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安防报警系统网络化与报警信号传输协议

来源:优业安防    发布时间:2014-7-31    浏览次数:1696次

一.安全防范报警系统网络化的必要条件:标准的、开放的通信协议和接口
  1.安全防范报警系统的发展历程
  第一阶段:单一的电子防盗报警装置→电子防盗报警系统→ 报警联网系统
  第二阶段:防盗报警系统、视频监控系统→ 防盗报警、视频监控、出入口控制联动管理的综合式安防系统
  第三阶段:防盗报警、视频监控、出入口控制、?#27599;?#26597;询、保安巡更、停车场(库)管理、系统综合监控与管理的集成式安防系统→更大的集成系统

  2.安全防范报警技术的发展趋势:数字化、网络化、智能化

  3.安全防范报警系统网络化的基础:标准的、开放的通信协议与接口 ——为不同制造厂的产品提供一个通用平台,实现不同报警系统之间的互连、互通、互融、互操作。

二.网络体系结构概述
  1.开放系统互连(open systems interconnection)
  所谓“开放”是指:只要遵循OSI标准,一个系统就可以和位于世界?#20808;?#20309;地方的、也遵循这一标准的其他任何系统进行通信。

   2.网络协议
  为进行网络中的数据交?#27426;?#24314;立的规则、标准或约定。在OSI的范围内,只有各种协议是可以实现的,而一个产品只有和OSI的有关协议相一致时方能互连。

  3.构成网络协议的三要素
   语法:数据与控制信息的结构或格式
  语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种回答。
    同步:事件实现?#25215;虻南?#32454;?#24471;鰲?br />
  4.网络体系的分层结构
  实践表明,对于复杂的计算机网络协议,其结构最好采用层次式的,即网络协议采用分层次的体系结构。其指导思想是每层实现一种相?#36828;?#31435;的功能,以便将难以处理的复杂问题分解为若干个较易处理的更小一些的问题。

  网络协议采用分层结构,具有以下优点:
  (1)各层之间是独立的,只需通过层间接口(界面)提供服务。
  (2)灵活性好,当某层发生变化?#20445;?#21482;要接口关系保持不变,不影响其他层;层内内容可以修改,甚至根据需要可取消某层。
  (3)结构上可?#25351;?#24320;,各层都可以采用最合适的技术来实现。
  (4)易于实现和维护。
  (5)能促进标准化工作。
   5.网络的体系结构

  计算机网络的各层及其协议的集合。即网络及其部件所应完成的功能的精?#33539;?#20041;。这些功能的具体实现,则由一个遵循这种体系结构的?#24067;?#36719;件集合来完成。


三.ISO7498—1开放系统互连(OSI)?#38382;?#27169;型为报警系统网络化提供了结构框架, IEC60839—7报警传输系统串行数据接口的信息格式与协议使报警系统的网络化成为可能。
  1.开放系统互连参考模?#20572;∣SI)的分层结构及各层主要功能
  (1)开放系统互连?#38382;?#27169;?#20572;∣SI)的制定
  1977年,国际标准化组织(ISO)的TC97技术委员会(1987年改为ISO/IECJTC1)开始研究“开放系统互连”,1983年形成著名的ISO7498国际标准(开放系统互连基?#38745;?#32771;模?#20572;?#38543;后,我国将其转化为国家标准GB9387。 OSI标准采用的方法是将一个庞大而复杂的问题划分为若干个较易处理的、范围较小的问题?#21019;?#29702;,即分层的体系结构方法。ISO7498为OSI定义了一个七层模?#20572;?#29992;来进行进程之间的通信,以此作为一个框架来协调各层标准的制定。

  OSI参考模型并不是一个一般的标准,而只是一个为制订标准用的概念性的框架。

  (2)OSI的七层模型及其各层的主要功能
   7.应用层 6.表示层 5.会?#23433;?4.传输层 3.网络层 2.数据链路层 1.物理层
  1)物理层:为上一层 ( 数据链路层 )提供一个物理连接, 以便透明地传送比特流。
  2) 数据链路层:在链路上无差错地传送以帧为单位的数据。
  3) 网络层:选择合适的路由(寻址),保证源站数据正确无误地交付给目的站。
  4) 运输层:建立一条运输连接,以透明地传送报文。
  5) 会?#23433;悖?#23545;数据传输进行管理,即会话的管理与数据传输的同步。
  6) 表示层:用户信息的语法表示,即数据格式的转换。(包括对传输信息的?#29992;?#21644;解密)   7)应用层:负责用户信息的语义表示, 并在两个通信者之间进行语义匹配。

  (3)OSI与TCP/IP的对应关系
  OSI TCP/IP 8 管理层 7 应用层 各种应用层协议 6 高层 表示层 (TELnet,FTP,SMTP) 5 会?#23433;?TCP/IP 4 传输层 TCP UDP 范围 3 网络层 IP 2 数据链路层 ?#31570;?与各种网络的接口 1 物理层 0 物理媒体(机械层)
  (1) 七层结构 三层结构
  (2) 考虑?#21496;?#20307;的物理传输媒 不考虑具体的物理传输媒体,?#20160;欢?#26368;?#22303;?体,故有最?#31570;悖?、2) 层(1,2)做出规定
  (3) 最高层为三层(5,6,7) 最高层(应用层)为一层, 在这层中有许多著 名协议,如远程通信协议(TELNET),文件 传送协议(FTP),简单邮件传送协议(SMTP)
  (4) 运输层协议 运输层使用两种不同的协议:面向连接的传输 控制协议(TCP)、无连接的用户数据报协议 (UDP)
  (5) 网络层协议 互连网层,主要协议是无连接的互连网协议(IP)
  (6) 层次间的调用关系严格 层次间的调用关系不严格 2个(N)实体间的通信必须 可越过紧挨着?#21335;?#19968;层而使用更?#31570;?#27425;所提供 涉及下层(N-1)的实体 的服务
  (7)只考虑了“用标准公用数据 考虑了“多种异构网的互连”问题 网与各不同系统的互连” 。 IP是TCP/IP的重要组成部分 后来在网络层中划分出一个子 层来完成TCP/IP中IP的作用
   (8)“以面向连接服务为主,后补 面向连接服务和无连接服务并重 充了无连接服务的有关标准”
  (9)“网络管理(第8层)”为附加 已考虑了网络管理功能要求

    2.IEC60839-7系列标?#25216;?#20854;主要特点 IEC 60839-7 系列标?#23478;?#20110;2002年转化为我国行业标准GA/T 379。

  (1)IEC60839-7系列标准的内容:
  IEC60839-7-1:
  报警系统-第7-1部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-总则(GA/T 379.1-2002)
  IEC60839-7-2: 报警系统-第7-2部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-公共应用层协议(GA/T 379.2-2002)
  IEC60839-7-3: 报警系统-第7-3部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-公共数据链路层协议(GA/T 379.3-2002)
  IEC60839-7-4: 报警系统-第7-4部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-公共传输层协议(GA/T 379.4-2002)
  IEC60839-7-5: 报警系统-第7-5部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议- 按照ISO/IEC 8482采用双线配置的报警系统接口(GA/T 379.5-2002)
  IEC60839-7-6: 报警系统-第7-6部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-采用ITU-T建议V.24/V.28信令的报警系统接口(GA/T 379.6-2002)
  IEC60839-7-7: 报警系统-第7-7部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-插入式报警系统收发器的报警系统接口(GA/T 379.7-2002)
  IEC60839-7-11:报警系统-第7-11部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议- 与PSTN接口处采用ITU-T建议 V.23信令的数字通信系统中的串行协议(GA/T 379.8-2002)     IEC60839-7-12:报警系统-第7-12部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-采用ITU-T建议V.23信令的专用信道的PTT接口(GA/T 379.9-2002)
  IEC60839-7-20:报警系统-第7-20部分:报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议-采用ITU-T建议V.24/V.28信令的终端接口(GA/T 379.10-2002)

  (2)IEC60839-7为什么选用OSI(模?#20572;?br />   1)OSI是国际标准化组织(ISO)发布的国际标准,已被世界各国所采用(信息网络、控制网络),TCP/IP虽是计算机网络事实?#31995;?#22269;际标准,但它毕竟不是ISO/IEC承?#31995;?#27491;式国际标准。
  2)OSI覆盖面更广, 既适用于信息网络,?#24425;?#21512;于控制网络,这对于安防系统的内部集成和外部集成都是很重要的。
  3)OSI具有更大的灵活性, 它提供了描述、理解和分析复杂网络系统各?#27490;?#33021;的一种通用方法,为设计者选择、使用所需的协议、接口,提供了方便。
  4) 分层结构能做到改变某层的功能而不影响其它层,因而在实际系统中,?#25215;?#23618;可被省略,设计师们可自由地决定层的分别实施或它们的组合实施。

   (3)IEC60839-7系列标准的主要特点
   1)通用性、开放性:以开放系统互连(OSI)参考模?#20572;?#19971;层模?#20572;?#20026;基础,架构报警网络传输的框架。旨在规定使用串行数据传输的报警系统与报警接收中心或监控中心之间的报警信息、报警系统状态信息以及控制数据的传输要求,它包括推荐协议、信息结构和格式等全部内容。该系列标准旨在提供适用于报警传输网络中标准的、开放的接口,它支持不同制造商设备之间所有接口的互配,以及所选技术能提供一个开放的OSI传输结构。
  2)兼容性 该系列标准(10个)重点是应用层、传输层、数据链路层三层协议和信息格式。
  该系列标准所提出的公共应用层协议与具体传输系统中使用的网络技术?#22242;?#32622;无关。在不同配置方案中,不同供应商之间可进行灵活?#21335;?#20114;连接。 该系列标准并不排除使用专用的或其它的标?#21363;?#34892;接口。
  3)前瞻性(超前性):该系列标准的公共应用层协议,是为可预见的将来各种类型的报警系统提供可能要求的所有特?#36828;?#35774;计的。使用该系列标准可以进行多样化的应用操作,这是因为OSI模型中有一个基本组成部分(在网络层),它能在应用和所用实际网络之间提供一个稳定的界面,并覆盖现在和将来网络技术的?#25105;?#32452;合而无需改变这些应用本身。

四.报警网络传输协议的信息结构
  IEC 60839-7系列标准为在报警传输网络中使用“标准”接口的应用层、数据链路层和传输层定义了一?#20934;?#23481;的协议。在没有可替换?#21335;中?#22269;际标准以满足接口要求的场合,本系列标?#24613;?#25351;定使用。图.1显示了这些协议的基本结构和相关信息的大小。

  公用数据链路层协议被限制在最大255个8比特字节以内,以使该长度能保证一个单独8比特字节的吞吐量。内置信息可以是数据链路数据或是来自更高层的信息(例如层4-传输层)。 类似地,层4-传输层可以包括一个传输层数据块或应用层信息。

五.智能建筑、智能小区中使用较多的几种网络协议的层次结构
  1.Lonwarks-LonTalk OSI LonTalk 7 应用层 7 CUP 3 6 表示层 6 5 会?#23433;?5 4 传输层 4 CUP1,2 3 网络层 3 2 数据链路层 2 1 物理层 1

  2.BACnet
  BACnet协议:是由美国暧通空调制冷工程师学会(ASHRAE)发起制定并得到美国国家标准局(ANSI)批准的一个开放性网络通信协议,1995年成为美国国家标准,并得到欧共体的承认,成为欧共体的标准草案。BACnet共分为四层,其中物理层和数据链路层采用了lonTalk协议。BACnet是兼有信息网络和控制网络通信功能的一种开放性协议。

  3.CEBus OSI CEBus 7 应用层 应用层 6 表示层 层 5 会?#23433;?系 4 传输层 统 3 网络层 管 网络层 2 数据链路层 理 数据链路层 1 物理层 物理层

六.应用举例
  下面这些例子意在?#24471;?#22914;何配置公用报警传输系统,以及它们所应采用?#21335;?#20851;协议或接口。

     用简单并行接口连接CIE并以高级串行接口连接PSTN的数字通信机
   在这个示例里,接口(a)是在IEC 60839-5-2中定义的并行接口。
   接口(b)和(c)是连到PSTN的接口,GA/T 379.8-2002对该类型接口做了规定。请注意这包括参考ITU-T建议V.23以及确?#31995;?#35805;线连接并建立PSTN通信的PTT规则。
   因此,报警系统收发器应按照IEC 60839-5-2&60839-5-5(它们分别规定?#36865;?#29992;报警传输设备和数字通信机的技术要求)规定的设备要求进行性能检验。它在(a)的接口应按照IEC 60839-5-2中并行接口的要求进行检验,而连到PSTN的接口应按照GA/T 379.8-2002中的要求进行检验。 范例2 图3 用串行接口连接CIE的数字通信机系统 本范例中,(a)为串行接口,而(b)和(c)是连接到PSTN的接口。 这样,报警系统的收发器可按照IEC 60839-5-2&60839-5-5的设备要求,连同(a)、(b)接口的技术条件进行检验。
   此范例中,(a)作为标准接口,可以按照GA/T 379.5-2002 (它详细规定了按 ISO/IEC 8482使用双线配置的报警系统接口要求)或GA/T 379.7-2002(TTL接口)进行检验。若(a)是一个专用接口,就应当对照制造商的文件对其进行检验。
  (b)是一个标准接口,可按照GA/T 379.8-2002(其中包含了(b)和(c)的接口要求)的要求进行检验,象前一个范例一样,这包括参考IEC 60839-5-5的要求(它规定了建立呼叫的?#25215;?#32454;节)以及ITU-T建议和当地连接电话网的PTT规则。 

    在专用线路上使用ITU-T建议V.23信令的专用通信
  在这个例?#27704;錚?#25509;口(a)是一个串行接口,接口(b)和(c)是连到PTT网络的接口,接口(d)是连到终端的接口。
  因此,报警系统收发器可以按照IEC 60839-5-2和IEC 60839-5-4(其中规定了专用通信的要求)规定的设备要求连同GA/T 379.5-2002(详细规定了ISO/IEC 8482 在(a)处的接口要求)和GA/T 379.9-2002(它包括了在(b)处的接口要求)的要求进行检验。
  终端收发器可以按照IEC 60839-5-2和IEC 60839-5-4规定的设备要求连同GA/T 379.9-2002(其中规定了(c)处的接口要求)和GA/T 379.10-2002(其中规定了(d)处的接口要求)的要求一并进行检验。
  在这个例?#27704;錚?#32456;端收发器和通告设备是分离的设备,高层协议可通过终端收发器透明扩充。在?#25215;?#24212;用场合,为了在收发器内部实现?#25215;?#24212;用层处理功能,或为了在 (d) 处使用一个不同的(专有)接口,可以将终端收发器的协议堆栈扩展?#25509;?#29992;层。

    在电源线上使用协议信令的专用通信
  在这个例?#27704;錚?#25509;口(a)是串行接口,接口(b)和(c)是连到供电网的接口、接口(d)是终端接口和使用的特殊协议。
  因此,报警传输设备可以按照电源管理规则所规定的设备要求和在(b)处、(c)处所使用的特殊协议以及GA/T 379.5-2002(它详细?#24471;?#20102;ISO/IEC 8482在(a)处 和(d)处的接口要求)的要求进行检验。
  在这个例?#27704;錚?#25253;警系统收发器和通告设备是分离的设备,高层协议可通过报警系统收发器透明扩充。在?#25215;?#24212;用场合,为了在收发器内部实现?#25215;?#24212;用层处理功能,或为了在(d)处使用一个不同的(专用)接口,报警系统收发器的协议堆栈可以扩展?#25509;?#29992;层。

    采用ITU-T V.24/V.28接口的报警传输设备
  在本范例中,(a)接口可以是符合IEC 60839-5-5或GA/T 379.7-2002要求的接口,?#37096;?#20197;是在IEC 60839-5-2中定义的并行接口。 接口(b)是一个ITU-T V.24&V.28接口,它应符合GA/T 379.6-2002的要求。如果CIE直接提供了 ITU-T V.24&V.28接口,那么该接口与?#20013;?#25509;口是等同的。
  (c)处的接口必须满足ITU-T建议?#21335;?#20851;规则和连接PTT网络?#21335;?#20851;规则。除了公用应用层协议和传输层协议必须被完整保留之外,本标准未包括上述相关规则。 

    多种传输选项的系统配置
  本范例中,接口(b)应该符合GA/T 379.8-2002的要求,接口(c)应该符合GA/T 379.9-2002的要求。
  所有的 (a) 接口必须遵守同一技术条件,以使不同的设备能够在保证无冲突互连的条件下独立进行测试。
  在(a)是标准接口的场合,应按照GA/T 379.5-2002(它规定了 ISO/IEC 8482接口的要求)的要求进行检验。在(a)为家居总线系统的场合,该接口应按?#38556;?#20851;接口标准或厂?#19994;?#25509;口要求进行检验。在(a)是一个专用接口的场合,应对照厂家接口文件进行检验。
  这种安排可以扩展,例如,?#24066;鞢IE去控制一个CCTV发射机。在本协议和 ISO/IEC 8482所定义的范围内,最多可以连接31个可选报警系统收发器,虽然在实?#35270;?#29992;中不可能超过3-4个。

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