益被人們所熟悉。在寬帶城域網(wǎng)接入層中采用各種智能通信網(wǎng)絡系統(tǒng)是實現(xiàn)小區(qū)智能化和信息化最有效的模式之一。在寬帶城域網(wǎng)接入層中采用各種智能通信網(wǎng)絡系統(tǒng)可實現(xiàn)住宅小區(qū)的智能化和信息化。一、智能小區(qū)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡結構
智能小區(qū)系統(tǒng)是由智能小區(qū)綜合布線系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)人性化的多媒體應用所組成。智能小區(qū)系統(tǒng)一般包括以下幾個硬件系統(tǒng)：智能化的物業(yè)管理系統(tǒng)、現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)、智能化的電表集抄系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和家居智能管理系統(tǒng)。圖1即為智能小區(qū)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡結構示意圖。
圖1中，在小區(qū)中心機房，電話模塊局利用光纜上聯(lián)到PSTN電話網(wǎng)，下行通過電話主干電纜到電話交接箱，電話交接箱通過電話膠纜下聯(lián)到室外綜合箱中的室外高頻交接配電箱；室外綜合箱中的BAN設備S2403F交換機一方面可通過綜合光纜100Mbit/s上聯(lián)至ZAN點寬帶接入設備MA5200的100Mbit/s光口板上，另一方面既可通過五類線10Mbit/s下聯(lián)至小區(qū)網(wǎng)接入HUB，又可通過五類線10Mbit/s下聯(lián)至室外高頻交接配電箱；小區(qū)網(wǎng)接入HUB可用來連接住宅戶的NDT、單元或配電房的IP電表、門禁終端和物業(yè)終端等網(wǎng)絡設備；室外高頻交接配電箱將住宅戶的電話雙絞線和10Mbit/s寬帶上網(wǎng)五類線重新進行跳接，利用10Mbit/s寬帶上網(wǎng)五類線中的一對線來傳電話語音就可滿足住宅用戶邊打電話邊上網(wǎng)的需要；在住宅用戶端，五類線分出的RJ11頭接入電話機，RJ45頭接入計算機；在小區(qū)中心機房，ZAN點寬帶接入設備MA5200通過光纜1000Mbit/s上行至南京電信寬帶城域網(wǎng)，小區(qū)內部局域網(wǎng)交換機通過兩條百兆鏈路綁定上聯(lián)至寬帶接入設備MA5200的百兆電口板上，采用兩條鏈路的目的在于一方面可將上行帶寬增至200Mbit/s，另一方面可做到冗余備份；小區(qū)內部局域網(wǎng)交換機通過電口可接家居智能管理服務器和管理終端、物業(yè)管理系統(tǒng)服務器和管理終端、門禁系統(tǒng)服務器和管理終端以及電表集抄服務器和管理終端等，這些服務器和管理終端可對各自的信息點采集終端進行管理；小區(qū)網(wǎng)站計算機通過BAN點設備S2403F交換機的10Mbit/s口接入寬帶網(wǎng)，可供用戶訪問。實際上，圖1中的室外綜合箱的數(shù)目應根據(jù)小區(qū)住宅戶的多少而定，為簡單起見，圖1中僅給出了單個室外綜合箱、單個住宅戶和單個各種設備終端。
二、智能小區(qū)系統(tǒng)的組成和功能
智能小區(qū)系統(tǒng)由寬帶網(wǎng)絡設備、窄帶網(wǎng)絡設備、綜合布線系統(tǒng)設備、各種多媒體應用系統(tǒng)服務器和終端組成，通過這些設備的相互配合來完成小區(qū)的智能化管理和應用。由于窄帶通信網(wǎng)絡系統(tǒng)和綜合布線系統(tǒng)比較簡單，下面將主要介紹其他系統(tǒng)的組成和功能。
（1）網(wǎng)絡智能控制數(shù)據(jù)終端（NDT）系統(tǒng)
NDT系統(tǒng)是一個基于計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的智能住宅控制系統(tǒng)，它包括住宅樓宇防盜報警、災難報警、緊急求助、水電氣暖多表遠程自動抄收、家用電器控制等，通過計算機網(wǎng)絡線路構成整個住宅小區(qū)的集中管理控制系統(tǒng)。NDT網(wǎng)絡智能控制數(shù)據(jù)終端示意圖如圖2所示。
NDT網(wǎng)絡智能控制數(shù)據(jù)終端簡稱NDT智能終端，具有多個數(shù)字、開關、脈沖量I/O端口，可用于住戶室內外的安全防盜報警系統(tǒng)、煤氣泄漏檢測、緊急報警和服務請求、水電氣表的數(shù)據(jù)記錄等多種用途；鍵盤可用于查詢顯示當前水、電、氣三表讀數(shù)及費用；具有液晶顯示屏，可用于發(fā)布公告信息、提請住戶注意、及時通知住戶交納各種費用等。每個NDT作為數(shù)控終端，置放于住戶室內，可通過寬帶城域網(wǎng)接入層設備、小區(qū)內部局域網(wǎng)設備和家居智能管理系統(tǒng)中的服務器通信；家居智能管理系統(tǒng)中的服務器可以實施對每個NDT的監(jiān)控和管理，并保存有住戶的相關數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)通過電話語音卡，可實現(xiàn)電話遠程家電控制、報警信息查詢等。
NDT智能終端介質訪問協(xié)議為IEEE 802.3，網(wǎng)絡傳輸協(xié)議為TCP/IP。水表和煤氣表可以提供脈沖信號，通過信號線連接到NDT智能終端的脈沖量輸入口；住宅用戶電表為IP電表，上聯(lián)到NDT智能終端的下聯(lián)網(wǎng)絡口；NDT智能終端的上聯(lián)網(wǎng)絡口通過五類線連接到16口HUB的某一口上，NDT智能終端和住宅用戶電表均設有IP地址。
櫨蠭P地址的單元、弱電井和配電房IP電表，連同接在NDT智能終端上的住宅戶IP電表均受電表集抄系統(tǒng)中的服務器控制和管理。通過電表集抄系統(tǒng)中的管理終端可及時了解每個電表的讀數(shù)。
（2）寬帶城域網(wǎng)接入層設備系統(tǒng)
寬帶城域網(wǎng)接入層設備由ZAN點寬帶接入設備MA5200和BAN點設備S2403F交換機組成，再加上小區(qū)網(wǎng)接入HUB、小區(qū)內部局域網(wǎng)交換機共同構成智能小區(qū)通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。
MA5200多業(yè)務寬帶接入設備是一種以太網(wǎng)接入處理系統(tǒng)，是寬帶城域網(wǎng)上分布式BAS（寬帶接入服務器）。它采用先進的網(wǎng)絡處理技術和交換式總線技術，具有強大的硬件轉發(fā)能力和靈活的協(xié)議處理能力。可以提供智能小區(qū)的以太網(wǎng)解決方案，為用戶提供高速上網(wǎng)、視頻點播、網(wǎng)絡互連等多種業(yè)務，能對用戶進行有效管理，并提供多種計費策略和認證策略，可以對用戶的業(yè)務流進行流量限制，對用戶的訪問目的地址進行限制，并對用戶進行二層的隔離和受控互訪，充分保證網(wǎng)絡的安全。MA5200 支持靜態(tài)或動態(tài)的IP地址分配，采用虛模板方式配置接入用戶的IP地址網(wǎng)段。MA5200在用戶側提供百兆以太網(wǎng)接口，通過以太網(wǎng)交換機為用戶提供10Mbit/s以太網(wǎng)電接口，支持VLAN用戶接入方式。
S2403F交換機是一種高性能、低成本、功能強大的面向工作組的以太網(wǎng)交換機。它提供24個10Mbit/s以太網(wǎng)端口，3個自適應快速以太網(wǎng)交換端口，所有端口都支持全雙工的通信方式，支持即插即用，提供VLAN功能。
小區(qū)網(wǎng)接入HUB是S2403F交換機的端口擴展設備，可提供16個以太口，以供NDT和其他智能終端使用。小區(qū)內部局域網(wǎng)交換機是一種以太網(wǎng)交換機，它提供24個以太網(wǎng)端口，用來連接各種服務器和管理終端。
（3）門禁系統(tǒng)
門禁系統(tǒng)主要由門禁終端、門禁服務器和門禁管理終端組成。用于東、南、西、北四個小區(qū)進出大門的防范。在小區(qū)大門上安裝門禁系統(tǒng),在門框上邊中央位置安
裝一對門磁,小區(qū)人員可用鑰匙正常打開大門。當系統(tǒng)處于設防狀態(tài)時,如果發(fā)生撬門,則會發(fā)出報警信號,通過門禁終端將信號傳至小區(qū)物業(yè)管理中心的門禁系統(tǒng)服務器上,即顯示出哪一個門發(fā)生何種類型報警,值班人員即可調度保安人員現(xiàn)場處理。而對于每個住宅戶的門禁系統(tǒng)則是通過NDT智能終端，由家居智能管理系統(tǒng)進行管理控制。
（4）物業(yè)管理系統(tǒng)
物業(yè)管理系統(tǒng)主要由物業(yè)終端、物業(yè)服務器和物業(yè)管理終端組成。物業(yè)終端主要有IC卡讀卡機、攝像監(jiān)控機等。小區(qū)車輛的出入及收費、購物消費以及其他休閑消費均采用物業(yè)管理系統(tǒng)中IC卡管理系統(tǒng)來進行收費管理。就小區(qū)車輛而言，對長期用戶可用月卡,對來訪車輛可用臨時IC卡,所有IC卡均經讀卡機自動收費。在小區(qū)出人口設置攝像監(jiān)控機，對來往車輛進行自動監(jiān)控,并把車輛的資料(車牌號碼、顏色等)傳輸?shù)轿飿I(yè)管理系統(tǒng)中心軟件中。當車輛進庫時,在IC卡讀卡機檢測到有效卡片后,閘門機上升開啟,車輛進庫,當車輛駛過感應器線圈時,閘門機自動放下關閉。當有車輛離開時,司機所持的IC卡必須和電腦資料一致,包括車輛的資料(車牌號碼、顏色等)一致，才能升桿放行。
以上簡要介紹了智能小區(qū)系統(tǒng)的組成和功能，為保證各個組成部分能可靠運行，下面將討論智能小區(qū)系統(tǒng)的運行機理。
三、智能小區(qū)系統(tǒng)網(wǎng)絡運行機理
智能小區(qū)系統(tǒng)網(wǎng)絡配置包括VLAN劃分和IP地址分配。配置是否合理直接關系到通信網(wǎng)絡是否能穩(wěn)定運行。
（1）VLAN劃分
VLAN劃分包括用戶正常上因特網(wǎng)的VLAN劃分、各種智能終端的VLAN劃分以及小區(qū)網(wǎng)站的VLAN劃分，各種服務器和管理終端均無VLAN劃分。VLAN的劃分由寬帶接入設備MA5200和S2403F交換機完成，小區(qū)網(wǎng)接入HUB下的設備的VLAN號由上聯(lián)S2403F交換機端口的VLAN號決定。
MA5200每槽位100Mbit/s光口板下可接8臺S2403F交換機，S2403F交換機的一部分端口可接因特網(wǎng)用戶，另一部分端口下聯(lián)至HUB可接智能終端。為保證MA5200同一槽位下每臺S2403F交換機的每個接因特網(wǎng)用戶端口有單獨的VLAN號，一般約定，接因特網(wǎng)用戶端口的VLAN號在1～250之間，下聯(lián)HUB的交換機端口的VLAN號在251～500之間。通常，每個住宅戶均安裝有NDT智能終端和IP電表，如所有的智能終端均在同一VLAN下，勢必在網(wǎng)絡上產生過多的廣播包，如給每個智能終端一個VLAN號，勢必造成VLAN號的浪費。系統(tǒng)建議100個智能終端劃分在同一VLAN下，相應地下聯(lián)同一VLAN智能終端的HUB上聯(lián)不同交換機的不同端口應具有相同VLAN號。需指出的是，如連HUB的S2403F交換機的端口具有相同VLAN號,則S2403F交換機應上聯(lián)至MA5200同槽位的100Mbit/s光口板端口上。
（2）IP地址分配
IP地址分配包括上因特網(wǎng)用戶的地址分配、小區(qū)網(wǎng)站的地址分配和各種終端、服務器、管理終端的地址分配，其中IP地址的配置由MA5200來完成。由于MA5200支持靜態(tài)或動態(tài)的IP地址分配，采用虛模板方式配置接入用戶的IP地址網(wǎng)段，所以可通過設置單獨的虛模板來為上因特網(wǎng)的用戶和小區(qū)網(wǎng)站分配合法IP地址，上因特網(wǎng)的用戶可通過動態(tài)獲取IP地址、Web頁面RADIUS認證上網(wǎng)，小區(qū)網(wǎng)站可通過靜態(tài)地址、MA5200本地認證接入因特網(wǎng)。另外，可通過設置單獨的虛模板來為同一VLAN下的智能終端分配保留地址，每個智能終端通過靜態(tài)地址、MA5200本地認證和各自的服務器進行通信。最后，MA5200通過百兆電口板的兩個百兆電口和各服務器、管理終端通信，建議兩個百兆電口做成TRUNK的形式。通過在相應的接口下配置一段保留IP地址，可滿足各服務器和管理終端對IP地址的需要。
通過上述設置，上因特網(wǎng)的用戶能PING通各服務器，可訪問服務器上的信息，可訪問小區(qū)網(wǎng)站。小區(qū)物業(yè)可在網(wǎng)站上發(fā)布信息，供小區(qū)用戶獲取。家居智能管理服務器給NDT發(fā)信息時，先給同一VLAN的代理NDT發(fā)信息，然后由代理NDT給同一VLAN下的NDT廣播信息，從而避免了由智能終端服務器給每個NDT發(fā)信息，減少流量。NDT能定時將脈沖信息傳給家居智能管理服務器。系統(tǒng)內其他終端和服務器將按照同樣的法則進行通信。
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