弱电工程笔记教学文案.docx

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弱电工程笔记教学文案

线缆、

1、消防报警系统

2、闭路监控系统

3、停车场管理系统

4、楼宇自控系统

5、背景音乐及紧急广播系统

6、综合布线系统

7、有线电视及卫星接收系统

8、计算机网络、宽带接入及增值服务

9、无线转发系统及无线对讲系统

10、音视频系统

11、水电气三表抄送系统

12、物业管理系统

13、大屏幕显示系统

14、机房装修工程

15、门禁

综合布线/PDS

综合布线系统介绍

综合布线系统（PDS，PremisesDistributionSystem）是针对计算机与通信的配线系统而设计的，这也就表明它可满足各种不同的计算机与通信的要求。

它包括：

　1）模拟与数字的话音系统；

　2）高速与低速的数据系统；

　3）传真机、图形终端、绘图仪等需要传输的图象资料

　4）电视会议与安全监视系统的视频信号；

　5）传输28个VHF宽带视频信号；

　6）综合布线对于建筑物的安全报警和空调控制系统的传感器信号。

PDS可满足建筑物内部及建筑物之间的所有计算机、通信以及建筑物自动化综合布线系统设备的配线需求。

由于PDS是一套综合式的系统，因此综合布线可以使用相同的电缆与配线端子板，以及相同的插头与模块化插孔以供话音与数据的传递，可不必顾虑各种设备的兼容性问题。

PDS采用模块化设计，因而最易于配线上扩充和重新组合。

采用星形拓扑结构，并同电信方面以及EIA/TIA-568所遵循的建筑物配线方式相同。

因为在星形结构中，工作站是由中心节点向外增设，而每条线路都与其它线路无关。

因此，在更改和重新布置设备时，只是影响到与此相关的那条路线，而对其它所有线路毫无影响。

另外这种结构会使系统中的故障分析工作变得非常容易。

一旦系统发生故障，便可迅速地找到故障点，并加以排除。

PDS是由6个独立的子系统所组成，采用星形结构，可使任何一个子系统独立地进入PDS系统中。

这6个子系统为：

　　1）工作区子系统（WorkLocation）它是由终端设备连接到信息插座之间的设备组成，包括信息插座、插座盒（或面板）、连接软线、适配器等。

　　2）水平子系统（Horizontal）它的功能是将干线子系统线路延伸到用户工作区。

水平系统是布置在同一楼层上的，一端接在信息插座上，另一端接在层配间的跳线架上。

水平子系统主要采用4对非屏蔽双绞线，它能支持大多数现代通信设备，在某些要求宽带传输时，可采用"光纤到桌面"的方案。

当水平区面积相当大时，在这个区间内可能有一个或多个卫星接线间，水平线除了要端接到设备间之外，还要通过卫星接线间，把终端接到信息出口处。

　　3）干线子系统（Backbone）通常它是由主设备间（如计算机房、程控交换机房）至各层管理间。

它采用大对数的电缆馈线或光缆，两端分别接在设备间和管理间的跳线架上。

　　4）设备间子系统（Equipment）它是由设备间的电缆、连续跳线架及相关支撑硬件、防雷电保护装置等构成。

比较理想的设置是把计算机房、交换机房等设备间设计在同一楼层中，这样既便于管理、又节省投资。

当然也可根据建筑物的具体情况设计多个设备间。

　　5）管理子系统（Administration）它是干线子系统和水平子系统的桥梁，同时又可为同层组网提供条件。

其中包括双绞线跳线架、跳线（有快接式跳线和简易跳线之分）。

在需要有光纤的布线系统中，还应有光纤跳线架和光纤跳线。

当终端设备位置或局域网的结构变化时，只要改变跳线方式即可解决，而不需要重新布线。

　6）建筑群子系统（Campus）它是将多个建筑物的数据通信信号连接一体的布线系统。

它采用可架空安装或沿地下电缆管道（或直埋）敷设的铜缆和光缆，以及防止电缆的浪涌电压进入建筑的电气保护装置。

一．光纤opticalfiber

单模光纤收发器：

黄色的代表单模；单模中间有一白条；只能传一种模式的光；传输距离20公里至120公里

多模光纤收发器：

橙色的代表多模；多模纤中间没白条；容许不同模式的光于一根光纤上传输；传输距离2公里到5公里；芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器

1.区别

1、单模传输距离远

2、单模传输带宽大

3、单模不会发生色散，质量可靠

4、单模通常使用激光作为光源，贵，而多模通常用便宜的LED

5、单模价格比较高

6、多模价格便宜，近距离传输可以[1]

二．光设备

1．光纤收发器

光纤收发器，是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器（FiberConverter）。

单模光纤收发器：

传输距离20公里至120公里

多模光纤收发器：

传输距离2公里到5公里

2．光端机

光端机，就是光信号传输的终端设备。

1、模拟光端机

模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图象信号。

发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电转换，然后进行PFM解调，恢复出视频信号。

由于采用了PFM调制技术，其传输距离能达到50Km或者更远。

通过使用波分复用技术，还可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输，满足监控工程的实际需求。

这种模拟光端机也存在一些缺点：

a）生产调试较困难；

b）单根光纤实现多路图象传输较困难，性能会下降，目前这种模拟光端机一般只能做到单根光纤上传输4路图象；

c）抗干扰能力差，受环境因素影响较大，有温漂；

d）由于采用的是模拟调制解调技术，其稳定性不够高，随着使用时间的增加或环境特

性的变化，光端机的性能也会发生变化，给工程使用带来一些不便。

2、数字光端机

由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。

目前，数字视频光端机主要有两种技术方式：

一种是MPEGII图象压缩数字光端机，另一种是全数字非压缩视频光端机。

图象压缩数字光端机一般采用MPEGII图象压缩技术，它能将活动图象压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。

由于采用了图象压缩技术，它能大大降低信号传输带宽。

全数字非压缩视频光端机采用全数字无压缩技术，因此能支持任何高分辨率运动、静止图像无失真传输；克服了常规的模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同时传输时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性不高等缺点。

并且支持音频双向、数据双向、开关量双向、以太网、电话等信号的并行传输，现场接线方便，即插即用。

与传统的模拟光端机相比，数字光端机具有明显的优势：

1）传输距离较长：

可达80Km，甚至更远（120Km）；

2）支持视频无损再生中继，因此可以采用多级传输模式；

3）受环境干扰较小，传输质量高；

4）支持的信号容量可达16路，甚至更多（32路、64路、128路）。

（1）、没有视频信号

1检查各设备是否供电正常。

2检查接收端对应通道视频指示灯是否点亮，

A：

若指示灯点亮（灯亮证明此时该通道已有视频信号输出）。

则检查接收端到监视器或DVR等终端设备间的视频电缆是否连接好，视频接口连接是否松动或有虚焊等情况。

B：

接收端视频指示灯不亮，检查前端对应通道视频指示灯是否点亮。

（建议对光接收机重新上电以保证视频信号的同步性）

a：

灯亮（灯亮表示摄像机采集的视频信号已送入光端机前端），检查光缆是否连通，光端机以及光缆终端盒的光接口是否松动。

建议重新插拔一次光纤接口（如尾纤头太脏建议先用棉花酒精清洗待干后再插入）。

b：

灯不亮，检查摄像机是否工作正常，及摄像机到前端发射机的视频电缆是否连接可靠。

视频接口是否松动或有虚焊等情况。

若以上方法不能排除故障且有同型号的设备时，可以采用替换检查法（要求设备具有互换性），即将光纤接到另一端工作正常的接收机或更换远端的发射机可以准确地判断故障设备。

（2）、画面出现干扰雪花

此种情况多是由于光纤链路衰减过大或前端视频线缆过长受交流电磁干扰所致。

1：

检查尾纤是否有弯折过度的地方（特别是多模传输的时候应尽量让尾纤舒展开切勿过度弯折）。

2：

检测光口和终端盒法兰盘连接处是否连接可靠法兰磁芯是否破损等。

3：

光口和尾纤是否过脏应用酒精和棉花清洁待干后再插入。

4：

铺设线路时视频传输线缆尽量选用屏蔽性好传输质量较好的75-5电缆且应尽量避开交流线路以及其他容易引起电磁干扰的物体。

没有控制信号或者控制信号不正常

检查光端机数据信号指示灯是否正确。

a：

对照产品手册数据端口定义检查数据线是否连接正确且牢固可靠。

特别是控制线的正负极有没有接反。

：

检查控制设备（计算机，键盘或DVR等）所发出的控制数据信号格式是否和光端机所支持的数据格式一致（数据通信格式详细介绍见本手册**页），波特率是否超过光端机所支持的范围（0-100Kbps）。

b：

对照产品手册数据端口定义检查数据线是否连接正确且牢固可靠。

特别是控制线的正负极是否接反。

（3）、常见故障解决之道

1、光路问题：

安防监控工程中，光缆大多数都由用户自行敷设，一般为G652单模光纤。

由于系统覆盖范围一般都不大，用标配（≤20KM）设备光链路损耗都很富裕，因此，光端机对光路损耗没有过高的要求，但是用户常会遇到无图像、图像跳动、图像质量差等问题，这时多数问题都出在光路两端的尾纤、跳线或适配器上，而极少与主干光路有关。

常见的问题有：

1、光纤活动连接器插入不正确；2、光纤活动连接器纤芯（陶瓷管）被污染。

解决办法是：

1、重新插入活动连接器或调换光纤跳线；2、用99.9%无水乙醇擦拭插头，插座纤芯；3、用万用表检查摄像机视频缆，判断有无视频信号。

2.数据接口：

为适应安防监控的需要，系统各种设备（矩阵，硬录，解码器）都提供RS-485方式的数据接口，此格式的数据接口的优点是传输距离长，负载能力强，并能组成四线全双工通信总线，线上任何两台设备都能实现双向通信，而四线RS-422总线则只能实现主、从机之间的双向通信，从机之间则不能。

它的缺点是有一个使能端，呈三态形式，给通信带来不稳定甚至“卡死”现象。

如果出现不能通信（失控），应从以下几方面查找原因：

1.检测有无控制信号用万用表交流10V档测控制器（矩阵、硬录等）输出RS-485口，看其有无控制信号输出。

2.判断光端机RS-485接口是否正常，若UA-B电压为零则视为不正常。

云台乱转不能控，这种现象是两个原因造成：

a）RS-485端口A+，B-接反；b）系统阻抗严重不匹配。

3、开关量

开关量信号是TTL电平的脉冲串，它能控制警灯、警铃、继电器等工作，开关量接口的负载能力以所控制的电流大小来衡量，如EW系列光端机的开关量负载能力为≤1.5A。

1.EW系列光端机开关量接口支持常开按钮，但是如下图接法时，则常开、常闭形式均支持：

2.开关量接口不能直接并联使用，如有需要只能通过分配电路接入。

3.有些客户用RS-485总线传输开关量，根据我们的实践经验证明，这种方式不可取，常会出现工作一段时间（如3~4天）即死机现象。

开关量转RS-485的转换器制作有缺陷可能是问题所在。

4.瞬态干扰的危害及应对措施

1.瞬态干扰的产生：

瞬态干扰产生于大型感性负载，如电机、变压器、继电器等设备的开关转换，以及雷电的发生过程中，它往往以静电感应的方式入侵光端机。

2.瞬态干扰的危害：

由于它干扰频率高、持续时间短、干扰幅度大（成百上千伏）、它可以烧坏光端机的RS-485接口芯片、主芯片等关键部位，却不留痕迹，尤其是夏季雷雨季节，这种破坏力影响很大，使用户、商家和厂家都十分伤脑筋。

3.应对措施：

尽管光端机制造商采用了各种保护手段，如旁路法（自恢复二极管）、吸收法（双向抑制二极管等）、隔离法（光耦隔离），但是仍不能完全消除瞬态干扰造成的破坏，RS-485接口损坏频繁，给用户和厂家都造成很大的压力。

3.光纤终端盒

光纤终端盒是一条光缆的终接头,他的一头是光缆,另一头是尾纤,相当于是把一条光缆拆分成单条光纤的设备，安装在墙上的用户光缆终端盒，它的功能是提供光纤与光纤的熔接、光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接。

4.耦合器

在系统间传递功率的器件。

在微波系统中，往往需将一路微波功率按比例分成几路，这就是功率分配问题。

实现这一功能的元件称为功率分配元器件即耦合器，主要包括：

定向耦合器、功率分配器以及各种微波分支器件。

这些元器件一般都是线性多端口互易网络

5.尾纤

只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。

光纤熔接技术主要是用熔纤机将光纤和光纤或光纤和尾纤连接，把光缆中的裸纤和光纤尾纤熔合在一起变成一个整体，而尾纤则有一个单独的光纤头。

通过与光纤收发器连接，将光纤和双绞线连接，接到信息插座。

在光纤的熔接过程中用到的主要工具有:

光端盒、光纤收发器、尾纤、耦合器、专用剥线钳、光纤切割刀等。

目前传输系统常用用的尾纤有SC/PC、FC/PC、LC/PC、E2000/APC四种接口。

6.光纤跳线

光纤跳线用来做从设备到光纤布线链路的跳接线。

有较厚的保护层，一般用在光端机和终端盒之间的连接。

和同轴电缆相似，光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致，也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块的颜色要一致。

光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小，这是光纤连接器的基本要求。

在一定程度上，光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和各项性能。

7.光模块

光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

8.光纤以太网交换机

光纤以太网交换机是一款高性能的管理型的二层光纤以太网接入交换机。

用户可以选择全光端口配置或光电端口混合配置，接入光纤媒质可选单模光纤或多模光纤。

该交换机可同时支持网络远程管理和本地管理以实现对端口工作状态的监控和交换机的设置。

三．监控系统/CCTV

监控系统是安防系统中应用最多的系统之一，现在市面上较为适合的工地监控系统是手持式视频通信设备，视频监控现在是主流。

从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控，发生了翻天覆地变化。

在IP技术逐步统一全球今天，我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。

从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统（CCTV），到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），到第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。

一般的监控系统

组成主要包括，前端部分：

摄像机，镜头，红外灯，云台，智能球形摄像机，支架等。

传输部分：

视频线，电源线，控制线等。

控制部分：

视频分配器，监视器，显示器，大屏幕拼接电视墙，硬盘录像机，矩阵主机等。

前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。

第一代视频监控

传统模拟闭路视监控系统（CCTV）：

依赖摄像机、缆、录像机和监视器等专用设备。

例如，摄像机通过专用同轴缆输出视频信号。

缆连接到专用模拟视频设备，如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机（VCR）及视频监视器等。

模拟CCTV存在大量局限性：

有限监控能力只支持本地监控，受到模拟视频缆传输长度和缆放大器限制。

有限可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量限制。

录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存，且录像带易于丢失、被盗或无意中被擦除。

录像质量不高是主要限制因素。

录像质量随拷贝数量增加而降低。

第二代视频监控

当前“模拟-数字”监控系统（DVR）：

“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案，从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号，通过DVR同时支持录像和回放，并可支持有限IP网络访问，由于DVR产品五花八门，没有标准，所以这一代系统是非标准封闭系统，DVR系统仍存在大量局限。

复杂布线“模拟-数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独视频缆，导致布线复杂性。

有限可扩展性DVR典型限制是一次最多只能扩展16个摄像机。

有限可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点。

有限远程监视/控制能力您不能从任意客户机访问任意摄像机。

您只能通过DVR间接访问摄像机。

磁盘发生故障风险与RAID冗余和磁带相比，“模拟-数字”方案录像没有保护，易于丢失。

第三代视频监控

未来完全IP视频监控系统IPVS：

全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。

该系统优势是摄像机内置Web服务器，并直接提供以太网端口。

这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件，可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印，而不是生成连续模拟视频信号形式图像。

全IP视频监控系统是它的巨大优势。

　简便性－所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络，使您能够利用现有局域网基础设施。

您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍（PTZ）控制命令（甚至可以直接通过以太网供）。

强大中心控制－一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。

易于升级与全面可扩展性－轻松添加更多摄像机。

中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。

全面远程监视－任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。

您也可通过中央服务器访问监视图像。

坚固冗余存储器－可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。

无线系统

宏观概念

无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上，结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系统。

微观含义

一般而言，现有的无线远程监控系统，大都符合“控制中心—监测站”的构建模式。

控制中心是整个系统运作的核心，负责收集各监测站上传的监测信息，发送各种操作命令以控制监测站的行业。

监测站被布放于远离控制中心的各监测点处，负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。

控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现，软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。

监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境，采用特定的技术形式，比如单片机、DSP或者IntelX86系列的微处理器等。

无线远程监控系统的组网方式也很灵活，可利用现有的无线通信网，如GSM/GPRS网络，CDMA移动网络等，也可单独搭建专门的无线局域网。

下面系统地讨论无线远程监控系统设计开发时涉及到的一些核心技术，主要包括三个方面：

监测站的设计开发、无线网络的组建和控制中心的软件设计。

IP监控

IP监控解决方案就是通过有线或者无线IP网络把视频信息以数字化的形式来进行传输。

只要是网络可以到达的地方就一定可以实现视频监控和记录，并且这种监控还可以与很多其它类型的系统进行完美的结合。

POE

（PowerOverEthernet）指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。

POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。

参数

一个完整的POE系统包括供电端设备（PSE,PowerSourcingEquipment）和受电端设备（PD,PoweredDevice）两部分。

PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。

而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑（PDA）或移动电话充电器等许多其他以太网设备（实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力）。

两者基于IEEE802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。

POE标准供电系统的主要供电特性参数为：

1.电压在44～57V之间,典型值为48V。

2.允许最大电流为550mA,最大启动电流为500mA。

3.典型工作电流为10～350mA,超载检测电流为350～500mA。

4.在空载条件下,最大需要电流为5mA。

5.为PD设备提供3.84～12.95W五个等级的电功率请求,最大不超过13W。

供电方法

PoE标准为使用以太网的传输电缆输送直流电到POE兼容的设备定义了两种方法：

中间跨接法（Mid-Span）

使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电，应用于普通交换机与网络终端设备之间，可以通过网线给网络终端设备供电，MidspanPSE（中跨供电设备）是一个专门的电源管理设备，通常和交换机放在一起。

它对应每个端口有两个RJ45插孔，一个用短线连接至交换机，另一个连接远端设备。

末端跨接法（End-Span）,

是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。

相应的EndpointPSE（末端供电设备）有支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。

可以预见End-Span会迅速得到推广，这是由于以太网数据与输电采用公用线对，因而省去了需要设置独立输电的专用线，这对于仅有8芯的电缆和相配套的标准RJ-45插座意义特别重大。

有线电视系统/CATV

CATV称为有线电视网,由有线电视公司运营,提供广播业务,包括电视,图文电视等,CATV网采用模拟传输方式,是一种模拟网络

是用射频电缆、光缆、多频道微波分配系统（缩写MMDS）或其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。

是多个用户共用一组优质天线，以有线方式将电视信号分送到各个用户的电视系统。

组成

有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输和用户分配网络组成。

信号源接收部分的主要任务是向前端提供系统欲传输的各种信号。

它一般包括开路电视接收信号、调频广播、地面卫星、微波以及有线电视台自办节目等信号。

系统的前端部分的主要任务是将信号源送来的各种信号进行滤波、变频、放大、调制、混合等，使其适用于在干线传输系统中进行传输。

系统的干线传输部分主要任务是将系统前端部分所提供的高频电视信号通过传输媒体不失真地传输给分配系统。

其传输方式主要有光纤、微波和同轴电缆三种。

用户分配系统的任务是把从前端传来的信号分配给千家万户，它是由支线放大器、分配器、分支器、用户终端以及它们之间的分支线、用户线组成。

IPTV

即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。

用户在家可以有两种方式享受IPTV服务：

（1）计算机，

（2）网络机顶盒+普通电视机。

它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。

IPTV既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。

因为，传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点，尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新，但只是信号形式的改变，没有触及媒体内容的传播方式。

卫星电视广播

是由设置在赤道上空的地球同步卫星，先接收地面电视台通过卫星地面站发射的电视信号，然后再把它转发到地球上指定的区域，由地面上的设备接收供电视机收看。

采用这种方式实现的电视广播就叫卫星电视广播。

门禁