任务一　了解通信系统、局域网

任务描述

布线系统的对象是建筑物或楼宇内的传输网络，以使语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连，并使这些设备与外部通信网络相连。它包含建筑物内部和外部线路（网络线路、电话局线路）之间的民用电缆及相关的设备连接措施。作为布线系统的基础，首先要了解通信系统及局域网的相关知识。

任务实现

调查本校通信网络。

首先了解本校建筑的大致结构，包括楼层数、房间数、楼层高度等，然后估算房间的尺寸。

调查目标：

（1）本校是否已经架设计算机网络？

（2）本校是否使用电话网络？

（3）本校的计算机网络通过何种方式链接Internet？

知识链接

通信系统（语音系统、局域网或数据系统）是各行业必不可少的一部分。实际上，大多数行业都要依靠其通信系统来保持行业竞争力，简化业务操作过程，提高通信效率并把最新的服务提供给客户。

通信系统涵盖了语音系统、信息处理系统和信号发射系统，这些系统将众多用户联系在一起，以便其可以进行信息交流和信息资源的共享。通常，每张办公桌上都会有一部电话和一台数据终端。在处理日常事务中，两种最普遍的通信系统是电话系统和局域网。电话系统无外乎打电话、接电话等。局域网使人们可以通过PC进行数据文件和电子邮件消息的发送和接收。目前，大部分公司都将局域网接上了Internet，这使得网络用户可以在Internet上查询他们需要的信息、收发数据文件和通过电子邮件来传递信息。

大多数通信系统的一个共同点就是需要通信电缆将信号分送给系统用户或设备。所有的通信系统都会使用某种通信电缆将系统信号传递给系统用户或设备。例如，一部电话需要一条电缆将交换机端口连到用户的办公桌上。电缆的终端是工作区的一个插座，电话线的连接器就插在这个插座上，这样电话就可以工作了。电缆可将电源提供给电话，使信号的发送和接收成为可能。没有这根电缆将电话和交换机连接起来，电话就不能工作。

在商用大楼中，有4种通信系统需要通信电缆：

●电话系统。

●局域网。

●楼宇自动控制系统（BACS）。

●声音系统。

电话系统需要通信电缆将各个用户的电话与一个中心交换机连接起来。数据系统由连接在中心计算机系统的主机或者小型机的数据终端组成。通信电缆将这些终端与中心计算机系统或者与计算机系统相连的控制设备连接起来。在局域网中，PC可以与同一栋楼或者同一个楼群的其他PC连接起来，达到资源共享的目的。局域网中PC的互连是通过通信电缆将交换机和其他PC的网卡相连。局域网楼宇自动控制系统是通过通信电缆将各个传感器和中心机房相连。

1.电话系统

电话系统描述了提供电话服务的各种设备。电话系统至少包括三部分：两部电话及连接电话的电缆，如图1-1所示。

电话可以将语音信号转换成电信号，然后通过电缆传输，并被另一部电话接收。然后，接收方将接收到的电信号转换成原始的声音信号。这种简单的电话系统只能被两个人使用。

因为人们需要和很多人通话，所以实际上的电话系统要比上面的通话系统复杂得多。此外，很多公司和住宅都有两部或两部以上电话，这就需要增添一个电话交换机，如图1-2所示。交换机用来将多部电话连接在一起，使得连接到交换机上的电话都能互通，同时也可以与外界联系。

大多数住宅只需要通过电信局接入一条电话线，这条电话线经过交接箱和地下电缆接入电信局的交换机。或者如图1-2所示，四部电话通过交换机组成一个电话网，然后通过交换机和电信局相连，与外界联系。但是很多公司和机构需要接入多根电话线，这样使得公司和机构的职员与外界联系时，不至于相互影响，这需要一台有多根接入电信局的通信电缆的交换机。此时，人员较少的公司和机构可以购买小型电话交换机，称之为KSU（key service units），即键控服务单元，该单元可以接入数目固定的电话线和电话。人员较多的公司和机构需要购买大型电话交换机，称之为PBX（private branch exchange），该交换机支持数百根电话线和数千部电话，但是价格很昂贵。

2.局域网（LAN）

IEEE对局域网的定义是：“在适度地理区域内将一定数量的设备相互连接在一起的数据通信系统”。局域网于20世纪80年代早期出现。1980年，IBM将第一台PC推向市场，这些新型的计算机互连在一起组成了第一个局域网。

PC本身不能和外界通信，必须借助局域网这一主要形式互连和共享信息。局域网可以让PC共享应用程序软件和文件。此外，在局域网中，还有一些外围设备，如打印机等。局域网同时还可将分散的PC用户连成一个用户组。

局域网由以下部分组成：

（1）计算机

局域网中的计算机可以接收和发送信息。它与交换机相连，既可以作为一个工作站，也可以作为一个服务器。

（2）网卡（NIC）

一个安装在计算机中的硬件，它可以帮助计算机解释网络通信的规则。

（3）通信电缆

网卡和集线器或者交换机之间的传输介质，通常是双绞线或者光缆。

（4）局域网交换机

交换机同集线器一样具有同样的功能，但是同集线器不同，它为连接的计算机提供标称的带宽，而集线器只能是连接的所有计算机共享标称的带宽。

局域网（如图1-3所示）是传输速率在10Mbit/s～10Gbit/s之间的高速通信网络。凭借相当高的信号传输速率，局域网可以支持一个小的地理区域的通信。通常，局域网主要支持一个楼层、一幢大楼，甚至一个园区的通信。

通信电缆是局域网中最重要的部分，保证设备相互之间数字信号的传送并且保持数据帧正确无误。局域网中的每个工作站都需要一根专用的通信电缆接到集线器或者交换机端口上。

注意：局域网对通信电缆的质量要求较高，低质量的电缆会使局域网传输错误增加，并降低系统的可靠性和吞吐能力。

3.楼宇自动控制系统（BACS）

楼宇自动控制系统（building automation and control system，BACS）是以楼宇环境管理和安全管理为目的的信息管理系统。楼宇自动管理系统也叫楼宇自动化系统（building automation system，BAS），它由如下重要的建筑系统构成：

●供暖、通风和空调装置。

●能源管理系统。

●火警系统。

●安全和入口控制系统和闭路电视监控系统。

所有的楼宇系统都是节能系统，其通过通信总线实现系统设备之间的信号传输。这些系统设备之间需要连接通信电缆。通信电缆使系统设备之间的信号传输和信息资源的共享成为可能，并使得系统设备能够协同操作。

所有楼宇自动控制系统都遵循这一种模式：一个中心控制单元和多个分布式的系统传感器或者设备。每个传感器都使用通信电缆与中心控制单元的端口相连。通信电缆的作用相当于通信总线。分布式传感器监视整个楼宇环境，并将收集到的信息以数字信号或者模拟信号的形式传给中心控制单元。中心控制单元还通过通信电缆保证整个分布式传感设备的电源供应。

（1）供暖、通风和空调系统（HVAC）

HVAC系统可以调节整个大楼的湿度、温度及楼宇环境。在基于户外和户内的条件下，HVAC系统对大楼的室内环境进行调节，为人们提供一个舒适的环境，并且对能源的使用进行控制。

HVAC系统有一个中心控制单元系统。温度计遍及大楼内部，这些设备用通信电缆与中心控制单元相连。预制开关会触发中心控制单元，开启一个机械装置，从而将环境的温度和湿度都控制在一个较小的变化范围内。

HVAC系统通过循环制冷和加热盘管内的水来调节室内温度。风扇对这些盘管吹风以调节室内温度。HVAC系统的中心控制单元通过控制空气流量来调整气压、气流速度、风扇速度。

通信电缆将系统温度调节装置和中心控制单元连接起来。必须正确安装通信电缆，才能保证系统工作的可靠性，假如在选择和安装电缆的过程中出现错误，往往会导致系统不能正常工作或者经常出现故障。

（2）能源管理

设计能源管理系统（energy management system，EMS）是为了保证HVAC系统工作的效率和节约能源。能源管理系统的主要功能是提高HVAC系统的工作效率、集中控制照明系统、统一管理HVAC系统和照明系统。

能源管理系统由一个中心控制器和布置在大楼内的多个传感器组成。传感器和中心控制器通过通信电缆相连。

EMS中的传感器还与中心控制器相连，控制器中的程序规定了一天中不同时间的温度。温度传感器监测周围环境中的温度和湿度，如果周围环境的温度和湿度超过了程序规定水平，EMS系统将会开启空气调节装置或者室内温度照明系统来调节环境温度和湿度。

中心控制器可以程序化为如下流程：

HVAC系统的开关时间：为整个HVAC系统确定最有效的开关时间。

照明系统的开启和控制：可根据空间占用情况、光线采集水平和能源消耗情况有效利用照明系统。

（3）火警系统

火警系统监视楼内的火焰、烟雾及可能威胁人们生命财产的热量聚集情况，它由同时工作的三个部分组成：

●传感器：作用是监控楼内情况。

●喷水消防装置：作用是灭火。

●警示灯和喇叭：作用是报警。

一个火警系统装置包括一个中心火警控制面板和许多传感器。其中，中心火警控制面板具有探测、灭火、报警功能。

通常，多个火警传感器共同服务于一个楼宇区域，一般为一个楼层。这些传感器用通信电缆与火警控制面板的一个端口相连。连接传感器与火警控制面板的端口需要2根线。一个楼宇区域内的传感器以菊花链的形式相互连接。覆盖整个楼宇区域。控制面板有两个端口，其中一个作为容错端口。传感器可以是可寻址的也可是不可寻址的。可寻址传感器能帮助系统操作人员定位出事地点。

火警传感器通过通信电缆与控制面板通信，如果火警控制面板收到来自传感器的火警信号，就会启动灭火装置和报警装置。

火警系统也可以与其他的楼宇控制系统集成在一起，共同构建一个安全的楼宇环境，这其中包括：

与HVAC系统集成在一起。在发生火灾的时候自动关闭风扇和节气阀，防止烟雾、热量和有毒气体随排气系统扩散。

与安全系统集成在一起。在发生火灾时自动打开安全出口并让一些自动控制门能够以人工方式打开，以提供其他的安全通道。安全系统还可以关闭大楼内部的通道以防止烟雾和火势蔓延，并且使这些内部通道依然保持在人工可操作状态。

与电气系统集成在一起。在发生火灾时启动紧急照明系统，同时对电梯进行控制，防止其被使用。

火警系统的通信电缆是极为重要的系统部件，因为它负责传感器和中心控制面板的连接。错误的布线会使传感器探测到火险而不能将其报告给中心控制面板。火警系统要求电缆类型正确，还要求端接正确。不正确的电缆选择和端接将会导致系统错误和可靠性的降低。

（4）安全、入口控制和闭路电视监控

安全系统为我们提供了一个安全、可控制的楼内操作环境。安全系统由以下系统构成：

●对入侵者进行监测的报警系统。

●对楼内特定区域限制进出的控制系统。

●对楼内空间和地面进行全天候监视的闭路电视监控系统。

安全和入口控制系统可以不间断地报告非授权事件的闯入，这种综合系统还可以对楼内某一特定区域的所有出入（授权的和非授权的）进行记录，并创建访问日志。访问日志记录了对所有用户都开放的楼宇区域的出入时间和只对特定用户开放的楼宇区域的出入时间。

所有用户都开放的楼宇区域的出入时间和只对特定用户开放的楼宇区域的出入时间。安全系统由中心控制单元、传感器和磁触点组成。这些传感器和磁触点分布在大楼内部并用通信电缆与中心控制单元相连。一旦中心控制单元被激活，安全系统就开始对传感器进行监视，这些传感器主要负责探测玻璃碎裂、震动，以及门窗上磁触点的脱离。系统启动时会产生有声或无声的警报，系统会将初始化的信息通过电话线传给监控设备。

入口控制系统由中心控制单元和进入点组成，进入点用通信电缆与中心控制单元相连。进入点主要为磁卡读卡机、按键座（key pad）或一些生物传感设备。进入点收集用户信息（磁卡序列号、口令或指纹）并将它们传给中心控制单元确认。一旦用户的身份和进入许可被确认后，控制单把门打开。

通信电缆为安全和入口控制系统提供了传输系统信号的通道，只有通信电缆安装准确无误，将系统信号传送给中心控制单元，系统的整体可靠性才能得到保证。

闭路电视（closed circuit television）系统是出于安全目的而构建的视频网络，它由分在一栋楼内或一个楼区的多个摄像头组成。这些摄像头用同轴电缆与一个数据转发器连接起来，采集到的视频信号通过电缆传给数据转发设备，数据转发设备再将这些视频信号转发给办公室内的监视器，达到监控的目的。

同轴电缆在闭路电视系统中具有极其重要的地位，为了让电缆能够正常工作，必须选择合适的电缆，端接程序必须正确。闭路电视系统如果存在布线问题，则可能导致系统根本无法正常工作或出现间歇性系统错误。此外，如果电缆类型选择不对或者电缆端接错误，视频网络可能会出现信号失真，如图像变形或图像模糊不清。

4.声音系统

声音系统是另外一种常见的通信系统，许多居民楼和商业大楼上都安装了这种系统。声音系统一般采取呼叫系统或语音广播系统。呼叫系统是在一栋楼或一个小区进行信息广播的系统。语音广播系统通常在百货商店或者超市使用，一般用来播放背景音乐，以营造良好的购物环境。

所有的声音系统都由以下4部分组成：

（1）声源：声源可以是一个麦克风或者一个音乐源，声源发出的声音要在整个区域内广播。

（2）放大器：放大器把声音信号放大并把信号送到各个端口。声源把信号输入放大器，如果声音信号没有转换成电信号，放大器可以完成这项功能，放大以后的电信号被送往各个端口。

（3）通信电缆：通信电缆用来把放大的通信信号传送给扬声器。通信电缆通常是束状铜缆，把放大器和扬声器连接起来。

（4）扬声器：扬声器将电信号转换成声音信号。扬声器通常安装在天花板上或墙上，彼此隔开，覆盖特定的区域。

声音系统对于人员比较多的建筑（如飞机场、百货商店、体育馆）是必不可少的。它传播给区域内的人员以声音的信息，在噪声较大的情况下更显得重要。

通信电缆是声音系统中的重要部件。为了让系统各个部分工作正常，必须选择正确的电缆和阻抗。如果电缆阻抗不匹配，将会缩短系统放大器的使用寿命。此外，通信电缆的尺寸必须与扬声器所需功率匹配，如果电缆尺寸过小，则会导致音量过低。

实训

本次实训通过和学校网络管理部门和安全部门进行沟通，并参观学校网络，从而获得学校电话系统、局域网、楼宇自动控制系统和声音系统的运作情况，了解学校计算机、电话、广播网络的组成，培养沟通能力和观察能力。

实训步骤如下：

分若干小组有秩序地和学校网络管理部门及安全部门进行沟通，参观整个网络，并进行记录，最后将获得的数据填入任务一实训记录表和任务一实训评价表，见表1-1和表1-2。