【正文】 022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 11 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（ 6） ? – 報(bào)文交換網(wǎng)： – 分組交換網(wǎng)： – 電路交換網(wǎng)： 類同報(bào)文交換技術(shù) ， 但規(guī)定了交換機(jī)處理和傳輸數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 （ 稱之為分組 ） ， 不同用戶的數(shù)據(jù)分組可以交織出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的物理鏈路上傳輸 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 12 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（ 7） ? – 通信子網(wǎng) ? 網(wǎng)絡(luò)中面向數(shù)據(jù)通信的資源集合 ， 主要支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸；該子網(wǎng)包括傳輸線路 、 交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)控制中心等硬件設(shè)施 ?？梢哉J(rèn)為這一層是一個(gè)硬件層，通常做成芯片，印刷電路板（網(wǎng)絡(luò)適配器）和電纜等。 這一層的大部分或全部?jī)?nèi)容由網(wǎng)絡(luò)適配器上的芯片實(shí)現(xiàn)，而再往上的各層則是由軟件（網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果來(lái)了一個(gè)重復(fù)的信息包，傳輸層將識(shí)別出它是重復(fù)的并將其丟棄。 ? 應(yīng)用層（ Application Layer） – OSI模型中的這一層可以被應(yīng)用程序使用。 標(biāo)準(zhǔn)中定義了通信的內(nèi)容 ， 未規(guī)定這些內(nèi)容的具體表現(xiàn)形式和層間通信實(shí)現(xiàn)的具體方法 – 對(duì)等層之間的通信 ? 發(fā)生在不同開(kāi)放系統(tǒng)的相同層次之間 ， 屬于對(duì)等層實(shí)體之間的信息交換 ， 以保證相應(yīng)層次功能的實(shí)現(xiàn)和服務(wù)的提供 。 – 主結(jié)點(diǎn)的信息存儲(chǔ)容量大，通信處理量大，硬、軟件較復(fù)雜。 – 缺點(diǎn)：可靠性較低，如果主結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，那么將影響全網(wǎng)絡(luò)的通信。 – 總線形結(jié)構(gòu)屬于分散型網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展。 – 優(yōu)點(diǎn)：環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于分散型網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形網(wǎng)的信號(hào)經(jīng)每個(gè)中繼器整形、放大后再傳送，不但傳送距離遠(yuǎn)。 閉合回路 計(jì)算機(jī) 環(huán)星形結(jié)構(gòu)示意圖 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 31 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 10） ? 選擇拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的考慮 – 費(fèi)用 ? 除傳播媒體和所需設(shè)備本身的費(fèi)用之外 ， 還應(yīng)包括安裝費(fèi)用等 – 靈活性 ? 設(shè)備的更新 、 移動(dòng)和增刪結(jié)點(diǎn)的方便性 – 可靠性 ? 主要包括媒體接觸以及個(gè)別結(jié)點(diǎn)故障對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響 ， 應(yīng)使故障檢測(cè)和故障隔離較為方便 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 32 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 11） ? 根據(jù) IEEE802標(biāo)準(zhǔn) ， LAN協(xié)議參照了 OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 ， 并沒(méi)有涉及到第三層至第七層 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 33 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 12） (1).物理層： 在發(fā)送和接收時(shí) ， 對(duì)數(shù)據(jù) （ 信息 ） 位流進(jìn)行編碼或解碼 。在發(fā)送時(shí)，把數(shù)據(jù)裝配成帶有站地址段、控制段、信息段和 CRC段的幀。 ? 常用的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式有三種： – 沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn) （ CSMA/CD） – 令牌環(huán) （ Token Ring） ； – 令牌總線 （ Token Bus） 。 ? 多個(gè)結(jié)點(diǎn)共同使用同一條線路 ， 任何結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息前都必須先檢查網(wǎng)絡(luò)的線路是否有信息傳輸 。 重復(fù)這一過(guò)程 ， 直到信道空閑 ， 開(kāi)始發(fā)送 。 – 不能提供優(yōu)先級(jí)控制 ， 所有結(jié)點(diǎn)都有平等競(jìng)爭(zhēng)的能力 ， 在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不重的情況下 ， 有較高的效率 ， 但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí) ， 發(fā)送信息的等待時(shí)間加長(zhǎng) ， 效率顯著降低 。 – 令牌有 “ 空 ” 和 “ 忙 ” 兩個(gè)狀態(tài) 。 – 當(dāng)所發(fā)信息繞環(huán)一周 ， 并由發(fā)送結(jié)點(diǎn)清除 ， “ 忙 ”令牌又被置為 “ 空 ” 狀態(tài) ， 繞環(huán)傳送令牌 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 42 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 21） ② 令牌總線（ Token Bus） ? 令牌總線方式主要用于總線形式中 。 ? 采用總線方式網(wǎng)絡(luò)的連網(wǎng)距離較 CSMA/CD及Token Ring方式的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 45 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 24） ? 用于局域網(wǎng)的傳輸媒體主要有有線傳輸和無(wú)線傳輸兩類 ? 有線傳輸 ?雙絞線 ?同軸電纜 ?光導(dǎo)纖維 （ 光纖 ） ? 無(wú)線傳輸 – 微波 、 紅外線和激光 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 46 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 25） ? 基帶傳輸 – 保持?jǐn)?shù)據(jù)波的原樣進(jìn)行傳輸稱為基帶傳輸 ， 此時(shí)的數(shù)據(jù)信號(hào)為電子或者光脈沖 – 基帶傳輸不適合于高速和遠(yuǎn)距離傳輸 ， 除非傳輸媒體的性能很好 （ 如光纖 ） ? 寬帶傳輸 – 采用調(diào)制的方法 ， 以連續(xù)不斷的電磁波信號(hào)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱為寬帶傳輸 – 寬帶傳輸可以提供較高的傳輸速率和抗干擾能力 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 47 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（ 1） ? – 負(fù)責(zé)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的物理層按位傳遞信息 ， 完成信號(hào)的復(fù)制 、 調(diào)整和放大功能 ， 以此來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度 。 – 網(wǎng)橋是為各種局域網(wǎng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的 ，網(wǎng)橋可以將不同的局域網(wǎng)連在一起 ， 組成一個(gè)擴(kuò)展的局域網(wǎng) 。 – 路由器的主要工作是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑 ， 并將該數(shù)據(jù)包有效地傳送到目的站點(diǎn) 。 52 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 2022/2/17 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) Unit 2 數(shù)據(jù)通信技術(shù) Data Communication Technology 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 53 本節(jié)主要內(nèi)容 ? 數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)知識(shí) ? 數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 54 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (1) ? – 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間 、 計(jì)算機(jī)與儀器設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換稱為數(shù)據(jù)通信 。 （ a） 模擬信號(hào) t u 0 1 0 0 1 （ b） 數(shù)字信號(hào) t u 傳輸信號(hào)示意圖 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 58 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (5) ? (3)數(shù)據(jù)編碼或調(diào)制 – 數(shù)據(jù)編碼 ?在通信系統(tǒng)中 ， 為實(shí)現(xiàn)正常通信 ， 要對(duì)二進(jìn)制碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系作一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定 ，這種規(guī)定即稱為編碼 。 用一個(gè)起始位表示傳輸字符的開(kāi)始 ， 用 1至 2個(gè)停止位表示字符的結(jié)束 ， 一個(gè)字符構(gòu)成一幀信息 ， 如圖所示 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 68 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (15) ? ② 同步通信方式 – 同步通信 SYNC（ Synchronous Data Communication）每次傳送 n個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊 。 – 發(fā)送時(shí)鐘周期 Tc等于傳送數(shù)據(jù)位的寬度 (相當(dāng)于異步通信的 n=1)，故信息傳送速率也高于異步通信。 – 在串行通信中，傳輸速率是用波特率來(lái)表示的。如果傳輸錯(cuò)，則再次發(fā)送，直到接收端認(rèn)為正確為止。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 83 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (9) – 混合糾錯(cuò)方式 ? 發(fā)送端發(fā)送的信息碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而且還具有一定的糾錯(cuò)能力。 ? 它把各個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) ，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶 ， 連接成為可以互相通信 、溝通信息 、 共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 。 – 開(kāi)放式互連結(jié)構(gòu)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)相連，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)或管理信息級(jí)網(wǎng)絡(luò)相連。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 92 工業(yè)以太網(wǎng)（ 2） ? 與現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn) : – 應(yīng)用廣泛 – 成本低廉 – 通信速率高 – 軟硬件資源豐富 – 可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ? 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 93 工業(yè)以太網(wǎng)（ 3） ? – 通信實(shí)時(shí)性 – 總線供電 – 互操作性 – 網(wǎng)絡(luò)生存性 – 網(wǎng)絡(luò)安全性 – 本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù) – 遠(yuǎn)距離傳輸 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 94 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（ 1） ? 現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高、可靠性高、技術(shù)成熟，但有也存在著總線標(biāo)準(zhǔn)多，不同總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間互連困難，現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)傳送速度比以太網(wǎng)慢等不足之處。 ? 可分為三個(gè)層次，從下到上依次為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、過(guò)程監(jiān)控層和信息管理層。 ? 這部分網(wǎng)絡(luò)主要由傳輸速率較高的網(wǎng)段 (如 10M、100M以太網(wǎng)等 )