建筑設備自動化(第二章)

1、第二章第二章 建筑設備自動化的技術建筑設備自動化的技術基礎基礎 智能建筑智能建筑 多種高新技術的結晶：多種高新技術的結晶：現(xiàn)代建筑技現(xiàn)代建筑技術、現(xiàn)代通信技術、現(xiàn)代計算機技術、現(xiàn)代控制技術、現(xiàn)代通信技術、現(xiàn)代計算機技術、現(xiàn)代控制技術。術。 建筑設計建筑設計建筑環(huán)境、支持平臺建筑環(huán)境、支持平臺 計算機技術計算機技術 信息基礎設施（舒適、節(jié)能、高度信息基礎設施（舒適、節(jié)能、高度 控制技術控制技術 安全的工作環(huán)境）安全的工作環(huán)境） 通信技術通信技術人們擺脫人們擺脫“孤島孤島”感覺感覺。2-1 2-1 數(shù)據(jù)通信技術基礎數(shù)據(jù)通信技術基礎一、基礎知識一、基礎知識（一）通信系統(tǒng)模型（一）通信系統(tǒng)模型 1.

2、概念概念 通信目的通信目的 傳遞信息傳遞信息 信源信源：一次通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端。：一次通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端。 信宿信宿：接收信息的一端：接收信息的一端 信道信道：信源和信宿之間的通信線路：信源和信宿之間的通信線路 噪聲噪聲：信息在傳輸過程中受到的外界干擾：信息在傳輸過程中受到的外界干擾 2. 2. 模型模型： 信源產(chǎn)生的信息：信源產(chǎn)生的信息： 模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù) 隨時間連續(xù)變化的信號隨時間連續(xù)變化的信號 如：電話機說話器輸出如：電話機說話器輸出 話音信號話音信號 電視攝像機產(chǎn)電視攝像機產(chǎn) 生的圖像。生的圖像。 可用信號的某種參量（幅度、相位、頻率等）表示?？捎眯盘柕哪撤N參量（幅度、

3、相位、頻率等）表示。 信源信宿噪聲信道 通信系統(tǒng)模型 數(shù)字信號數(shù)字信號 只取有限個離散值只取有限個離散值 （二）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型（二）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 信源信源 信宿信宿 二進制編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)二進制編碼的數(shù)字數(shù)據(jù) 信道傳輸采用模擬傳輸、數(shù)字傳輸。信道傳輸采用模擬傳輸、數(shù)字傳輸。收發(fā)幅度t(a)(b)t幅度1 0 1 1 0 1 0 0 1 (a)模擬信號；(b)數(shù)字信號 1. 模擬傳輸方式：模擬傳輸方式： 優(yōu)點：優(yōu)點：數(shù)字數(shù)據(jù)進入信道前數(shù)字數(shù)據(jù)進入信道前 模擬的調(diào)制信號模擬的調(diào)制信號 頻譜較窄頻譜較窄 信道的利用率信道的利用率 缺點：缺點：模擬信號在傳輸中模擬信號在傳輸中衰減衰減 噪聲干擾噪聲

4、干擾 2. 數(shù)字傳輸方式數(shù)字傳輸方式 優(yōu)點：優(yōu)點：信號傳送不失真信號傳送不失真 數(shù)字設備可以大規(guī)模集成數(shù)字設備可以大規(guī)模集成 缺點：缺點：數(shù)字信號傳送頻帶要寬得多數(shù)字信號傳送頻帶要寬得多頻道利用率頻道利用率 ， 但高帶寬的衛(wèi)星信道、光纖信道的發(fā)展能夠克服上述但高帶寬的衛(wèi)星信道、光纖信道的發(fā)展能夠克服上述缺點。缺點。調(diào)制 二、基礎理論二、基礎理論 （一）傅里葉分析（一）傅里葉分析 1. 任何周期信號基波信號高次諧波信號任何周期信號基波信號高次諧波信號 即：即： 常量，直流分量常量，直流分量 為基頻為基頻 、 n次諧波振幅的正鉉和余鉉分量次諧波振幅的正鉉和余鉉分量110)2cos()2sin()(

5、nnnnfntbnftaatg0aTdttgTa 00)(2Tf1nanbdtnftTaTn)2(sin20 dtnftTbTn)2(20cos 2. 周期脈沖信號頻譜與信道帶寬周期脈沖信號頻譜與信道帶寬 頻譜頻譜 組成周期信號的各次諧波的振幅按頻率的組成周期信號的各次諧波的振幅按頻率的 分布圖分布圖 信道帶寬信道帶寬 諧波中的最高頻率諧波中的最高頻率fn和最低頻率和最低頻率f1之之差。差。 如圖：為信號的頻譜圖如圖：為信號的頻譜圖 現(xiàn)設一周期性脈沖現(xiàn)設一周期性脈沖 簡單的周期函數(shù)簡單的周期函數(shù) 幅值為幅值為A，脈寬，脈寬 ， 周期周期T，對稱于縱軸如下圖。，對稱于縱軸如下圖。1ffhf 信號

6、的頻譜圖 該周期性脈沖的傅立葉級數(shù)中只含直流和余鉉項。該周期性脈沖的傅立葉級數(shù)中只含直流和余鉉項。 )(te220/aan23nwtnTnTTATAtgncos22sin2)(1t(b)(a)t0AT0(a)周期性脈沖；(b)周期性脈沖的頻譜 令令 ，則，則 則可以得到周期脈沖的頻譜圖：則可以得到周期脈沖的頻譜圖： 橫軸橫軸 x，縱軸，縱軸 譜線包絡為譜線包絡為 2nTx nwtxxTATAtgncossin2)(10aanTAa20 xxTAansin2xxsinx0sinxx0(b)t諧波分量的頻率諧波分量的頻率幅值幅值 認為：信號絕大部分集中在第一個零點左側。認為：信號絕大部分集中在第一

7、個零點左側。 即：即： Tnnx2取取 ，則有，則有 定義周期脈沖信號帶寬：定義周期脈沖信號帶寬：1nT11TfB 周期脈沖信號的帶寬反比脈沖的寬度周期脈沖信號的帶寬反比脈沖的寬度 脈沖頻率脈沖頻率 （脈沖越窄）（脈沖越窄）信號帶寬信號帶寬要求信要求信道的帶寬道的帶寬 （二）數(shù)據(jù)速率與信道帶寬（二）數(shù)據(jù)速率與信道帶寬 信道的最大數(shù)據(jù)速率是受信道帶寬制約的。信道的最大數(shù)據(jù)速率是受信道帶寬制約的。 1. 1. 奈奎斯特公式奈奎斯特公式 無熱噪聲時信道帶寬時最大數(shù)據(jù)速率的限制。無熱噪聲時信道帶寬時最大數(shù)據(jù)速率的限制。 H 信道帶寬信道帶寬HzLHC2log2L 表示給定時刻數(shù)字信號可能取得離散值個數(shù)

8、表示給定時刻數(shù)字信號可能取得離散值個數(shù)C 該信道最大的數(shù)據(jù)速率該信道最大的數(shù)據(jù)速率 2. 香農(nóng)公式香農(nóng)公式 受噪聲干擾的信道情況受噪聲干擾的信道情況 S 信號功率信號功率 N 噪聲功率噪聲功率 s/N 信噪比信噪比 注意：注意：上述公式得到的上述公式得到的C是信道數(shù)據(jù)速率的一個上是信道數(shù)據(jù)速率的一個上界，真正要達到它是十分困難的。界，真正要達到它是十分困難的。)/1 (log2NSHC 三、傳輸媒體三、傳輸媒體 傳輸媒體傳輸媒體 收發(fā)雙方之間進行通信的物理信號通路。收發(fā)雙方之間進行通信的物理信號通路。 對于局域網(wǎng)通常有：對于局域網(wǎng)通常有：雙絞線、同軸電纜、光纖雙絞線、同軸電纜、光纖 1. 雙絞

9、線：雙絞線： 普遍用于模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)。普遍用于模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)。 特點：特點： 1）可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號，在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)）可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號，在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸率可達傳輸率可達1000Mbit/s 2）價格比同軸電纜和光纖便宜，但考慮到安裝費等，）價格比同軸電纜和光纖便宜，但考慮到安裝費等，則大致相當。則大致相當。 3）對干擾和噪聲十分敏感，相鄰線對上的信號也可能）對干擾和噪聲十分敏感，相鄰線對上的信號也可能彼此干擾。彼此干擾。 4）易實現(xiàn)點）易實現(xiàn)點 點的數(shù)據(jù)傳輸點的數(shù)據(jù)傳輸雙絞線v通信距離一般不超過100mv帶寬可達250KHzv100m距離內(nèi)速率可達100Mbpsv目前常

10、用的是五類雙絞線，有四根雙絞線放在同一根電纜內(nèi)三類：10Mbps五類：100Mbps（目前使用得最多）六類：200Mbps 2. 同軸電纜同軸電纜 兩種類型兩種類型 50 電纜電纜 專用于數(shù)字傳輸專用于數(shù)字傳輸 75 電纜電纜 用于模擬和數(shù)字信號用于模擬和數(shù)字信號 1）可用于點到點和多點配置）可用于點到點和多點配置 2）典型基帶電纜的最大距離）典型基帶電纜的最大距離 限于數(shù)公里限于數(shù)公里 寬帶網(wǎng)絡寬帶網(wǎng)絡 延伸到數(shù)十公里延伸到數(shù)十公里 3）對較高頻率，它的抗擾性優(yōu)于雙絞線）對較高頻率，它的抗擾性優(yōu)于雙絞線 安裝較好的同軸電纜的成本介于雙絞線和安裝較好的同軸電纜的成本介于雙絞線和光纖之間。光纖之

11、間。 同軸電纜v帶寬約500MHzv數(shù)據(jù)速率可達500Mbpsv有兩種傳輸信息模式基頻v廣泛用于局域網(wǎng)中寬帶v每個頻率范圍都攜帶 各自的編碼信息，可以 在一根電纜上傳輸多個 數(shù)據(jù)流，如有線電視絕緣體銅質(zhì)或鋁質(zhì)導線網(wǎng)狀導線外皮3. 光纖光纖 應用發(fā)展很快應用發(fā)展很快利用全內(nèi)反射來傳輸經(jīng)信號編碼的光束。一種軟利用全內(nèi)反射來傳輸經(jīng)信號編碼的光束。一種軟而細的能夠傳導光束的媒體而細的能夠傳導光束的媒體傳輸方式：多模傳輸方式：多模 多個反射角；多個反射角； 單模單模 單個角度（只有軸向光單個角度（只有軸向光 束）束） 性能較優(yōu)、成本較高性能較優(yōu)、成本較高光源光源：發(fā)光二極管（：發(fā)光二極管（LED） 便宜

12、，工作壽命長；便宜，工作壽命長； 注入式激光二級管（注入式激光二級管（ILD） 支持較高數(shù)據(jù)速率支持較高數(shù)據(jù)速率 接收端接收端：光電二級管：光信號：光電二級管：光信號電信號電信號光纖v傳輸速率高（幾十至數(shù)百Gbps）v抗干擾能力強v保密性好v無接地麻煩光纖與電纜頻率衰減v多模光纖和5類雙絞線的衰減與頻率關系如圖所示，當傳輸頻率超過100MHz時，5類雙絞線隨著頻率的增加衰減愈來愈大；而光纖在300MHz以內(nèi)，衰減基本不變。 圖2.58 光纖與電纜頻率衰減關系圖62.5/125m漸變增強型多模光纖01101003001000頻率(MHz)衰減(dB/km)051015202530355類UTP雙

13、絞電纜圖圖2-13 光纖與電纜頻光纖與電纜頻率與衰減關系圖率與衰減關系圖 優(yōu)點：優(yōu)點： 信號容量大，數(shù)據(jù)傳輸率信號容量大，數(shù)據(jù)傳輸率 衰減小，通信距離衰減小，通信距離 可達可達1000km1000km以上。以上。 耐輻射：耐輻射：A A 外界環(huán)境對信息傳輸沒有影響。外界環(huán)境對信息傳輸沒有影響。 B B 在傳輸過程中也沒有向外的電磁輻射。在傳輸過程中也沒有向外的電磁輻射。四、傳輸技術四、傳輸技術 1. 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 數(shù)據(jù)傳輸方向分：數(shù)據(jù)傳輸方向分：單工通信、半雙工通信、單工通信、半雙工通信、全雙工通信全雙工通信 1）單工）單工 在單工信道上信息只能在一個方在單工信道上信息只能在一個方

14、向傳送。向傳送。 如：無線電廣播，電視廣播如：無線電廣播，電視廣播 2）半雙工）半雙工 通信雙方可交替發(fā)送和接收信息，通信雙方可交替發(fā)送和接收信息， 但不能同時發(fā)送和接收。但不能同時發(fā)送和接收。 如：航空、航海無線電臺以及對講機如：航空、航海無線電臺以及對講機 3）全雙工）全雙工 可同時進行雙向信息傳送的通信方可同時進行雙向信息傳送的通信方式式同步方式分：同步方式分：異步傳輸、同步傳輸異步傳輸、同步傳輸 1）異步傳輸異步傳輸：把各個字符分開傳輸，字符之間插入：把各個字符分開傳輸，字符之間插入同步信息同步信息 優(yōu)點：簡單優(yōu)點：簡單起始位起始位字符字符校驗校驗終止位終止位1位位7位位1位位1位位

15、2）同步傳輸：）同步傳輸：在數(shù)據(jù)塊的前后加入控制字符在數(shù)據(jù)塊的前后加入控制字符 SYNC 效率更高。效率更高。 2. 交換方式交換方式 交換節(jié)點轉發(fā)信息的方式交換節(jié)點轉發(fā)信息的方式 通信網(wǎng)絡由許多交換節(jié)點互通而成。通信網(wǎng)絡由許多交換節(jié)點互通而成。 1）線路交換）線路交換 把發(fā)送方和接收方用一系列鏈把發(fā)送方和接收方用一系列鏈路直接連通。路直接連通。 如：電話交換系統(tǒng)如：電話交換系統(tǒng) 特點：特點： 建立連接需要等待較長時間建立連接需要等待較長時間 建立后不會有別的用戶干擾，不再有傳輸延遲建立后不會有別的用戶干擾，不再有傳輸延遲 2）報文交換）報文交換 每一個節(jié)點發(fā)送信息時，它把完整的信息組織成每一

16、個節(jié)點發(fā)送信息時，它把完整的信息組織成一個數(shù)據(jù)包一個數(shù)據(jù)包(報文報文)，該數(shù)據(jù)包中某個約定的位置含，該數(shù)據(jù)包中某個約定的位置含有目標節(jié)點的地址。完整的報文在網(wǎng)絡中一站一站有目標節(jié)點的地址。完整的報文在網(wǎng)絡中一站一站地傳送。地傳送。 優(yōu)點：優(yōu)點：不建立專用鏈路，線路利用率很高。不建立專用鏈路，線路利用率很高。 缺點：缺點： 一站一站地傳送，帶來傳輸?shù)难舆t。一站一站地傳送，帶來傳輸?shù)难舆t。 交換節(jié)點設備的緩沖存儲容量要求很大（交換節(jié)點設備的緩沖存儲容量要求很大（報報文可能很長）文可能很長） 3 3）分組交換：）分組交換： 數(shù)據(jù)包有固定的長度：進行分組交換時發(fā)送數(shù)據(jù)包有固定的長度：進行分組交換時發(fā)送

17、節(jié)點要先對傳送的信息分組，對各個分組編號，加節(jié)點要先對傳送的信息分組，對各個分組編號，加上源和宿地址以及約定的頭和尾信息。上源和宿地址以及約定的頭和尾信息。3. 多路復用技術多路復用技術 把多個低速信道組合成一把多個低速信道組合成一 個高個高速信道的技術速信道的技術 1）多路器）多路器MUX 多路復合器多路復合器 在發(fā)送端根據(jù)某種在發(fā)送端根據(jù)某種 約定的規(guī)則把多約定的規(guī)則把多個低帶寬的信號復合成一個多帶寬的信號。個低帶寬的信號復合成一個多帶寬的信號。 多路分配器多路分配器 在接收端根據(jù)同一規(guī)則把高帶寬信在接收端根據(jù)同一規(guī)則把高帶寬信號分成多個低帶寬信號。號分成多個低帶寬信號。 2）相反地使用多

18、路復用技術）相反地使用多路復用技術 把一個高帶寬把一個高帶寬的信號分成到幾個低速線路上同時傳輸，然后在接的信號分成到幾個低速線路上同時傳輸，然后在接收端再合成為原來的高帶寬信號。收端再合成為原來的高帶寬信號。 3）多路復用技術：）多路復用技術： a. 頻分多路復用（頻分多路復用（FDM） 在一條傳輸介質(zhì)在一條傳輸介質(zhì)上使用多個頻率不同的模擬載波信號進行多路傳輸上使用多個頻率不同的模擬載波信號進行多路傳輸 載波調(diào)制方式：載波調(diào)制方式：ASK（調(diào)幅）、（調(diào)幅）、FSK（調(diào)頻）、（調(diào)頻）、PSK（調(diào)相）（調(diào)相） 該技術早已用在無線電廣播中。在電纜電視該技術早已用在無線電廣播中。在電纜電視（CATV）

19、中也使用頻分多路技術。）中也使用頻分多路技術。 b. 時分多路復用（時分多路復用（TDM）各個子通道按時間輪）各個子通道按時間輪流地占用整個帶寬。時間片的大小可以按一次傳送流地占用整個帶寬。時間片的大小可以按一次傳送一位、一個字或一個固定大小的數(shù)據(jù)塊所需時間來一位、一個字或一個固定大小的數(shù)據(jù)塊所需時間來確定。確定。2.2 2.2 計算機網(wǎng)絡技術基礎計算機網(wǎng)絡技術基礎 一、計算機網(wǎng)絡及分類一、計算機網(wǎng)絡及分類 1. 按距離分：按距離分： 1）局域網(wǎng)（）局域網(wǎng)（LAN：Local Area Network） 覆蓋范圍：幾覆蓋范圍：幾m幾幾km 一般是一幢建筑物內(nèi)或一般是一幢建筑物內(nèi)或1個單位范圍個

20、單位范圍常見：常見：Ethernet(以太網(wǎng)以太網(wǎng))，Token-Ring（令牌環(huán)），（令牌環(huán)），Token-Bus(令牌總線令牌總線)，PDDI光纖局域網(wǎng)光纖局域網(wǎng) 2）廣域網(wǎng)）廣域網(wǎng) WAN 地區(qū)、國家內(nèi)甚至國際范圍內(nèi)的計算機網(wǎng)絡，地區(qū)、國家內(nèi)甚至國際范圍內(nèi)的計算機網(wǎng)絡， 如：如： Internet 3）城域網(wǎng)）城域網(wǎng) MAN 覆蓋范圍覆蓋范圍: 在在WAN和和LAN之間之間 技術原理與技術原理與LAN類似類似 距離到距離到3050km 2. 按介質(zhì)分類：按介質(zhì)分類： 1）有線網(wǎng)：）有線網(wǎng)：使用同軸電纜，雙絞線，光纖等傳輸使用同軸電纜，雙絞線，光纖等傳輸 介質(zhì)來傳送數(shù)據(jù)。介質(zhì)來傳送數(shù)據(jù)。

21、2）無線網(wǎng)：）無線網(wǎng)：如移動通信如移動通信 采用：微波干線或衛(wèi)星通信。采用：微波干線或衛(wèi)星通信。二、計算機網(wǎng)絡的拓撲結構二、計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 網(wǎng)絡中各個站點相互連接的方式和形式是網(wǎng)絡中各個站點相互連接的方式和形式是決定網(wǎng)絡特性的主要因素之一。決定網(wǎng)絡特性的主要因素之一。 1. 選擇時考慮因素選擇時考慮因素 費用低費用低 靈活性強靈活性強 可靠性高可靠性高3. 按數(shù)據(jù)交換的基本方式分類按數(shù)據(jù)交換的基本方式分類 1）共享型網(wǎng)絡）共享型網(wǎng)絡 網(wǎng)絡上的每臺計算機必須爭得傳輸通道的使用網(wǎng)絡上的每臺計算機必須爭得傳輸通道的使用權后才能傳送數(shù)據(jù)。當兩個用戶正在互相傳送數(shù)據(jù)時，權后才能傳送數(shù)據(jù)。當兩個用戶

22、正在互相傳送數(shù)據(jù)時，其他用戶就不能傳送數(shù)據(jù)。其他用戶就不能傳送數(shù)據(jù)。 低速的低速的LAN中使用中使用 2）交換型網(wǎng)絡）交換型網(wǎng)絡 每個工作站獨立一定帶寬。每個工作站獨立一定帶寬。 高速的高速的LAN和和WAN采用。采用。 2. 拓撲結構類型拓撲結構類型 1）星形拓撲結構）星形拓撲結構 中央節(jié)點相當復雜。中央節(jié)點相當復雜。 執(zhí)行集中式通信控制策略。執(zhí)行集中式通信控制策略。 a. 優(yōu)點：優(yōu)點： 方便服務：中央節(jié)點可方便地提供服務方便服務：中央節(jié)點可方便地提供服務 和網(wǎng)絡重新配置。和網(wǎng)絡重新配置。 連接節(jié)點故障隔離。連接節(jié)點故障隔離。 集中控制和故障診斷。集中控制和故障診斷。 簡單的訪問協(xié)議。任何一

23、點只涉及到中央節(jié)點，介簡單的訪問協(xié)議。任何一點只涉及到中央節(jié)點，介質(zhì)訪問控制的方法很簡單。質(zhì)訪問控制的方法很簡單。 b. 缺點：缺點： 電纜用量大；電纜用量大； 依賴中央節(jié)點，對中央節(jié)點要求很高。依賴中央節(jié)點，對中央節(jié)點要求很高。星形 2）總線拓撲結構）總線拓撲結構 采用單根傳輸線采用單根傳輸線 作為傳輸介質(zhì)，所有作為傳輸介質(zhì)，所有 的站點都通過相應的的站點都通過相應的 硬件接口直接連接到硬件接口直接連接到 傳輸介質(zhì)上傳輸介質(zhì)上 總線上?？偩€上。 a. 優(yōu)點：優(yōu)點： 用纜長度用纜長度 短，布線容易短，布線容易 可靠性高：結構簡單，無源元件可靠性高：結構簡單，無源元件 成本低。成本低。 b. 缺

24、點：缺點： 故障診斷困難故障診斷困難 不是集中控制不是集中控制 故障隔離困難故障隔離困難 站點隔離簡單站點隔離簡單 傳輸介質(zhì)發(fā)生故障傳輸介質(zhì)發(fā)生故障整段總線交換。整段總線交換?？偩€形 3）環(huán)形拓撲結構）環(huán)形拓撲結構 數(shù)據(jù)只向一個數(shù)據(jù)只向一個 方向流動（一個方向流動（一個 節(jié)點接收到數(shù)據(jù)節(jié)點接收到數(shù)據(jù) 并把它送到環(huán)上并把它送到環(huán)上 的下一個節(jié)點）的下一個節(jié)點） a. 優(yōu)點：優(yōu)點： 用纜長度短（與總線相當）用纜長度短（與總線相當） 可用光纖（單方向傳輸）可用光纖（單方向傳輸） b. 缺點：缺點： 對節(jié)點可靠性要求高對節(jié)點可靠性要求高 診斷故障困難診斷故障困難 不易重新配置網(wǎng)絡不易重新配置網(wǎng)絡環(huán)形

25、4）樹形拓撲結構）樹形拓撲結構 由總線拓撲演變由總線拓撲演變 而來，（形狀像一棵而來，（形狀像一棵 倒置的樹，常采用同軸倒置的樹，常采用同軸 電纜作為傳輸介質(zhì)，電纜作為傳輸介質(zhì)， 使用寬帶技術）。使用寬帶技術）。 a. 優(yōu)點：優(yōu)點： 易于擴展易于擴展 故障易隔離故障易隔離 b. 缺點：缺點：整個網(wǎng)絡對根節(jié)點依賴太大整個網(wǎng)絡對根節(jié)點依賴太大樹形計算機網(wǎng)絡協(xié)議v定義：通信雙方事先約定好的和必須遵守的規(guī)則。v計算機網(wǎng)絡不可缺少的部分（核心）。v常用協(xié)議：OSI/RM開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型TCP/IPTCP：傳輸控制協(xié)議IP：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議三、開放系統(tǒng)互連參考模型三、開放系統(tǒng)互連參考模型OSIOSI(Ope

26、n System Interconnection Reference model） 由國際標準化組織（由國際標準化組織（ISO）于）于1979年公布的。年公布的。 目的：改變以前各網(wǎng)絡設備廠家生產(chǎn)的封閉式網(wǎng)目的：改變以前各網(wǎng)絡設備廠家生產(chǎn)的封閉式網(wǎng)絡設備之間難以實現(xiàn)互連的狀況絡設備之間難以實現(xiàn)互連的狀況 研究出的一種研究出的一種新型網(wǎng)絡體系結構國際標準。新型網(wǎng)絡體系結構國際標準。OSIOSI為開放互連系統(tǒng)提供了一種為開放互連系統(tǒng)提供了一種7 7層的功能分層層的功能分層框架?？蚣堋?網(wǎng)絡通信功能的實現(xiàn)是一件很復雜的事，故采網(wǎng)絡通信功能的實現(xiàn)是一件很復雜的事，故采用常用的分解原理，將一個復雜事物分

27、解為若干個用常用的分解原理，將一個復雜事物分解為若干個相對簡單便于解決的事物。相對簡單便于解決的事物。OSI/RM參考模型1 物理層2 數(shù)據(jù)鏈路層3 網(wǎng)絡層4 傳輸層5 會話層6 表示層7 應用層與用戶應用進程的接口進行數(shù)據(jù)格式轉換會話管理和數(shù)據(jù)同步從端到端透明地傳輸報文分組傳輸和路由選擇在鏈路上無差錯地傳輸一幀一幀信息將比特流放到物理介質(zhì)上傳送Open System Interconnection，Reference Model，七層結構 1）物理層：）物理層： 規(guī)定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程規(guī)定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立，維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體間的的

28、特性，用以建立，維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體間的連接。連接。 如：什么電壓代表如：什么電壓代表“1”，什么電壓代表，什么電壓代表“0”；傳輸是雙向的，還是單向的；設備間連接件的尺寸傳輸是雙向的，還是單向的；設備間連接件的尺寸和接頭數(shù)和接頭數(shù)應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層主機A主機B應用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡1網(wǎng)絡2 2）數(shù)據(jù)鏈路層：）數(shù)據(jù)鏈路層： 向網(wǎng)絡層提供相鄰節(jié)點間無差錯的信道。向網(wǎng)絡層提供相鄰節(jié)點間無差錯的信道。 相鄰節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換是分幀進行的，各幀相鄰節(jié)點之間的數(shù)據(jù)

29、交換是分幀進行的，各幀按按順序傳送，并通過按收端的校驗檢查和應答保按按順序傳送，并通過按收端的校驗檢查和應答保證可靠的傳輸。證可靠的傳輸。 本層對損壞、丟失和重復的幀應能進行處理。本層對損壞、丟失和重復的幀應能進行處理。 局域網(wǎng)只涉及局域網(wǎng)只涉及OSI層結構的以上層結構的以上2層。（層。（不存不存在路徑選擇問題）在路徑選擇問題） 3）網(wǎng)絡層）網(wǎng)絡層 在源計算機與目標計算機之間通信子網(wǎng)存在的在源計算機與目標計算機之間通信子網(wǎng)存在的多條路徑中選擇一條最佳路徑，以及擁塞控制和記多條路徑中選擇一條最佳路徑，以及擁塞控制和記帳功能（收費）。帳功能（收費）。 廣域網(wǎng)涉及廣域網(wǎng)涉及OSI層結構的以上層結構的

30、以上3層。層。 4）傳輸層）傳輸層 在網(wǎng)絡層提供的服務基礎上提供一種端到端在網(wǎng)絡層提供的服務基礎上提供一種端到端（源主機（源主機目標主機）的傳輸服務。由會話層根據(jù)目標主機）的傳輸服務。由會話層根據(jù)具體情況選用。傳輸連接在其兩端進行流量控制。具體情況選用。傳輸連接在其兩端進行流量控制。 5）會話層）會話層 會話管理服務：決定采用半雙工通信還是全會話管理服務：決定采用半雙工通信還是全雙工方式進行會話，若采用半雙工方式通信，決定雙工方式進行會話，若采用半雙工方式通信，決定收發(fā)雙方該準發(fā)送，誰接收等。收發(fā)雙方該準發(fā)送，誰接收等。 會話同步服務：將傳輸?shù)膱笪姆猪摷由蠒捦椒眨簩鬏數(shù)膱笪姆猪摷由稀皶?/p>

31、書簽簽”（編號），當報文傳輸中途中斷時，只需從中（編號），當報文傳輸中途中斷時，只需從中斷的那一頁開始補傳。斷的那一頁開始補傳。 6）表示層）表示層 為應用層提供一個可選擇的服務的集合；使得為應用層提供一個可選擇的服務的集合；使得應用層可以根據(jù)這些服務功能解釋數(shù)據(jù)的涵義，如應用層可以根據(jù)這些服務功能解釋數(shù)據(jù)的涵義，如數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)壓縮格式，加密技術等。數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)壓縮格式，加密技術等。 7）應用層）應用層 為用戶提供各種各樣的網(wǎng)絡應用服務。為用戶提供各種各樣的網(wǎng)絡應用服務。 如文件傳輸，電子郵件等等。如文件傳輸，電子郵件等等。 常用的應用層標準化通信協(xié)有：常用的應用層標準化通信協(xié)有： HTT

32、P協(xié)議（協(xié)議（WWW）、）、SMTP協(xié)議（協(xié)議（E-mail）等。）等。 四、網(wǎng)絡互連設備：四、網(wǎng)絡互連設備： 網(wǎng)絡的功能與協(xié)議是分層的網(wǎng)絡的功能與協(xié)議是分層的網(wǎng)絡互連設備也網(wǎng)絡互連設備也是分層的是分層的 4類。類。 1. 轉發(fā)器（轉發(fā)器（repeater）（）（包括中繼器、集線器）包括中繼器、集線器） 1）底層設備）底層設備，實現(xiàn)網(wǎng)絡物理層的連接。，實現(xiàn)網(wǎng)絡物理層的連接。 2）作用：）作用：網(wǎng)段上衰減的信號予以放大，整形成為網(wǎng)段上衰減的信號予以放大，整形成為標準信號，再轉發(fā)到其他網(wǎng)段上去。通過轉發(fā)器連標準信號，再轉發(fā)到其他網(wǎng)段上去。通過轉發(fā)器連接的網(wǎng)絡在物理上是同一個網(wǎng)絡。接的網(wǎng)絡在物理上是

33、同一個網(wǎng)絡。 2. 網(wǎng)橋（網(wǎng)橋（bridge） 在局域網(wǎng)內(nèi)或之間存儲，過濾和轉發(fā)幀，提供鏈在局域網(wǎng)內(nèi)或之間存儲，過濾和轉發(fā)幀，提供鏈路層上的協(xié)議轉換。路層上的協(xié)議轉換。 在轉發(fā)幀之前可能對數(shù)據(jù)鏈路層的幀頭作一些改在轉發(fā)幀之前可能對數(shù)據(jù)鏈路層的幀頭作一些改變，以進行數(shù)據(jù)鏈路層上的協(xié)議轉換，但它不會修變，以進行數(shù)據(jù)鏈路層上的協(xié)議轉換，但它不會修改也不關心幀所攜帶的用戶數(shù)據(jù)。改也不關心幀所攜帶的用戶數(shù)據(jù)。 3. 路由器（路由器（bridge） 作用于網(wǎng)絡層作用于網(wǎng)絡層 在不同的網(wǎng)絡間存儲和轉發(fā)分組，提供網(wǎng)絡層上在不同的網(wǎng)絡間存儲和轉發(fā)分組，提供網(wǎng)絡層上的協(xié)議轉換。與網(wǎng)橋的概念類似。的協(xié)議轉換。與網(wǎng)橋

34、的概念類似。 4. 網(wǎng)關：（網(wǎng)關：（gateuag） 對高層協(xié)議（包括運輸層）進行協(xié)議轉換的網(wǎng)間對高層協(xié)議（包括運輸層）進行協(xié)議轉換的網(wǎng)間連接器連接器分：分： 1）運輸層網(wǎng)關：在運輸層連接兩個網(wǎng)絡）運輸層網(wǎng)關：在運輸層連接兩個網(wǎng)絡 2）應用層網(wǎng)關：在應用層連接兩部分應用程序）應用層網(wǎng)關：在應用層連接兩部分應用程序NNNNNNNN重復器NNNNNN網(wǎng)橋NNNNNN路由器子網(wǎng)1子網(wǎng)2網(wǎng)關域1域2a)b)c)d)e)f)a)信道；b)連接同一信道或兩個信道的重復器；c)連接連個信道的網(wǎng)橋；d)在同一數(shù)據(jù)鏈路層連接的一系列節(jié)點為子網(wǎng) ；e)連接兩個子網(wǎng)的路由器 f)連接兩個或多個不同協(xié)議子網(wǎng)的網(wǎng)關。

35、五、五、IEEE 802局域網(wǎng)系列局域網(wǎng)系列 1. ISO 8021. ISO 802 為使不同廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡設備之間能夠相互為使不同廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡設備之間能夠相互通信，通信，IEEE 802IEEE 802委員會制定了一個被廣為接受的委員會制定了一個被廣為接受的局局域網(wǎng)域網(wǎng)參考模型（參考模型（802802模型）和系列模型）和系列LANLAN標準。標準。 1985 1985年被美國標準化協(xié)會（年被美國標準化協(xié)會（ANSIANSI）采用）采用美國國標美國國標。 1987 1987年被國際標準化組織（年被國際標準化組織（ISOISO）修改）修改國際標準國際標準ISO802ISO802 2. IEE

36、E2. IEEE 802 802局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)參考模型 將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃為兩個子層將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃為兩個子層。 IEEE 802參考模型與OSI參考模型的比較IEEE 802參考模型媒體訪問控制子層(MAC)物理層OSI參考模型應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層物理層數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制子層(LLC)1）介質(zhì)訪問控制（）介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。）子層。 功能：功能： 將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成幀進行發(fā)送將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成幀進行發(fā)送 （接收時進行相反過程）。（接收時進行相反過程）。 實現(xiàn)和維護實現(xiàn)和維護MAC協(xié)議協(xié)議 比特差錯檢測比特差錯檢測 尋址尋址2）邏輯鏈路控制（）

37、邏輯鏈路控制（LLC）子層）子層 功能：功能： 建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接 提供和高層的接口提供和高層的接口 差錯控制差錯控制 給幀加上序號給幀加上序號3. IEEE 802系列局域網(wǎng)標準系列局域網(wǎng)標準 IEEE 802委員會已制訂了十多個局域網(wǎng)標準委員會已制訂了十多個局域網(wǎng)標準標準代號標準代號標準內(nèi)容標準內(nèi)容802.1(A)概述和體系結構概述和體系結構802.1(B)尋址、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)間互連及高層借口尋址、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)間互連及高層借口802.2邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制(LLC)802.3帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD

38、)方法及物理層規(guī)范方法及物理層規(guī)范802.3u快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)802.3z基于光纖的千兆以太網(wǎng)基于光纖的千兆以太網(wǎng)802.3ab基于基于UTP的千兆以太網(wǎng)的千兆以太網(wǎng)802.4令牌總線訪問方法及物理層規(guī)范令牌總線訪問方法及物理層規(guī)范(令牌總線網(wǎng)，令牌總線網(wǎng)，token bus)802.5令牌環(huán)訪問方法及物理層規(guī)范令牌環(huán)訪問方法及物理層規(guī)范(令牌環(huán)網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)，token ring)802.6城域網(wǎng)訪問方法及物理層規(guī)范城域網(wǎng)訪問方法及物理層規(guī)范(分布式隊列雙總線，分布式隊列雙總線，DQDB)802.9LAN-ISDN接口接口802.10交互性局域網(wǎng)安全性標準交互性局域網(wǎng)安全性標準802.11

39、無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)(WLAN)，802.11b:10Mbit/s,802.11a:54Mbit/s802.12100VG ANY LAN(100Mbit/s)802.14交互式電視網(wǎng)交互式電視網(wǎng)(包括包括 cable moden)六、以太網(wǎng)六、以太網(wǎng) 目前使用最為廣泛的局域網(wǎng)。目前使用最為廣泛的局域網(wǎng)。傳輸率：從傳輸率：從10Mbit/s(8010Mbit/s(80年代年代) ) 1Gbit/s(901Gbit/s(90年代末年代末) ) 傳輸媒體：從同軸電纜傳輸媒體：從同軸電纜雙絞線和光纜雙絞線和光纜 技術上：從共享型技術上：從共享型交換型以太網(wǎng)交換型以太網(wǎng)1. 發(fā)展過程發(fā)展過程 1）概念

40、）概念 以太網(wǎng)是指按照以太網(wǎng)是指按照IEEE802.3標準制定的，采用帶標準制定的，采用帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問（碰撞檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）方法對共）方法對共享媒體進行訪問控制的一種局域網(wǎng)。享媒體進行訪問控制的一種局域網(wǎng)。 2 2）發(fā)展：）發(fā)展： a) 70a) 70年代中期年代中期XeroxXerox公司開發(fā)，在公司開發(fā)，在2.94Mbit/s2.94Mbit/s傳輸傳輸率的基帶型同軸電纜上工作率的基帶型同軸電纜上工作 試驗型。試驗型。 b) 1980b) 1980年，年，Xeros ,DECXeros ,DEC和和Intel 3Intel 3家公司發(fā)表以家公司發(fā)表以太

41、太 網(wǎng)網(wǎng) 1.01.0版：版：DIX80DIX80: :采用采用10Mtit/s10Mtit/s傳輸率傳輸率 著名的著名的“以太藍皮書以太藍皮書”。 c) 1985c) 1985年，年，IEEE 802IEEE 802委員會正式推出委員會正式推出IEEE802.3 IEEE802.3 CSMA/CDCSMA/CD局域網(wǎng)標準。局域網(wǎng)標準。 d) IEEE 802.3d) IEEE 802.3標準被國際標準化組織（標準被國際標準化組織（ISOISO）接）接收成為國際標準收成為國際標準正式開放性的世界標準。正式開放性的世界標準。 3）核心思想）核心思想 利用共享的公共傳輸媒體。利用共享的公共傳輸媒體

42、。 對所有的用戶，共享以太網(wǎng)都依賴單條共享信對所有的用戶，共享以太網(wǎng)都依賴單條共享信道，在技術上不可能同時接收和發(fā)送。道，在技術上不可能同時接收和發(fā)送。 2. 10Mbit/s以太網(wǎng)以太網(wǎng) 1）10Mbit/s以太網(wǎng)有以太網(wǎng)有4種類型，都屬種類型，都屬 共享媒共享媒體型以太網(wǎng)。體型以太網(wǎng)。 存在問題：存在問題：網(wǎng)上任何站點不存在預知的或由調(diào)網(wǎng)上任何站點不存在預知的或由調(diào)度來安排的發(fā)送時間，每一站點的發(fā)送都是隨機的，度來安排的發(fā)送時間，每一站點的發(fā)送都是隨機的，所有站點都會隨機爭用一共享媒體所有站點都會隨機爭用一共享媒體導致傳輸信號導致傳輸信號的混亂，無法正確傳輸。的混亂，無法正確傳輸。 解決辦

43、法：解決辦法：在共享媒體上采用在共享媒體上采用CSMA/CD（帶碰撞（帶碰撞檢測的載波幀聽多路訪問技術）檢測的載波幀聽多路訪問技術） 幀碰撞現(xiàn)象：幀碰撞現(xiàn)象： 要發(fā)送幀的站要發(fā)送幀的站幀聽媒體幀聽媒體其它幀在發(fā)送其它幀在發(fā)送等待等待 媒體空閑媒體空閑可發(fā)送可發(fā)送 但其它站判斷媒體空但其它站判斷媒體空閑閑也會發(fā)送也會發(fā)送發(fā)生幀碰撞發(fā)生幀碰撞，幀破壞，無法使網(wǎng)絡正常工作。幀破壞，無法使網(wǎng)絡正常工作。以太網(wǎng)以太網(wǎng)CSMA/CD的發(fā)送和接收。的發(fā)送和接收。 當一個站發(fā)送幀的同時，它必須隨時當一個站發(fā)送幀的同時，它必須隨時檢測是否發(fā)生檢測是否發(fā)生碰撞碰撞。若幀發(fā)送完畢一直未檢測到碰撞，則表示此站。若幀發(fā)

44、送完畢一直未檢測到碰撞，則表示此站成功占用媒體一幀發(fā)送成功。成功占用媒體一幀發(fā)送成功。 若發(fā)送幀過程中若發(fā)送幀過程中檢測到碰撞檢測到碰撞幀未發(fā)送成功幀未發(fā)送成功 應應立即停止發(fā)送立即停止發(fā)送，等待隨機時間重新發(fā)送。，等待隨機時間重新發(fā)送。 發(fā)送規(guī)則發(fā)送規(guī)則：P33 10Base510Base210BaseT10BaseFL收發(fā)器收發(fā)器外置設備外置設備內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片傳輸媒體傳輸媒體10mm75同軸電纜同軸電纜5mm50同軸電纜同軸電纜3、4、5類類UTP62.5/125多模光纖多模光纖最長媒體段最長媒體段500m185m100m2000m拓撲結構拓撲結構總線總線

45、總線總線星形星形星形星形中繼器中繼器/集線器集線器中繼器中繼器中繼器中繼器集線器集線器集線器集線器最大跨距最大跨距媒體段數(shù)媒體段數(shù)2500m5段段925m5段段500m5段段4000m2段段網(wǎng)卡上的連接器網(wǎng)卡上的連接器15芯芯D型型AUIBNC 、T型型頭頭PJ-45ST表表2.4 4種以太網(wǎng)物理性能比較種以太網(wǎng)物理性能比較 2）特點：）特點： 1）10Base5 最早、最經(jīng)典的以太網(wǎng)標準，最早、最經(jīng)典的以太網(wǎng)標準，外置收發(fā)器外置收發(fā)器，使用，使用“粗同軸電纜粗同軸電纜”（即，價格（即，價格 ，直徑直徑10mm，阻抗，阻抗75，需專業(yè)安裝的同軸電纜）。，需專業(yè)安裝的同軸電纜）。 2）10BaS

46、e2 80年代中期出現(xiàn)，網(wǎng)卡上內(nèi)年代中期出現(xiàn)，網(wǎng)卡上內(nèi)置收發(fā)器，使用置收發(fā)器，使用“細同軸電纜細同軸電纜”，價格遠低于，價格遠低于10Base5，且免于專業(yè)化安裝技術，但電纜接點多，且免于專業(yè)化安裝技術，但電纜接點多，易造成系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠工作。易造成系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠工作。 3）10BaseT 80年代末，低廉的非屏蔽雙年代末，低廉的非屏蔽雙絞線（絞線（UTP），星形拓撲結構），星形拓撲結構 成為主流成為主流10Mbit/s以太網(wǎng)。以太網(wǎng)。 4）10Base FL 93年出現(xiàn)的多模光纖傳輸年出現(xiàn)的多模光纖傳輸介質(zhì)。主要用于延伸網(wǎng)段距離和惡劣的電磁環(huán)境。介質(zhì)。主要用于延伸網(wǎng)段距離和惡劣的電磁環(huán)境

47、。 七、串行通信接口標準七、串行通信接口標準 1. 串行傳送的特點：串行傳送的特點： 串行通信是在單根導線上將二進制數(shù)一位一位地順串行通信是在單根導線上將二進制數(shù)一位一位地順序傳送。與并行通信相比：雖然速度低，但對遠距序傳送。與并行通信相比：雖然速度低，但對遠距離傳送來說，可節(jié)省大量的線路成本。離傳送來說，可節(jié)省大量的線路成本。 2. 數(shù)據(jù)傳輸線路的兩種方式數(shù)據(jù)傳輸線路的兩種方式 1）不平衡方式）不平衡方式 用單線傳輸信號，以地線作為用單線傳輸信號，以地線作為信號回路，接收器用單線輸入信號。信號回路，接收器用單線輸入信號。 缺點：信號線上感應的干擾和地線上的干擾疊缺點：信號線上感應的干擾和地線

48、上的干擾疊加后影響接收信號。加后影響接收信號。 2）平衡方式）平衡方式 用雙絞線傳輸信號，信號在雙絞用雙絞線傳輸信號，信號在雙絞線中自成回路不通過地線，接收器用雙端差動方式線中自成回路不通過地線，接收器用雙端差動方式輸入信號。輸入信號。 特點：雙絞線上所感應的干擾相互抵消，地線特點：雙絞線上所感應的干擾相互抵消，地線上的干擾不影響接收器。具有良好的抗干擾性能，上的干擾不影響接收器。具有良好的抗干擾性能，適合遠距離數(shù)據(jù)傳輸。適合遠距離數(shù)據(jù)傳輸。 3. EIA-RS-232C 在建筑自動化系統(tǒng)中，常用的通信串行物理接在建筑自動化系統(tǒng)中，常用的通信串行物理接口標準有口標準有RS-232C，RS-42

49、2，RS-485等。等。 1）RS-232C是是美國電子工業(yè)協(xié)會（美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制定的制定的串行物理接口標準。串行物理接口標準。 RS 英文英文“推薦標準推薦標準”的縮寫的縮寫 232 標識號標識號 C 修改次數(shù)修改次數(shù) 2）RS-232C接口有一個主通道和一個輔助通道。接口有一個主通道和一個輔助通道。 多數(shù)情況下主要使用主通道。多數(shù)情況下主要使用主通道。 3）RS-232C定義了定義了25針連接器中的針連接器中的20條連接線。條連接線。 2條地線，條地線，4條數(shù)據(jù)線，條數(shù)據(jù)線，11條控制線，條控制線，3條定時信號條定時信號, 3條條未定義，未定義，2條條保留供測試用保留供測試用

50、4. RS 422A RS-232C推出較早，在現(xiàn)代通信中已暴露明顯不推出較早，在現(xiàn)代通信中已暴露明顯不足。足。 如：數(shù)據(jù)傳輸如：數(shù)據(jù)傳輸 20Kbit/s 通信距離短通信距離短15m 未規(guī)定標準的連接器，信號易產(chǎn)生串擾等。未規(guī)定標準的連接器，信號易產(chǎn)生串擾等。 長距離通信、干擾比較強，環(huán)境嚴重限制應用。長距離通信、干擾比較強，環(huán)境嚴重限制應用。 1）RS-422A規(guī)定了差分平衡的電氣接口，它能夠規(guī)定了差分平衡的電氣接口，它能夠在較長距離內(nèi)明顯地提高數(shù)據(jù)速率。在較長距離內(nèi)明顯地提高數(shù)據(jù)速率。 如：在如：在1000m內(nèi)速率內(nèi)速率100Kbit/s 10m內(nèi)內(nèi)10Mbit/s 2）RS 422A采

51、用平衡驅動和差分接收方法采用平衡驅動和差分接收方法從根本上消除信號地線從根本上消除信號地線 3）RS-422A，實現(xiàn)兩點之間遠程通信時需要兩對，實現(xiàn)兩點之間遠程通信時需要兩對平衡差分電路形成全雙工傳輸電路。平衡差分電路形成全雙工傳輸電路。 5. RS-485接口接口 RS-422A進行全雙工通信時，需要兩對線進行全雙工通信時，需要兩對線纜纜增加了線路成本。增加了線路成本。 1）RS-485多發(fā)送器和多接收器的電路多發(fā)送器和多接收器的電路標準，擴展了標準，擴展了RS-422A的性能。的性能。 適用于：雙方公用一對線纜適用于：雙方公用一對線纜 多個點之間公用一對線多個點之間公用一對線 2）一對）一

52、對RS-485接口線路能支持接口線路能支持 32個發(fā)個發(fā)送送/接收器。接收器。 3）RS-485采用半雙工方式。采用半雙工方式。 TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議，Transmission Control Protocol）：規(guī)定傳輸信息怎樣分層、分組和在線路上傳輸；IP協(xié)議（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，Internet Protocol）：定義Internet上計算機之間的路由選擇，把不同網(wǎng)絡的物理地址轉換為Internet地址；TCP/IP的體系結構共有的體系結構共有4個層次：個層次：應用層、運輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡接口層。應用層、運輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡接口層。八、八、TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議TCP/IP協(xié)議及

53、其層次應 用 層表 示 層會 話 層傳 輸 層網(wǎng) 絡 層數(shù)據(jù)鏈路層物 理 層應 用 層OSI參考模型TCP/IP參考模型傳 輸 層互 聯(lián) 層主機-網(wǎng)絡層 1. 運用層運用層 向用戶提供一組常用的應用程序向用戶提供一組常用的應用程序 包含所有包含所有TCP/IP協(xié)議集中的所有高層協(xié)議：協(xié)議集中的所有高層協(xié)議： 虛擬終端協(xié)議（虛擬終端協(xié)議（Telnet） 文件傳輸協(xié)議（文件傳輸協(xié)議（FTP） 電子郵件協(xié)議（電子郵件協(xié)議（SMTP）等。）等。 相當于相當于OSI的應用層、表示層、會話層。的應用層、表示層、會話層。 2. 運輸層運輸層 提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，確保提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，確保源

54、主機傳送數(shù)據(jù)報正確到達目標主機。源主機傳送數(shù)據(jù)報正確到達目標主機。 1）傳輸控制協(xié)議）傳輸控制協(xié)議TCP 面向連接的可靠的傳輸面向連接的可靠的傳輸協(xié)議，允許一臺機器發(fā)出的報文流無差錯地發(fā)往網(wǎng)協(xié)議，允許一臺機器發(fā)出的報文流無差錯地發(fā)往網(wǎng)絡上的其機器。絡上的其機器。 輸入輸入報文流報文流報文段報文段網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層 報文報文 報文流報文流輸出。輸出。接收組裝2）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP不可靠，無連接協(xié)議。不可靠，無連接協(xié)議。 用于：不需用于：不需TCPTCP排序和流量控制功能的應用程序。排序和流量控制功能的應用程序。 3. 3. 網(wǎng)際層網(wǎng)際層 使主機可以把使主機可以把IPIP數(shù)據(jù)報發(fā)

55、往任何網(wǎng)數(shù)據(jù)報發(fā)往任何網(wǎng)絡，并使數(shù)據(jù)報獨立傳向目標。絡，并使數(shù)據(jù)報獨立傳向目標。 4. 4. 網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡接口層 相當于相當于OSIOSI的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。負的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。負責通過物理網(wǎng)絡發(fā)送責通過物理網(wǎng)絡發(fā)送IPIP數(shù)據(jù)報或接收發(fā)自物理網(wǎng)絡數(shù)據(jù)報或接收發(fā)自物理網(wǎng)絡的幀且將其轉為的幀且將其轉為IPIP數(shù)據(jù)報，交給網(wǎng)際層。數(shù)據(jù)報，交給網(wǎng)際層。2.3 2.3 計算機控制技術計算機控制技術 計算機控制計算機控制 計算機技術、自動控制技計算機技術、自動控制技術結合產(chǎn)物。術結合產(chǎn)物。數(shù)字計算機強大的數(shù)字計算機強大的 計算能力計算能力 邏輯判斷能力邏輯判斷能力 大容量存貯能力大容量存貯能力

56、解決了解決了 常規(guī)控制技術解決不了的難道。常規(guī)控制技術解決不了的難道。達到了達到了 常規(guī)控制技術達不到的優(yōu)異指標。常規(guī)控制技術達不到的優(yōu)異指標。 一、自動控制概述一、自動控制概述 1. 自動控制系統(tǒng)及其組成自動控制系統(tǒng)及其組成 1）人工調(diào)節(jié)）人工調(diào)節(jié) 以恒溫室為例以恒溫室為例 工作人員工作：工作人員工作： 觀察溫度計觀察溫度計 觀察值與給定值觀察值與給定值 比較比較偏差偏差 根據(jù)偏差根據(jù)偏差 調(diào)整閥門調(diào)整閥門 缺點：缺點： 精度低精度低 取決于經(jīng)驗取決于經(jīng)驗 緊張、繁鎖、易出錯緊張、繁鎖、易出錯熱水送風回水回風恒溫室 2）自動調(diào)節(jié)）自動調(diào)節(jié) 在沒有人直接參與的情況下，利用自動控制裝在沒有人直接

57、參與的情況下，利用自動控制裝置使被控對象自動按預定規(guī)律運行或使被控量按予置使被控對象自動按預定規(guī)律運行或使被控量按予定要求變化的手段。定要求變化的手段。室溫自動控制：室溫自動控制： 傳感器傳感器 反映室溫反映室溫 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 室溫與給定值比較和運算控制執(zhí)行機構室溫與給定值比較和運算控制執(zhí)行機構恒溫室回風回水送風熱水傳感器調(diào)節(jié)器比較：比較： 人工調(diào)節(jié)人工調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié) 3）自動控制系統(tǒng)的組成）自動控制系統(tǒng)的組成 調(diào)節(jié)對象調(diào)節(jié)對象 被控參數(shù)按給定規(guī)律變化的房間、被控參數(shù)按給定規(guī)律變化的房間、設備等。設備等。 傳感器傳感器 將被測量按一定規(guī)律轉換成便于處理將被測量按一定規(guī)律轉換成便于處理和

58、傳輸?shù)牧硪晃锢砹康脑?。和傳輸?shù)牧硪晃锢砹康脑?調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 將被測值與給定值比較得出偏差并進將被測值與給定值比較得出偏差并進行計算，按預定規(guī)律發(fā)出控制指令的元件。行計算，按預定規(guī)律發(fā)出控制指令的元件。 執(zhí)行元件執(zhí)行元件 將來自調(diào)節(jié)器的控制信號變成操作將來自調(diào)節(jié)器的控制信號變成操作量的部分。量的部分。調(diào)節(jié)規(guī)律選取執(zhí)行機構手調(diào)節(jié)器人眼和大腦傳感器溫度計經(jīng)驗正確與否 符號：符號： 給定值給定值 被調(diào)節(jié)參數(shù)被調(diào)節(jié)參數(shù) 干擾信號干擾信號 調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)量 控制信號控制信號 偏差值偏差值GQaQfq qqPZGQQe系統(tǒng)方塊圖fqPe+-QZQaQG傳感器執(zhí)行器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對象3）自動控制系統(tǒng)的組成）自動

59、控制系統(tǒng)的組成 2. 自動控制系統(tǒng)分類自動控制系統(tǒng)分類 按給定值不同來分：按給定值不同來分： 定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)定值調(diào)節(jié)系統(tǒng) 被調(diào)參數(shù)給定值為恒定值。被調(diào)參數(shù)給定值為恒定值。 程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)程序調(diào)節(jié)系統(tǒng) 給定值是變化的，但是一給定值是變化的，但是一個個 已知的時間函數(shù)。已知的時間函數(shù)。 隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 被調(diào)參數(shù)的給定值是隨機被調(diào)參數(shù)的給定值是隨機函數(shù)。函數(shù)。 3. 自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標 1）過渡過程的基本形式）過渡過程的基本形式 過渡過程（動態(tài)）過渡過程（動態(tài)） 系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。 a. 發(fā)散振

60、蕩發(fā)散振蕩 被控變量被控變量不穩(wěn)定不穩(wěn)定 b. 等幅振蕩等幅振蕩 連續(xù)調(diào)節(jié)中不允許連續(xù)調(diào)節(jié)中不允許 雙位調(diào)節(jié)中允許雙位調(diào)節(jié)中允許tQatQa c. 衰減振蕩衰減振蕩 比較理想過程比較理想過程 d. 單調(diào)過程單調(diào)過程 過渡過程時間長。過渡過程時間長。 不很理想。不很理想。tQatQa 2）品質(zhì)指標）品質(zhì)指標 a. 衰減比衰減比n 前前后兩峰值之比后兩峰值之比 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定 穩(wěn)定穩(wěn)定 較理想較理想 b. 靜差靜差C 被調(diào)參數(shù)的穩(wěn)定值與給定值之被調(diào)參數(shù)的穩(wěn)定值與給定值之差。差。 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 c. 最大偏差最大偏差A與超調(diào)量與超調(diào)量B A 被調(diào)參數(shù)偏離給定值的最大值被調(diào)參數(shù)偏離