第十章專用信息網(wǎng)

10.1專用信息網(wǎng)概述10.2數(shù)字衛(wèi)星直播電視網(wǎng)10.3交通信息網(wǎng)10.4電力信息網(wǎng)10.5現(xiàn)代工業(yè)信息網(wǎng)10.6郵政綜合信息網(wǎng)10.7其他幾種特殊用途的信息網(wǎng)10.1專用信息網(wǎng)概述10.1.1專用信息網(wǎng)概念隨著信息技術(shù)的開展，社會(huì)的信息化程度越來越高，通信網(wǎng)的應(yīng)用也越來越廣泛。從人們的日常工作、辦公及家庭信息化到交通、能源以及各種工業(yè)企業(yè)的信息化改造，都在運(yùn)用信息網(wǎng)絡(luò)。利用不斷開展的現(xiàn)代通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)各種特殊功能、滿足特殊要求的專用網(wǎng)絡(luò)，能極大地改變現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)含量，使企業(yè)自動(dòng)化程度提高到一個(gè)前所未有的水平。這里把除公用通信網(wǎng)之外的具有特殊功能、特殊用途或者某部門、某種業(yè)務(wù)專用的通信網(wǎng)絡(luò)，稱之為專用信息網(wǎng)。10.1.2專用信息網(wǎng)分類專用信息網(wǎng)和公用網(wǎng)具有共同點(diǎn)也有區(qū)別。從網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)上看，它由現(xiàn)代通信系統(tǒng)組成；從“點(diǎn)線〞組成網(wǎng)的規(guī)律上分析，專用網(wǎng)與公用網(wǎng)的傳輸線沒有區(qū)別，都采用兩種傳輸方式〔介質(zhì)〕，即采用電纜或光纖的有線傳輸方式，也可用其它金屬線如電力線等；另一種為無線傳輸方式〔電磁波或紅外光波〕。但在“點(diǎn)〞即節(jié)點(diǎn)或端點(diǎn)方面存在著區(qū)別，而區(qū)別較大的是用戶終端即端節(jié)點(diǎn)。專用信息網(wǎng)的端節(jié)點(diǎn)不只局限于固定、、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等，而是擴(kuò)展到工作平臺(tái)，如傳感器、檢測(cè)儀器儀表、監(jiān)控顯示設(shè)備、控制器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器以及其它用來完成或處理特殊業(yè)務(wù)或特殊功能的終端設(shè)備。如按終端設(shè)備功能不同可分為監(jiān)測(cè)〔視〕網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度、指揮網(wǎng)絡(luò)。按其部門業(yè)務(wù)不同用途分為：政府部門的信息網(wǎng)〔政務(wù)網(wǎng)〕、消防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、交通信息網(wǎng)絡(luò)、電力信息網(wǎng)、郵政綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、現(xiàn)代工業(yè)控制網(wǎng)、家庭信息網(wǎng)以及臨時(shí)需要組建的特殊用途的信息網(wǎng)絡(luò)等。不管何種網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是由前幾章講的通信系統(tǒng)不同的組合構(gòu)成，即各種點(diǎn)、線的結(jié)合成網(wǎng)。這些專用網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施可獨(dú)立構(gòu)建，也可以租用公用網(wǎng)電路或利用公用網(wǎng)的某些智能業(yè)務(wù)，來實(shí)現(xiàn)自己特殊網(wǎng)絡(luò)的不同功能和不同用途，下面舉一些范例來討論。10.2數(shù)字衛(wèi)星直播電視網(wǎng)現(xiàn)在人們收看的電視節(jié)目，一般都用同軸電纜傳到家里，稱之為電纜電視〔CATV〕，它采用載波傳送，為模擬制式。由于模擬信號(hào)具有抗干擾差、帶寬窄、信號(hào)處理困難等缺陷，當(dāng)前正在進(jìn)行數(shù)字化改造，以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的電視節(jié)目傳送，現(xiàn)有模擬家用電視機(jī)必須采用機(jī)頂盒進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換〔D/A〕才能接收，實(shí)現(xiàn)電視數(shù)字傳輸后，電視的畫面、音質(zhì)、可接收頻道數(shù)等都會(huì)得到極大的改善。然而，人們收到各省、市的多套電視節(jié)目，都是從數(shù)字衛(wèi)星直播電視網(wǎng)中接收并轉(zhuǎn)換的。數(shù)字衛(wèi)星直播電視網(wǎng)，簡(jiǎn)稱“衛(wèi)視〞。通常是指利用同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)，作為專門傳送電視信號(hào)，并直接為家庭或集體收看電視播送節(jié)目的一種專用網(wǎng)。衛(wèi)星電視播送覆蓋面廣，受地形條件影響小，在世界上特別是我國成為村村通電視的主要途徑．然而在衛(wèi)星電視網(wǎng)中，衛(wèi)星是起重要作用的設(shè)備，特別是播送衛(wèi)星覆蓋的頻率資源是有限的，因此國際電信聯(lián)盟〔ITU〕不斷地制訂衛(wèi)星電視傳輸?shù)南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)那么．特別是頻率劃分〔主要指下行頻段〕如表10.1所示．頻段頻率范圍(GHz)帶寬(MHz)使用區(qū)備注L

0.62~0.79170全球協(xié)商使用S2.50~2.69190全球共同接收用Ku11.7~12.2500第3區(qū)廣播業(yè)務(wù)優(yōu)先11.7~12.5800第1區(qū)廣播業(yè)務(wù)優(yōu)先12.1~12.7600第2區(qū)廣播業(yè)務(wù)優(yōu)先12.5~12.75250第3區(qū)共同接收用Ka22.5~23.0500第2.3區(qū)協(xié)商使用Q40.5~42.52000全球廣播業(yè)務(wù)使用V84.0~86.02000全球廣播業(yè)務(wù)優(yōu)先表10.1衛(wèi)星播送頻段的劃分目前我國衛(wèi)星電視節(jié)目分配在亞衛(wèi)１Ａ，亞州２號(hào)，中衛(wèi)６號(hào)及鑫諾１號(hào)等多顆衛(wèi)星上。從頻段上看各省，市從原來使用衛(wèi)星通信的Ｃ波段向現(xiàn)在普遍采用的Ku波段開展，或向更高頻段開展，如中央臺(tái)的CCTV-2、3、5、6、8等５套電視節(jié)目，利用鑫諾１號(hào)的Ku波段播出，中央電視臺(tái)的電視節(jié)目采用MCPC衛(wèi)星制式，廣東、福建等20多個(gè)省、市利用亞衛(wèi)2號(hào)星采用ETSI衛(wèi)星制式傳送。數(shù)字衛(wèi)星電視均采用MPEG-2/DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，并采取了有條件接收加密技術(shù)．?dāng)?shù)字衛(wèi)星直播電視網(wǎng)采用的點(diǎn)對(duì)面覆蓋方式；一般是單向傳輸，這種“衛(wèi)視〞專網(wǎng)主要由以下幾局部構(gòu)成，如圖10.1所示。圖10.1數(shù)字衛(wèi)星播送電視網(wǎng)它由上行地球站，即為數(shù)字衛(wèi)星電視發(fā)射站、播送衛(wèi)星與星載設(shè)備，完成數(shù)字電視信號(hào)的面覆蓋轉(zhuǎn)發(fā)，一般為區(qū)域波米〔賦形波速〕。還有對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的監(jiān)控、測(cè)試的監(jiān)控站。在數(shù)字衛(wèi)星直播電視網(wǎng)中，傳送的信號(hào)是經(jīng)過數(shù)字壓縮處理后的數(shù)字電視基帶信號(hào)，分為圖像信號(hào)和電視伴音信號(hào)，分別經(jīng)壓縮編碼后傳送，其壓縮編碼按國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2如第二章表2.12所示，其信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)我國現(xiàn)為DVB-S數(shù)字衛(wèi)星電視標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是指數(shù)字衛(wèi)星電視播送的信道編碼和調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)MPEG-2壓縮編碼處理的圖像和伴音的數(shù)字電視信號(hào)，通過傳送復(fù)用、適配、能量擴(kuò)散、外編碼、卷積交織、內(nèi)編碼的數(shù)字衛(wèi)星電視傳輸?shù)幕鶐盘?hào)處理，最后形成數(shù)字衛(wèi)星電視基帶信號(hào)，并經(jīng)調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制〔QPSK〕后送入發(fā)射設(shè)備。10．3交通信息網(wǎng)10.3.1城市交通監(jiān)控網(wǎng)城市交通監(jiān)控網(wǎng)為城市各種車輛正常運(yùn)行和對(duì)違章車輛及事故進(jìn)行監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)。在城市各街道站口設(shè)立監(jiān)控點(diǎn)〔紅、綠燈及攝像機(jī)等〕，由這些點(diǎn)采集信號(hào)并用光纖或電纜通過局域網(wǎng)或信號(hào)集中器通信接口〔Ei〕與多點(diǎn)控制器〔MLO〕相連接，并傳送到主控室〔指揮部調(diào)度中心〕及電視監(jiān)視屏，如圖10.2所示。這里采用單向比較簡(jiǎn)單的監(jiān)控中心傳輸網(wǎng)絡(luò)，只實(shí)現(xiàn)監(jiān)視的作用，又稱為監(jiān)視網(wǎng)，只由各監(jiān)視點(diǎn)的攝像機(jī)采集信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)視中心進(jìn)行儲(chǔ)存并在屏幕上進(jìn)行觀看。這種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍很廣，各賓館、銀行大樓、各種營業(yè)廳的平安、保衛(wèi)一般都采用這種單向傳輸?shù)男畔⒈O(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。也有對(duì)各道口的出現(xiàn)違章車輛、事故進(jìn)行控制，對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度的具有雙向功能的網(wǎng)絡(luò)，這稱之為監(jiān)控網(wǎng)。如對(duì)紅綠燈進(jìn)行控制，或?qū)囕v進(jìn)行調(diào)度、指揮控制等，這種網(wǎng)絡(luò)也有復(fù)雜的，也有簡(jiǎn)單的，如現(xiàn)在的小區(qū)住宅的監(jiān)控網(wǎng)，就能實(shí)現(xiàn)各用戶對(duì)來客的監(jiān)視、通話和開門等控制功能。圖10.2城市交通監(jiān)控網(wǎng)組成示意圖10.3.2高速公路信息網(wǎng)高速公路信息網(wǎng)是對(duì)高速公路及在公路上運(yùn)行的車輛，進(jìn)行現(xiàn)代化管理的信息網(wǎng)絡(luò)，它實(shí)現(xiàn)對(duì)其在道路上行駛的車輛進(jìn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控，特別是高速公路的進(jìn)出口、隧道、橋梁各收費(fèi)站點(diǎn)的監(jiān)視、控制及通信聯(lián)絡(luò)等。它由監(jiān)視系統(tǒng)、檢測(cè)傳感裝置、讀卡及收費(fèi)系統(tǒng)、各信號(hào)顯示裝置、控制欄桿以及中央控制室等組成。這些設(shè)備的信息傳輸一般都用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)及電纜系統(tǒng)共同完成，并要實(shí)現(xiàn)與SDH公網(wǎng)互連互通，如圖10.3所示，圖中SONETLY系統(tǒng)即為SDH早期〔美國〕光同步數(shù)字系統(tǒng)。圖10.3高速公路監(jiān)控網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)圖高速公路信息網(wǎng)一般用SDH系統(tǒng)組成環(huán)網(wǎng)，如圖10.4所示。高速公路信息網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)上下信息一般為2Mbit/s或1.544Mbit/s等。圖10.4某市東環(huán)高速公路信息網(wǎng)

10.3.3GPS系統(tǒng)及交通管理信息網(wǎng)1．GPS系統(tǒng)概述GPS是英文GlobalPositioningSystem的簡(jiǎn)稱，它的含義是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)測(cè)距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)，現(xiàn)在國際上已公認(rèn)，將這一全球定位系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為GPS。此種系統(tǒng)屬于非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)的范疇，是一種單方向的面覆蓋衛(wèi)星通信系統(tǒng)。它由定位衛(wèi)星、GPS地面監(jiān)控站及眾多的GPS接收機(jī)用戶三大局部組成，如圖10.5所示。此系統(tǒng)有〔21+3〕顆衛(wèi)星，其中21顆為主用衛(wèi)星、3顆為備用衛(wèi)星，其運(yùn)行在高度為20210KM的微橢圓形軌道上，運(yùn)行周期為12小時(shí)。此衛(wèi)星可發(fā)出全球性、全天候、連續(xù)的衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)圖10.5GPS系統(tǒng)示意圖地面可同時(shí)接收4顆衛(wèi)星的信號(hào)，它給用戶提供實(shí)時(shí)的三維位置、三維速度和高精度的時(shí)間信息，從根本上解決了人類在地球上的導(dǎo)航、定位及精度授時(shí)〔如通信系統(tǒng)中的定時(shí)信號(hào)〕等需求，可以滿足不同用戶的特殊要求，如：海洋監(jiān)測(cè)、石油勘探、浮標(biāo)建立、海輪出港引航、沙漠中定位導(dǎo)向、飛機(jī)著陸導(dǎo)航、武器投擲定點(diǎn)、導(dǎo)彈飛行定位、海上協(xié)同作戰(zhàn)、空中交通管制；軍隊(duì)的各種車輛、坦克、部隊(duì)、炮兵、空降兵的指揮與調(diào)動(dòng)；民用中的汽車及交通運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度、指揮及物流系統(tǒng)的監(jiān)控管理；人們?nèi)粘Ｉ钪械穆糜巍⑻诫U(xiǎn)、狩獵等。實(shí)踐證明GPS的應(yīng)用前景廣闊，對(duì)人類的影響極大，得到美國政府和軍界的高度重視，不惜投入巨資建立這一工程。繼美國之后，俄羅斯推出GLONASS系統(tǒng)、歐洲也推出伽利略〔Galileo〕衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，我國已正在建設(shè)“北斗〞導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，并加大在這方面的研究和應(yīng)用。2．應(yīng)用GPS技術(shù)的交通信息網(wǎng)交通工具是動(dòng)態(tài)的，要對(duì)其進(jìn)行管理、調(diào)度、指揮，必須對(duì)它運(yùn)動(dòng)的狀況進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和定位，利用GPS定位信號(hào)與地面的公用通信網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)及地理信息系統(tǒng)〔GIS〕就能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。目前這已經(jīng)在許多領(lǐng)域和部門得到了應(yīng)用，如公安系統(tǒng)的警務(wù)車、郵政運(yùn)輸車輛等，其工作原理如圖10.6所示。運(yùn)行中的車輛，裝配了GPS接收機(jī)，利用GPS系統(tǒng)對(duì)其位置進(jìn)行跟蹤、定位并與地理系統(tǒng)〔GIS〕配合，利用通信公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)的通信接口可實(shí)時(shí)地對(duì)其車輛進(jìn)行監(jiān)控管理；并可在監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示此車輛的具體位置及車上的情況，便于調(diào)度、指揮、運(yùn)行平安監(jiān)控以改善交通狀況、提高運(yùn)輸效率。圖10.6利GPS技術(shù)的交通管理網(wǎng)示意圖10.4電力信息網(wǎng)．電力信息主干網(wǎng)電力信息主干網(wǎng)是專為電力行業(yè)現(xiàn)代化而組建的信息網(wǎng)絡(luò)。它是基于網(wǎng)絡(luò)化的電力生產(chǎn)、電力控制、電力市場(chǎng)的電力信息系統(tǒng)，集辦公、語聲等信息效勞為一體的專用寬帶信息網(wǎng)絡(luò)。電力信息主干網(wǎng)由全國和各省、市區(qū)的主干網(wǎng)組成，如某省的電力光纖主干網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)如圖10.7所示。其主干網(wǎng)主要由SDH光傳輸系統(tǒng)自愈環(huán)網(wǎng)組成，分為三層：第一層為SDH2.5GP主干網(wǎng)，它由中部雙環(huán)網(wǎng)，以及中南部、東部及運(yùn)城環(huán)網(wǎng)等組成；其第2層為155M的主干網(wǎng)，這主要由SDH環(huán)網(wǎng)組成；第3層為155M的輔助網(wǎng)，由主干光纜沿途各220KV變電站及各地分公司的SDH155M光設(shè)備，利用主干光纜增加155M光接口方式互連構(gòu)成。各層網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備相互獨(dú)立，并獨(dú)立占用主干光纜纖芯。2.5G與155M的主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在500KV變電站與220KV樞紐變電站同站布置，并采用155M光接口互連構(gòu)成一個(gè)立體的主干網(wǎng)絡(luò)。圖10.7電力主干光纖網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖這里的主干光纜與一般通信網(wǎng)光纜不同。它是以架設(shè)在220KV高壓輸電線上的特殊OPGW光纜為主，兼有對(duì)輸電線路保護(hù)地線的作用。它可充分利用電力桿塔資源，經(jīng)濟(jì)性、可靠性高，是電力信息網(wǎng)特有的珍貴資源。此網(wǎng)絡(luò)的建立，可滿足本區(qū)域內(nèi)電力公司的調(diào)度自動(dòng)化、營銷自動(dòng)化、財(cái)務(wù)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化等信息化管理，并具有千級(jí)擴(kuò)容功能。在保障電網(wǎng)平安運(yùn)行的應(yīng)用上可實(shí)現(xiàn)全省220KV以上等級(jí)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)雙光纖的通信。．利用GSM短消息實(shí)施對(duì)電力的監(jiān)控利用GSM網(wǎng)的短消息數(shù)據(jù)傳輸信道可構(gòu)建一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施對(duì)遠(yuǎn)程電力用戶的監(jiān)控，其原理如圖10.8所示。此網(wǎng)絡(luò)主要由三大局部組成。其遠(yuǎn)程客戶終端用戶〔RCT〕及供電局監(jiān)控中心SC，以及利用短消息的數(shù)據(jù)傳輸信道，以組成一個(gè)依托公用網(wǎng)短消息傳輸數(shù)據(jù)信息的電力遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)可實(shí)時(shí)采集電力用戶的電流、電壓、有功功率、無功功率和告警信息，通過短消息上傳到主控站中心，通過中心的數(shù)據(jù)處理后可對(duì)遠(yuǎn)程用戶的用電進(jìn)行抄表及控制。圖10.8利用GSM網(wǎng)構(gòu)建的電力遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)．用電力線組建的小型專用信息網(wǎng)電力線通信專網(wǎng)〔PLC〕，它是在電力輸送網(wǎng)〔線〕根底上，實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間與其他通信網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)通信的系統(tǒng)。它是一線兩用，又是輸電線又是通信線，使各種家用電器均可作為網(wǎng)絡(luò)終端。由PLC構(gòu)成的家庭內(nèi)部局域網(wǎng)PLC-ALAN如圖10.9所示。此種網(wǎng)絡(luò)在功能和業(yè)務(wù)上與其他現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)相融合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療、保健、網(wǎng)絡(luò)視頻及語聲通信、網(wǎng)絡(luò)娛樂、平安防范等各方面的效勞。其網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)采用OFDM〔正交頻分復(fù)用〕調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的PLC專用傳輸芯片，可支持最大100Mbit/s的傳輸速率。其設(shè)備主要有防音設(shè)備、多路選擇路由器、家電網(wǎng)絡(luò)接口、跨度變壓器等硬件設(shè)備及專用PLC應(yīng)用軟件所組成，并構(gòu)成虛擬專用網(wǎng)〔PLC-VPN〕以及Internet接入網(wǎng)〔PLC-AO〕等。圖10.9PLC-NET示意圖10.5現(xiàn)代工業(yè)信息網(wǎng)隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的開展普及，工業(yè)生產(chǎn)的信息化得到快速開展。表現(xiàn)在宏觀上是生產(chǎn)的全球化、開放化，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、虛擬工廠、供給鏈管理等新的概念涌現(xiàn)出來，分布在全球的各企業(yè)之間、企業(yè)各部門之間利用信息技術(shù)完成從市場(chǎng)調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造到銷售和售后效勞一系列的任務(wù)；另一方面，在工廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，機(jī)器人、流水線、自動(dòng)化檢測(cè)與控制裝置的采用使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)十分復(fù)雜，它們相互間必須通過信息網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)通信以協(xié)調(diào)工作。因此信息網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)不可缺的局部。由于工廠現(xiàn)場(chǎng)的特殊性和復(fù)雜性，所采用的通信手段也具有多樣性，其中應(yīng)用最多或開展的趨勢(shì)是串行通信、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)等。工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在大型工廠內(nèi)，各生產(chǎn)設(shè)備之間物理位置分布較遠(yuǎn)，工作原理、控制方法上差異很大，但相互之間的的聯(lián)系越來越緊密。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、可編程控制器、可編程調(diào)節(jié)器、采用嵌入式技術(shù)的智能設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，這些智能設(shè)備可能同時(shí)安裝在同一工廠、車間乃至設(shè)備上，它們之間需要共享數(shù)據(jù)、分工協(xié)調(diào)，共同完成復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)，組成分散又集中的控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)功能的層次化、分散化，即各控制對(duì)象物理位置分布、控制系統(tǒng)功能分散、危險(xiǎn)分散，同時(shí)控制功能又分層集中，利用網(wǎng)絡(luò)將各設(shè)備、控制系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的各個(gè)局部如直接數(shù)字控制、現(xiàn)場(chǎng)操作、計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制、分析計(jì)算、管理系統(tǒng)等有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)工廠各級(jí)自動(dòng)化生產(chǎn)與管理，這樣作為低層的控制網(wǎng)絡(luò)和高層的管理網(wǎng)絡(luò)，相互融合并統(tǒng)一到計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔CIMS〕。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特殊性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)有其特殊的要求，且不同應(yīng)用場(chǎng)合需要不同，CIMS需要的網(wǎng)絡(luò)是由異構(gòu)的多層子網(wǎng)構(gòu)成。因此工業(yè)局域網(wǎng)與普通的局域網(wǎng)有一定的差異,長(zhǎng)期以來還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),以IEEE802為標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議是普通局域網(wǎng)的通信協(xié)議。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局為工廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提出NBS分層模型，從其國際上公認(rèn)程度和應(yīng)用范圍來看，幾乎成為事實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。該模型把工廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或稱通信控制網(wǎng)絡(luò)分為六層，每層具有限定的通信要求和處理能力，自上向下分別為：公司級(jí)、工廠級(jí)、區(qū)間級(jí)、單元級(jí)、設(shè)備級(jí)和裝置級(jí)，如圖10.10所示。NBS分層

數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)要求公司級(jí)CORPORATE

大低工廠級(jí)PLANT

區(qū)間級(jí)AREA單元級(jí)CELL/SURPERVISORY設(shè)備級(jí)EQUIPMENT裝置級(jí)DEVICE小很高早期的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)按NBS模型以別離方式組織，而上下級(jí)各層網(wǎng)絡(luò)沒有聯(lián)系。美國通用公司制定了＂制造業(yè)自動(dòng)化協(xié)議(manufacturingAutomationprotocol)"即MAP，其介質(zhì)訪問控制方式為Token-Bus的寬帶LAN，.以ISO/OSI七層模型為根底，在現(xiàn)有ISO及IEEE802委員會(huì)等公布的各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，選擇某幾種協(xié)議形成自己的MAP規(guī)約，以為NBS六層模型各級(jí)使用。MAP根據(jù)NBS各級(jí)通信要求，特別是實(shí)時(shí)性的要求分為三種體系結(jié)構(gòu)，即全MAP、增強(qiáng)體系結(jié)構(gòu)EAPMAP、塌縮體系結(jié)構(gòu)MINIMAP，它們都局部采用或改進(jìn)了OSI七層模型的局部層?，F(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)1、現(xiàn)場(chǎng)總線工廠自動(dòng)化中，一直存在著各廠家設(shè)備尤其是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、執(zhí)行器難以實(shí)現(xiàn)互連、互操作、互換，因而難以與外界實(shí)施信息交換。80年代初，出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)〔即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械目偩€型網(wǎng)〕，將專用微處理器植入傳統(tǒng)的測(cè)控裝置，使其具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力；采用雙絞線等作為總線，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按公開標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間測(cè)控裝置與計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，實(shí)現(xiàn)全分布式自控系統(tǒng)，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)〔FCS:FieldbusControlsystem〕?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)〔如過程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等〕的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)是工廠最低層次的網(wǎng)絡(luò)，具有實(shí)時(shí)性高、低速、可靠性高的特點(diǎn)，通常采用簡(jiǎn)化的OSI參考模型，針對(duì)自動(dòng)化的特殊應(yīng)用，一般在應(yīng)用層上還添加用戶層用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能塊〔一些標(biāo)準(zhǔn)的控制軟件模塊〕?，F(xiàn)場(chǎng)總線的傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、光纖或電力電源線等。通信方式同樣也有主從方式、令牌環(huán)方式和CSMA等方式中的一種或幾種。

目前現(xiàn)場(chǎng)總線有很多類型，IEC公布了八個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，分別適用于不同的領(lǐng)域，如基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線〔FF〕是當(dāng)前最全面、最完善的、被認(rèn)為是國際通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；作為德國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的profibus、主要應(yīng)用與汽車電控和離散控制領(lǐng)域的CAN總線等。2、工業(yè)以太網(wǎng)以太網(wǎng)用于工業(yè)控制可以有效利用高速開展的通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從工廠、公司的設(shè)計(jì)、管理、銷售、Internet應(yīng)用直到目前正在研究的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成和綜合自動(dòng)化，目前自動(dòng)化領(lǐng)域提出的“一網(wǎng)到底〞就是指：將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)企業(yè)的各個(gè)層次。由于以太網(wǎng)僅提供了OSI參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在商業(yè)應(yīng)用中由公共的協(xié)議保證互操作性，而工業(yè)應(yīng)用中要在其上為工業(yè)控制領(lǐng)域的TCP/IP定義公共的應(yīng)用層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能，這樣就產(chǎn)生了基于控制和信息協(xié)議的新型以太網(wǎng)——工業(yè)以太網(wǎng)，使以太網(wǎng)貫穿于控制系統(tǒng)的各個(gè)層次，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備層到管理層的直接通信，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)控制、管理的無縫集成，目前已經(jīng)出現(xiàn)了采用標(biāo)準(zhǔn)的WEB技術(shù)、通過Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集和控制的系統(tǒng)，應(yīng)用在一些要求不是太高的工業(yè)控制或遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中。3、工廠信息化實(shí)例目前將工業(yè)以太網(wǎng)用于工廠全面的自動(dòng)化還處于初級(jí)階段，通常仍利用以上各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來分層實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，目前大多數(shù)工業(yè)企業(yè)仍采用兩層或多層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以滿足需要，實(shí)現(xiàn)集成。圖10.11表示利用包括現(xiàn)場(chǎng)總線在內(nèi)的控制網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)自動(dòng)化中的一個(gè)解決方案圖10.11工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)在上圖中，針對(duì)不同場(chǎng)所的通信要求，分別利用各種網(wǎng)絡(luò)將工廠的計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)設(shè)備裝置連接起來，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、信息集成：〔1〕利用以太網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)，將分布在相同或不同區(qū)域的公司各部門或與其他公司互連，用以傳輸訂貨、設(shè)計(jì)、銷售、生產(chǎn)監(jiān)控、管理等各方面信息，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性要求不太高。〔2〕控制網(wǎng)是一種性能介于以太網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)的一種高速工業(yè)控制局域網(wǎng)，一般采用令牌環(huán)或令牌總線形式，速度較高，具有一定的時(shí)間確定性，用于連接PLC、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、監(jiān)控站等要求數(shù)據(jù)量較大、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的設(shè)備?！?〕設(shè)備網(wǎng)是一種本錢較低、傳輸速率不高但時(shí)間確定性最好的網(wǎng)絡(luò)，適合傳送變化快、短小的數(shù)據(jù)，因此用于現(xiàn)場(chǎng)或設(shè)備上的帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能的傳感器、執(zhí)行器或通信量不大的智能設(shè)備、裝置，如PLC、變頻器、智能檢測(cè)元件等。〔4〕遠(yuǎn)程I/O或ASI即為傳感器-執(zhí)行器接口，是最低層現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)檫B接控制網(wǎng)或設(shè)備網(wǎng)的技術(shù)和本錢要求較高，ASI網(wǎng)是運(yùn)用于雙工位〔開關(guān)量〕的執(zhí)行器和傳感器的低本錢網(wǎng)絡(luò)，通過ASI電纜(一種簡(jiǎn)單的雙芯屏蔽電纜)，以總線的形式連接主站和從站〔專用〕?？偩€循環(huán)速度快，對(duì)傳感器和執(zhí)行器無其他特別要求，適合于分布在比較廣的區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器。10.6郵政綜合信息網(wǎng)郵政綜合信息網(wǎng)，是一個(gè)覆蓋全國郵政行業(yè)的專用信息網(wǎng)，用于郵政部門實(shí)現(xiàn)高效營運(yùn)、內(nèi)部管理和作業(yè)以及開展新業(yè)務(wù)。10.6.1郵政綜合信息骨干網(wǎng)郵政綜合信息網(wǎng)〔廣域網(wǎng)〕是郵政部門投資經(jīng)營的，采用ATM、FR、TCP/IP及其它相應(yīng)技術(shù)所建設(shè)的多業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)傳送的信息類別以IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，兼顧語音、視頻等通信業(yè)務(wù)。1、網(wǎng)絡(luò)體系郵政綜合信息網(wǎng)作為一個(gè)龐大的Intranet，主要由骨干網(wǎng)和省內(nèi)網(wǎng)兩級(jí)組成，其中骨干網(wǎng)又由七大郵區(qū)中心組成的核心層和各省中心組成的外圍層組成，核心層負(fù)責(zé)匯接進(jìn)出本轄區(qū)，各省中心局的信息通信業(yè)務(wù)以及疏通本轄區(qū)內(nèi)各省中心之間的信息通信業(yè)務(wù)；外圍層的職能是疏通進(jìn)出本省的信息通信業(yè)務(wù)。省內(nèi)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)主要為下級(jí)郵區(qū)中心〔三級(jí)中心局及以上〕組成，其職能是提供各種信息業(yè)務(wù)的接入。郵區(qū)網(wǎng)通過根底接入點(diǎn)下接各郵區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)如圖示。以上網(wǎng)絡(luò)可租用公用網(wǎng)的2Mb/s接口電路，交換節(jié)點(diǎn)采用ATM交換機(jī)或中心路由器，省內(nèi)網(wǎng)可租用中國電信64kb/sDDN數(shù)據(jù)專線電路。圖10.12郵政綜合信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系2、網(wǎng)絡(luò)功能利用郵政綜合信息網(wǎng)，郵政部門可以實(shí)現(xiàn)部門內(nèi)部、各部門之間以及通過其它接入網(wǎng)使郵政以外的其它組織或普通用戶，和郵政之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)和語音通信，包括：〔1〕數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)〔2〕語音業(yè)務(wù)10.6.2郵政綜合信息局域網(wǎng)在郵政綜合信息骨干網(wǎng)下，各省、地區(qū)相應(yīng)建立自己的局域網(wǎng)以向上連接骨干網(wǎng)，向下連接各市、縣以及郵政支局所和各級(jí)部門機(jī)構(gòu)，局域網(wǎng)應(yīng)能夠覆蓋郵政傳統(tǒng)的和新業(yè)務(wù)，涉及到郵件收寄、分揀封發(fā)、運(yùn)輸和投遞四大環(huán)節(jié)及其生產(chǎn)的全過程，為各種郵政業(yè)務(wù)(郵政儲(chǔ)蓄除外)提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)的存貯、傳遞、處理和共享功能；為決策部門提供進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、經(jīng)濟(jì)效益分析的各種根底數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息，以輔助領(lǐng)導(dǎo)人員進(jìn)行決策。圖10.13為某省郵政綜合信息網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖。圖10.13某省郵政綜合網(wǎng)結(jié)構(gòu)上圖中，省信息中心將本省各局域網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、營業(yè)、管理等數(shù)據(jù)的傳輸、聚集和處理，并與其它省市和骨干網(wǎng)上的上級(jí)部門形成廣域連接，各市、縣局郵政營業(yè)、綠卡網(wǎng)點(diǎn)通過DDN、幀中繼或?qū)＞€等匯接到市縣，并通過2Mbit/s數(shù)字電路連接到省中心，各異地二級(jí)機(jī)構(gòu)如運(yùn)輸局、郵票公司、中心局以及市內(nèi)電子化支局所也通過DDN、PSTN等方式連接到市局域網(wǎng)，各局域網(wǎng)一般采用以太網(wǎng)連接；作為郵政另一個(gè)重要的金融網(wǎng)——綠卡系統(tǒng)，也通過省中心路由器與省中心信息系統(tǒng)連接起來。信息中心配備了郵件、Web以及數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用效勞器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸共享，同時(shí)還可滿足內(nèi)部的語音如、電視會(huì)議等需求。10.7其他幾種特殊用途的信息網(wǎng)航空航天測(cè)控信息網(wǎng)神州五號(hào)傳輸信號(hào)采用S頻段〔2.5~3.95G〕來保持與地面的緊密聯(lián)系，測(cè)控網(wǎng)主要由軌道測(cè)量、遙控、遙測(cè)、火箭平安控制及航天逃逸控制、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及監(jiān)控設(shè)備、船地通信和地面通信設(shè)備等組成。該通信網(wǎng)將測(cè)距、測(cè)角、測(cè)速、遙控、語音傳輸、圖像傳輸、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芫C合為一體，可以減少船載和地面站的設(shè)備，極大地提高信息傳輸?shù)男屎驮O(shè)備的利用率，還可通過國際聯(lián)網(wǎng)、地緣優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)提高地面站的使用率，降低費(fèi)用。神州五號(hào)測(cè)控網(wǎng)由3個(gè)中心、9個(gè)測(cè)控站、4條測(cè)控船組成“高實(shí)時(shí)〞、“高可靠〞、“高覆蓋〞的信息網(wǎng)，其實(shí)質(zhì)就是衛(wèi)星移動(dòng)檢測(cè)通信控制系統(tǒng)。其組成如圖10.14所示，其中三個(gè)中心分別是：北京航天指揮控制中心飛船的遙測(cè)、外測(cè)數(shù)據(jù)接收、處理和顯示，遙控指令和數(shù)據(jù)注入，實(shí)施軌道計(jì)算和確定，返回控制監(jiān)視和搜救指揮等。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心神州五號(hào)載人航天飛船發(fā)射地。西安衛(wèi)星測(cè)控中心是我國航天測(cè)控網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)，由中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、指揮和顯示系統(tǒng)、通信系統(tǒng)三局部組成，與所屬渭南、青島、喀什、廈門、新疆和田、卡拉奇〔巴基斯坦〕、馬林迪〔肯尼亞〕、納米比亞等固定測(cè)控站，以及著陸場(chǎng)站、遠(yuǎn)洋測(cè)量船基地的遠(yuǎn)望一、二、三、四號(hào)測(cè)量船共同組成航天測(cè)控網(wǎng)。中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可同時(shí)完成對(duì)不同軌道六顆衛(wèi)星的測(cè)量控制，是我國航天測(cè)控網(wǎng)的神經(jīng)中樞。其中四條檢測(cè)船功能為：遠(yuǎn)望一號(hào)執(zhí)行測(cè)控任務(wù)，對(duì)飛船實(shí)施太陽帆板展開的控制與監(jiān)視，并快速計(jì)算初軌參數(shù)。遠(yuǎn)望二號(hào)執(zhí)行測(cè)控任務(wù)，擔(dān)負(fù)飛船數(shù)十圈次的測(cè)控任務(wù)和留軌艙跟蹤測(cè)控，實(shí)施飛船變軌這一高難度的遙控指令。遠(yuǎn)望三號(hào)執(zhí)行測(cè)控任務(wù)，承擔(dān)飛船返回指令的發(fā)送任務(wù)，在飛船圍繞地球運(yùn)行到預(yù)定圈次時(shí)，遠(yuǎn)望三號(hào)要對(duì)飛船實(shí)施調(diào)姿、軌道維持、軌道別離及返回制動(dòng)等一系列關(guān)鍵的指令。遠(yuǎn)望四號(hào)執(zhí)行測(cè)控任務(wù)，完成測(cè)控通信任務(wù)，彌補(bǔ)測(cè)控盲圈以上的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)在完成其載人飛船平安返回后就可以終止，這是一種高性能、高可靠性的專用的臨時(shí)信息網(wǎng)絡(luò)。類似的還有應(yīng)急處理的如抗災(zāi)搶險(xiǎn)等臨時(shí)組建的信息網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)主要是完成通信的聯(lián)絡(luò)，一般由衛(wèi)星、微波或其它無線通信系統(tǒng)組成，在完成其歷史使命后便被終止或取消。圖10.14航天測(cè)控網(wǎng)的組成示意圖

10.7.2移動(dòng)自組織網(wǎng)無線或移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(MobileAdHocNetwork:MANET)是一種無中心的無線網(wǎng)絡(luò)，這種分布式或自組織的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間不需要經(jīng)過基站或其它管理控制設(shè)備就可以直接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。而且當(dāng)兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間由于功率或其它原因?qū)е聼o法實(shí)現(xiàn)鏈路直接連接時(shí)，網(wǎng)內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)可以幫助中繼信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的相互通信。由于無線節(jié)點(diǎn)是在隨時(shí)移動(dòng)著的，因此這種網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是動(dòng)態(tài)變化的。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)具有快速、靈活、投資少等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在搶險(xiǎn)救災(zāi)緊急效勞中組建臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)、家庭移動(dòng)辦公或娛樂、大量分布在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器組成網(wǎng)絡(luò)、戰(zhàn)場(chǎng)上各種軍事車輛之間、士兵之間、士兵與軍事車輛之間保持密切的聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一指揮，協(xié)同作戰(zhàn)，如圖10.15所示在軍事上采用的移動(dòng)自組織網(wǎng)的示意圖。自組織網(wǎng)絡(luò)可以分成兩種結(jié)構(gòu)：平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)中，所有結(jié)點(diǎn)的地位平等，所以又稱為對(duì)等式結(jié)構(gòu)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要知道到達(dá)其他節(jié)點(diǎn)的路由，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)充性差。而分級(jí)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇，每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)成員節(jié)點(diǎn)組成，簇頭結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇間業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)簇頭之間的通信，需要有網(wǎng)關(guān)結(jié)點(diǎn)〔同時(shí)屬于兩個(gè)或多個(gè)簇的結(jié)點(diǎn)〕的支持。簇頭和網(wǎng)關(guān)形成了高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。低級(jí)的結(jié)點(diǎn)的通信范圍較小，而高級(jí)的結(jié)點(diǎn)要覆蓋較大的范圍，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能簡(jiǎn)化。簇頭可以動(dòng)態(tài)改變、可擴(kuò)充性好，但簇頭可能造成瓶頸。圖10.15移動(dòng)自組織網(wǎng)在軍事中的應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，通常采用分級(jí)結(jié)構(gòu)。考慮到本錢和效率，一般可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為三級(jí)，分別對(duì)應(yīng)于普通節(jié)點(diǎn)、地面骨干節(jié)點(diǎn)和空中中繼節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次具體描述如下：1、位于地面的自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成第一層網(wǎng)絡(luò)。該層包括各種普通移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和骨干節(jié)點(diǎn)，并且以骨干節(jié)點(diǎn)為簇頭，將網(wǎng)絡(luò)化分成多個(gè)簇。在每個(gè)簇內(nèi)，由骨干節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)簇內(nèi)的普通節(jié)點(diǎn)，并且可以采用合理的信道接入機(jī)制來支持?jǐn)?shù)據(jù)訪問的可靠性，同時(shí)可以在簇間使用CDMA技術(shù)來增加網(wǎng)絡(luò)的空間重用率。2、地面移動(dòng)骨干網(wǎng)絡(luò)作為第二層。為了解決網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)可擴(kuò)展性較差的問題，引入地面骨干網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)的第二層。如搶險(xiǎn)指揮車、戰(zhàn)場(chǎng)上的裝甲車、通信車等可以作為骨干節(jié)點(diǎn)，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，它們可以借助定向天線技術(shù)構(gòu)成高速的點(diǎn)到點(diǎn)的無線連接。3、空中骨干網(wǎng)絡(luò)作為第三層。該層主要用來維護(hù)相距較遠(yuǎn)的骨干網(wǎng)絡(luò)之間的通信，并且在地面骨干節(jié)點(diǎn)失效時(shí)可以充當(dāng)?shù)孛婀歉删W(wǎng)絡(luò)的備份通信設(shè)施，來提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。通過采用這種三層的立體式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，可以為各種臨時(shí)、緊急應(yīng)用場(chǎng)合提供一種可靠性較強(qiáng)、易于管理、靈活的通信支撐平臺(tái)。10.7.3家庭信息網(wǎng)信息家電、智能家居技術(shù)或者家庭信息化是相近的概念，是將微處理技術(shù)尤其是嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)引入到傳統(tǒng)的家居、家電中，用于平安防范、智能控制以及家庭信息效勞等各種家庭效勞中，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)及通信研究應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。在實(shí)現(xiàn)信息家電的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)中，采用何種家庭網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)用來實(shí)現(xiàn)家電的互連、信息共享與控制以及與外界的信息交換是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于家庭網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)接設(shè)備多、傳輸信息種類多以及布局隨機(jī)等特點(diǎn)，一般采用無線局域網(wǎng)或與寬帶技術(shù)進(jìn)行通信并通過家庭網(wǎng)關(guān)等設(shè)備與外界連接。一、無線局域網(wǎng)基于的無線局域網(wǎng)是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)，具有速度高，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于野外作業(yè)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、室內(nèi)移動(dòng)辦公等場(chǎng)合，缺點(diǎn)是覆蓋范圍小、易受干擾、平安性差等，特別是由于其采用TCP/IP數(shù)據(jù)包傳送數(shù)據(jù)，不利于聲音、視頻等流式媒體的播放。HomeRF和一樣是工作在開放的2.4GHZ頻段，主要針對(duì)家庭聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，采用簡(jiǎn)化的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和類似Ethernet的CSMA/CA，對(duì)流媒體采用了優(yōu)先權(quán)和重發(fā)機(jī)制，因而支持流媒體較好，但存在抗干擾性較差、技術(shù)不公開等缺點(diǎn)。Bluetooth是采用協(xié)議IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行在2.4GHzISM頻段上。由于ISM頻段屬于公用頻段，對(duì)所有無線電系統(tǒng)都開放，使用藍(lán)牙技術(shù)的用戶可連接到LAN和WAN甚至實(shí)現(xiàn)全球漫游。藍(lán)牙還具有自動(dòng)搜索建立通信、通過快速跳頻和向前糾錯(cuò)方案來保持系統(tǒng)穩(wěn)定和抗干擾、本錢、功耗和體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此雖然是一項(xiàng)新的技術(shù)，但很快得到了重視和推廣，基于各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用領(lǐng)域的藍(lán)牙設(shè)備和技術(shù)不斷被開發(fā)出來。IrDA是紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制定的一種利用波長(zhǎng)小于1um的紅外線做為傳輸媒體通信的協(xié)議，進(jìn)入市場(chǎng)早、快速、檢測(cè)和竊聽困難，但存在方向性、距離短、易受外界光源干擾等技術(shù)上的缺點(diǎn)，其在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用具有局限性。FSO是一種利用小功率紅外激光束在空中傳遞光信號(hào)的通信技術(shù)，具有低本錢、帶寬寬〔可達(dá)1Gbit/s〕，適用于企業(yè)、住宅小區(qū)內(nèi)直線、近距離的寬帶通信。以上各種無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)共存且互不相讓，都具有各自的特點(diǎn)，適合家庭信息化的主要是前三者，其中以Dell、Intel、朗訊等為首的幾家公司支持系列標(biāo)準(zhǔn)，而HP、Motorola、西門子等為公司主推HomeRF，IBM、愛立信等公司那么支持的Bluetooth技術(shù)。二、家庭信息網(wǎng)由于無線局域網(wǎng)適合與大型、高速的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，尤其是同現(xiàn)有的以太網(wǎng)集成容易、技術(shù)成熟，一般在家庭中可用于家庭辦公設(shè)備之間無線連接以及無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)之間進(jìn)行連接。藍(lán)牙技術(shù)具有短距離、低本錢等特點(diǎn)，尤其是容易構(gòu)建ad-hoc網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式計(jì)算/通信設(shè)備、智能終端等之間共享信息，特別適合用來實(shí)現(xiàn)家庭信息網(wǎng)絡(luò)。如圖10.16所示家庭信息網(wǎng)示意圖，家用電器、便攜式設(shè)備等可以通過無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)相互通信和數(shù)據(jù)共享，包括如下幾種形式：1、分布在家庭各處的臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、PDA、數(shù)碼相機(jī)等智能設(shè)備，通過無線接入點(diǎn)、無線網(wǎng)卡、集線器或交換機(jī)等組成無線網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)文件/圖像等傳輸和個(gè)人信息管理等家庭辦公功能，并通過Internet接入設(shè)備連接到Internet網(wǎng)上，用戶可以在辦公室或者外地通過計(jì)算機(jī)、等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和共享，并利用充分利用Internet提供個(gè)人定制效勞。2、計(jì)算機(jī)與其附屬設(shè)備之間可以利用紅外、藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線連接，如主機(jī)和鍵盤、鼠標(biāo)等附件；計(jì)算機(jī)與打印機(jī)、PDA、等實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。3、家用電器之間也可以采用藍(lán)牙技術(shù)組成ad-hoc網(wǎng)絡(luò)，如DVD、音響、電視、遙控器之間的連接和控制；、無繩與座機(jī)等之間進(jìn)行通信方式的切換等。4、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的開展，家電的智能化越來越高，家電具有自檢測(cè)、自診斷功能，能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、診斷維修以及下載更新軟件進(jìn)行升級(jí)；自動(dòng)進(jìn)行水、電、氣等的抄表、燈光、溫度的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)、家庭平安監(jiān)控報(bào)警乃至遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷