工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制-通信與通信概述ppt精選課件

.,第二講通信的基本概念,參考書(shū)籍通信原理與通信技術(shù)主編張衛(wèi)鋼，西安電子科技大學(xué)出版社,.,概念和通信系統(tǒng),通信：就是信息的傳遞，“傳遞”就是信息傳輸?shù)姆绞胶瓦^(guò)程。通信系統(tǒng)組成包括，硬件，軟件和傳輸介質(zhì)硬件包括，信源、信宿、傳輸介質(zhì)、收信、發(fā)信設(shè)備,.,通信系統(tǒng)的分類(lèi),按信號(hào)特征的分類(lèi)傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)兩者之間的差別是在數(shù)字通信系統(tǒng)增加了信源編碼和信道編碼。信源編碼是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的功能；信道編碼是將信源編碼的數(shù)字信號(hào)變成適合于信道傳輸?shù)拇a型，以提高傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴?.,重新分類(lèi),模擬通信，模擬通道傳輸模擬信號(hào)數(shù)字通信，接收和發(fā)送是模擬信號(hào)，而傳輸是以數(shù)字過(guò)程或方式，是以數(shù)字形式傳輸模擬信號(hào)數(shù)據(jù)通信，接收和發(fā)送是數(shù)字信號(hào)，而傳輸既可以是數(shù)字過(guò)程或方式，也可以是模擬過(guò)程或方式，主要指計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信,.,數(shù)字通信的特點(diǎn),抗干擾能力強(qiáng)便于對(duì)信號(hào)加工與處理，計(jì)算機(jī)處理傳輸中出現(xiàn)的誤碼可以設(shè)法修正，提高傳輸質(zhì)量數(shù)字信息易于加密，且保密性強(qiáng)能夠傳輸話音、電視、數(shù)據(jù)等多種信息，增加通信的靈活性和通用性,.,按傳輸介質(zhì)分類(lèi),有線無(wú)線,.,按調(diào)制方式分類(lèi),基帶通信系統(tǒng)調(diào)制通信系統(tǒng),.,按通信業(yè)務(wù)分類(lèi),電話通信電報(bào)通信廣播通信電視通信數(shù)據(jù)通信,.,按工作波段分類(lèi),長(zhǎng)波通信中波短波微波光通信,.,通信方式,按通信數(shù)量，分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)按傳輸方向與傳輸時(shí)間，單工，半雙工，雙工按通信終端的連接方式分為直通和交換方式按數(shù)字信號(hào)傳輸順序，分串行和并行按同步不同，分異步和同步,.,信道和傳輸介質(zhì),信道，信號(hào)傳輸?shù)耐緩?，調(diào)制信道，是通過(guò)乘性干擾和加性干擾影響通信質(zhì)量編碼信道，是數(shù)字序列的變化干擾影響通信質(zhì)量,.,傳輸介質(zhì),有線介質(zhì)，雙絞線、同軸電纜、架空明線，多芯電纜，光纖無(wú)線介質(zhì)，空間和大氣,.,有線介質(zhì),雙絞線，屏蔽STP和非屏蔽UTP，傳輸距離幾米到十幾千米。第一類(lèi)雙絞線就是住宅常用的纏繞式電話線，只適用于語(yǔ)音傳輸。不適用高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)诙?lèi)傳輸速率4Mb/s，可語(yǔ)音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谌?lèi)傳輸速率10Mb/s，局域網(wǎng)采用的最低檔雙絞線第四類(lèi)傳輸速率16Mb/s，主要用于令牌環(huán)網(wǎng)第五類(lèi)傳輸速率100Mb/s，用于光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI、快速以太網(wǎng)和ATM。超五類(lèi)傳輸速率可155Mb/s,.,同軸電纜,50的基帶同軸電纜，75的寬帶同軸電纜基帶同軸電纜，一條基帶同軸電纜只支持一個(gè)信道，傳輸帶寬120MHZ，能夠以10Mb/s的速率把基帶數(shù)字信號(hào)傳輸11.2km。寬帶同軸電纜，支持的帶寬300400MHZ，傳輸距離可達(dá)100km。用于綜合服務(wù)寬帶網(wǎng)的多路復(fù)用,.,光纖,單模多模,.,無(wú)線介質(zhì),無(wú)線電波光波，紅外和激光對(duì)于無(wú)線電頻率高低分為9個(gè)大波段傳播方式,.,.,信號(hào)與噪聲,信號(hào)噪聲，單頻噪聲，脈沖噪聲，起伏噪聲,.,信號(hào)頻譜與信道通頻帶,周期信號(hào)的頻譜非周期信號(hào)的頻譜信道通頻帶,.,通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià),有效性和可靠性對(duì)于模擬通信，用傳輸帶寬來(lái)衡量有效性，用接收端的信噪比來(lái)評(píng)價(jià)可靠性。帶寬由傳輸介質(zhì)和信號(hào)的處理方式?jīng)Q定。對(duì)于數(shù)字通信，用信息傳輸速率（比特率）來(lái)衡量有效性，表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?；單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)為碼元傳輸速率，其單位為波特，稱為波特率。波特率體現(xiàn)系統(tǒng)傳輸信號(hào)的能力。兩者之間的關(guān)系由多進(jìn)制決定。,.,通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià),可靠性由差錯(cuò)率來(lái)衡量，有兩個(gè)內(nèi)容誤碼率和誤信率。誤碼率，錯(cuò)誤的碼元/傳輸?shù)目偞a元數(shù)誤信率，錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)/傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù),.,網(wǎng)絡(luò)的信息通信基礎(chǔ),數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)二進(jìn)制信號(hào)傳輸,以電壓或電流方式有無(wú)來(lái)反映信號(hào)傳輸：模擬信號(hào)傳輸和數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)編碼不歸零制NRZ，無(wú)法區(qū)分一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始曼徹斯特編碼，用跳變或沿觸發(fā)形式，容易實(shí)現(xiàn)發(fā)送方和接收方同步差分曼徹斯特編碼，有跳變就是0，無(wú)跳變就是1，每位之間的跳變?yōu)橥街?.,用模擬信號(hào)表示數(shù)據(jù),幅移鍵控法ASK，載波的幅值隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化頻移鍵控法FSK，載波的頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化相移鍵控法PSK，載波的相位隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化,.,數(shù)據(jù)傳輸速度,數(shù)據(jù)傳輸速率，比特?cái)?shù)在模擬線路傳輸數(shù)字信號(hào)，需要對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制，有三種方式，AM、FM和PM。每秒線路狀態(tài)變化最大次數(shù)為調(diào)制頻率，用波特率表示數(shù)據(jù)信號(hào)速率=調(diào)制速率*k，k為1次調(diào)制可能傳送的位數(shù),.,兩臺(tái)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸,異步同步面向字符的傳輸方案，以字符為單位，如BISYNC面向位的傳輸方案，以位為單位，如SDLC和HDLC,.,多臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸,頻分多路復(fù)用FDM，時(shí)分多路復(fù)用TDM統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用STDM波分多路復(fù)用WDM,850,1310,1550多路復(fù)用器MUX,.,信號(hào)的傳輸方式,基帶傳輸，就是在數(shù)字通信的信道上直接傳輸數(shù)據(jù)。目前局域網(wǎng)、控制網(wǎng)絡(luò)采用此方式。載波傳輸，采用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制后實(shí)行傳輸。寬帶網(wǎng)。異步傳輸模式，ATM支持多媒體通信，包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻信號(hào)，按需分配頻帶，速率達(dá)155Mbps-2.4Gbps,也有25Mbps和50Mbps的ATM，適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。,.,網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換方式,線路交換方式，優(yōu)點(diǎn)：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式通信。缺點(diǎn)：不具備突發(fā)性通信、系統(tǒng)效率低、不具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，不具備差錯(cuò)控制能力。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，與線路交換方式的主要區(qū)別在于，按一定格式發(fā)送數(shù)據(jù)、目的地址、原地址和控制信息，組成報(bào)文和報(bào)文分組。通信控制處理器要完成接收數(shù)據(jù)、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。數(shù)據(jù)報(bào)方式，傳輸延時(shí)較大,適用于突發(fā)通信,不善于長(zhǎng)報(bào)文,會(huì)話式通信虛電路方式,節(jié)點(diǎn)需要做差錯(cuò)檢測(cè),無(wú)需做路徑選擇,節(jié)點(diǎn)之間可建立多條虛電路連接.,.,交換方式的總結(jié),線路交換方式適合于高負(fù)荷的持續(xù)通信要求，尤其是會(huì)話式通信與語(yǔ)音、圖像通信，不適合突發(fā)性通信報(bào)文交換方式適合于長(zhǎng)報(bào)文、無(wú)實(shí)時(shí)要求的通信，不適合會(huì)話式通信；數(shù)據(jù)報(bào)方式適合于靈活的突發(fā)性短報(bào)文傳輸，不適合會(huì)話式和有實(shí)時(shí)性要求的通信；虛電路方式既適合于定時(shí)、定對(duì)象、長(zhǎng)報(bào)文通信，也適合會(huì)話式通信和語(yǔ)音、動(dòng)態(tài)圖像和圖形通信要求,.,網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,中繼器網(wǎng)橋路由器網(wǎng)關(guān),.,差錯(cuò)檢測(cè)與控制,糾錯(cuò)碼方案,讓每個(gè)傳輸?shù)膱?bào)文分組帶上足夠的冗余信息,以便在接收端發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸錯(cuò)誤。復(fù)雜、造價(jià)高、費(fèi)時(shí)間，不易采用。檢錯(cuò)碼方案,讓報(bào)文分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)的冗余信息,但不能確定哪一位出錯(cuò),而且自己本身不能糾正傳輸差錯(cuò)。簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、編解碼快，廣泛使用奇偶校驗(yàn)碼循環(huán)冗余編碼CRC,.,幾種常用的檢錯(cuò)碼,奇偶校驗(yàn)碼；水平奇偶校驗(yàn)碼；二維奇偶校驗(yàn)碼群計(jì)數(shù)碼恒比碼,.,ITS中的通信技術(shù),智能交通系統(tǒng)ITS-intelligenttransportsystem最早在美國(guó)出現(xiàn)，60年代末隨后日本和歐盟跟隨。目前三大基地，美國(guó)、日本和歐盟日本提出智能交通系統(tǒng)的名稱,.,ITS的組成,先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)ATIS，提供與交通有關(guān)的公共信息。先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)ATMS，對(duì)交通科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的管理與控制系統(tǒng)。例如ETC先進(jìn)的車(chē)輛系統(tǒng)，是最復(fù)雜的子系統(tǒng)。無(wú)人駕駛、群控制先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)APTS，功能輔助管理商用車(chē)輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)CVOS，貨車(chē)、出租、公交車(chē)和緊急車(chē)輛與公共交通的關(guān)系研究,.,ITS中的信息,向交通設(shè)施使用者發(fā)布的公共信息，氣象、路況、阻塞、事故、車(chē)輛到達(dá)、售票信息。交通管理部門(mén)的內(nèi)部信息