數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)2.3網(wǎng)絡(luò)硬件2.4網(wǎng)絡(luò)互連2.5網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2.6通信參考模型2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.總線的基本術(shù)語(yǔ)總線(bus)：是網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)共享的傳輸媒體，是傳輸信號(hào)或信息的公共路徑，遵循同一技術(shù)規(guī)范進(jìn)行連接與操作?？偩€段(bussegment)

：一組設(shè)備通過(guò)總線連在一起稱(chēng)為總線段。總線主設(shè)備(busmaster)

：有能力在總線上發(fā)起通信的設(shè)備?？偩€從設(shè)備(busslaver)：不能在總線上主動(dòng)發(fā)起通信，只能掛接在總線上、對(duì)總線信號(hào)進(jìn)行接收查詢的設(shè)備。1.總線基本術(shù)語(yǔ)控制信號(hào)①控制連在總線的設(shè)備，讓它進(jìn)行所規(guī)定的操作②用于改變總線操作的方式③表明地址和數(shù)據(jù)的含義總線協(xié)議(busprotocol)：總線上的設(shè)備如何使用總線的一套規(guī)則稱(chēng)為“總線協(xié)議”。這是一套事先規(guī)定的、必須共同遵守的規(guī)約。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.總線基本術(shù)語(yǔ)總線操作：總線上數(shù)據(jù)發(fā)送者與接收者之間的連接－數(shù)據(jù)傳送－脫開(kāi)這一操作序列，稱(chēng)為一次總線操作。連接（connection)：指在相同或不同設(shè)備內(nèi)，通信對(duì)象之間的邏輯綁定（binding）。數(shù)據(jù)傳送：連接完成之后通信報(bào)文的發(fā)送與接收過(guò)程，或者數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作過(guò)程。脫開(kāi)(disconnect)：完成一次或多次總線操作后，斷開(kāi)發(fā)送者與接收者之間的連接關(guān)系，放棄對(duì)總線的占有權(quán)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(fieldbusdevice)：作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上的物理實(shí)體。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具備測(cè)量控制功能，也具有數(shù)據(jù)通信的能力。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.總線基本術(shù)語(yǔ)總線傳送“讀”數(shù)據(jù)操作是讀來(lái)自響應(yīng)者的數(shù)據(jù)“寫(xiě)”數(shù)據(jù)操作是向響應(yīng)者寫(xiě)數(shù)據(jù)通信請(qǐng)求：由總線上某一設(shè)備向另一設(shè)備發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)，要求后者給予注意并進(jìn)行某種服務(wù)。尋址過(guò)程是命令者與一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備建立起聯(lián)系的一種總線操作。物理尋址：用于選擇某一總線段上某一特定位置的從設(shè)備作為響應(yīng)者。邏輯尋址：用于指定存儲(chǔ)單元的某一個(gè)通用區(qū)，而并不顧及這些存儲(chǔ)單元在設(shè)備中的物理分布。廣播尋址：用于選擇多個(gè)響應(yīng)者。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.總線基本術(shù)語(yǔ)總線仲裁（busarbitration）：總線通信過(guò)程中出現(xiàn)沖突。為解決沖突需要進(jìn)行總線占有權(quán)的仲裁。

某一時(shí)刻只允許一個(gè)主設(shè)備占有總線，它完成操作后釋放總線占有權(quán)，其他主設(shè)備才能使用總線；

訪問(wèn)等待時(shí)間(accesslatency):主設(shè)備獲得總線占有權(quán)等待仲裁的時(shí)間；總線占有期(buslatency):設(shè)備占有總線的時(shí)間。總線仲裁有集中仲裁與分布仲裁。

集中仲裁：由一個(gè)仲裁單元完成。如果有兩個(gè)以上主設(shè)備同時(shí)請(qǐng)求使用總線時(shí)，由特定的仲裁單元利用優(yōu)先級(jí)方案進(jìn)行仲裁；

分布仲裁：仲裁過(guò)程在各主設(shè)備中完成。當(dāng)某一主設(shè)備在總線上置起它的優(yōu)先級(jí)代碼時(shí)，開(kāi)始一個(gè)仲裁周期。仲裁周期結(jié)束后，只有最高優(yōu)先級(jí)仍然置放在總線上。優(yōu)先級(jí)方案有多種：高優(yōu)先級(jí)無(wú)限期否決低優(yōu)先級(jí)；不允許某一主設(shè)備長(zhǎng)期霸占總線。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.通信系統(tǒng)的組成

數(shù)據(jù)通信過(guò)程，是兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間借助傳輸媒體以二進(jìn)制形式進(jìn)行信息交換的過(guò)程。將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)地傳送到正確的目的地，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本任務(wù)。噪聲信息源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼接收者2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.通信系統(tǒng)的組成

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成硬件由數(shù)據(jù)信息的發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、傳輸介質(zhì)組成。軟件由數(shù)據(jù)信息形成的通信報(bào)文和通信協(xié)議組成。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.通信系統(tǒng)的組成發(fā)送設(shè)備：具有通信信號(hào)發(fā)送電路的設(shè)備，也稱(chēng)為發(fā)送器(Transimitter)。接收設(shè)備：具有通信信號(hào)接收電路的設(shè)備，也稱(chēng)為接收器(Receiver)。既可以作為發(fā)送設(shè)備，又可以作為接收設(shè)備，稱(chēng)為收發(fā)器(Transceiver)。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體，信息(Information)則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。

--模擬(Analog)數(shù)據(jù)與數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)信號(hào)(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。

--模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

--基帶(Baseband)與寬帶(Broadband)信號(hào)數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值。tta)模擬信號(hào)b)數(shù)字信號(hào)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼不同類(lèi)型的信號(hào)在不同類(lèi)型的信道上傳輸有4種組合，每一種相應(yīng)地需要進(jìn)行不同的編碼處理。數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)信道：模擬信道、數(shù)字信道

數(shù)據(jù)編碼的目的：為了降低信號(hào)傳輸過(guò)程中的直流分量和改善噪聲，減少對(duì)硬件帶寬的要求，且能方便提取同步信號(hào)，必須對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后再發(fā)送。數(shù)據(jù)編碼分：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼和模擬數(shù)據(jù)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼：用高低電平的矩形脈沖信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)的，稱(chēng)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。模擬數(shù)據(jù)編碼：分別用模擬信號(hào)的不同幅值、不同頻率、不同相位來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)的稱(chēng)為模擬數(shù)據(jù)編碼。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)一、單極性編碼

信號(hào)電平是單極性的，如邏輯1用高電平，邏輯0用低電平。二、雙極性編碼

信號(hào)電平為正、負(fù)兩種極性的，正電平用1，負(fù)電平用0。

3.數(shù)據(jù)編碼三、歸零碼（RZ）

在每一位二進(jìn)制信息傳輸之后均返回零電平。如邏輯1只在該碼元時(shí)間中的某段維持高電平后就回復(fù)到低電平。四、非歸零碼（NRZ）在整個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)都維持其邏輯狀態(tài)的相應(yīng)電平的編碼。

3.數(shù)據(jù)編碼2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼五、差分碼

在各時(shí)鐘周期的起點(diǎn)，采用信號(hào)電平的變化與否來(lái)代表數(shù)據(jù)“1”和“0”的狀態(tài)。例如規(guī)定用時(shí)鐘周期起點(diǎn)的信號(hào)電平變化代表“1”，不變化代表“0”，按此規(guī)定形成的編碼稱(chēng)為差分碼。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼六、曼徹斯特編碼(ManchesterEncoding)也稱(chēng)自同步編碼或相位編碼特點(diǎn)：這是一種常用的基帶信號(hào)編碼，它具有內(nèi)在的時(shí)鐘信息，因而能使網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)系統(tǒng)保持同步。方法：在曼徹斯特編碼中，時(shí)間被劃分為等間隔的小段，其中每小段代表一個(gè)比特。每一小段時(shí)間本身又分為兩半，前半個(gè)時(shí)間段所傳信號(hào)是該時(shí)間段傳送比特值的反碼，后半個(gè)時(shí)間段所傳送的是比特值本身。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼

模擬數(shù)據(jù)編碼采用模擬信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)。幅度、頻率、相位是描述模擬信號(hào)的參數(shù)，可通過(guò)改變這三個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)編碼。模擬數(shù)據(jù)編碼的三種形式：

一、幅度鍵控ASK（amplitude-sheftkeying）

二、頻移鍵控FSK（frequency-sheftkeying）

三、相移鍵控PSK（phase-sheftkeying）這三種形式是模擬數(shù)據(jù)編碼的三種編碼方法。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼幅度鍵控ASK中，載波信號(hào)的頻率、相位不變，幅度隨調(diào)制信號(hào)變化。如：一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，調(diào)制后波形的時(shí)域表達(dá)式為：原始信號(hào)鍵控調(diào)幅后的信號(hào)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼頻移鍵控FSK：載波信號(hào)的頻率隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化，而載波信號(hào)的幅度、相位不變。如：定義信號(hào)0對(duì)應(yīng)的載波頻率大，信號(hào)1對(duì)應(yīng)的載波頻率小。（HART協(xié)議采用該種通信方式，1200Hz為1，2200Hz為0）。相移鍵控PSK：載波信號(hào)的相位隨著調(diào)制信號(hào)而變化，而載波信號(hào)的幅度、頻率不變。用相位0°和180°分別代表1和0。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

3.數(shù)據(jù)編碼11110000000FSK調(diào)頻ASK調(diào)幅PSK調(diào)相4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)實(shí)際的信道上存在三類(lèi)損耗：衰減、延遲、噪聲。a）衰減：信道的損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。b）延遲：信號(hào)中的各種頻率成分在信道上的延遲時(shí)間各不相同，在接收端會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變。c）噪聲

熱噪聲：由導(dǎo)體內(nèi)的熱擾動(dòng)引起，又稱(chēng)為白噪聲。

串?dāng)_：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對(duì)雙絞線。

脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機(jī)、振幅較大。多由外部電磁干擾造成（閃電、大功率電機(jī)啟動(dòng)等）。噪聲將破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時(shí)間0.01s的干擾可以破壞約560個(gè)比特（56Kbps）。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)

一.有效性指標(biāo)數(shù)據(jù)位傳輸速率

位（bit）/秒其中：T為數(shù)據(jù)信號(hào)周期，n為一個(gè)信號(hào)所表示的有效狀態(tài)。例：在二進(jìn)制中，信號(hào)的有無(wú)就表示這個(gè)碼元狀態(tài)的“0”或“1”。所以n=2。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)可度量通信系統(tǒng)每秒傳送的信息量。二進(jìn)制信號(hào)的信息速率用每秒比特（bit/s,bps,b/s）作單位。如比特率為9600bps意味著每秒可傳輸9600個(gè)二進(jìn)制脈沖。當(dāng)信道一定時(shí)，信息速率越高，有效性越好。

一.有效性指標(biāo)比特率

位（bit）/秒2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)波特（Baud)是指信號(hào)的一個(gè)變換波形。把每秒傳輸?shù)男盘?hào)波的個(gè)數(shù)稱(chēng)為波特率。單位為波特，記作Baud或B。比特率和波特率的區(qū)別每個(gè)信號(hào)可以包含1個(gè)、也可以包含2個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位。1個(gè)

比特率=波特率

2個(gè)

比特率=波特率×2在討論信道特性，特別是傳輸頻帶寬度時(shí)，通常采用波特率；涉及實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送能力時(shí)，則使用比特率。

一.有效性指標(biāo)波特率

2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)吞吐量（throughput)單位時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)接收發(fā)送的比特?cái)?shù)、字節(jié)數(shù)或幀數(shù)來(lái)表示。表示通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互能力。頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速度。單位為bps/Hz，即每赫茲帶寬所能實(shí)現(xiàn)的比特率。協(xié)議效率是指?jìng)鬏敂?shù)據(jù)包中，有效數(shù)據(jù)位與整個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度的比值，一般用百分比表示。

一.有效性指標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)傳輸延遲指數(shù)是指數(shù)據(jù)從鏈路或網(wǎng)段的發(fā)送端傳送到接收端所需要的時(shí)間，也被稱(chēng)為傳輸時(shí)間。傳輸延遲指數(shù)=發(fā)送時(shí)間+傳播時(shí)間+排隊(duì)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間通信效率是指數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)間與用于發(fā)送報(bào)文的所有時(shí)間之比。除傳輸時(shí)間外，還包括競(jìng)用總線或等待令牌的排隊(duì)時(shí)間、用于發(fā)送維護(hù)信息等的時(shí)間總和。通信效率=1，所有時(shí)間都有效地用于傳輸數(shù)據(jù)幀；通信效率=0，總線被報(bào)文的碰撞、沖突所充斥。

一.有效性指標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)二.可靠性指標(biāo)

誤碼率

誤碼率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)；實(shí)際中經(jīng)常采用的是平均誤碼率；誤碼率并非越低越好，誤碼率越小，則系統(tǒng)越復(fù)雜，造價(jià)越高；計(jì)算機(jī)通信中一般要求其平均誤碼率低于10-9；通信系統(tǒng)的有效性與可靠性兩者之間是相互聯(lián)系、相互制約的。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)三.通信信道的頻率特性

頻率特性分為幅頻特性和相頻特性

幅頻特性是指不同頻率的信號(hào)在通過(guò)信道后，其輸出信號(hào)幅值與輸入信號(hào)的幅值之比，它表示了信號(hào)在通過(guò)信道的過(guò)程中受到的不同衰減。相頻特性是指不同頻率的信號(hào)在通過(guò)信道后，其輸出信號(hào)相位與輸入信號(hào)的相位之差。信道的頻率特性取決于傳輸介質(zhì)的物理特性和中間通信設(shè)備的電氣特性。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)四.信道帶寬與介質(zhì)帶寬信號(hào)帶寬：信號(hào)頻譜所占有的頻率寬度。

信號(hào)的有效帶寬2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)四.信道帶寬與介質(zhì)帶寬信道帶寬：是指信道容許通過(guò)的物理信號(hào)的頻率范圍，即容許通過(guò)的信號(hào)的最高與最低頻率之差。介質(zhì)帶寬：是指該傳輸介質(zhì)能通過(guò)的物理信號(hào)的頻率范圍。介質(zhì)帶寬與信號(hào)的畸變2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)四.信道帶寬與介質(zhì)帶寬信道容量：是指信道在單位時(shí)間內(nèi)可能傳送的最大比特?cái)?shù)。

M最大數(shù)據(jù)率(C)26000bps412000bps818000bps1624000bps3230000bps6436000bpsC=2Wlog2MW=帶寬M=信號(hào)電平級(jí)數(shù)若碼元的電平級(jí)數(shù)為4(即1個(gè)碼元攜帶2bit的信息量)

話音級(jí)線路的信道容量計(jì)算(3000Hz)Nyquist公式為估算已知帶寬信道的最高速率提供了依據(jù)。Nyquist公式：用于理想低通信道2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)五.信噪比對(duì)信道容量的影響信噪比：信號(hào)功率S與噪聲功率N的比值。一般用10lgS/N來(lái)表示，單位分貝（dB)。Shannel計(jì)算公式：高斯噪聲干擾信道的信道容量C表示信道容量，W表示信道帶寬。從上式可以看到，提高信噪比或增加信道帶寬均可增加信道容量。C=Wlog2(1+SN)b/s2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)五.信噪比對(duì)信道容量的影響例：信道帶寬W=3KHz，信噪比為10dB（S/N=10)，則C=3000*log2(1+10)≈10380bps如果信噪比提高為20dB（S/N=100)，則C=3000*log2(1+100)≈19980bps1.增加帶寬也可以提高信道容量。但噪聲功率N=Wn0(n0為噪聲的單邊功率譜密度）。隨著W增大，N增大，會(huì)導(dǎo)致信噪比降低。2.在信道容量一定時(shí)，帶寬與信噪比之間可以相互彌補(bǔ)。即提高信道帶寬可使具有更低信噪比的信號(hào)得以通過(guò)，而傳輸信噪比比較高的信號(hào)時(shí)，可適當(dāng)放寬對(duì)信道帶寬的要求。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)五.信噪比對(duì)信道容量的影響Nyquist公式和Shannel公式的比較C=2Wlog2M

此公式說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸率C隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。C=Wlog2(1+S/N)

無(wú)論采樣頻率多高，信號(hào)編碼分多少級(jí)，此公式給出了信道能達(dá)到的最高傳輸速率。原因：噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無(wú)限增加。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)5.信號(hào)的傳輸模式基帶傳輸基帶（baseband）（BAB）：是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳輸信號(hào)時(shí)其數(shù)據(jù)變化本身所具有的頻帶。例如：數(shù)字信號(hào)的基本頻帶：0～若干MHz。由傳輸速率而定?；鶐鬏敚夯鶐鬏斒侵冈诨静桓淖償?shù)字信號(hào)頻率的情況下，直接按基帶信號(hào)進(jìn)行的傳輸。它不包含任何調(diào)制（頻率變換），按數(shù)據(jù)波的原樣進(jìn)行傳輸。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)5.信號(hào)的傳輸模式基帶傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：

（1）信號(hào)按位流形式傳輸，整個(gè)系統(tǒng)不用調(diào)制解調(diào)器，使得系統(tǒng)價(jià)格低廉。（2）與寬帶網(wǎng)相比，基帶網(wǎng)的傳輸介質(zhì)比較便宜，可以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)傳輸速率(一般為lMbps~10Mbps）但其傳輸距離一般不超過(guò)25km，傳輸距離越長(zhǎng)，傳輸質(zhì)量越低。大部分微機(jī)局域網(wǎng)，控制局域網(wǎng)都是采用基帶傳輸方式的基帶網(wǎng)。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)5.信號(hào)的傳輸模式載波傳輸載波信號(hào)：發(fā)送設(shè)備要產(chǎn)生某個(gè)頻率的信號(hào)作為基波來(lái)承載數(shù)據(jù)信號(hào)，這個(gè)基波被稱(chēng)為載波信號(hào)。載波傳輸：按幅值鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）等不同方式，依照要承載的數(shù)據(jù)改變載波信號(hào)的幅值、頻率、相位，形成調(diào)制信號(hào)，載波信號(hào)承載數(shù)據(jù)后的信號(hào)傳輸過(guò)程稱(chēng)為載波傳輸。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)5.信號(hào)的傳輸模式載波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：（1）克服了目前長(zhǎng)途電話線路不能直接傳輸基帶信號(hào)的特點(diǎn);（2）可實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高了通信線路的利用率;（3）在接收端和發(fā)送端都要設(shè)置調(diào)制解調(diào)器。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)5.信號(hào)的傳輸模式寬帶傳輸在同一介質(zhì)上可以傳輸多個(gè)頻帶的信號(hào)。寬帶傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：可進(jìn)行全部廣播，還可以高速數(shù)據(jù)傳輸?？梢?jiàn)寬帶傳輸系統(tǒng)是模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)，可以在同一信道上進(jìn)行數(shù)字和模擬信息服務(wù)。寬帶傳輸與基帶傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別：（1）數(shù)據(jù)傳輸速率不同?；鶐ЬW(wǎng)幾十到幾百M(fèi)bps,寬帶網(wǎng)可達(dá)Gb/s。（2）寬帶網(wǎng)可劃分多條基本通信信道。能提供多條良好的通信路徑。異步轉(zhuǎn)移模式ATMATM（AsynchronousTransferMode）是一種新的傳輸與交換數(shù)字信息的技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，被規(guī)定為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的傳輸模式。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按地域范圍可分為遠(yuǎn)程網(wǎng)和局域網(wǎng)。遠(yuǎn)程網(wǎng)的跨越范圍可從幾十Km到幾萬(wàn)Km，其傳輸造價(jià)較高；局域網(wǎng)的距離只限于幾十m到25Km，一般為10Km以內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信號(hào)方式、訪問(wèn)控制方式、傳輸介質(zhì)是影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)形式。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（2）星形拓?fù)湓谛切瓮負(fù)渲校總€(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接到中央節(jié)點(diǎn)，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通信都要通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。星形拓?fù)淇蓪?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信量的綜合，每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)只承擔(dān)較小的通信處理量。星形連接中，如果一條線路受損，不會(huì)影響其他線路正常工作。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（3）環(huán)形拓?fù)湓诃h(huán)形拓?fù)渲?，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路。信號(hào)在環(huán)路上從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備單向傳輸，直到信號(hào)傳輸?shù)侥康牡貫橹?。信?hào)只能單向傳輸；一個(gè)設(shè)備故障可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。6.局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（4）總線形拓?fù)溆梢粭l主干電纜作為傳輸介質(zhì)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)分支與總線相連的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？偩€拓?fù)涫枪I(yè)數(shù)據(jù)通信中應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问健?.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（5）樹(shù)形拓?fù)錁?shù)形拓?fù)涫切切瓮負(fù)涞臄U(kuò)展形式。也有人認(rèn)為樹(shù)形拓?fù)涫强偩€拓?fù)涞臄U(kuò)展形式。樹(shù)形拓?fù)淇蛇m用于很寬應(yīng)用范圍，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量、傳輸速率和數(shù)據(jù)類(lèi)型等，都沒(méi)有太多限制，可到達(dá)很高的帶寬。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.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(shí)際傳送信息的載體。磁介質(zhì)：高帶寬、低費(fèi)用、高延時(shí)（小時(shí)）例：80GB/1個(gè)移動(dòng)磁盤(pán)，700盤(pán)，24h可送到任何地方。總?cè)萘?80*700=56000Gbits，總時(shí)間=24*60*60=86400s

傳送速率=56000Gb/86400s≈648Mb/s金屬導(dǎo)體：雙絞線、同軸電纜(粗、細(xì))光纖無(wú)線介質(zhì)：無(wú)線電、短波、微波、衛(wèi)星、光波2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

（1）雙絞線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套--螺旋絞合的雙導(dǎo)線，≈1mm--每根4對(duì)、25對(duì)、1800對(duì)--典型連接距離100m（LAN）--RJ45插座、插頭--優(yōu)缺點(diǎn)：成本低密度高、節(jié)省空間安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）平衡傳輸（高速率）抗干擾性一般連接距離較短屏蔽雙絞線(STP)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

（1）雙絞線以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音非屏蔽雙絞線(UTP)3類(lèi)、5類(lèi)、6類(lèi)（16M、155M、1200M）雙絞線外沒(méi)有任何附加屏蔽2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（2）同軸電纜7.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

基帶同軸電纜

一條電纜只用于一個(gè)信道，50，用于數(shù)字傳輸。寬帶同軸電纜

一條電纜同時(shí)傳輸不同頻率的多路模擬信號(hào)，75，用于模擬傳輸，300—450MHz，100km，需要放大器。銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

細(xì)同軸

--50，D=1.02cm--185m；4中繼、5段（925m）--優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格低，安裝方便（T型連接器、BNC接頭、Terminator），抗干擾能力強(qiáng)，距離短，可靠性差。粗同軸--50，D=2.54cm--500m；4中繼、5段（2500m）--優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高，安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、Terminator），抗干擾能力強(qiáng)，距離中等，可靠性好。

（2）同軸電纜2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

依靠光波承載信息速率高，通信容量大

僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸抗干擾性能極好，保密性好輕便（3）光纜

光從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角≥臨界值時(shí)產(chǎn)生全反射，不會(huì)泄漏。

光纖：纖芯-折射率高、玻璃包層-折射率低

亮度調(diào)制，有脈沖-1，無(wú)脈沖-0

光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測(cè)器 光源:850nm/1300nm/1500nm發(fā)光二極管/激光二極管 介質(zhì):光纖 光檢測(cè)器:光電二極管PIN/雪崩光敏二極管APD

單向傳輸，雙向需兩根光纖2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

（3）光纜2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式共享信道連接方法連接方法（1）集中器或復(fù)用器（2）公用信道法多點(diǎn)接入技術(shù)（1）隨機(jī)接入（2）

受控接入

集中器公用信道法2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（1）隨機(jī)訪問(wèn)方式隨機(jī)訪問(wèn)方式：CSMA/CDCSMA(CarrierSenseMulti-Access):網(wǎng)路上任何節(jié)點(diǎn)都沒(méi)有預(yù)定的發(fā)起通信的時(shí)間，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起通信。當(dāng)遇到多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起通信時(shí)，信號(hào)會(huì)在傳輸線上相互混淆而遭破壞，稱(chēng)為產(chǎn)生“沖突”。為盡量避免由于競(jìng)爭(zhēng)引起的沖突，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息之前，都要偵聽(tīng)傳輸線上是否有信息在發(fā)送，這就是“載波偵聽(tīng)”。8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式（1）隨機(jī)訪問(wèn)方式

隨機(jī)訪問(wèn)方式：CSMA/CDCD(CollisionDetection)由于傳輸線上不可避免地存在傳輸延遲，有可能多個(gè)站同時(shí)偵聽(tīng)到線上空閑并開(kāi)始發(fā)送，從而導(dǎo)致沖突。故每個(gè)節(jié)點(diǎn)在開(kāi)始發(fā)送信息之后，還要繼續(xù)偵聽(tīng)線路，判定是否有其他節(jié)點(diǎn)正與本節(jié)點(diǎn)同時(shí)向傳輸介質(zhì)發(fā)送，一旦發(fā)現(xiàn)，便中止當(dāng)前發(fā)送，這就是“沖突檢測(cè)”。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（1）隨機(jī)訪問(wèn)方式CSMA/CD發(fā)送數(shù)據(jù)流程(1)當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，先偵聽(tīng)媒體，判斷是否有信號(hào)在傳輸；(2)如果有信號(hào)傳輸，轉(zhuǎn)(1)，繼續(xù)偵聽(tīng)；(3)如果媒體上無(wú)信號(hào)傳輸，發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)媒體繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)；(4)如果發(fā)出信息與監(jiān)聽(tīng)信息一致，則認(rèn)為無(wú)沖突，數(shù)據(jù)正確發(fā)送，完成發(fā)送任務(wù)；(5)如果發(fā)送數(shù)據(jù)與監(jiān)聽(tīng)信息不一致，則認(rèn)為發(fā)生沖突，立即中止發(fā)送過(guò)程，并向媒體發(fā)送“沖突強(qiáng)化”信號(hào)，使其他節(jié)點(diǎn)感知沖突，本節(jié)點(diǎn)計(jì)算發(fā)送失敗的次數(shù)；(6)如果發(fā)送失敗的次數(shù)小于某個(gè)閥值，按二進(jìn)制指數(shù)退避算法生成等待時(shí)間值，等待一定時(shí)間，轉(zhuǎn)(1)，重新發(fā)送；(7)如果發(fā)送失敗的次數(shù)大于某個(gè)閥值，停止發(fā)送嘗試，通知用戶，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤。8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式（1）隨機(jī)訪問(wèn)方式

CSMA/CD接收數(shù)據(jù)流程網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都監(jiān)聽(tīng)媒體，若有信號(hào)傳輸，則收集信息并組成幀；然后，節(jié)點(diǎn)分析和判斷幀中的接收地址；如果接收地址是本地地址，復(fù)制接收該幀；否則，丟棄該幀。

CSMA/CD控制方式的數(shù)據(jù)發(fā)送具有廣播的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)可以接收同一信息。對(duì)于指定地址的數(shù)據(jù)幀，只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以復(fù)制和接收該幀。CSMA/CD可歸結(jié)為四句話：

發(fā)前先偵聽(tīng)，空閑即發(fā)送，邊發(fā)邊檢測(cè)，沖突時(shí)退避。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式（1）隨機(jī)訪問(wèn)方式CSMA的類(lèi)型一、不堅(jiān)持CSMA

假如監(jiān)聽(tīng)的結(jié)果表明介質(zhì)是空閑的，則發(fā)送。假如介質(zhì)是忙的，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重新監(jiān)聽(tīng)。二、1堅(jiān)持CSMA

假如介質(zhì)是空閑的，則發(fā)送。假如介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到介質(zhì)空閑，立即發(fā)送。假如沖突發(fā)生，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)。

三、P堅(jiān)持CSMA

假如介質(zhì)是空閑的，則以一定的概率P堅(jiān)持發(fā)送，或以（1-P）的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位后再聽(tīng)。這個(gè)時(shí)間單位等于最大的傳輸延遲。假如介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)直到介質(zhì)空閑，再以一定的概率P堅(jiān)持發(fā)送。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式（2）受控訪問(wèn)方式輪叫輪詢和傳遞輪詢一、輪叫輪詢(roll-callpolling)由主機(jī)預(yù)先確定的順序輪流向各站發(fā)送查詢或其他信息，并接收各站發(fā)來(lái)的信息。輪叫輪詢采用多點(diǎn)線路。二、傳遞輪詢(hubpolling)它將控制權(quán)按順序從一個(gè)站到另一個(gè)站。這一方法實(shí)際上就是令牌傳遞環(huán)所采用的方法，不過(guò)這里采用的是主機(jī)集中控制。輪叫輪詢采用多點(diǎn)線路或具有控制站的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)8.介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式受控訪問(wèn)方式：令牌訪問(wèn)控制方式ADFEBC令牌環(huán)BAFEDC完成功能：令牌傳遞算法邏輯環(huán)的初始化（啟動(dòng)、超時(shí)）站插入算法退出環(huán)路出錯(cuò)恢復(fù)令牌總線令牌環(huán)（IEEE802.5）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán)。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.CRC校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)（cyclicredundancycheck,CRC)對(duì)傳輸序列進(jìn)行一次規(guī)定的除法操作，將除法操作的余數(shù)附加在傳輸信息的后邊。在接收端，也對(duì)收到的數(shù)據(jù)做相同的除法。如果接收端除法得到的結(jié)果其余數(shù)不是零，就表明發(fā)生了錯(cuò)誤?；诔ǖ难h(huán)冗余檢驗(yàn)，其計(jì)算量大于奇偶校驗(yàn)與求和校驗(yàn)，它能夠檢測(cè)出大約99.95%的錯(cuò)誤。2.5傳輸差錯(cuò)及其檢測(cè)與校正數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.循環(huán)冗余校驗(yàn)的工作原理循環(huán)冗余校驗(yàn)原理圖發(fā)送方接收方發(fā)送的數(shù)據(jù)f(x)實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)字段校驗(yàn)字段接收的數(shù)據(jù)f′(x)生成多項(xiàng)式G(x)如果接收正確如果接收出錯(cuò)f(x)：比特序列作為多相式的系數(shù)G(x)：生成多項(xiàng)式k：為生成多項(xiàng)式的最高次冪CRC生成多項(xiàng)式G(x)：由協(xié)議規(guī)定．國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中有：CRC-12:G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16:G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT:G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32:G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+12.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.CRC校驗(yàn)2.5傳輸差錯(cuò)及其檢測(cè)與校正數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.傳輸差錯(cuò)的檢測(cè)CRC生成多項(xiàng)式G(x)：由協(xié)議規(guī)定．國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中有：CRC-12:G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16:G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT:G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32:G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1解：待校驗(yàn)數(shù)據(jù)為110011（6比特）生成多相式為比特序列為：1101（4比特，k=3）將待校驗(yàn)數(shù)據(jù)比特序列乘以23，則產(chǎn)生的乘積為110011000將乘積用生成多項(xiàng)式比特序列去除，按模二算法應(yīng)得到余數(shù)為：001將余數(shù)比特序列加到乘積中:001+110011000=110011001

如果在數(shù)據(jù)傳輸中沒(méi)有錯(cuò)誤,那么接收端收到的帶有CRC校驗(yàn)碼的接收數(shù)據(jù)比特序列一定能被相同的多項(xiàng)式整除,如不能被整除則表明有錯(cuò)誤。例：待校驗(yàn)數(shù)據(jù)為110011。CRC多項(xiàng)式為，寫(xiě)

出循環(huán)冗余碼的計(jì)算和校驗(yàn)過(guò)程。模二算法與算數(shù)算法類(lèi)似，但減法不借位，加法不進(jìn)位，相當(dāng)于異或。思考題：1、畫(huà)出通信系統(tǒng)的組成，并對(duì)系統(tǒng)各個(gè)組成部分功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。2、可靠性指標(biāo)的概念？介質(zhì)帶寬、信道容量和信噪比的概念？信噪比對(duì)信道容量的影響？3、信號(hào)的傳輸模式有哪三種？他們各自的定義和特點(diǎn)是什么？4、待校驗(yàn)數(shù)據(jù)為101011。CRC多項(xiàng)式為G(x)=x3+x2+1;寫(xiě)出循環(huán)冗余碼的計(jì)算和校驗(yàn)過(guò)程。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)屬于一種特殊類(lèi)型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，也受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，特別是互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的影響，有些局域網(wǎng)技術(shù)可直接用于控制網(wǎng)絡(luò)。但由于控制網(wǎng)絡(luò)大多工作在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，從節(jié)點(diǎn)的設(shè)備類(lèi)型、傳輸信息的種類(lèi)、網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)所處的工作環(huán)境等方面，控制網(wǎng)絡(luò)都有別于各式計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的信息網(wǎng)絡(luò)。

2.2現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)1.現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)除了普通PC或其他種類(lèi)的計(jì)算機(jī)、工作站可以作為控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)外，控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)大都是具有計(jì)算與通信能力的測(cè)量控制設(shè)備?？刂破鱌C操縱臺(tái)輸出設(shè)備監(jiān)控設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)傳感器2.2現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)2、現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)控制網(wǎng)絡(luò)以具有通信能力的傳感器、執(zhí)行器、測(cè)控儀表作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為通信介質(zhì)，連接成開(kāi)放式、數(shù)字化、多節(jié)點(diǎn)通信，完成測(cè)量控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)要將現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室，在把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室同時(shí)，又將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令等送往位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，起著現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系與溝通的作用。

控制網(wǎng)絡(luò)要面臨工業(yè)生產(chǎn)的強(qiáng)電磁干擾，面臨各種機(jī)械震動(dòng)，面臨嚴(yán)寒酷暑的野外工作環(huán)境，要求控制網(wǎng)絡(luò)能適應(yīng)這種惡劣的工作環(huán)境?？刂凭W(wǎng)絡(luò)肩負(fù)的特殊任務(wù)和工作環(huán)境，使其具有許多不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量相對(duì)較少，傳輸速率相對(duì)較低，多為短幀傳送。要求通信傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高。2.2現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足對(duì)控制的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)時(shí)控制對(duì)某些變量的數(shù)據(jù)往往要求準(zhǔn)確定時(shí)刷新，控制作用必須在一定時(shí)限內(nèi)完成，或者相關(guān)的控制動(dòng)作一定要按事先規(guī)定的先后順序完成。這種對(duì)動(dòng)作時(shí)間有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)又可分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)兩類(lèi)。普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：非確定性(nondeterministic)網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)：確定性(deterministic)網(wǎng)絡(luò)3.控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求

1.網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)廣播式網(wǎng)絡(luò)：僅有一條通信信道，由網(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器共享。點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)：由一對(duì)一機(jī)器之間的多條連接構(gòu)成。2.局域網(wǎng)按覆蓋的地理范圍進(jìn)行分類(lèi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)覆蓋有限的地理范圍，適用于公司、機(jī)關(guān)、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)、終端與各類(lèi)信息處理設(shè)備連網(wǎng)的需求；提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s～10Gb/s）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境；一般屬于一個(gè)單位所有，易于建立、維護(hù)與擴(kuò)展；2.3網(wǎng)絡(luò)硬件3.城域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)；城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連的需求；城域網(wǎng)在技術(shù)上與局域網(wǎng)相似。4.廣域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)廣域網(wǎng)也稱(chēng)為遠(yuǎn)程網(wǎng)；覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里；覆蓋一個(gè)國(guó)家、地區(qū)，或橫跨幾個(gè)洲，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)；主要使用分組交換技術(shù)；它將分布在不同地區(qū)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，達(dá)到資源共享的目的。5.無(wú)線網(wǎng)6.互聯(lián)網(wǎng)2.3網(wǎng)絡(luò)硬件基本概念網(wǎng)絡(luò)互連是將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來(lái)，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)資源共享。相互連接的網(wǎng)絡(luò)可以是同種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，也可以是運(yùn)行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異型系統(tǒng)。在相互連接的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)子網(wǎng)成為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源都應(yīng)該成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的共享資源，可以為網(wǎng)上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)所享用。同時(shí)，又應(yīng)該屏蔽各子網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、服務(wù)類(lèi)型、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的差異。網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)能實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模、更大范圍的網(wǎng)絡(luò)連接，使網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為一個(gè)整體。

2.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)2.網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范IEEE802.1—通用網(wǎng)絡(luò)概念及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)描述等。IEEE802.2—邏輯鏈路控制IEEE802.3—CSMA/CD總線訪問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.4——TokenBus訪問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.5——TokenRing訪問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.6——城域網(wǎng)的訪問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.7——寬帶局域網(wǎng)IEEE802.8——光纖局域網(wǎng)（FDDI）IEEE802.9——ISDN局域網(wǎng)IEEE802.10——網(wǎng)絡(luò)的安全I(xiàn)EEE802.11——無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.12:100VG-AnyLAN訪問(wèn)控制方法與物理層規(guī)范IEEE802.14:協(xié)調(diào)混合光纖同軸(HFC)網(wǎng)絡(luò)的前端和用戶站點(diǎn)間數(shù)據(jù)通信的協(xié)議。IEEE802.15:無(wú)線個(gè)人網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其代表技術(shù)是藍(lán)牙(Bluetooth)。IEEE802.16：寬帶無(wú)線MAN標(biāo)準(zhǔn)－WiMAX2.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)3.網(wǎng)絡(luò)互連和操作系統(tǒng)局域網(wǎng)操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的重要軟件。局域網(wǎng)操作系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序與網(wǎng)卡通信實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問(wèn)控制和物理層協(xié)議。Netware,WindowsNTServer,LANManager都是局域網(wǎng)操作系統(tǒng)的范例。4.現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)通過(guò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交換，包括在不同傳輸介質(zhì)、不同速率、不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。一般同種總線的網(wǎng)段采用中繼器或網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)連接與擴(kuò)展；不同類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段之間采用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。2.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)1.中繼器中繼器又稱(chēng)重發(fā)器，屬于物理層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，中繼器的主要作用是延長(zhǎng)電纜或光纜的傳輸距離，也可用于增加網(wǎng)段上掛接的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。有電信號(hào)中繼器和光信號(hào)中繼器。中繼器是一個(gè)再生器而不是放大器。2.5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備2.網(wǎng)橋網(wǎng)橋?qū)儆谧饔迷谖锢韺雍蛿?shù)據(jù)鏈路層的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，在兩個(gè)相同類(lèi)型的網(wǎng)段之間進(jìn)行幀中繼。網(wǎng)橋用于在局域網(wǎng)中連接同一類(lèi)型的不同網(wǎng)段，互連采用不同傳輸速率、不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋具備尋址與路徑選擇的功能。2.5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備2.網(wǎng)橋網(wǎng)橋與中繼器的區(qū)別在于，網(wǎng)橋具有使不同網(wǎng)段之間的通信相互隔離的邏輯，或者說(shuō)網(wǎng)橋是一種聰明的中繼器。中繼器不處理報(bào)文，不能理解報(bào)文中的任何東西，只是簡(jiǎn)單地復(fù)制信號(hào)。而網(wǎng)橋除了對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)外，它還知道相鄰段的地址，并基于這些地址實(shí)行包過(guò)濾。2.5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備3.路由器路由器工作在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，它比中繼器和網(wǎng)橋更復(fù)雜一點(diǎn)，并包含有軟件。路由器在具有獨(dú)立地址空間、不同數(shù)據(jù)速率和傳輸媒體的網(wǎng)段間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)。路由器所連接的所有網(wǎng)段，其協(xié)議是一致的。2.5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備4.網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)又被稱(chēng)為網(wǎng)間協(xié)議變換器，用于實(shí)現(xiàn)不同