《微型計算機控制技術(shù)》于海生第8章

1、第8章 分布式測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是工業(yè)測控網(wǎng)絡(luò)和分散型測控系統(tǒng)的關(guān)鍵技是工業(yè)測控網(wǎng)絡(luò)和分散型測控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)術(shù) 。對于大規(guī)模工業(yè)測控系統(tǒng)，需要將任務(wù)分給多個計算。對于大規(guī)模工業(yè)測控系統(tǒng)，需要將任務(wù)分給多個計算機系統(tǒng)并行工作，不同地理位置和不同功能計算機之間需機系統(tǒng)并行工作，不同地理位置和不同功能計算機之間需要按照要按照統(tǒng)一的協(xié)議連接統(tǒng)一的協(xié)議連接和交換信息就構(gòu)成計算機分布式測和交換信息就構(gòu)成計算機分布式測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？鼐W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 本章主要介紹工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、分布式控制系統(tǒng)、本章主要介紹工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)、綜合自動化技術(shù)和分布式測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計舉現(xiàn)場總

2、線技術(shù)、綜合自動化技術(shù)和分布式測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計舉例。例。8.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 8.1.1 8.1.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述 8.1.2 8.1.2 數(shù)據(jù)通信編碼技術(shù)數(shù)據(jù)通信編碼技術(shù) 8.1.3 8.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu) 8.1.4 IEEE 8028.1.4 IEEE 802標準標準 8.1.5 8.1.5 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價和選型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價和選型8.1.1 8.1.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述 1.1.網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)中互連的點稱為結(jié)點或站，結(jié)點間的物理連網(wǎng)絡(luò)中互連的點稱為結(jié)點或站，結(jié)點間的物理連接結(jié)構(gòu)稱為拓撲，采用拓撲學(xué)來研究結(jié)點和結(jié)點間連

3、接結(jié)構(gòu)稱為拓撲，采用拓撲學(xué)來研究結(jié)點和結(jié)點間連線線( (稱鏈路稱鏈路) )的幾何排列。局部網(wǎng)絡(luò)通常有四種拓撲結(jié)的幾何排列。局部網(wǎng)絡(luò)通常有四種拓撲結(jié)構(gòu)：構(gòu)：星形、環(huán)形、總線形和樹形星形、環(huán)形、總線形和樹形。 （1 1）星形結(jié)構(gòu)）星形結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 中心結(jié)點是主結(jié)點，它接受各分散結(jié)點的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相中心結(jié)點是主結(jié)點，它接受各分散結(jié)點的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)結(jié)點，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。應(yīng)結(jié)點，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。工作過程：工作過程： 當某一結(jié)點想要傳輸數(shù)據(jù)時，它首先向當某一結(jié)點想要傳輸數(shù)據(jù)時，它首先向中心結(jié)點發(fā)送中心結(jié)點發(fā)送一個一個請求，以便同另一個目的結(jié)點建立連接。一旦請求，以便同另一

4、個目的結(jié)點建立連接。一旦兩個結(jié)點建立了兩個結(jié)點建立了連接連接，則在這兩點間就象是一條，則在這兩點間就象是一條專用線路專用線路連接起來一樣，進行連接起來一樣，進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸。特點：特點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于控制和管理，建網(wǎng)容易；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于控制和管理，建網(wǎng)容易；網(wǎng)絡(luò)延遲時間短，傳輸錯誤率較低；網(wǎng)絡(luò)延遲時間短，傳輸錯誤率較低；網(wǎng)絡(luò)可靠性較低，一旦中央結(jié)點出現(xiàn)故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓；網(wǎng)絡(luò)可靠性較低，一旦中央結(jié)點出現(xiàn)故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓；網(wǎng)絡(luò)資源大部分在外圍點上，相互結(jié)點必須經(jīng)過中央結(jié)點才網(wǎng)絡(luò)資源大部分在外圍點上，相互結(jié)點必須經(jīng)過中央結(jié)點才能轉(zhuǎn)發(fā)信息；能轉(zhuǎn)發(fā)信息；通訊電路都是專用線路，利用率不高

5、，故網(wǎng)絡(luò)成本較高。通訊電路都是專用線路，利用率不高，故網(wǎng)絡(luò)成本較高。（2 2）環(huán)形結(jié)構(gòu)）環(huán)形結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 各結(jié)點通過環(huán)接口連于一條各結(jié)點通過環(huán)接口連于一條首尾相連的閉合環(huán)形首尾相連的閉合環(huán)形通信線路中，通信線路中，環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)按事先環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)按事先規(guī)定好的方向規(guī)定好的方向從一個結(jié)點單向傳送到另一結(jié)點。從一個結(jié)點單向傳送到另一結(jié)點。工作過程：工作過程： 一個結(jié)點按事先規(guī)定好的方向從一個結(jié)點單向傳送到另一個結(jié)一個結(jié)點按事先規(guī)定好的方向從一個結(jié)點單向傳送到另一個結(jié)點，當傳送信息的目的地值與環(huán)上的某結(jié)點的地址相等時，信息才點，當傳送信息的目的地值與環(huán)上的某結(jié)點的地址相等時，信息才被該結(jié)點的環(huán)接

6、口接收，否則，繼續(xù)向下傳送。被該結(jié)點的環(huán)接口接收，否則，繼續(xù)向下傳送。特點：特點：信息流在網(wǎng)絡(luò)中是沿固定的方向流動，故兩個結(jié)點之間僅有唯一信息流在網(wǎng)絡(luò)中是沿固定的方向流動，故兩個結(jié)點之間僅有唯一的通路，簡化了路徑選擇控制；的通路，簡化了路徑選擇控制；環(huán)路中每個結(jié)點的收發(fā)信息均由環(huán)接口控制，控制軟件較簡單；環(huán)路中每個結(jié)點的收發(fā)信息均由環(huán)接口控制，控制軟件較簡單；環(huán)路中，當某結(jié)點故障時，可采用旁路環(huán)的方法，提高了可靠性；環(huán)路中，當某結(jié)點故障時，可采用旁路環(huán)的方法，提高了可靠性；環(huán)結(jié)構(gòu)其結(jié)點數(shù)的增加將影響信息的傳輸效率，故擴展受到一定環(huán)結(jié)構(gòu)其結(jié)點數(shù)的增加將影響信息的傳輸效率，故擴展受到一定的限制。的

7、限制。應(yīng)用應(yīng)用：環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較適合于信息處理和自動化系統(tǒng)中使用，是微環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較適合于信息處理和自動化系統(tǒng)中使用，是微機局部網(wǎng)絡(luò)中常用的結(jié)構(gòu)之一。特別是機局部網(wǎng)絡(luò)中常用的結(jié)構(gòu)之一。特別是IBMIBM公司推出公司推出令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)之后，之后，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就被越來越多的人所采用。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就被越來越多的人所采用。 （3 3）總線形結(jié)構(gòu)）總線形結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 個結(jié)點經(jīng)其接口，個結(jié)點經(jīng)其接口，通過一條或幾條通訊線路與公共總線連通過一條或幾條通訊線路與公共總線連接接。其任何結(jié)點的信息都可以沿著總線傳輸，并且能被任一結(jié)。其任何結(jié)點的信息都可以沿著總線傳輸，并且能被任一結(jié)點接收。由于信息傳輸方向是

8、從發(fā)送結(jié)點向兩端擴散，因此又點接收。由于信息傳輸方向是從發(fā)送結(jié)點向兩端擴散，因此又稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。 總線形網(wǎng)絡(luò)的接口內(nèi)具有總線形網(wǎng)絡(luò)的接口內(nèi)具有發(fā)送器和接收器發(fā)送器和接收器。接收器接收器接收總接收總線上的線上的串行串行信息，并將其轉(zhuǎn)換為信息，并將其轉(zhuǎn)換為并行并行信息送到結(jié)點；信息送到結(jié)點；發(fā)送器發(fā)送器則則將將并行并行信息轉(zhuǎn)換成信息轉(zhuǎn)換成串行串行信息廣播發(fā)送到總線上。當在總線上發(fā)信息廣播發(fā)送到總線上。當在總線上發(fā)送的信息目的地址與某一結(jié)點的接口地址相符時，傳送的信息送的信息目的地址與某一結(jié)點的接口地址相符時，傳送的信息就被該結(jié)點接收。由于一條公共總線具有一定的負載能力，因就被該結(jié)

9、點接收。由于一條公共總線具有一定的負載能力，因此總線長度有限，其所能連接的結(jié)點數(shù)也有限。此總線長度有限，其所能連接的結(jié)點數(shù)也有限。 特點：特點： 結(jié)構(gòu)簡單靈活，擴展方便；結(jié)構(gòu)簡單靈活，擴展方便； 可靠性高，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快；可靠性高，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快； 共享資源能力強，便于廣播式工作；共享資源能力強，便于廣播式工作； 設(shè)備少，價格低，安裝和使用方便；設(shè)備少，價格低，安裝和使用方便； 由于所有結(jié)點共用一條總線，因此總線上傳送的信息容易由于所有結(jié)點共用一條總線，因此總線上傳送的信息容易發(fā)生沖突和碰撞，故不易用在實時性要求高的場合。發(fā)生沖突和碰撞，故不易用在實時性要求高的場合。應(yīng)用：應(yīng)用： 總線形結(jié)構(gòu)是

10、目前使用最廣泛的結(jié)構(gòu)，也是一種最傳統(tǒng)的主總線形結(jié)構(gòu)是目前使用最廣泛的結(jié)構(gòu)，也是一種最傳統(tǒng)的主流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)最適于信息管理系統(tǒng)、辦公室自動化系統(tǒng)、流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)最適于信息管理系統(tǒng)、辦公室自動化系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。教學(xué)系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 （4 4）樹形結(jié)構(gòu)）樹形結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 分層結(jié)構(gòu)，適用于分級管理和控制系統(tǒng)。分層結(jié)構(gòu)，適用于分級管理和控制系統(tǒng)。特點：特點：通訊線路總長度較短，連網(wǎng)成本低，易于擴展，但結(jié)構(gòu)較通訊線路總長度較短，連網(wǎng)成本低，易于擴展，但結(jié)構(gòu)較星形復(fù)雜；星形復(fù)雜；網(wǎng)絡(luò)中除葉結(jié)點外，任一結(jié)點或連線的故障均影響其所在網(wǎng)絡(luò)中除葉結(jié)點外，任一結(jié)點或連線的故障均影響其所

11、在支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)： 就是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的就是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路物理通路，也是通信中實際傳送，也是通信中實際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有電話線，同軸電纜，雙絞電話線，同軸電纜，雙絞線，光導(dǎo)纖維電纜，無線與衛(wèi)星通信線，光導(dǎo)纖維電纜，無線與衛(wèi)星通信。對于傳輸介質(zhì)，包括以下。對于傳輸介質(zhì)，包括以下特性：物理特性，傳輸特性，連通特性，地理范圍，抗干擾性和特性：物理特性，傳輸特性，連通特性，地理范圍，抗干擾性和相對價格。相對價格。介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制： 各結(jié)點通過各結(jié)點通過公共通道公共通道傳

12、輸信息，因此存在傳輸信息，因此存在如何合理分配信道如何合理分配信道的問題（既充分利用信道的空間和時間，又防止發(fā)生各信息間的的問題（既充分利用信道的空間和時間，又防止發(fā)生各信息間的互相沖突）。訪問控制方式的功能就是合理解決信道的分配。互相沖突）。訪問控制方式的功能就是合理解決信道的分配。常用的傳輸訪問控制方式有三種，即常用的傳輸訪問控制方式有三種，即 沖突檢測的載波偵聽多路訪問沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA(CSMACD)CD)； 令牌環(huán)令牌環(huán)(Token Ring)(Token Ring)； 令牌總線令牌總線(Token Bus)(Token Bus)。 三種方式都得到三種方式都得到IE

13、EE802IEEE802委員會的認可，成為國際標準。委員會的認可，成為國際標準。2.2.介質(zhì)訪問控制技術(shù)介質(zhì)訪問控制技術(shù)(1)(1)沖突檢測的載波偵聽多路訪問沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA(CSMACD)CD) 又稱為隨機訪問技術(shù)或爭用技術(shù)又稱為隨機訪問技術(shù)或爭用技術(shù)適用于適用于總線形和樹總線形和樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 工作原理：工作原理： 當某一結(jié)點要發(fā)送信息時，首先要當某一結(jié)點要發(fā)送信息時，首先要偵聽偵聽網(wǎng)絡(luò)中有無其它結(jié)網(wǎng)絡(luò)中有無其它結(jié)點正在發(fā)送信息，若沒有則立即發(fā)送；否則，等待一段時間，點正在發(fā)送信息，若沒有則立即發(fā)送；否則，等待一段時間，直至信道空閑，開始發(fā)送。直至信道空閑，開始

14、發(fā)送。確定等待時間的方法：確定等待時間的方法： 當某結(jié)點檢測到信道被占用后，繼續(xù)檢測，發(fā)現(xiàn)空閑，當某結(jié)點檢測到信道被占用后，繼續(xù)檢測，發(fā)現(xiàn)空閑，立即發(fā)送；立即發(fā)送； 當某點檢測到信道被占用后就延遲一個隨機時間，然當某點檢測到信道被占用后就延遲一個隨機時間，然后再檢測。重復(fù)這一過程，直到信到空閑，開始發(fā)送。后再檢測。重復(fù)這一過程，直到信到空閑，開始發(fā)送。沖突的解決方法：沖突的解決方法： 由于傳輸線上不可避免的有時間的延遲，有可能多個站同由于傳輸線上不可避免的有時間的延遲，有可能多個站同時監(jiān)聽到線上空閑并開始發(fā)送，從而導(dǎo)致沖突。因此，當結(jié)點時監(jiān)聽到線上空閑并開始發(fā)送，從而導(dǎo)致沖突。因此，當結(jié)點開始

15、發(fā)送信息時，該結(jié)點開始發(fā)送信息時，該結(jié)點繼續(xù)對網(wǎng)絡(luò)檢測繼續(xù)對網(wǎng)絡(luò)檢測一段時間，且把收到一段時間，且把收到的信息和自己發(fā)送的的信息和自己發(fā)送的信息進行比較信息進行比較，若相同，則發(fā)送正常進行；，若相同，則發(fā)送正常進行；若不同，說明由其它結(jié)點發(fā)送信息，引起混亂，應(yīng)立即停止，若不同，說明由其它結(jié)點發(fā)送信息，引起混亂，應(yīng)立即停止，等待一個隨機時間，在重復(fù)上述過程。等待一個隨機時間，在重復(fù)上述過程。結(jié)論：結(jié)論： CSMACSMACDCD方式原理較簡單，且技術(shù)上較易實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中方式原理較簡單，且技術(shù)上較易實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點處于同等地位，無需集中控制，但不能提供優(yōu)先級控各結(jié)點處于同等地位，無需集中控制，但不

16、能提供優(yōu)先級控制，所有結(jié)點都有平等競爭的能力，在網(wǎng)絡(luò)負載不重情況下，制，所有結(jié)點都有平等競爭的能力，在網(wǎng)絡(luò)負載不重情況下，有較高的效率，但當網(wǎng)絡(luò)負載增大時，發(fā)送信息的等待時間有較高的效率，但當網(wǎng)絡(luò)負載增大時，發(fā)送信息的等待時間加長，效率顯著降低。加長，效率顯著降低。 由于由于CSMACSMA的訪問存在發(fā)報沖突問題，而產(chǎn)生沖突的原因的訪問存在發(fā)報沖突問題，而產(chǎn)生沖突的原因是由于各站點發(fā)報是隨機的。為了解決這種由于是由于各站點發(fā)報是隨機的。為了解決這種由于“隨機隨機”而而產(chǎn)生的沖突問題，可采用有控制的發(fā)報方式。下面，介紹一產(chǎn)生的沖突問題，可采用有控制的發(fā)報方式。下面，介紹一種種有控制的發(fā)報方式有控

17、制的發(fā)報方式令牌發(fā)送技術(shù)。令牌發(fā)送技術(shù)。 令牌環(huán)令牌環(huán)：全稱為令牌通行環(huán)：全稱為令牌通行環(huán)(Token Passing Ring)(Token Passing Ring)，適用于，適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 令牌是控制標志，網(wǎng)中令牌是控制標志，網(wǎng)中只設(shè)一張令牌只設(shè)一張令牌，并，并依次沿各結(jié)點傳送依次沿各結(jié)點傳送。令牌的兩個狀態(tài)令牌的兩個狀態(tài) “空空”狀態(tài)：表示令牌沒有被占用，當其傳至正待發(fā)送信息狀態(tài)：表示令牌沒有被占用，當其傳至正待發(fā)送信息的結(jié)點時，該結(jié)點立即發(fā)送，并置令牌為的結(jié)點時，該結(jié)點立即發(fā)送，并置令牌為“忙忙”狀態(tài)。狀態(tài)。 “忙忙”狀態(tài)：表示令牌被占用，即令牌正在攜帶信息發(fā)送，

18、狀態(tài)：表示令牌被占用，即令牌正在攜帶信息發(fā)送，當所發(fā)信息當所發(fā)信息環(huán)繞一周環(huán)繞一周，由發(fā)送結(jié)點將，由發(fā)送結(jié)點將“忙忙”令牌置為令牌置為“空空”令牌。令牌。 工作過程工作過程：令牌依次沿每個結(jié)點傳送，使每個結(jié)點都有平等：令牌依次沿每個結(jié)點傳送，使每個結(jié)點都有平等發(fā)送信息的機會。當一個結(jié)點占令牌期間其它結(jié)點只能處于接收發(fā)送信息的機會。當一個結(jié)點占令牌期間其它結(jié)點只能處于接收狀態(tài)。當所發(fā)信息繞環(huán)一周，并由發(fā)送結(jié)點清除，狀態(tài)。當所發(fā)信息繞環(huán)一周，并由發(fā)送結(jié)點清除，“忙忙”令牌又令牌又被置為被置為“空空”狀態(tài)，繞環(huán)傳送令牌。當下一結(jié)點要發(fā)送信息時，狀態(tài)，繞環(huán)傳送令牌。當下一結(jié)點要發(fā)送信息時，則下一結(jié)點便

19、得到這一令牌，并可發(fā)送信息。則下一結(jié)點便得到這一令牌，并可發(fā)送信息。 令牌環(huán)的特點令牌環(huán)的特點：能提供可調(diào)整的訪問控制方法；能提供優(yōu)先能提供可調(diào)整的訪問控制方法；能提供優(yōu)先權(quán)服務(wù)；有較強的實時性；需對令牌進行維護，令牌丟失降低環(huán)權(quán)服務(wù)；有較強的實時性；需對令牌進行維護，令牌丟失降低環(huán)路利用率；控制電路復(fù)雜。路利用率；控制電路復(fù)雜。（2 2）令牌環(huán)）令牌環(huán)(Token Ring)(Token Ring)（3 3）令牌總線）令牌總線(Token Bus)(Token Bus) 將令牌訪問原理應(yīng)用于將令牌訪問原理應(yīng)用于總線網(wǎng)總線網(wǎng)，構(gòu)成令牌總線方式。，構(gòu)成令牌總線方式。原理：原理： 這種方式和這種方

20、式和CSMA/CDCSMA/CD方式一樣，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓撲，但不同方式一樣，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓撲，但不同的是在網(wǎng)上個工作站按一定的順序形成一個的是在網(wǎng)上個工作站按一定的順序形成一個邏輯環(huán)邏輯環(huán)。每個工作。每個工作站在環(huán)中均有一個指定的邏輯位置。邏輯環(huán)的控制方式類同于站在環(huán)中均有一個指定的邏輯位置。邏輯環(huán)的控制方式類同于令牌環(huán)。令牌環(huán)。工作過程：工作過程： 當各站都沒有幀發(fā)送時，令牌的形式為當各站都沒有幀發(fā)送時，令牌的形式為0111111101111111，成為空標，成為空標記。當一個站要發(fā)送幀時，需要等待空標記通過，然后將它改記。當一個站要發(fā)送幀時，需要等待空標記通過，然后將它改為忙標志，即為忙標

21、志，即0111111001111110。緊跟著。緊跟著忙標記忙標記，該站把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到，該站把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到環(huán)上。由于標記是忙狀態(tài)，所以其他站不能發(fā)送幀，必須等待。環(huán)上。由于標記是忙狀態(tài)，所以其他站不能發(fā)送幀，必須等待。接收幀的過程是這樣的，當幀通過站時，該站將幀的目的地址接收幀的過程是這樣的，當幀通過站時，該站將幀的目的地址和本站的地址相比較，如地址不符合，則不接收數(shù)據(jù)，同時將和本站的地址相比較，如地址不符合，則不接收數(shù)據(jù)，同時將幀送入環(huán)上。如果符合，則將幀放入接收緩沖器，在輸入到站幀送入環(huán)上。如果符合，則將幀放入接收緩沖器，在輸入到站內(nèi)，同時將幀送回到環(huán)上。發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到內(nèi)，

22、同時將幀送回到環(huán)上。發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站，將該幀從環(huán)上移去，同時將標記改為空閑標記。發(fā)送站，將該幀從環(huán)上移去，同時將標記改為空閑標記。 不同于令牌環(huán)的是，在令牌總線中，信息可以不同于令牌環(huán)的是，在令牌總線中，信息可以雙向傳送雙向傳送、任、任何結(jié)點都能何結(jié)點都能“聽到聽到”其它結(jié)點發(fā)出的信息。為此，結(jié)點發(fā)送的信其它結(jié)點發(fā)出的信息。為此，結(jié)點發(fā)送的信息中要有指出下一個要控制的結(jié)點的地址。由于只有獲得令牌的息中要有指出下一個要控制的結(jié)點的地址。由于只有獲得令牌的結(jié)點才可發(fā)送信息結(jié)點才可發(fā)送信息( (此時其它結(jié)點只收不發(fā)此時其它結(jié)點只收不發(fā)) )，因此該方式不要檢，因此該方式不要檢測沖

23、突就可以避免沖突。測沖突就可以避免沖突。特點：特點： 1.1.網(wǎng)絡(luò)必須要有初始化功能，即能夠產(chǎn)生一個順序訪問的次網(wǎng)絡(luò)必須要有初始化功能，即能夠產(chǎn)生一個順序訪問的次序。這就是一個爭用的過程，爭用的結(jié)果是只有一個站能夠獲得序。這就是一個爭用的過程，爭用的結(jié)果是只有一個站能夠獲得標記，并產(chǎn)生次序。標記，并產(chǎn)生次序。 2.2.當網(wǎng)絡(luò)中的標志丟失或者產(chǎn)生多個標記時，必須有故障恢當網(wǎng)絡(luò)中的標志丟失或者產(chǎn)生多個標記時，必須有故障恢復(fù)功能。復(fù)功能。 3.3.必須有消除不活動結(jié)點或者添加新的結(jié)點的功能。必須有消除不活動結(jié)點或者添加新的結(jié)點的功能。 4.4.吞吐能力大，吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的提高而增加；吞吐能力大

24、，吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的提高而增加； 5.5.控制功能不隨電纜長度的增加而減弱；控制功能不隨電纜長度的增加而減弱； 6.6.不需沖突檢測。不需沖突檢測。3.3.信息交換技術(shù)信息交換技術(shù) 為了提高計算機通信網(wǎng)的通信設(shè)備和線路的利用率，有必為了提高計算機通信網(wǎng)的通信設(shè)備和線路的利用率，有必要研究通信網(wǎng)絡(luò)上信息交換技術(shù)。即如何要研究通信網(wǎng)絡(luò)上信息交換技術(shù)。即如何控制信息傳輸控制信息傳輸，才能，才能提高通信效率。提高通信效率。 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，信息交換方式分為三類：在計算機網(wǎng)絡(luò)中，信息交換方式分為三類：線路交換、報線路交換、報文交換、分組交換。文交換、分組交換。 交換原理：交換原理：通過網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點在

25、兩個站之間建立一條通過網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點在兩個站之間建立一條專用的物理線路專用的物理線路進行數(shù)進行數(shù)據(jù)傳送，傳送結(jié)束再據(jù)傳送，傳送結(jié)束再“拆除拆除”線路。線路。交換過程：交換過程：例如右圖中例如右圖中S1S1要把報文要把報文M1M1傳送給站傳送給站S3S3，可以，可以有多條路徑，比如路徑有多條路徑，比如路徑N1N2N3N1N2N3或或N1N1N7N3N7N3等。首先站等。首先站S1S1向結(jié)點向結(jié)點N1N1申請與站申請與站S3S3通信，按照路徑算法通信，按照路徑算法( (如路徑短，等待時間短如路徑短，等待時間短等等) )，結(jié)點，結(jié)點N1N1選擇選擇N7N7為下一個結(jié)點，結(jié)點為下一個結(jié)點，結(jié)點N7N7再

26、選再選N3N3為下一個結(jié)點，這樣站為下一個結(jié)點，這樣站S1S1經(jīng)結(jié)點經(jīng)結(jié)點N1N1N7N3N7N3與站與站S3S3建立了一條專用的物理線路。然后站建立了一條專用的物理線路。然后站S1S1向向S3S3傳送報傳送報文，報文傳送周期結(jié)束，立即文，報文傳送周期結(jié)束，立即“拆除拆除”專用線路專用線路N1N7N3N1N7N3，并，并釋放占用資源。線路交換方式的釋放占用資源。線路交換方式的通信分三步通信分三步：建立線路，傳送數(shù)建立線路，傳送數(shù)據(jù)，拆除線路據(jù)，拆除線路。由于建立了一條專用線路，所以報文傳送的實時。由于建立了一條專用線路，所以報文傳送的實時性好，各結(jié)點延時小。但是，一旦兩站連接起來，即使沒有數(shù)據(jù)

27、性好，各結(jié)點延時小。但是，一旦兩站連接起來，即使沒有數(shù)據(jù)傳送，別的站也不能用線路上的結(jié)點，因而線路的利用率低。為傳送，別的站也不能用線路上的結(jié)點，因而線路的利用率低。為了了提高利用率，可采用報文交換提高利用率，可采用報文交換。（1 1）線路交換）線路交換(2) (2) 報文交換報文交換 仍然以上圖中站仍然以上圖中站S1S1要發(fā)報文要發(fā)報文M1M1給站給站S3S3為例。首先站為例。首先站S1S1把把目的目的S3S3的名字附加在報文的名字附加在報文上，再把報文交給結(jié)點上，再把報文交給結(jié)點N1N1。結(jié)點結(jié)點N1N1存儲這個報文，并且決定下一個結(jié)點為存儲這個報文，并且決定下一個結(jié)點為N7N7，但是，但

28、是要在結(jié)點要在結(jié)點N1N7N1N7的線路上傳輸這個報文，還要進行的線路上傳輸這個報文，還要進行排隊排隊等待等待。當這段線路可用時，就把報文發(fā)送到結(jié)點。當這段線路可用時，就把報文發(fā)送到結(jié)點N7N7。結(jié)。結(jié)點點N7N7繼續(xù)仿照上述過程，把報文發(fā)送到結(jié)點繼續(xù)仿照上述過程，把報文發(fā)送到結(jié)點N3N3，最后到，最后到達站達站S3S3。 報文交換的優(yōu)點是報文交換的優(yōu)點是線路的利用率高線路的利用率高，這是因為許多報文可以分時共享一條結(jié)這是因為許多報文可以分時共享一條結(jié)點到結(jié)點的線路。并且能把一個報文發(fā)點到結(jié)點的線路。并且能把一個報文發(fā)送到多個目的站，只需把這些目的站名送到多個目的站，只需把這些目的站名附加在報

29、文上。由于報文要在結(jié)點排隊附加在報文上。由于報文要在結(jié)點排隊等待，延長了報文到達目的站的時間。等待，延長了報文到達目的站的時間。 (3)(3)分組交換分組交換 分組交換分組交換(Packet Switching)(Packet Switching)綜合了綜合了線路交換和報文交換線路交換和報文交換的的優(yōu)點優(yōu)點。 首先將前面所說的報文分成首先將前面所說的報文分成若干個報文段若干個報文段，并在每個報文，并在每個報文段上附加傳送時所必需的段上附加傳送時所必需的控制信息控制信息，如下圖所示。這些報文段，如下圖所示。這些報文段經(jīng)經(jīng)不同的路徑不同的路徑分別傳送到目的站后，再分別傳送到目的站后，再拼裝拼裝成一

30、個完整的報文。成一個完整的報文。對于這些報文段，稱為報文分組，它是分組交換中的基本單位。對于這些報文段，稱為報文分組，它是分組交換中的基本單位。 分組交換與報文交換的形式差別在于不是以報文為分組交換與報文交換的形式差別在于不是以報文為單位，而是以單位，而是以報文分組為單位報文分組為單位進行傳送。問題是網(wǎng)絡(luò)如進行傳送。問題是網(wǎng)絡(luò)如何何管理管理這些報文分組流，一般有兩種方法：數(shù)據(jù)報方法，這些報文分組流，一般有兩種方法：數(shù)據(jù)報方法，虛電路方法。虛電路方法。 數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報(Datagram)(Datagram)方法方法 P1:S1 N1N2N3 S3P2: S1 N1N7N3 S3M1分分P1、P2P

31、1、P2 組合組合M1 虛電路虛電路(Virtual Circuit)(Virtual Circuit)方法方法在發(fā)送報文分組前，在源站和目的站之間建立一在發(fā)送報文分組前，在源站和目的站之間建立一條邏輯條邏輯線路，線路，報文分組仍然需要報文分組仍然需要排隊等待排隊等待，具有虛性質(zhì)，稱為，具有虛性質(zhì)，稱為虛電路。虛電路。 虛電路方法虛電路方法適用于適用于兩個站希望在兩個站希望在一段連續(xù)一段連續(xù)的時間內(nèi)的時間內(nèi)交換數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)報方法適用于發(fā)送一個或幾個報文分交換數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)報方法適用于發(fā)送一個或幾個報文分組組( (如狀態(tài)信息、控制信息如狀態(tài)信息、控制信息) )等。一般地說，分組交換網(wǎng)等。一般地說，

32、分組交換網(wǎng)最好是這兩種方法都有，這樣可進一步提高通信效率。最好是這兩種方法都有，這樣可進一步提高通信效率。4.4.差錯控制技術(shù)差錯控制技術(shù) 差錯控制技術(shù)包括差錯控制技術(shù)包括檢驗錯誤檢驗錯誤和和糾正錯誤糾正錯誤，下面介紹兩種，下面介紹兩種檢驗方法檢驗方法( (奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗) )和三種糾錯方式和三種糾錯方式( (重發(fā)重發(fā)糾錯、自動糾錯和混合糾錯糾錯、自動糾錯和混合糾錯) )。 (1) (1) 奇偶校驗奇偶校驗(Parity Check)(Parity Check)是是一個字符校驗一次一個字符校驗一次，在，在每個字符的最高位之后附加一個每個字符的最高位之后附加一個奇偶

33、校驗位奇偶校驗位。通常用一個字。通常用一個字節(jié)節(jié)(b0(b0b7)b7)來表示，其中，來表示，其中，b0b0b6b6為字符碼位，而最高位為字符碼位，而最高位b7b7為校驗位。這個校驗位可為為校驗位。這個校驗位可為1 1或或0 0，以便保證整個字節(jié)，以便保證整個字節(jié)(b0(b0b7)b7)為為1 1的位數(shù)是奇數(shù)的位數(shù)是奇數(shù)( (稱奇校驗稱奇校驗) )或偶數(shù)或偶數(shù)( (稱偶校驗稱偶校驗) )。 奇偶校驗通常用于每幀只傳送奇偶校驗通常用于每幀只傳送一個字節(jié)一個字節(jié)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的異步異步通信通信方式方式 。 （2 2）循環(huán)冗余校驗）循環(huán)冗余校驗CRCCRC校驗校驗 校驗原理：校驗原理： 發(fā)送端首先發(fā)送端

34、首先發(fā)送信息位發(fā)送信息位，與此同時，與此同時，CRCCRC校驗位生成校驗位生成器用信息位除以多項式器用信息位除以多項式G(x)G(x)，信息違發(fā)完后，信息違發(fā)完后，CRCCRC校驗位校驗位就就生成，并緊接其后發(fā)送校驗位。生成，并緊接其后發(fā)送校驗位。 接收端在接收端在接收信息位接收信息位同時，校驗器用接收的同時，校驗器用接收的信息位信息位除以同一個生成多項式，當信息位接收完后，對接收的除以同一個生成多項式，當信息位接收完后，對接收的CRCCRC校驗位也進行計算，當兩個字節(jié)的校驗位接收完，如果除校驗位也進行計算，當兩個字節(jié)的校驗位接收完，如果除法的余數(shù)為法的余數(shù)為0 0，則認為傳輸正確；否則，傳輸

35、錯誤。，則認為傳輸正確；否則，傳輸錯誤。 適用范圍：每幀由多個字節(jié)組成的同步方式。適用范圍：每幀由多個字節(jié)組成的同步方式。（3 3）糾錯方式）糾錯方式重發(fā)糾錯重發(fā)糾錯方式：方式： 發(fā)送端發(fā)送能夠檢錯的信息碼（如奇偶校驗碼），接收端根發(fā)送端發(fā)送能夠檢錯的信息碼（如奇偶校驗碼），接收端根據(jù)該碼的編碼規(guī)則，判斷有無錯誤，并把錯誤結(jié)果反饋給發(fā)送端。據(jù)該碼的編碼規(guī)則，判斷有無錯誤，并把錯誤結(jié)果反饋給發(fā)送端。如果發(fā)送錯，則如果發(fā)送錯，則再次發(fā)送再次發(fā)送，直到接收端認為正確為止。，直到接收端認為正確為止。自動糾錯自動糾錯方式：方式： 發(fā)送端發(fā)送能夠發(fā)送端發(fā)送能夠糾錯糾錯的信息碼，而不僅僅是檢錯的信息碼。的信

36、息碼，而不僅僅是檢錯的信息碼。接收端收到該碼后，通過譯碼不僅能自動接收端收到該碼后，通過譯碼不僅能自動發(fā)現(xiàn)錯誤發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能自動，而且能自動地地糾錯糾錯。 傳輸效率低，譯碼設(shè)備復(fù)雜。傳輸效率低，譯碼設(shè)備復(fù)雜。混合糾錯混合糾錯方式：方式： 上述兩種混合。發(fā)送端發(fā)送的信息碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯誤，而且上述兩種混合。發(fā)送端發(fā)送的信息碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯誤，而且還由一定的糾錯能力。接收端收到該碼后，如果錯誤位數(shù)在糾錯還由一定的糾錯能力。接收端收到該碼后，如果錯誤位數(shù)在糾錯能力以內(nèi)，則自動糾錯，如果能力以內(nèi)，則自動糾錯，如果錯誤過多錯誤過多，則要求，則要求重發(fā)重發(fā)。8.1.2 8.1.2 數(shù)據(jù)通信編碼技術(shù)數(shù)據(jù)通信編

37、碼技術(shù) 通信方式：通信方式：并行并行通信、通信、串行串行通信通信 并行通信傳送的速度高，但傳送的距離很短，通常并行通信傳送的速度高，但傳送的距離很短，通常小于小于10m10m； 串行通信傳送的速度低，但傳送的距離很長，通常串行通信傳送的速度低，但傳送的距離很長，通?？蛇_幾十至幾千米，甚至更遠可達幾十至幾千米，甚至更遠 。 串行通信可分為異步和同步傳送兩種。串行通信可分為異步和同步傳送兩種。 8.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu) 在計算機網(wǎng)絡(luò)中各終端用戶之間，用戶與資源之間或資源與資源之在計算機網(wǎng)絡(luò)中各終端用戶之間，用戶與資源之間或資源與資源之間的對話與合作必須按照預(yù)先規(guī)定的協(xié)議進行；間的對話與合作

38、必須按照預(yù)先規(guī)定的協(xié)議進行； 分層設(shè)計方法與接口；分層設(shè)計方法與接口； 為了實現(xiàn)計算機系統(tǒng)之間的互連，為了實現(xiàn)計算機系統(tǒng)之間的互連，19771977年國際標準化組織年國際標準化組織(ISO)(ISO)提提出了出了開放系統(tǒng)互連參考模型開放系統(tǒng)互連參考模型OSI(Open OSI(Open System InterconnectionSystem InterconnectionReference Model)Reference Model)。這個網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型規(guī)定了七個功能層，每這個網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型規(guī)定了七個功能層，每層都使用自己的協(xié)議。層都使用自己的協(xié)議。 “開放開放”這個詞是指一個系統(tǒng)若符合

39、這些這個詞是指一個系統(tǒng)若符合這些國際標準的話，它將對世界上遵守同樣標準的國際標準的話，它將對世界上遵守同樣標準的所有系統(tǒng)開放。所有系統(tǒng)開放。 OSIOSI層次結(jié)構(gòu)如圖所示。層次結(jié)構(gòu)如圖所示。1.1.物理層物理層 物理層并不是物理媒體本身，它只是對通訊雙方的機械、電氣、連接物理層并不是物理媒體本身，它只是對通訊雙方的機械、電氣、連接規(guī)程進行規(guī)定。規(guī)程進行規(guī)定。 功能：在信道上傳輸未經(jīng)處理的信息。連接兩個物理設(shè)備，為鏈路層功能：在信道上傳輸未經(jīng)處理的信息。連接兩個物理設(shè)備，為鏈路層提供透明位流傳輸所必須遵循的規(guī)則，有時也被稱為物理接口。物理層的提供透明位流傳輸所必須遵循的規(guī)則，有時也被稱為物理接口

40、。物理層的協(xié)議主要提供在協(xié)議主要提供在DTE(DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備) )和和DCE(DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備) )之間的接口。之間的接口。 協(xié)議：協(xié)議：RS-232CRS-232C、RS-422ARS-422A、 RS-423ARS-423A、 RS-485RS-485等均為物理層協(xié)議。等均為物理層協(xié)議。2.2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 功能：將有差錯的物理鏈路改造成對于網(wǎng)絡(luò)層來說是無差錯的傳輸鏈功能：將有差錯的物理鏈路改造成對于網(wǎng)絡(luò)層來說是無差錯的傳輸鏈路。路。 具體內(nèi)容：將數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)幀，并在接收端檢驗傳輸?shù)恼_性。具體內(nèi)容：將數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)幀，并在接收端檢驗傳輸?shù)恼_性。

41、協(xié)議：同步數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議：同步數(shù)據(jù)鏈路控制(SDLC)(SDLC)、高級數(shù)據(jù)鏈路控制、高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)(HDLC)以及異步以及異步串行數(shù)據(jù)鏈協(xié)議都屬于此范圍。串行數(shù)據(jù)鏈協(xié)議都屬于此范圍。3.3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層是網(wǎng)絡(luò)層是OSIOSI七層協(xié)議模型中的第三層，它是主機與通信網(wǎng)絡(luò)的接口。七層協(xié)議模型中的第三層，它是主機與通信網(wǎng)絡(luò)的接口。網(wǎng)絡(luò)層也稱分組層，它的任務(wù)是使網(wǎng)絡(luò)中傳輸分組。它以鏈路層提供的網(wǎng)絡(luò)層也稱分組層，它的任務(wù)是使網(wǎng)絡(luò)中傳輸分組。它以鏈路層提供的無差錯傳輸為基礎(chǔ)，向高層（傳輸層）提供兩個主機之間的數(shù)據(jù)傳輸服無差錯傳輸為基礎(chǔ)，向高層（傳輸層）提供兩個主機之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)

42、。網(wǎng)絡(luò)層規(guī)定了分組務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層規(guī)定了分組( (第三層的信息單位第三層的信息單位) )在網(wǎng)絡(luò)中是如何傳輸?shù)摹Ｔ诰W(wǎng)絡(luò)中是如何傳輸?shù)摹?具體內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)層控制網(wǎng)絡(luò)上信息的切換和路由選擇。因此，本層具體內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)層控制網(wǎng)絡(luò)上信息的切換和路由選擇。因此，本層要為數(shù)據(jù)從源點到終點建立物理和邏輯的連接。要為數(shù)據(jù)從源點到終點建立物理和邏輯的連接。 功能：控制信息交換、路由選擇與中繼、網(wǎng)絡(luò)流量控制、網(wǎng)絡(luò)的連功能：控制信息交換、路由選擇與中繼、網(wǎng)絡(luò)流量控制、網(wǎng)絡(luò)的連接與管理等。接與管理等。 協(xié)議：協(xié)議：X.25X.25協(xié)議、協(xié)議、IPIP協(xié)議。協(xié)議。4.4.傳送（傳輸）層傳送（傳輸）層 傳送層是一真正的源傳送層是一真

43、正的源目的或端目的或端端層。即在源計算機上的程序與端層。即在源計算機上的程序與目的機上的類似程序使報頭和控制報文進行對話。目的機上的類似程序使報頭和控制報文進行對話。 功能：從會話層接收數(shù)據(jù)，把它們傳到網(wǎng)絡(luò)層并保證這些數(shù)據(jù)全部功能：從會話層接收數(shù)據(jù)，把它們傳到網(wǎng)絡(luò)層并保證這些數(shù)據(jù)全部正確地到達另一端。正確地到達另一端。 具體內(nèi)容：在源主機與目的主機進程之間提供可靠的端具體內(nèi)容：在源主機與目的主機進程之間提供可靠的端端通信，端通信，確保能夠控制端到端的數(shù)據(jù)完整性。確保能夠控制端到端的數(shù)據(jù)完整性。 協(xié)議：協(xié)議：TCPTCP協(xié)議協(xié)議5.5.會話層會話層 用戶用戶( (即兩個表示層進程即兩個表示層進程

44、) )之間的連接稱為會話。為了建立會話，用之間的連接稱為會話。為了建立會話，用戶必須提供希望連接的遠程地址戶必須提供希望連接的遠程地址( (會話地址會話地址) )，會話雙方首先需要彼此確，會話雙方首先需要彼此確認，以證明它有權(quán)從事會話和接收數(shù)據(jù)，然后兩端必須同意在該會話中認，以證明它有權(quán)從事會話和接收數(shù)據(jù)，然后兩端必須同意在該會話中的各種選擇項的各種選擇項( (例如半雙工或全雙工例如半雙工或全雙工) )的確定，在這以后開始數(shù)據(jù)傳輸。的確定，在這以后開始數(shù)據(jù)傳輸。 功能：控制建立或結(jié)束一個通信會話的進程。功能：控制建立或結(jié)束一個通信會話的進程。 具體內(nèi)容：檢查并決定一個正常的通信是否正在發(fā)生。如

45、果沒有發(fā)具體內(nèi)容：檢查并決定一個正常的通信是否正在發(fā)生。如果沒有發(fā)生，這一層在不丟失數(shù)據(jù)的情況下恢復(fù)會話，或根據(jù)規(guī)定，在會話不能生，這一層在不丟失數(shù)據(jù)的情況下恢復(fù)會話，或根據(jù)規(guī)定，在會話不能正常發(fā)生的情況下終止會話。正常發(fā)生的情況下終止會話。6.6.表示層表示層 要解決的問題：如何描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并使之與機器無關(guān)。要解決的問題：如何描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并使之與機器無關(guān)。 功能：通過一些編碼規(guī)則定義在通信中傳送這些信息所需要的傳送功能：通過一些編碼規(guī)則定義在通信中傳送這些信息所需要的傳送語法，實現(xiàn)不同信息格式和編碼之間的轉(zhuǎn)換。語法，實現(xiàn)不同信息格式和編碼之間的轉(zhuǎn)換。表示層提供兩類服務(wù)：相互通信的應(yīng)用進程間交

46、換信息的表示方法與表表示層提供兩類服務(wù)：相互通信的應(yīng)用進程間交換信息的表示方法與表示連接服務(wù)。示連接服務(wù)。 具體內(nèi)容：常用的轉(zhuǎn)換有正文壓縮、提供加密、解密；文件格式的具體內(nèi)容：常用的轉(zhuǎn)換有正文壓縮、提供加密、解密；文件格式的轉(zhuǎn)換；輸入輸出格式的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換；輸入輸出格式的轉(zhuǎn)換。7.7.應(yīng)用層應(yīng)用層 應(yīng)用層是應(yīng)用層是OSIOSI模型的最高層，實現(xiàn)的功能分兩大部份，即用戶應(yīng)用進模型的最高層，實現(xiàn)的功能分兩大部份，即用戶應(yīng)用進程和系統(tǒng)應(yīng)用管理進程。系統(tǒng)應(yīng)用管理進程管理系統(tǒng)資源，如優(yōu)化分配程和系統(tǒng)應(yīng)用管理進程。系統(tǒng)應(yīng)用管理進程管理系統(tǒng)資源，如優(yōu)化分配系統(tǒng)資源和控制資源的使用等。由管理進程向系統(tǒng)各層發(fā)出下

47、列要求：系統(tǒng)資源和控制資源的使用等。由管理進程向系統(tǒng)各層發(fā)出下列要求：請求診斷，提交運行報告，收集統(tǒng)計資料和修改控制等。請求診斷，提交運行報告，收集統(tǒng)計資料和修改控制等。 功能：規(guī)定在不同應(yīng)用情況下所允許的報文集合和對每個報文所采功能：規(guī)定在不同應(yīng)用情況下所允許的報文集合和對每個報文所采取的動作。取的動作。 具體內(nèi)容：這一層負責與其它高級功能的通信，如分布式數(shù)據(jù)庫和具體內(nèi)容：這一層負責與其它高級功能的通信，如分布式數(shù)據(jù)庫和文件傳輸。這一層解決了數(shù)據(jù)傳輸完整性的問題或與發(fā)送接收設(shè)備的文件傳輸。這一層解決了數(shù)據(jù)傳輸完整性的問題或與發(fā)送接收設(shè)備的速度不匹配的問題。速度不匹配的問題。8.1.4 IEE

48、E 8028.1.4 IEEE 802標準標準 IEEE 802 IEEE 802課題組成立于課題組成立于19801980年年2 2月月(IEEE Standards Project 802)(IEEE Standards Project 802)，于，于19811981年底提出了年底提出了IEEE 802IEEE 802局域網(wǎng)標準，重要的是對數(shù)據(jù)鏈路層又劃分出兩局域網(wǎng)標準，重要的是對數(shù)據(jù)鏈路層又劃分出兩個子層。個子層。IEEE 802IEEE 802標準將數(shù)據(jù)鏈路層分為標準將數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層LLCLLC和和介質(zhì)訪問介質(zhì)訪問( (存取存取) )控制子層控制子層MA

49、CMAC。IEEE 802IEEE 802為局部網(wǎng)絡(luò)制定的標準，為局部網(wǎng)絡(luò)制定的標準，包括以下內(nèi)容：包括以下內(nèi)容：IEEE 802.1IEEE 802.1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連；：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連；IEEE 802.2IEEE 802.2：邏輯鏈路控制；：邏輯鏈路控制；IEEE 802.3IEEE 802.3：CSMACSMACDCD總線訪問方法總線訪問方法 和物理層技術(shù)規(guī)范；和物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE 802.4IEEE 802.4：Token Passing BusToken Passing Bus訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE 802.5IEEE 802.5

50、：Token Passing RingToken Passing Ring訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE 802.6IEEE 802.6：城市網(wǎng)絡(luò)訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；：城市網(wǎng)絡(luò)訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE 802.7IEEE 802.7：為寬帶網(wǎng)絡(luò)標準；：為寬帶網(wǎng)絡(luò)標準；IEEE 802.8IEEE 802.8：為光纖網(wǎng)絡(luò)標準；：為光纖網(wǎng)絡(luò)標準；IEEE 802.9IEEE 802.9：為集成聲音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。：為集成聲音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 物理信號層物理信號層(PS)(PS)：完成數(shù)據(jù)的封裝拆裝、數(shù)據(jù)的發(fā)送接收管理：完成數(shù)據(jù)的封裝拆裝、數(shù)據(jù)的發(fā)送接收管理等功能，

51、并通過介質(zhì)存取部件等功能，并通過介質(zhì)存取部件( (也稱收發(fā)器也稱收發(fā)器) )收發(fā)數(shù)據(jù)信號。收發(fā)數(shù)據(jù)信號。 介質(zhì)存取控制層介質(zhì)存取控制層(MAC)(MAC)：支持介質(zhì)存取，并為邏輯鏈路控制層提供：支持介質(zhì)存取，并為邏輯鏈路控制層提供服務(wù)。它支持的介質(zhì)存取法包括：載波檢測多路存取沖突檢測服務(wù)。它支持的介質(zhì)存取法包括：載波檢測多路存取沖突檢測(CSMA(CSMACD)CD)、令牌總線、令牌總線(Token Bus)(Token Bus)和令牌環(huán)和令牌環(huán)(Token Ring)(Token Ring)。 邏輯鏈路控制層邏輯鏈路控制層(LLC)(LLC)：支持數(shù)據(jù)鏈路功能、數(shù)據(jù)流控制、命令解：支持數(shù)據(jù)鏈

52、路功能、數(shù)據(jù)流控制、命令解釋及產(chǎn)生響應(yīng)等，并規(guī)定局部網(wǎng)絡(luò)邏輯鏈路控制協(xié)議釋及產(chǎn)生響應(yīng)等，并規(guī)定局部網(wǎng)絡(luò)邏輯鏈路控制協(xié)議(LNLLC)(LNLLC)。 此外，網(wǎng)絡(luò)層也有變化。在此外，網(wǎng)絡(luò)層也有變化。在IEEE 802IEEE 802標準中，定義了三種主要的局標準中，定義了三種主要的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它們的介質(zhì)訪問控制分別是：域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它們的介質(zhì)訪問控制分別是：CSMACSMACD(IEEE 802CD(IEEE 8023)3)、令牌總線令牌總線(IEEE 802(IEEE 8024)4)、令牌環(huán)、令牌環(huán)(IEEE 802(IEEE 8025)5)。 8.1.5 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價和選型1.1.工業(yè)

53、網(wǎng)絡(luò)的性能評價工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價 2.2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的選型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的選型 (1)(1)大型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型大型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型 (2)(2)中小型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型中小型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型 1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價1.1.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價 性能性能評價評價指標：吞吐能力、穩(wěn)定性、確定性、可靠性和靈活性。指標：吞吐能力、穩(wěn)定性、確定性、可靠性和靈活性。 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的主流拓撲主流拓撲結(jié)構(gòu)：總線形和環(huán)形。結(jié)構(gòu)：總線形和環(huán)形。令牌環(huán)與令牌總線的性能比較：令牌環(huán)與令牌總線的性能比較： 傳輸速率：環(huán)形是點到點連接，傳輸效率高；總線形是多點連傳輸速率：環(huán)形是點到點連接，傳輸效率高；

54、總線形是多點連接，在總線上形成邏輯環(huán)，邏輯環(huán)不固定，令牌傳遞和維護算法比接，在總線上形成邏輯環(huán)，邏輯環(huán)不固定，令牌傳遞和維護算法比環(huán)形復(fù)雜。環(huán)形復(fù)雜。 吞吐能力：令牌環(huán)數(shù)據(jù)吞吐能力高于令牌總線，原因在于控制吞吐能力：令牌環(huán)數(shù)據(jù)吞吐能力高于令牌總線，原因在于控制結(jié)構(gòu)上的差異。令牌總線是廣播式，數(shù)據(jù)、令牌、回答都要獨占介結(jié)構(gòu)上的差異。令牌總線是廣播式，數(shù)據(jù)、令牌、回答都要獨占介質(zhì)；令牌是順序循環(huán)訪問，一定條件下有并行工作的特性，其數(shù)據(jù)、質(zhì)；令牌是順序循環(huán)訪問，一定條件下有并行工作的特性，其數(shù)據(jù)、令牌、回答可同時傳遞。令牌、回答可同時傳遞。 穩(wěn)定性：在負載變化的環(huán)境中，令牌環(huán)的穩(wěn)定性較令牌總線好。穩(wěn)

55、定性：在負載變化的環(huán)境中，令牌環(huán)的穩(wěn)定性較令牌總線好。 確定性：兩種控制結(jié)構(gòu)的通訊方式一樣，確定性相同。確定性：兩種控制結(jié)構(gòu)的通訊方式一樣，確定性相同。 靈活性：總線是無源連接，信息傳輸又不需轉(zhuǎn)發(fā)，增減結(jié)點都靈活性：總線是無源連接，信息傳輸又不需轉(zhuǎn)發(fā)，增減結(jié)點都無須斷開原系統(tǒng)，可靠形和靈活性強于令牌環(huán)。無須斷開原系統(tǒng)，可靠形和靈活性強于令牌環(huán)。2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的選型（1 1）大型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型）大型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型分散型控制模式，分三級：分散型控制模式，分三級： 分散過程控制級分散過程控制級 集中操作監(jiān)控級集中操作監(jiān)控級 綜合信息管理級綜合信息管理級 （2 2）中小型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型）中小型

56、系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型(1)(1)大型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型大型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型 大型系統(tǒng)常采用分散型控制的模式，系統(tǒng)主要分為三級，并大型系統(tǒng)常采用分散型控制的模式，系統(tǒng)主要分為三級，并采用縱向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)選型可按以下考慮。采用縱向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)選型可按以下考慮。 分散過程控制級分散過程控制級：主要完成自動調(diào)節(jié)和程序控制，可靠性、：主要完成自動調(diào)節(jié)和程序控制，可靠性、實時性要求較高。系統(tǒng)一般按調(diào)節(jié)回路或設(shè)備分布，呈典型遞階實時性要求較高。系統(tǒng)一般按調(diào)節(jié)回路或設(shè)備分布，呈典型遞階控制特性，橫向聯(lián)系少。該級數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)包較短，地理分控制特性，橫向聯(lián)系少。該級數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)包較短，地理分布區(qū)域

57、也較小。采用令牌總線、主從總線或星形結(jié)構(gòu)比較合適，布區(qū)域也較小。采用令牌總線、主從總線或星形結(jié)構(gòu)比較合適，從性能價格比考慮，主從總線結(jié)構(gòu)最佳。從性能價格比考慮，主從總線結(jié)構(gòu)最佳。 集中操作監(jiān)控級集中操作監(jiān)控級：該級數(shù)據(jù)處理量較大，數(shù)據(jù)包較長且規(guī)：該級數(shù)據(jù)處理量較大，數(shù)據(jù)包較長且規(guī)整，實時性、可靠性、靈活性也較高。系統(tǒng)一般按設(shè)備和功能混整，實時性、可靠性、靈活性也較高。系統(tǒng)一般按設(shè)備和功能混合分布，橫向聯(lián)系較多。因此，該級采用令牌總線較好。合分布，橫向聯(lián)系較多。因此，該級采用令牌總線較好。 綜合信息管理級綜合信息管理級：該級數(shù)據(jù)多且傳輸量大，系統(tǒng)按功能橫：該級數(shù)據(jù)多且傳輸量大，系統(tǒng)按功能橫向分布

58、，地域范圍廣，靈活性要求較低，工作站容量大。因此，向分布，地域范圍廣，靈活性要求較低，工作站容量大。因此，本級宜采用令牌環(huán)結(jié)構(gòu)。本級宜采用令牌環(huán)結(jié)構(gòu)。 (2)(2)中小型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型中小型系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選型 對只有集中操作監(jiān)控級和分散過程控制級的中小型系統(tǒng)：兩級同對只有集中操作監(jiān)控級和分散過程控制級的中小型系統(tǒng)：兩級同時使用令牌總線。時使用令牌總線。 對傳輸量大、結(jié)點少且分散的場合：監(jiān)控級直接選用令牌環(huán)較好。對傳輸量大、結(jié)點少且分散的場合：監(jiān)控級直接選用令牌環(huán)較好。 老企業(yè)技術(shù)改造：星形結(jié)構(gòu)。老企業(yè)技術(shù)改造：星形結(jié)構(gòu)。8.2 8.2 基于串行總線的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于串行總線的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)8

59、.2.1 RS-232/RS-422/RS-485串行通信總線8.2.2 RS-485總線測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計8.2.3 RS-485總線測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計舉例8.2.1 RS-232/422/4858.2.1 RS-232/422/485串行通信總線串行通信總線 （1 1）平衡和不平衡傳輸方式）平衡和不平衡傳輸方式不平衡傳輸方式不平衡傳輸方式存在共模干擾存在共模干擾 （2 2）RS-232CRS-232C單線傳輸?shù)鼐€作為信號回路雙絞線，自成回路單線輸入雙端差動輸入 （3 3）RS-422A/ RS-485RS-422A/ RS-485全雙工工作方式半雙工工作方式（4 4）RS-485RS-485多點互連多

60、點互連8.2.2 RS-485總線測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 基于RS-485的分布式測控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖8.2.2 RS-485總線測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計l由于由于PC或或IPC一般只配有傳統(tǒng)的一般只配有傳統(tǒng)的RS-232C接口，為了在實接口，為了在實際應(yīng)用中把處于遠距離的兩臺或多臺帶有際應(yīng)用中把處于遠距離的兩臺或多臺帶有RS-485接口的接口的模塊連接起來，進行通訊或組成分布式系統(tǒng)，不能直接應(yīng)模塊連接起來，進行通訊或組成分布式系統(tǒng)，不能直接應(yīng)用用RS-232C連接，需要使用連接，需要使用RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)（如轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)（如ADAM-4520模塊）來解決。應(yīng)用模塊）來解決。應(yīng)用RS-485聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的主從