工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課件

1、工 業(yè) 控 制 網(wǎng) 絡(luò)（現(xiàn)場總線）工 業(yè) 控 制 網(wǎng) 絡(luò)（現(xiàn)場總線）第2章 數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)編碼 2.2 信號的傳輸方式 2.3 通信方式 2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)2.6 介質(zhì)訪問控制方式 2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 2.8 網(wǎng)絡(luò)軟件 2.9 參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 第2章 數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)編碼 2.6 介2.1 數(shù)據(jù)編碼 碼元所傳輸數(shù)據(jù)的基本單位。 數(shù)據(jù)編碼通信系統(tǒng)中以何種物理信號的形式來表達數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)編碼：用模擬信號的不同幅度、頻率、相位來表達數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)。數(shù)字數(shù)據(jù)編碼：用高低電平的矩形脈沖信號來表達數(shù)據(jù)的0、1

2、狀態(tài)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1 數(shù)據(jù)編碼 碼元所傳輸數(shù)據(jù)的基本單位。哈工大2.1.1數(shù)字數(shù)據(jù)編碼單極性碼 信號電平是單極性的。 雙極性編碼信號電平為正、負兩種極性的。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1數(shù)字數(shù)據(jù)編碼單極性碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼歸零碼（RZ）歸零碼在每一位二進制信息傳輸之后均返回零電平的編碼。 非歸零碼（NRZ）非歸零碼在整個碼元時間內(nèi)維持有效電平。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼歸零碼（RZ）哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼差分碼差分碼用電平的變化與否來代表邏輯“1”和“0”。 變化為“

3、1” ，不變化為“0” 。曼徹斯特編碼（Manchester Encoding）碼元本身分為兩半，前半個時間段所傳信號是該時間段傳送比特值的反碼，后半個時間段傳送的是比特值本身。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼差分碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.1 數(shù)字數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1

4、.2 模擬數(shù)據(jù)編碼 模擬數(shù)據(jù)編碼的三種編碼方法：幅度鍵控ASK（amplitude-shift keying）頻移鍵控FSK（frequency-shift keying）相移鍵控PSK（phase-shift keying）哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.2 模擬數(shù)據(jù)編碼 模擬數(shù)據(jù)編碼的三種編碼方法：2.1.2 模擬數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.1.2 模擬數(shù)據(jù)編碼哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2 信號的傳輸方式2.2.1基帶傳輸2.2.2載波傳輸2.2.3寬帶網(wǎng)2.2.4異步傳輸模式ATM哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2 信號的傳輸方式2.2.1基帶傳輸哈工大網(wǎng)絡(luò)

5、與電氣智能2.2.1 基帶傳輸 基帶傳輸就是在數(shù)字通信的信道上直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號，即按數(shù)據(jù)波的原樣進行傳輸，不包含有任何調(diào)制，它是最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2.1 基帶傳輸 基帶傳輸就是在數(shù)字通信的信道上直接傳2.2.1 基帶傳輸 基帶傳輸特點：不用調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)價格低廉較高的數(shù)據(jù)傳輸速率（一般為1Mb/s10 Mb/s）傳輸距離一般不超過25km半雙工方式或單工方式 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2.1 基帶傳輸 基帶傳輸特點：哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能2.2.2 載波傳輸載波傳輸采用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制后實行傳輸。最基本的調(diào)制方式有上述的幅度鍵控ASK、

6、頻移鍵控FSK、相移鍵控PSK三種。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2.2 載波傳輸載波傳輸采用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制后實2.2.3 寬帶網(wǎng) 寬帶網(wǎng)與基帶網(wǎng)的主要區(qū)別：數(shù)據(jù)傳輸速率不同，基帶網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率范圍為010 Mb/s，寬帶網(wǎng)可達0400 Mb/s；寬帶網(wǎng)可劃分為多條基帶信道，提供良好的通信路徑。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2.3 寬帶網(wǎng) 寬帶網(wǎng)與基帶網(wǎng)的主要區(qū)別：哈工大網(wǎng)絡(luò)2.2.4 異步傳輸模式ATM ATM（asynchronous transfer mode）是實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)。速率可達155 Mb/s到2.4Gb/s，也有25 Mb/s和50 Mb/s的ATM

7、技術(shù)，可適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.2.4 異步傳輸模式ATM ATM（asynchron2.3 通信方式 2.3.1單工通信（simplex communication） 2.3.2半雙工通信（half-duplex communication） 2.3.3全雙工通信（full-duplex communication） 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.3 通信方式 2.3.1單工通信（simplex com2.3 通信方式 單工通信（simplex communication） 單工，就是指傳送的信息始終是一個方向，而不進行與此相反方向的傳送。單工通信線路一

8、般采用二線制。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.3 通信方式 單工通信（simplex communic2.3 通信方式 半雙工通信（half-duplex communication） 半雙工通信是指信息流可在兩個方向上傳輸，但同一時刻只限于一個方向傳輸 。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.3 通信方式 半雙工通信（half-duplex com2.3 通信方式 全雙工通信（full Duplex communication） 能同時作雙向通信。通信效率高，控制簡單，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.3 通信方式 全雙工通信（full Duplex com2.3 通信

9、方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.3 通信方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 星形環(huán)形總線形樹形不規(guī)則形完整形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的物理連接形式。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 星形樹形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的物2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4.1 星形拓撲 在星形拓撲中，每個站通過點-點連接到中央節(jié)點，任何兩站之間通信都通過中央節(jié)點進行。中央節(jié)點的結(jié)構(gòu)顯得比較復(fù)雜，對其要求較高。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4.1 星形拓撲 在星形拓撲中，每個站通過點-點連接

10、到2.4.2 環(huán)形拓撲 通過中繼器進行點-點連接，構(gòu)成一個封閉的環(huán)路。中繼器接收前驅(qū)站發(fā)來的數(shù)據(jù)，發(fā)往后繼站。鏈路是單向的，工作站需有較復(fù)雜的網(wǎng)路處理功能。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4.2 環(huán)形拓撲 通過中繼器進行點-點連接，構(gòu)成一個封2.4.3 總線拓撲 在總線拓撲中，傳輸介質(zhì)是一條總線，工作站通過相應(yīng)硬件接口接至總線上。一個站發(fā)送數(shù)據(jù)，所有其它站都能接收。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4.3 總線拓撲 在總線拓撲中，傳輸介質(zhì)是一條總線，工2.4.4 樹形拓撲 樹形是總線形的擴展，傳輸介質(zhì)是不封閉的分支電纜。和總線拓撲一樣，一個站發(fā)送數(shù)據(jù)，其它站都能接收。樹形結(jié)構(gòu)非常適合于分

11、主次、分等級的層次型管理系統(tǒng)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4.4 樹形拓撲 樹形是總線形的擴展，傳輸介質(zhì)是不封閉2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實際傳送信息的載體。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)電話線同軸電纜雙絞線光導(dǎo)纖維電纜無線衛(wèi)星通信 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)電話線光導(dǎo)纖維電纜哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)的特性

12、對網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信質(zhì)量影響很大，這些特性主要包括：物理特性：傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述；傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號以及調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍； 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)的特性對網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信質(zhì)量2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 連通特性：允許點-點或多點連接；地理范圍：傳輸介質(zhì)最大傳輸距離；抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力；相對價格：器件、安裝與維護費用。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 連通特性：允許點-點或多點連接；哈工2.5.1 雙絞線的主要特性無論對于模擬數(shù)據(jù)還是對于數(shù)字數(shù)據(jù)，雙絞線都是最通用的

13、傳輸介質(zhì)。電話線路就是一種雙絞線。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.1 雙絞線的主要特性無論對于模擬數(shù)據(jù)還是對于數(shù)字數(shù)據(jù)2.5.1 雙絞線的主要特性 物理特性：雙絞線由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的兩根或四根絕緣線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個線對螺旋排列的目的是使各線對之間的電磁干擾最小。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.1 雙絞線的主要特性 物理特性：雙絞線由按規(guī)則螺旋結(jié)2.5.1 雙絞線的主要特性 傳輸特性：雙絞線最普遍的應(yīng)用是語音信號的模擬傳輸。在一條雙絞線上使用頻分多路復(fù)用（multiplexing）技術(shù)可以進行多個音頻通道的多路復(fù)用。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5

14、.1 雙絞線的主要特性 傳輸特性：雙絞線最普遍的應(yīng)用是2.5.1 雙絞線的主要特性 連通性：雙絞線可以用于點-點連接，也可用于多點連接。 地理范圍：雙絞線用作遠程中繼線時，最大距離可達15km；用于10Mb/s局域網(wǎng)時，與集線器的距離最大為100m（單網(wǎng)段）。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.1 雙絞線的主要特性 連通性：雙絞線可以用于點-點連2.5.1 雙絞線的主要特性 抗干擾性：雙絞線的抗干擾性取決于一束線中相鄰線對的扭曲長度及適當?shù)钠帘?。在低頻傳輸時，其抗干擾能力相當于同軸電纜。在10100 kHz時，其抗干擾能力低于同軸電纜。 價格：價格低，并且安裝、維護方便。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智

15、能化研究所 2.5.1 雙絞線的主要特性 抗干擾性：雙絞線的抗干擾性取決2.5.2 同軸電纜的主要特性同軸電纜是網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用十分廣泛的傳輸介質(zhì)之一。有線電視線。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.2 同軸電纜的主要特性同軸電纜是網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用十分廣泛的2.5.2同軸電纜的主要特性 物理特性：同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體（電纜銅芯）、絕緣層、外導(dǎo)體（銅網(wǎng)）及外部保護層（外絕緣層）組成。同軸介質(zhì)的特性參數(shù)由內(nèi)、外導(dǎo)體及絕緣層的電參數(shù)和機械尺寸決定。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.2同軸電纜的主要特性 物理特性：同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體（電2.5.2 同軸電纜的主要特性 傳輸特性：基帶同軸電纜一般僅用于數(shù)字數(shù)據(jù)信

16、號傳輸。寬帶同軸電纜可以使用頻分多路復(fù)用方法，支持多路傳輸。只用于一條通信信道的高速數(shù)字通信，此時稱之為單通道寬帶。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.2 同軸電纜的主要特性 傳輸特性：基帶同軸電纜一般僅2.5.2 同軸電纜的主要特性 傳輸特性：特征阻抗，50，Ethernet使用，基帶傳輸，10Mb/s；75，CATV使用，模擬信號傳輸，400 MHz，使用頻分多路復(fù)用FDM(frequency-division multiplexing)技術(shù)，也可以傳輸數(shù)字信號。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.2 同軸電纜的主要特性 傳輸特性：特征阻抗，50，2.5.2 同軸電纜的主要特性 連

17、通性：支持點-點連接，也支持多點連接。寬帶同軸電纜可支持數(shù)千臺設(shè)備的連接；基帶同軸電纜可支持數(shù)百臺設(shè)備的連接。 抗干擾性：它的結(jié)構(gòu)使得它的抗干擾能力較強。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.2 同軸電纜的主要特性 連通性：支持點-點連接，也支2.5.2 同軸電纜的主要特性 地理范圍：基帶同軸電纜最大距離限制在幾公里范圍內(nèi)，而寬帶同軸電纜最大距離可達幾十公里。 價格：同軸電纜造價介于雙絞線與光纜之間，維護方便。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.2 同軸電纜的主要特性 地理范圍：基帶同軸電纜最大距2.5.3 光纜的主要特性 光纜是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用前途廣泛的一種。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與

18、電氣智能化研究所 2.5.3 光纜的主要特性 光纜是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)2.5.3 光纜的主要特性 物理特性：光纖是一種直徑為50100m的柔軟、能傳導(dǎo)光波的介質(zhì)，各種玻璃和塑料可以用來制造光纖，其中用超高純度石英玻璃纖維制作的光纖可以得到最低的傳輸損耗。在折射率較高的單根光纖外面用折射率較低的包層包裹起來，就可以構(gòu)成一條光纖通道，多條光纖組成一束就構(gòu)成光纖電纜。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.3 光纜的主要特性 物理特性：光纖是一種直徑為502.5.3 光纜的主要特性 傳輸特性：光導(dǎo)纖維通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號。光纖傳輸速率可達幾千Mb/s。單模光纖是指光纖的

19、光信號僅與光纖軸成單個可分辨角度的單光纖傳輸，而多模光纖的光信號與光纖軸成多個可分辨角度的多光線傳輸。單模光纖性能優(yōu)于多模光纖。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.3 光纜的主要特性 傳輸特性：光導(dǎo)纖維通過內(nèi)部的全反2.5.3 光纜的主要特性 連通性：普遍采用點-點方式，在某些實驗系統(tǒng)中也采用多點連接方式 。 地理范圍：光纖信號衰減極小，它可以在68km距離內(nèi)不使用中繼器，實現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.3 光纜的主要特性 連通性：普遍采用點-點方式，在某2.5.3 光纜的主要特性 抗干擾性：光纖不受外界電磁干擾與噪聲的影響，能在長距離、高速率傳輸中保持低誤碼率

20、。雙絞線典型的誤碼率在10-510-6之間，基帶同軸電纜為10-7，寬帶同軸電纜為10-9，而光纖誤碼率可以低于10-10。光纖傳輸?shù)陌踩耘c保密性極好。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.3 光纜的主要特性 抗干擾性：光纖不受外界電磁干擾與2.5.3 光纜的主要特性 價格：目前光纖價格高于同軸電纜與雙絞線。由于光纖具有低損耗、寬頻帶、高數(shù)據(jù)傳輸速率、低誤碼率、安全保密性好等特點，因此，它是一種最有前途的傳輸介質(zhì)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.3 光纜的主要特性 價格：目前光纖價格高于同軸電纜與2.5.4 無線通信信道的主要特性 微波通信紅外通信激光通信衛(wèi)星通信（特殊的微波通信系

21、統(tǒng)）哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.4 無線通信信道的主要特性 微波通信哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣2.5.4 無線通信信道的主要特性 微波通信工作頻率為1091010Hz，局域網(wǎng)絡(luò)可直接利用微波收發(fā)機進行通信，或作中繼接力，擴大傳輸距離。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.4 無線通信信道的主要特性 微波通信工作頻率為12.5.4 無線通信信道的主要特性 紅外線工作頻率為10111014Hz，通過發(fā)送或接收信號調(diào)制的非相干紅外線，即可形成一條通信鏈路。只要收發(fā)機處在視線內(nèi)，就可以準確地進行通信，方向性很強，幾乎不受干擾。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.4 無線通信信道的主要特性 紅外線

22、工作頻率為102.5.4 無線通信信道的主要特性 激光工作頻率為10141015Hz，用調(diào)制解調(diào)的相干激光，實現(xiàn)激光通信。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5.4 無線通信信道的主要特性 激光工作頻率為1012.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)），選擇傳輸介質(zhì)時應(yīng)考慮：網(wǎng)絡(luò)拓撲網(wǎng)絡(luò)連接方式網(wǎng)絡(luò)通信量系統(tǒng)的可靠性要求要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍節(jié)點間的距離 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.5 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)），選擇傳輸介2.6 介質(zhì)訪問控制方式在總線和環(huán)形拓撲中，網(wǎng)上設(shè)備必須共享傳輸線路。為解決在同一時間有幾個設(shè)備同時爭用傳輸介質(zhì)，需有某種介質(zhì)訪問控制方式，以

23、便協(xié)調(diào)各設(shè)備訪問介質(zhì)的順序，在設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6 介質(zhì)訪問控制方式在總線和環(huán)形拓撲中，網(wǎng)上設(shè)備必須共2.6 介質(zhì)訪問控制方式通信中對介質(zhì)的訪問可以是隨機的，即各工作站可在任何時刻，任意地訪問介質(zhì)；也可以是受控的，即各工作站可用一定的算法調(diào)整各站訪問介質(zhì)順序和時間。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6 介質(zhì)訪問控制方式通信中對介質(zhì)的訪問可以是隨機的，即2.6 介質(zhì)訪問控制方式在隨機訪問方式中，常用的爭用總線技術(shù)為CSMA/CD（Carrier Sense MultipleAccess with Collision Detection載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢

24、測）。 在控制訪問方式中常用令牌總線、令牌環(huán)或稱之為標記總線、標記環(huán)。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6 介質(zhì)訪問控制方式在隨機訪問方式中，常用的爭用總線技2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 對任何工作站都沒有預(yù)約發(fā)送時間。工作站的發(fā)送是隨機的，必須在網(wǎng)絡(luò)上爭用傳輸介質(zhì)，故稱之為爭用技術(shù)。若同一時刻有多個工作站向傳輸線路發(fā)送信息，則這些信息會在傳輸線上相互混淆而遭破壞，稱為“沖突”。為盡量避免由于競爭引起的沖突，每個工作站在發(fā)送信息之前，都要監(jiān)聽傳輸線上是否有信息在發(fā)送，這就是“載波監(jiān)聽”。載波監(jiān)聽CSMA的控制方案是先聽再講。一個站要發(fā)送，首先需監(jiān)聽總線，以決定介質(zhì)上

25、是否存在其它站的發(fā)送信號。如果介質(zhì)是空閑的，則可以發(fā)送。如果介質(zhì)是忙的，則等待一定間隔后重試。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 對2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 三種CSMA堅持退避算法：不堅持CSMA（也叫0堅持CSMA ）1-堅持CSMA P-堅持CSMA 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 不堅持CSMA介質(zhì)空閑就發(fā)送，介質(zhì)忙就等待一段隨機時間再發(fā)送。利用隨機的重傳時間來減少沖突的概率，缺點是：即使

26、有幾個站有數(shù)據(jù)要發(fā)送，介質(zhì)仍然可能處于空閑狀態(tài)，介質(zhì)的利用率較低。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 不2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 1-堅持CSMA。介質(zhì)空閑就發(fā)送，介質(zhì)忙則繼續(xù)監(jiān)聽，等到總線空閑，立即發(fā)送。如果發(fā)生沖突，則等待一段隨機時間，重復(fù)第一步。缺點是：假如有兩個或兩個以上的站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送，沖突就不可避免。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 12.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） P-堅持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則以P的概率發(fā)

27、送，或以（1P）的概率延遲一個時間單位后重復(fù)處理。該時間單位等于最大的傳輸延遲。假如介質(zhì)是忙，繼續(xù)監(jiān)聽直到介質(zhì)空閑，重復(fù)第一步。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） P2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） P-堅持CSMA。如果選擇P過大，使NP 1，則沖突不可避免。最壞的情況是，隨著沖突概率的不斷增大，吞吐率會降為0。所以必須選擇P值使NP 1，如果P值選得過于小，則通道利用率又會大大降低。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） P2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路

28、訪問/沖突檢測） 沖突檢測：如果有多個站同時監(jiān)聽到總線空閑并開始發(fā)送數(shù)據(jù)，就會產(chǎn)生沖突。因此，每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后，還要繼續(xù)監(jiān)聽線路，判定是否有其它站也正在向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)，便中止發(fā)送。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.1 CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測） 2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 CSMA的訪問存在發(fā)報沖突問題，產(chǎn)生沖突的原因是由于各站點發(fā)報是隨機的。為了解決沖突問題，可采用有控制的發(fā)報方式。令牌方式是一種按一定順序在各站點傳遞令牌（token）的方法。誰得到令牌，誰才有發(fā)報權(quán)。令牌訪問原理可用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成令牌環(huán)形網(wǎng)；也可用于總線網(wǎng)，構(gòu)成令牌總線網(wǎng)

29、絡(luò)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 CSMA的訪問存在發(fā)報2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 令牌環(huán)（token-ring）方式令牌在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路上不斷地傳送，擁有此令牌的站點，有權(quán)向環(huán)路上發(fā)送報文，其它站點僅允許接受報文。不會發(fā)生訪問沖突。對輕、重負載不敏感。單環(huán)故障，整個癱瘓，可靠性低。信息傳輸具有確定性，能比較準確估計信息傳輸?shù)难舆t時間。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 令牌環(huán)（token-r2.6.2令牌（標記）訪問控制方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.2令牌（標記）訪問控制方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究2.

30、6.2 令牌（標記）訪問控制方式 令牌傳遞總線（token-passing bus）方式采用總線拓撲，網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個邏輯環(huán)。每個工作站在環(huán)中均有一個指定邏輯位置，末站的后站就是首站?？偩€上各站的物理位置與邏輯位置無關(guān) 。像令牌環(huán)方式那樣，令牌傳遞總線方式也具備稱為令牌的控制幀，調(diào)整訪問的權(quán)利。收到令牌的站點在一段規(guī)定時間內(nèi)被授予對介質(zhì)的控制權(quán)，因而該站可以發(fā)送一幀或多幀信息。當該站傳輸已經(jīng)完成或時間已到時，它就將令牌傳遞到邏輯環(huán)中的下一工作站，因此，傳輸過程就是由交替進行的數(shù)據(jù)傳輸階段和令牌傳送階段組成。網(wǎng)上站也可以退出環(huán)成為非活動站點，這些站點僅能響應(yīng)詢問或請求應(yīng)答。 哈工大

31、網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 令牌傳遞總線（toke2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 令牌傳遞總線介質(zhì)訪問控制應(yīng)具備以下幾項功能：令牌傳遞算法邏輯環(huán)的初始化站插入算法退出環(huán)路恢復(fù)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.6.2 令牌（標記）訪問控制方式 令牌傳遞總線介質(zhì)訪2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 按傳輸傳輸技術(shù)分類：廣播式網(wǎng)絡(luò)點到點網(wǎng)絡(luò) 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 按傳輸傳輸技術(shù)分類：哈工大網(wǎng)絡(luò)2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件

32、廣播式網(wǎng)絡(luò)（broadcast network）僅有一條信道，由網(wǎng)絡(luò)上所有機器共享。按某種語法組織的分組或包（packet），可被任何機器發(fā)送并被其它所有機器接收。地址字段指明此分組應(yīng)被哪臺機器接收。一旦收到分組，各機器將檢查地址字段。如是發(fā)送給它的，則處理該分組，否則丟棄。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 廣播式網(wǎng)絡(luò)（broadcast ne2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 廣播系統(tǒng)通常也允許在地址字段中使用一段特殊代碼，以便將分組發(fā)送到所有目標。 使用此代碼的分組發(fā)出以后，網(wǎng)絡(luò)上的每一臺機器都會接收和處理它。這種操作被稱作廣播（broadcasting）。某些廣播系統(tǒng)還支持向機

33、器的一個子集發(fā)送的功能，即多點播送（multicasting）。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 廣播系統(tǒng)通常也允許在地址字段中使用2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 點到點網(wǎng)絡(luò)（point-to-point network）與之相反，由一對對機器之間的多條連接構(gòu)成。為了能從源到達目的地，這種網(wǎng)絡(luò)上的分組可能必須通過一臺或多臺中間機器。通常是多條路徑，并且可能長度不一樣，因此在點到點網(wǎng)絡(luò)中路由算法十分重要。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 點到點網(wǎng)絡(luò)（point-to-po2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件0.1 m同一電路板數(shù)據(jù)流機器1 m同一系統(tǒng)多計算機10 m同一房間局

34、域網(wǎng)100m同一建筑物1 km同一園區(qū)10 km同一城市城域網(wǎng)100 km同一國家廣域網(wǎng)1 000 km同一洲內(nèi)10 000 km同一行星上互聯(lián)網(wǎng)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7 計算機網(wǎng)絡(luò)硬件0.1 m同一電路板數(shù)據(jù)流機器1 m同2.7.1 局域網(wǎng) 局域網(wǎng)（1ocal area network），簡稱LAN，是處于同一建筑、同一大學(xué)或方圓幾千米遠地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)常被用于連接公司辦公室或工廠里的個人計算機和工作站，以便共享資源（如打印機）和交換信息。LAN有和其它網(wǎng)絡(luò)不同的三個特征：范圍，傳輸技術(shù)，拓撲結(jié)構(gòu)。 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7.1 局域網(wǎng) 局域網(wǎng)（1ocal area netwo2.7.1 局域網(wǎng) LAN的覆蓋范圍比較小，這意味著即使是在最壞情況下其傳輸時間也是有限的，并且可以預(yù)先知道傳輸時間。知道了傳輸?shù)淖畲髸r間，就可以使用某些設(shè)計方法，而在其它情況下是不能這樣做的。這同樣也簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理。以太網(wǎng)（Ethernet）是一種基于總線的廣播式網(wǎng)絡(luò) 哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所 2.7.1 局域網(wǎng) LAN的覆蓋范圍比較小，這意味著即使是2.7.2 城域網(wǎng)城域網(wǎng)（metropolitan area network），簡稱MAN，基本上是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術(shù)。它可能覆