Дипломная работа: Информационные технологии в строительстве

Другая обязательная функция «умного» дома — управление климатом. Если «умный» дом запрограммирован поддерживать температуру в пределах наиболее оптимальных для человеческого организма +24ОС, система климат контроля самостоятельно подберет схему оптимального решения этой задачи. В частности, зимой при повышении температуры домовой интеллект отключит или приглушит на время отопление, летом – включит кондиционер. Система не допустит, чтобы и то, и другое работало одновременно. Таким образом, она еще и экономит расходы хозяина дома.

Безопасность жилья обеспечивают камеры видеонаблюдения, а также всевозможные датчики, контролирующие проникновение в помещение, затопление, улавливающие запах газа, дыма. Благодаря им компьютер способен вовремя предпринять все необходимые меры и спасти дом, имущество, жизни людей. В отдельной подсистеме безопасности — автоматизация штор, жалюзи, ролет, ворот и дверей. Наконец, одна из важнейших функций интеллектуальной подсистемы безопасности позволяет не только управлять коммуникациями на расстоянии посредством компьютера или телефона, но и обеспечивает обратную связь – например, благодаря системам контроля и безопасности можно следить за тем, как себя ведут дети в отсутствие родителей5.

В системы «развлечения» входят домашний кинотеатр, система мультирум, то есть многокомнатное озвучивание, когда новости или музыку можно слушать, к примеру, переходя из спальни в ванную, на кухню и даже в туалет. Некоторые специалисты относят к развлекательным подсистемам и автоматизацию кухонной бытовой техники. Духовку, микроволновую печь, стиральную, посудомоечную машины, холодильник также можно включать в систему «умный» дом по желанию заказчика. Однако удовольствие это не из дешевых. Холодильник, включенный в систему «искусственного интеллекта» и оснащенный, например, функцией заказа продуктов при подключении к сети Интернет мог бы выдавать заказ доверенному супермаркету, а служба доставки последнего привозила бы заказанные продукты в назначенное время. Для того чтобы холодильник «понимал», какие продукты в нем находятся, они должны иметь специальную маркировку, которую он автоматически считывает. Кроме того, необходимо чтобы поставщики продуктов, например супермаркеты, поддерживали услугу доставки продуктов по заказам холодильников, а заодно и маркировали их соответствующим образом. Рано или поздно эта задача может быть решена.

2.1 Платформы Умного Дома

Концепция «умного дома» заключается в автоматизации многих бытовых действий, которые мы привыкли делать вручную, и увеличении комфортности пребывания в конкретном помещении, будь то офис, квартира или загородный дом.

На сегодняшний день существует множество различных систем и протоколов, призванных обеспечить полноценную автоматизацию зданий, домов или квартир. Известно более двадцати технологий, направленных на создание так называемого «умного дома». Среди них можно выделить некоторые категории и подкатегории, такие как системы вентиляции, отопления, кондицинирования, развлекательные, централизованные и распределённые системы. Нет смысла упоминать, а тем более описывать, их все. Достаточно взять несколько наиболее часто встречаемых названий: LON (LonWorks), EIB, и X10.

LonWorks

Изначально LON-технологии относятся к распределённым системам «умного дома» и ориентированы на обеспечение полноценного климат-контроля в крупных зданиях и квартирах. Здесь стоит вспомнить о сути распределённых систем. Распределённая система – это совокупность независимых друг от друга средств для анализа информации и формирования команд. Главной её особенностью является то, что доступ к управлению подобной сетью можно получить почти из любой точки такой системы. Так вот, с помощью архитектуры LON можно осуществлять контроль и регулирование таких функций, как отопление, кондиционирование, вентиляция, увлажнение воздуха, подогрев полов, охранная и пожарная сигнализация, управление светом.

Суть технологии в том, что все инженерные системы объекта обмениваются данными о своём состоянии, выполненных действиях или полученных командах с помощью единой сети по специально разработанному в рамках LonWorks протоколу LonTalk. В качестве физического интерфейса передачи данных часто используется интерфейс, подобный полудуплексному многоточечному последовательному RS 485. На сегодняшний день интерфейс RS-485 является одним из наиболее распространенных стандартов передачи данных на физическом уровне, то есть, на самом нижнем (первом) уровне в рамках модели взаимодействия открытых систем OSI. Очень часто этот стандарт используется в случае необходимости связать между собой несколько различных устройств, выполненных на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК). Наравне с RS-232, интерфейс RS-485 нередко применяется и в компьютерной индустрии.

С помощью RS-485 можно построить сеть с участием 32 пар передатчик/приёмник, но уже сегодня в спецификации стандарта введены изменения, расширяющие возможности этого RS-протокола до 255 устройств, объединённых в одну сеть. Если же есть необходимость в объединении ещё большего количества устройств, то можно использовать так называемые репитеры, или по-другому, повторители. В таком случае сеть на базе RS-485 можно расширять почти до бесконечности.

А вот уже системы на основе LonWorks без особых проблем можно связать с сетью Интернет, и с помощью стандартных средств связи осуществлять удалённый контроль и управление любой инженерной подсистемой.

Стоит отметить, что системы на базе LonWorks чаще применяются в больших зданиях и помещениях6.

EIB

В случае если помещение своими размерами не напоминает стадион или завод, чаще используют EIB-технологии. EIB (European Installation Bus), как это ясно из названия, - шина управления, которая распространена в Европе. Возможности EIB почти те же самые, что и LonWorks. Управление и контроль за всеми происходящими в сети процессами также осуществляется с помощью одной общей линии. У EIB довольно широкие возможности по расширению и перепрограммированию отдельных элементов уже функционирующего на базе EIB «умного дома»6.

X10

В качестве третьего стандарта, для ознакомления, был выбран X10 – один из наиболее, если не самый часто встречающийся стандарт автоматизации в домашних условиях. В качестве физической среды используется, главным образом, существующая электропроводка. Данный протокол и стандарт были разработаны ещё в 1975г. компанией Pico Electronics для того, чтобы осуществлять удалённый контроль за домашними бытовыми приборами.

Под данными в протоколе X10 подразумеваются управляющие сигналы и команды, с помощью которых ваша квартира собственно и становится «думающей». В одну сеть X10 можно связать не более 256 устройств, каждое из которых обладает собственным адресом. Это одна из самых простых систем превращения обычного дома в «умный». За считанные часы вы сможете сами оборудовать у себя в комнате «умный свет» или научить жалюзи закрываться ровно в десять вечера.

Несмотря на то, что у X10 существует множество конкурентов и она имеет свои недостатки, на сегодня это едва ли не самая популярная технология автоматизации домов и квартир в мире6.

X10. Эта технология появилась еще в середине 80-х годов и стала первой системой простой домашней автоматизации, когда при нажатии на кнопку происходит не одно, а сразу несколько параллельных действий. Управляющие устройства, собранные в систему X10, общаются между собой, используя обычную электропроводку, по которой пересылаются информационные сигналы. Настройка системы происходит по принципу «делай как я». Ты нажимаешь на выключатель, держишь его пару секунд, и он входит в режим обучения. Затем ты зажигаешь несколько лампочек, и выключатель это запоминает. В дальнейшем он будет проделывать такую процедуру самостоятельно.

Сейчас X10 — самая дешевая система на рынке. Многие профессионалы уверены, что именно она дискредитирует имя SmartHоuse. Электросеть не самый лучший проводник информации, из-за чего технология становится ненадежной.

AMX и Crestron

Американские централизованные системы. Все функции обработки информации сосредоточены в одном блоке — мощном центральном компьютере, работающем на своей собственной операционной системе. Этот компьютер принимает сигналы со всех датчиков и выключателей и пересылает их дальше — на приборы управления. По сути они являются разновидностями локальной компьютерной сети — проводной или беспроводной, решать заказчику. Централизованные системы предоставляют широкие возможности, и, естественно, они более надежны, чем X10. Из минусов можно выделить, в случае выхода из строя центрального компьютера — а работать ему приходится круглые сутки, семь дней в неделю — в данном случае будет означать блокировку всех механизмов. Также эта система имеет высокую стоимось.

EIB и C-Bus

Представляют собой так называемые распределенные системы «умного дома». Управление осуществляется не одним центральным компьютером, а целой сетью периферийных контроллеров, каждый из которых является обучаемым и программируемым устройством. Контроллеры присутствуют во всех звеньях сети — выключателях, диммерах, отвечающих за регулировку яркости света, датчиках движения, освещения, температуры и т.д. При этом, к примеру, C-Bus может насчитывать до 100 независимых контроллеров в сети и объединять в единую структуру до 255 таких сетей. С помощью этой системы умным можно сделать не только дом, но даже целый стадион или торговый центр. Что, собственно, и произошло в 1999 году в Сиднее со стадионом, построенным к Олимпиаде-2000, и знаменитым на весь мир зданием оперы.

Теперь несколько слов о минусах перечисленных платформ. У каждой из перечисленных технологий, есть как достоинства, так и недостатки. Суть недостатков, подчас, понятна лишь специалистам в этой области, но основная проблема очевидна. Это несовместимость технологий, приборов, техники, а также – в ряде случаев – ограниченные возможности по расширению и модернизации системы. С вопросами совместимости люди сталкиваются каждый день. Мы думаем о том, совместима ли материнская плата и видеокарта при сборке ПК, совместимы ли телевизор и DVD-проигрыватель при покупке ДК, совместим ли этот диск с этим приводом оптических дисков. Примеров множество6.

2.2 Компоненты системы управления «Умным домом»

Система управления умным домом строится по модульному принципу, что позволяет легко модернизировать систему и устранять неисправности, которые могут возникнуть при эксплуатации системы. Специалист по эксплуатации системы просто заменяет неисправный модуль работоспособным, и система продолжает нормальное функционирование. Кроме этого благодаря модульному принципу можно адаптировать систему управления умным домом под любые исполнительные устройства, имеющиеся в наличии на рынке товаров для автоматизации жилых помещений.

Оборудование для управления умным домом можно разделить на несколько больших групп

Центральный процессор.

Сердце любой системы. На нем выполняются программы реализующие логику управления домом. К центральному процессору подключаются остальные модули системы управления. Также центральные процессоры могут изготовятся в различных типах корпусов, в зависимости от предполагаемого места их установки.

Модули расширения.

Улучшают функциональные возможности центрального процессора и позволяют адаптировать систему управления для решения конкретных задач. Применение специализированных модулей часто также бывает экономически невыгодно, так как для решения задачи необходимо ставить несколько модулей и цена также поднимается. К тому же при увеличении количества модулей снижается быстродействие системы и возрастает нагрузка на ЦП.

Модули интерфейсов.

Набор команд и сигналов, с помощью которых системы умного дома общаются между собой и с системой управления называется протоколом обмена. В настоящее время в мире распространено порядка 10 различных протоколов для управления умным домом (EIB, X-10, RS-485, и др.). Кроме этого, поскольку в настоящее время не существует жестких стандартов на оборудования для умных домов, каждый производитель закладывает дополнительные особенности в протокол общения, которые присущи только для оборудования данного производителя. В связи с этим, остро стоит проблема совместимости системы управления с исполнительным оборудованием различных производителей.

Эта проблема еще усиливается тем, что фирма производитель специализируется на оборудовании одного класса (например, производство видео оборудования) и по этому качество устройств не входящих в этот класс (допустим кондиционеров) выпускаемых той же самой фирмой оставляет желать лучшего. По этому при создании умного дома обычно комбинируют оборудование разных производителей. Использование оборудования разных производителей может быть еще связано с их ценовой политикой.

В связи с этим существуют решения позволяющие объединить оборудование разных производителей, использующих разные интерфейсы и протоколы обмена данными. Модули интерфейсов помогают преодолеть проблемы совместимости оборудования, и позволяют использовать в «Умном доме» любое оборудование, которое поддерживает дистанционное управление.

2.3 Панели управления

Специализированные портативные компьютеры, оснащенные сенсорными панелями, предназначенные для управления работой умного дома. На каждой панели управления установлен специальный графический интерфейс, на который выводится информация о состоянии различных систем умного дома, и с которого активируются функции управления умным домом. Панели управления могут быть как универсальными, предназначенными для управления всем домом, так и специализированными, предназначенными для управления определенной системой (например, домашним кинозалом). Также панели управления можно разделить на следующие три класса.

а) Настенные панели.

В настоящее время выпускаются настенные панели управления различных размеров, но как показывает анализ потребительского спроса, наибольше популярностью пользуются панели управления с размером сенсорного экрана равным 12 дюймам. Связь между такими панелями и системой управления осуществляется с помощью витой пары.

б) Настольные панели.

Эти панели снабжены специальными подставками (кредл) для установки их на столе или любой другой горизонтальной поверхности. Настольные панели выпускаются в разном стилистическом и цветовом оформлении. Размеры настольных панелей также колеблются в широком диапазоне. Оптимальные размеры настольных панелей 15 и 17 дюймов. Панели меньшего размера обычно выглядят не эстетично, а панели большего размера требуют специального дизайна графического интерфейса, что ведет к их удорожанию. Настольные панели также как и настенные подключаются к системе управления с помощью проводной связи.

в) Переносные панели.

Позволяют переносить их с места на место, благодаря тому, что подключаются к системе с помощью беспроводной связи. Этот тип панелей работает от специальных аккумуляторных батарей и требует периодической подзарядки. Для этих целей используются такие же подставки, как и у настольных панелей, но если настольная панель жестко закреплена на подставке, то переносная панель легко снимается и надевается. Переносные панели также имеют разное оформление и размеры. Исходя из эргономических и экономических показателей, наиболее удобными считаются панели с размером сенсорного экрана равным 10 дюймам. Панели с размером экрана 4 дюйма достаточно дорогие и легко могут быть заменены карманными компьютерами(Pocket PC), кроме того, элементы интерфейса на таких панелях получаются достаточно миниатюрными, что затрудняет их использование. Панели с размером сенсорного экрана более 10 дюймов проигрывают 10 дюймовым панелям по эргономическим показателям

3. ИНТЕРФЕЙСЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ

сеть интернет умный дом

По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В PC традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами, шины ATA, SCSI и все шины расширения. В последовательном интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной (возможно, и двухпроводной) линии. Эта линия может быть как однонаправленной (например, в RS-232C, реализуемой СОМ-портом, шине Fire Wire, SPI, JTAG), так и двунаправленной (USB, 12С).

При рассмотрении интерфейсов важным параметром является пропускная способность. Технический прогресс приводит к неуклонному росту объемов передаваемой информации.

Вполне очевидно, что при одинаковом быстродействии приемопередающих цепей и пропускной способности соединительных линий по скорости передачи параллельный интерфейс должен превосходить последовательный. Однако повышение производительности за счет увеличения тактовой частоты передачи данных упирается в волновые свойства соединительных кабелей. В случае параллельного интерфейса начинают сказываться задержки сигналов при их прохождении по линиям кабеля и, что самое неприятное, задержки в разных линиях интерфейса могут быть различными вследствие неидентичности проводов и контактов разъемов. Для надежной передачи данных временные диаграммы обмена строятся с учетом возможного разброса времени прохождения сигналов, что является одним из факторов, сдерживающих рост пропускной способности параллельных интерфейсов.

Для повышения пропускной способности параллельных интерфейсов с середины 90-х годов стали применять двойную синхронизацию DDR (Dual Data Rate). Ее идея заключается в выравнивании частот переключения информационных сигнальных линий и линий стробирования (синхронизации). В «классическом» варианте данные информационных линий воспринимались только по одному перепаду (фронту или спаду) синхросигнала, что удваивает частоту переключения линии синхросигнала относительно линий данных. При двойной синхронизации данные воспринимаются и по фронту, и по спаду, так что частота смены состояний всех линий выравнивается, что при одних и тех же физических параметрах кабеля и интерфейсных схем позволяет удвоить пропускную способность. Волна этих модернизаций началась с интерфейса АТА (режимы UltraDMA) и прошла уже и по SCSI (UltralSO и выше), и по памяти (DDR SDRAM), и по системной шине процессоров (Pentium 4).

Немаловажен для интерфейса контроль достоверности передачи данных, который, увы, имеется далеко не везде. «Ветераном» контроля является шина SCSI с ее битом паритета, контроль паритета применяется и в последовательных интерфейсах, и в шине PCI. Шина ISA в этом плане беззащитна, как и ее «потомок» — интерфейс АТА, в котором до UltraDMA контроля достоверности не было. В новых интерфейсах контролю достоверности уделяется серьезное внимание, поскольку они, как правило, рассчитываются на экстремальные условия работы (высокие частоты, большие расстояния и помехи). Контроль достоверности может производиться и на более высоких протокольных уровнях (контроль целостности пакетов и их полей), но на аппаратном уровне он работает, естественно, быстрее.

Различают три возможных режима обмена устройств:

-Дуплексный,

-Полудуплексный

-Симплексный.

Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно передавать информацию в обоих направлениях. Он может быть асимметричным, если значения пропускной способности в направлениях «туда» и «обратно» существенно различаются, или симметричным. Полудуплексный режим позволяет передавать информацию «туда» и «обратно» поочередно. Симплексный односторонний (во встречном направлении передаются только вспомогательные сигналы интерфейса).

Другим немаловажным параметром интерфейса является допустимое удаление соединяемых устройств. Оно ограничивается как частотными свойствами кабелей, так и помехозащищенностью интерфейсов. Часть помех возникает от соседних линий интерфейса — это перекрестные помехи, защитой от которых может быть применение витых пар проводов для каждой линии. Другая часть помех вызывается искажением уровней сигналов.

Существенным свойством является возможность «горячего» подключения/отключения или замены устройств (Hot Swap), причем в двух аспектах. Во-первых, это безопасность переключений «на ходу» как для самих устройств и их интерфейсных схем, так и для целостности хранящихся и передаваемых данных и, наконец, для человека. Во-вторых, это возможность использования вновь подключенных устройств без перезагрузки системы, а также продолжения устойчивой работы системы при отключении устройств. Далеко не все внешние интерфейсы поддерживают «горячее подключение» в полном объеме, так, например, зачастую сканер с интерфейсом SCSI должен быть подключен к компьютеру и включен до загрузки ОС, иначе он не будет доступен системе. С новыми шинами USB и Fire Wire проблем «горячего подключения» не возникает. Для внутренних интерфейсов «горячее подключение» несвойственно. Это касается и шин расширения, и линеек памяти, и даже большинства дисков АТА и SCSI. «Горячее подключение» поддерживается для шин расширения промышленных компьютеров, а также в специальных конструкциях массивов устройств хранения8.

3.2 Скоростные интерфейсы LVDS и M-LVDS

Разрядность и быстродействие контроллеров, процессоров и изделий на их основе постоянно возрастают. Производительность всей системы сильно зависит от скорости обмена данными между устройствами. В последнее время для этого всё чаще используют высокоскоростные интерфейсы LVDS (Low-Voltage Differential Signaling или дифференциальный метод передачи с использованием сигналов низкого уровня) и M-LVDS (Multipoint-LVDS или многоточечный двунаправленный способ обмена информацией). Они позволяют организовать сверхскоростной обмен между микросхемами на печатной плате, а также эффективное взаимодействие между блоками и стойками. На передающей стороне параллельный код преобразуется в последовательный. На принимающей - выполняется обратное преобразование информации. Такой способ обмена позволяет существенно уменьшить количество соединительных проводников, сократить габариты разъемов при увеличении надежности и уменьшении стоимости всего комплекса.

На рис. 1 показаны соотношения скорости обмена и допустимого расстояния для разных интерфейсов.

Рисунок 1. Соотношения между скоростью обмена и расстоянием для разных интерфейсов

Из рис. 1 очень хорошо видно, что каждый тип интерфейса имеет свою нишу и предназначен для определенных областей применения. Основное назначение любого последовательного интерфейса - "сворачивание" параллельного кода в скоростной последовательный канал и "разворачивание" последовательного кода в параллельный на приемной стороне.

При расстояниях до 30 м и скоростях передачи менее 50 Мбит/с обычно используют интерфейсы стандартов TIA/EIA-422 (RS-422, multidrop) и TIA/EIA-485 (RS-485, multipoint). Выходные дифференциальные сигналы высокого уровня, чувствительные приемники и работоспособность при уровнях помех до 7 В - их положительные качества для обеспечения эффективного обмена данными между удаленным оборудованием. Для скоростей передачи более 50 Мбит/с или в устройствах, где очень важно низкое потребление энергии, применяют интерфейсы LVDS или M-LVDS. Передача и прием со скоростью около 10 Гбит/с обеспечивается эмиттерно-связанной логикой (ECL - emitter-coupled logic) или положительной эмиттерно-связанной логикой (PECL - positive ECL). Однако такая высокая скорость обмена достигается за счет увеличения стоимости при сильном росте потребляемой мощности.

Немаловажным параметром является экономичность каждого типа интерфейса. На рис. 2 показана диаграмма потребления мощности некоторыми интерфейсами и типами логики.

Рисунок 2. Сравнение потребляемой мощности для разных способов передачи и приема данных

Стоит отметить, что LVDS и M-LVDS занимают лидирующие позиции по этому параметру. Вдобавок к этому, только что отмеченные интерфейсы работоспособны при самых низких питающих напряжениях среди показанных на рис. 2.

Благодаря токовому выходу оконечного каскада, потребляемая мощность LVDS и M-LVDS практически не зависит от скорости передачи информации. Эти положительные особенности особенно важны для автономных и портативных устройств. Сигналы низкого уровня и дифференциальная схема передачи существенно облегчают решение проблемы электромагнитной совместимости, что является плюсом рассматриваемых интерфейсов LVDS и M-LVDS.

Полудуплекс позволяет организовать двухсторонний обмен данными, но с разделением во времени, то есть в любой момент времени передача информации может происходить только в одном направлении (отсюда и приставка полу -). При полудуплексе точка-точка обмен происходит только между двумя устройствами. При многоточечном полудуплексе (Multipoint) двухсторонний обмен возможен между любыми устройствами, но только с условием временного разделения потоков информации. В этом случае терминальные резисторы должны быть установлены на обеих сторонах основного канала передачи и приема.

Интерфейсы LVDS (один передатчик - несколько приемников, стандарт TIA/EIA-644) не позволяют напрямую организовать двунаправленный многоточечный обмен, как это возможно с помощью интерфейсов RS-485 (стандарт TIA/EIA-485). Для создания многоточечного полудуплексного режима "Несколько передатчиков - несколько приемников на одной шине" был создан многоточечный интерфейс M-LVDS (стандарт TIA/EIA-899-2001), с помощью которого возможен двухсторонний обмен данными (Half-Duplex Multipoint - многоточечный полудуплекс). M-LVDS - это высокоскоростной экономичный многоточечный RS-485, позволяющий создать сеть, включающую в себя до 32 узлов со скоростью обмена до 500 Мбит/c.

Интерфейсные микросхемы LVDM имеют в два раза более мощный токовый выход. Это необходимо при работе на линию с двумя согласующими резисторами (полудуплексный обмен). Эти приборы были специально разработаны для создания скоростной шинной архитектуры M-LVDS. У фирмы National Semiconductor подобные микросхемы называются BusLVDS или BLVDS. Для LVDM и BusLVDS выходной ток лежит в пределах от 8 до 10 мА. Для M-LVDS - около 11 мА.

3.3 Аудиостандарты

Мультимедийные терминалы, используемые для видеоконференций, традиционно предоставляют полнодуплексный (двусторонний) звук, при котором общение протекает естественно, без потери фрагментов разговора. Обеспечивается фильтрация фоновых шумов, эхоподавление и автоматический контроль усиления.

На качество звука влияет диапазон передаваемых звуковых частот: ухо человека воспринимает частоты в диапазоне от 20 Hz до 20 kHz. Речевая информация обычно содержится в диапазоне от 100 Hz до 7 kHz. Музыка и другие звуки занимают более широкий диапазон.

3.4 Аудио кодеки

G.711 (обязательный) - алгоритм кодирования узкополосного звука (3.1 kHz) в канале 48, 56 или 64 Кбит/С, обеспечивает качество на уровне обычной телефонной связи

G.722 - алгоритм кодирования широкополосного звука (7 kHz) в канале 48, 56 или 64 Кбит/С; обеспечивает более высокое качество звука, чем G.711, но более требователен к полосе пропускания

G.728 - алгоритм кодирования узкополосного звука (3.4 kHz) в канале 16 Кбит/С, с использованием метода LD-CELP; обеспечивает хорошее качество звука при низких скоростях передачи данных и позволяет высвободить полосу для видео (H.320, H.323)

G.723.1 - алгоритм кодирования узкополосного звука в каналах 5.3 Кбит/С и 6.4 Кбит/С; встроенная поддержка подавления пауз, обеспечивает совместимость с системами полудуплексного звука (H.324, H.323)

G.729 A/B -алгоритм кодирования звука с использованием метода AS-CELP.

Приложение A: упрощенный, более экономный алгоритм, с некоторой потерей качества

Приложение B: подавление пауз и генерация комфортного шума в паузах

3.5 Совместная работа с данными

T.120 - группа стандартов для совместной работы с приложениями и документами в реальном времени, обмена текстовыми сообщениями и файлами; взаимодействия с помощью электронной «классной доски».

3.6 Стандарты для видеоконференций

H.320 - набор стандартов ITU-T для видеоконференций в сетях с коммутацией каналов. Таких как ISDN, дробные сети T1, E1 и др.

H.321 - рекомендации по организации видеоконференций с использованием широкополосной ISDN, ATM.

H.322 - стандарт для видеоконференций в сетях с коммутацией пакетов и гарантированным качеством обслуживания.

H.323 - расширение стандарта H.320 для видеоконференций в локальных и других сетях с коммутацией пакетов.

H.324 - рекомендации по организации видеоконференцсвязи по аналоговым телефонным сетям общего пользования.

3.7 Стандарты связи и управления

H.221 - структура кадра в каналах 64 ? 1920 Кбит/С (H.320)

H.231 - рекомендации по работе видеосерверного оборудования (MCU) по протоколу H.320

H.242 - управляющие процедуры и протокол для установления связи между терминалами в каналах до 2 Mbps (H.320)

Q.931 - сигнальный протокол для установления и разрыва связи с терминалами (H.323)

RAS - (Registration/Admission/Status) - коммуникационный протокол для взаимодействия терминалов и контроллера зоны (H.323)

H.225 - сигнальные протоколы для установления связи между терминалами в пакетных сетях и форматы пакетизации и синхронизации потока (H.323)

H.235 - обеспечение безопасности в системах H.323: аутентификация участников, шифрование передаваемой информации

H.243, H.245 - рекомендации по работе видеосерверного оборудования (MCU) по протоколу H.323

H.281 - управление удаленной камерой

H.331 - рекомендации по потоковому видео (streaming)

H.450.x - серия дополнительных служебных протоколов

3.8 Архитектура систем видеоконференцсвязи

Для организации видеоконференций используются следующие устройства:

Кодек (codec) - устройство для преобразования аналоговых (аудио, видео) сигналов в цифровой поток битов и обратного преобразования цифровых сигналов в аналоговые сигналы.

Терминалы абонентов с поддержкой аудио и видеосвязи - индивидуальные или групповые видеосистемы или IP-телефоны.

Серверы многоточечной связи (MCU). MCU H.323 совмещает в себе обязательный многоточечный контроллер, управляющий соединениями, и один или несколько опциональных мультимедийных процессоров, назначение которых - микширование аудио и видеосигналов, поступающих от многих участников.

3.9 Шлюзы

Соединяют коммутируемые ISDN-сети с пакетными IP-сетями.

В функции шлюза входит преобразование форматов передачи данных и коммуникационных процедур (H.225/H.221 и H.245/H.242).

Дополнительно, шлюз отвечает за транскодирование аудио и видеосигналов и выполняет настройку и закрытие соединений.

Контроллеры зоны - это программные модули, которые авторизуют подключения, транслируют используемые в системе имена терминалов и шлюзов в IP-адреса, маршрутизируют запросы через шлюзы. Кроме того, контроллеры зоны предоставляют дополнительные услуги, такие как управление шириной полосы, переадресация вызова, поддержка службы каталогов, статистические отчеты для биллинговых систем.

Сетевые экраны и прокси-серверы (firewalls и proxies) предотвращают несанкционированный доступ к конференции в случае связи через Интернет.

Потоковое видео - Некоторые системы видеоконференцсвязи поддерживают потоковое видео (streaming) - трансляцию живого видео и презентаций для пользователей, которые не участвуют в конференции.

Для просмотра клиенты используют специальное программное обеспечение: Cisco IP/TV или Apple QuickTime

Цифровые сети, предоставляемые различными операторами

( провайдерами ), могут использовать самые различные технологии, включая ISDN ( PRI и/или BRI), IP, Frame Relay и ATM.

ISDN

ISDN - Цифровая сеть с интеграцией услуг ( Integrated Service Digital Network ), или ISDN-сеть, определена международным стандартом для передачи голоса, видео и данных через цифровые телефонные линии или обычные телефонные провода. Пользователям ISDN известны два типа интерфейсов: BRI (Basic Rate Interface, интерфейс базового уровня скорости) и PRI (Primary Rate Interface, интерфейс основного уровня скорости). ISDN поддерживает передачу данных по каналам, кратным 64 Кбит/С. Каждый BRI канал состоит из двух В-каналов (64Кбит/С каждый) и одного D- канала (16 Кбит/С). PRI канал состоит из 30-ти B-каналов и одного D-канала, 64Кбит/С каждый.

Стандарт Н.320 определяет регламент проведения видеоконференций в сетях ISDN. Технология инверсного мультиплексирования (Bandwidth ON Demand) позволяет объединять по мере необходимости несколько B?каналов, чтобы получить большую пропускную способность. Типичным является использование полосы 2B (128 Кбит/С) для двусторонней конференции между настольными персональными системами; полоса 6B (384 Кбит/С), как правило, используется для групповой связи.

ISDN по своей сути является двусторонним соединением. Для проведения сеансов многосторонней связи требуется видеосервер многоточечной связи (Multipoint Control Unit - MCU). MCU стандарта H.320 управляет всеми ISDN-соединениями, задействованными в сеансе.

IP

IP - Стандарт H.323, появившийся в 1996 году, и его последняя версия 2000 года представили рекомендации для проведения конференций в сетях с коммутацией пакетов (IP-сетях). Новые технологии позволили компаниям проводить конференции на базе уже имеющихся локальных и территориальных сетей и Интернет.

Фундаментальное преимущество IP?сетей, по сравнению с ISDN-сетями, состоит в их распределенной и масштабируемой архитектуре, отсутствии зависимости от провайдера, относительной простоте реализации и меньшей стоимости. При необходимости можно наращивать IP-сеть, не затрагивая ее базовую инфраструктуру.

В настоящее время не все IP- сети могут гарантировать требуемый уровень качества сервиса ( Quality of Service, QoS), что затрудняет их использование для видеосвязи.

Frame Relay

Frame Relay - это сетевой протокол Глобальных сетей (WAN), основанный на технологии коммутации пакетов данных.

ATM

ATM (Asynchronous Transfer Mode, асинхронный режим передачи) - сетевая технология, основанная на передаче данных в ячейках (пакетах фиксированной длины). Ячейка, используемая в АТМ, имеет меньшую длину, чем в технологиях-предшественниках. Маленькая ячейка постоянной длины позволяет оборудованию АТМ обеспечивать для любого типа трафика (видео, аудио и компьютерных данных) требуемый уровень качества обслуживания.

XDSL

XDSL - Сетевая технология xDSL становится все более популярной для подключения небольших компаний и частных пользователей. Частные пользователи чаще всего используют ADSL, небольшие компании - SDSL. Для организации видеоконференций чаще всего используется технология IP поверх xDSL. Необходимо помнить, что эти технологии не гарантируют качество сервиса: время от времени видеосвязь может иметь плохое качество и даже обрываться. Кроме того, нужно иметь в виду принципиальную асимметрию ADSL: полоса, предоставляемая для видеосвязи в двух направлениях (к провайдеру и от него) принципиально разная9.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итоги по вышеизложенному материалу можно сказать, что информационные технологии глубоко проникли в такую область человеческой деятельности как строительство, в самом широком понимании. От небольших индивидуальных домов и до огромных промышленных или офисных комплексов. Имеющие развитые, со сложной иерархией инженерные сети и системы. Позволяющие управлять любыми процессами с недостижимой ранее эффективностью и безопасностью.

 Также необходимо отметить, что и непосредственно процесс строительства, в современных условиях не мыслим, без применения широкого спектра программно-аппаратных средств и IT-технологий.

В современных условиях, в организации управления строительной фирмы, должны учитываться инновационные технологии, компьютерное и программное обеспечение.

Цель применения IT-технологий в строительстве — достижение результата производственной деятельности с меньшими затратами, при более высокой эффективности. Переход инженерных систем на качественно новый уровень, с более высокой безопасностью, простотой управления и обслуживания, со сниженными эксплутационными расходами.

При использовании программ комплексного управления строительством обеспечивается координация и регулирование деятельности участников строительства. Цель управления строительством состоит в том, чтобы при соблюдении конкретных сроков возведения объектов и при минимальных затратах ресурсов достигнуть высоких текущих технико-экономических показателей.

В практической части, используя в качестве примера концепцию "Умного дома", мы ознакомились с функциональными возможностями, которые предоставляет подобная система. Со структурой и возможным схематическим видом. С некоторыми техническими решениями, возможными в подобных проектах.

Концепция "Умного дома" или интеллектуального дома являются одними из самых сложных в реализации инженерных систем. Подобные проекты очень интересны своей многогранностью, открытостью, возможностью неограниченного творческого подхода и изящных инженерных решений.

В работе, мы подробно рассмотрели аппаратные компоненты составляющие основу "Умного дома". Провели анализ существующих и применяющихся интерфейсов IT-систем.

Рассмотрена проблематика совместимости различных протоколов и аппаратного обеспечения.

В дальнейшем тема данной курсовой может быть развернута экономическим обоснованием выбора конкретного инженерного технического решения для какого либо объекта. Рассмотрением частного случая выбора, установки, запуска, отладки и администрирования какой либо из рассмотренных выше систем.

Данная работа построена логически последовательно, по принципу- от простого к сложному. Поставленные в начале работы цели, последовательно раскрыты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. По материалам сайта: http://www.stroinauka.ru/d26dr8133m7rr4616.html

2. По материалам сайта: http://www.dics.com.ua/dics_home.php

3. По материалам сайта: http://y-dom.com.ua/i99l0.html

4. По материалам сайта: http://yakorev.com.ru/udom1.html

5. По материалам сайта: http://www.housecontrol.ru/function.php

6. По материалам сайта: http://www.hifinews.ru/article/details/4737.htm Автор: Евгений Курышев.

7. По материалам сайта: http://yakorev.com.ru/smart1.html

8. По материалам сайта: http://share.auditory.ru/2009/Vladislav.Baturin/IPU.doc

9. По материалам сайта: http://www.ttvs.kz/index.php?p=dictionaryм

10. Стандарты и протоколы Интернета /пер. с англ.-М.: Издательский отдел "Русская редакция" ТОО "Channel Traing ltd.", 1999.-384с.: ил. Стр.-13-23, 28, 29, 34, 35.

11. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации/ В. Л. Бройдо-СПб.: Питер, 2008. – 688 с.: ил. Стр.- 441, 526.

12. Куроуз Дж., Росс К. Компьютерные сети. 2-е изд. – СПб.: Питер 2004.- 765 с.: ил

13. И.П.Норенков В.Б.Маничев – «Основы теории и проектирования САПР». Москва : Издательство «Высшая школа». 1990 г. – стр. 22, 25.