現(xiàn)場總線第二章

1、 第二章第二章 網(wǎng)絡與通信技術基礎網(wǎng)絡與通信技術基礎 第一節(jié)第一節(jié) 總線的基本概念與操作總線的基本概念與操作一、一、總線的基本術語與基本操作總線的基本術語與基本操作二、二、總線操作的基本內(nèi)容總線操作的基本內(nèi)容第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)概述一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成及分類一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成及分類現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實際上是一個計算機網(wǎng)絡，由數(shù)據(jù)傳現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實際上是一個計算機網(wǎng)絡，由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩部分組成。輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩部分組成。通信系統(tǒng)模型：通信系統(tǒng)模型：信息源發(fā)信機傳輸介質(zhì)收信機受信者噪聲源信息源發(fā)信機傳輸介質(zhì)收信機受信者噪聲源二、數(shù)據(jù)編碼二、數(shù)據(jù)編碼1、編碼的目的、編碼的目

2、的2、常見的編碼形式、常見的編碼形式三、通信系統(tǒng)的性能三、通信系統(tǒng)的性能 通信系統(tǒng)的主要性能指標有兩大類：通信系統(tǒng)的主要性能指標有兩大類：有效性指標和可靠性指標。有效性指標和可靠性指標。1、有效性指標、有效性指標用來衡量系統(tǒng)傳輸能力的指標，主要有三種。用來衡量系統(tǒng)傳輸能力的指標，主要有三種。(1)調(diào)制速率：調(diào)制速率：調(diào)制速率的定義是每秒傳輸信號碼元的個數(shù)，又稱波特率，單調(diào)制速率的定義是每秒傳輸信號碼元的個數(shù)，又稱波特率，單位為波特位為波特(Bd)。如信號碼元持續(xù)時間如信號碼元持續(xù)時間(時間長度時間長度)為為T(秒秒)，調(diào)制速率，調(diào)制速率NBd為為 例：例：設有如下三種信號，求它們的調(diào)制速率設有

3、如下三種信號，求它們的調(diào)制速率(2)(2)數(shù)據(jù)傳信速率數(shù)據(jù)傳信速率每秒鐘傳輸二進制碼元的個數(shù)，又稱比特率。每秒鐘傳輸二進制碼元的個數(shù)，又稱比特率。單位為比特秒單位為比特秒(bit(bits s，或，或bps)bps)有時用千比特秒有時用千比特秒(kbit(kbits)s)，兆比特秒，兆比特秒(Mbit(Mbits)s)。 如果一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，每秒鐘內(nèi)傳輸如果一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，每秒鐘內(nèi)傳輸2400個代碼，則它的數(shù)個代碼，則它的數(shù)據(jù)傳信速率記作據(jù)傳信速率記作R，且，且R2400bits。數(shù)據(jù)傳信速率與數(shù)據(jù)調(diào)制速率之間的關系：數(shù)據(jù)傳信速率與數(shù)據(jù)調(diào)制速率之間的關系： 上例中圖上例中圖(b)與與(a)

4、相比，四進制中一個信號碼元相比，四進制中一個信號碼元(T)包含包含2個代個代碼。這樣對于圖碼。這樣對于圖(b)來說，它的：來說，它的：調(diào)制速率調(diào)制速率NBd1200波特波特傳信速率傳信速率R21/T2400bits。當數(shù)據(jù)信號是二進制脈沖當數(shù)據(jù)信號是二進制脈沖(碼元碼元)，即二狀態(tài)時，兩者相同，即二狀態(tài)時，兩者相同數(shù)據(jù)信號有時采用多狀態(tài)制，或稱多電平制、多進制，則兩者的數(shù)據(jù)信號有時采用多狀態(tài)制，或稱多電平制、多進制，則兩者的速率是不相同的。速率是不相同的。當數(shù)據(jù)信號為當數(shù)據(jù)信號為M電平，即電平，即M進制時，傳信速率與調(diào)制速率關系為：進制時，傳信速率與調(diào)制速率關系為： (3)(3)數(shù)據(jù)傳送速率數(shù)

5、據(jù)傳送速率數(shù)據(jù)傳送速率的定義：數(shù)據(jù)傳送速率的定義：單位時間內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的相應設備之間傳送的比特、字符或單位時間內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的相應設備之間傳送的比特、字符或碼組平均數(shù)。碼組平均數(shù)。定義中的相應設備常指調(diào)制解調(diào)器、中間設備或數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)宿。定義中的相應設備常指調(diào)制解調(diào)器、中間設備或數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)宿。單位為比特秒單位為比特秒(bits)、字符秒或碼組秒。、字符秒或碼組秒。數(shù)據(jù)傳信速率與數(shù)據(jù)傳送速率不同數(shù)據(jù)傳信速率與數(shù)據(jù)傳送速率不同數(shù)據(jù)傳信速率數(shù)據(jù)傳信速率是傳輸數(shù)據(jù)的速率。是傳輸數(shù)據(jù)的速率。數(shù)據(jù)傳送速率數(shù)據(jù)傳送速率是相應設備之間實際能達到的平均數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移速率。是相應設備之間實際能達到的平均數(shù)據(jù)

6、轉(zhuǎn)移速率。它不僅與發(fā)送的比特率有關，而且與差錯控制方式、通信規(guī)程它不僅與發(fā)送的比特率有關，而且與差錯控制方式、通信規(guī)程以及信道差錯率有關。即與傳輸?shù)男视嘘P。以及信道差錯率有關。即與傳輸?shù)男视嘘P。數(shù)據(jù)傳送速率總是小于數(shù)據(jù)傳信速率。數(shù)據(jù)傳送速率總是小于數(shù)據(jù)傳信速率。上述三個定義的關系上述三個定義的關系在實際應用上既有聯(lián)系又有側(cè)重在實際應用上既有聯(lián)系又有側(cè)重在討論信道特性，特別是傳輸頻帶寬度時通常使用調(diào)制速率在討論信道特性，特別是傳輸頻帶寬度時通常使用調(diào)制速率在研究傳輸數(shù)據(jù)速率時，采用數(shù)據(jù)傳信率在研究傳輸數(shù)據(jù)速率時，采用數(shù)據(jù)傳信率在涉及系統(tǒng)實際的數(shù)據(jù)傳送能力時，則使用數(shù)據(jù)傳送速率。在涉及系統(tǒng)實際

7、的數(shù)據(jù)傳送能力時，則使用數(shù)據(jù)傳送速率。2 2、可靠性指標、可靠性指標(1)差錯率差錯率衡量數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的最終指標是差錯率衡量數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的最終指標是差錯率差錯率可以有多種定義差錯率可以有多種定義在數(shù)據(jù)傳輸中，一般采用誤碼在數(shù)據(jù)傳輸中，一般采用誤碼(比特比特)率、誤字符率、誤碼組率率、誤字符率、誤碼組率它們分它們分別定義為：別定義為： 差錯率是一個統(tǒng)計平均值，因此在測量或統(tǒng)計差錯率是一個統(tǒng)計平均值，因此在測量或統(tǒng)計時，總的比特時，總的比特( (字符、碼組字符、碼組) )數(shù)應達到一定的數(shù)數(shù)應達到一定的數(shù)量，否則得出的結(jié)果將失去意義。量，否則得出的結(jié)果將失去意義。3 3、數(shù)據(jù)傳輸信道、數(shù)據(jù)傳輸信道(

8、1)分類分類信道可按不同方式來分類。信道可按不同方式來分類。按傳輸媒體可分為有線信道和無線信道兩類。按傳輸媒體可分為有線信道和無線信道兩類。有線信道包括有線信道包括對稱電纜、同軸電纜、光纜等對稱電纜、同軸電纜、光纜等無線信道包括無線信道包括地面微波、衛(wèi)星、短波等地面微波、衛(wèi)星、短波等按信息復用形式，一般又可分為按信息復用形式，一般又可分為頻分制信道、時分制信道和碼分制信道。頻分制信道、時分制信道和碼分制信道。按信道參數(shù)的時間特性分為按信道參數(shù)的時間特性分為恒參信道和變參信道等。恒參信道和變參信道等。(2)(2)信道容量信道容量信道容量是指信道在單位時間內(nèi)所能傳送的最大信息量。信道容量是指信道在

9、單位時間內(nèi)所能傳送的最大信息量。信道容量的單價是比特信道容量的單價是比特/秒，即信道的最大傳信速率。秒，即信道的最大傳信速率。模擬信道的信道容量模擬信道的信道容量模擬信道的信道容量可根據(jù)香農(nóng)模擬信道的信道容量可根據(jù)香農(nóng)(shannon)定律計算。定律計算。香農(nóng)定律指出：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，香農(nóng)定律指出：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率(信道容量信道容量)為：為： 其中其中:S:SN N是平均信號噪聲功率比是平均信號噪聲功率比 （噪聲為正態(tài)分布的加性白噪聲）（噪聲為正態(tài)分布的加性白噪聲） B B為信道帶寬為信道帶寬 C C為信道

10、容量。為信道容量。例例: :若信道帶寬為若信道帶寬為3000 Hz3000 Hz，信道上只存在加性白，信道上只存在加性白噪聲、信噪比為噪聲、信噪比為20dB20dB，求信道容量。，求信道容量。 數(shù)字信道的信道容量數(shù)字信道的信道容量 數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送離散取值的數(shù)字信號。數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送離散取值的數(shù)字信號。典型的數(shù)字信道是平穩(wěn)、對稱、無記憶的離散信道。典型的數(shù)字信道是平穩(wěn)、對稱、無記憶的離散信道。這種信道可以是二進制的也可以是多進制的。這種信道可以是二進制的也可以是多進制的。下圖給出了平穩(wěn)、對稱、無記憶的二進制信道的數(shù)學模型。下圖給出了平穩(wěn)、對稱、無記憶的二進制

11、信道的數(shù)學模型。圖中圖中Pe表示錯誤傳輸?shù)母怕剩凑`碼率，表示錯誤傳輸?shù)母怕剩凑`碼率，q表示正確表示正確傳輸?shù)母怕?。則傳輸?shù)母怕?。則q=1-Pe奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist(Nyquist) )準則指出：帶寬為準則指出：帶寬為B HzB Hz的信的信道，所能傳送的信號的最高碼元速率道，所能傳送的信號的最高碼元速率( (即調(diào)制速率即調(diào)制速率) )為為2B2B波特波特因此，離散、無噪聲數(shù)字信道的信道因此，離散、無噪聲數(shù)字信道的信道容量容量C C可表示為：可表示為： C C2Blog2Blog2 2M bitM bits s 其中，其中，M M為碼元符號所能取的離散值的個數(shù)，即指為碼元符號所能

12、取的離散值的個數(shù)，即指M M進制。進制。例例: :設數(shù)字信道的帶寬為設數(shù)字信道的帶寬為3000Hz3000Hz，采用四進制傳，采用四進制傳輸，計算無噪聲時該數(shù)字信道的通信容量。輸，計算無噪聲時該數(shù)字信道的通信容量。四、信號的傳輸方式四、信號的傳輸方式 信號的傳輸方式是指信息在介質(zhì)上傳輸時的物理形式。分為信號的傳輸方式是指信息在介質(zhì)上傳輸時的物理形式。分為1、基帶傳輸、基帶傳輸2、載波傳輸、載波傳輸3、寬帶網(wǎng)、寬帶網(wǎng)4、異步傳輸模式、異步傳輸模式ATM五、通信方式五、通信方式1、單工通信方式、單工通信方式2、半雙工通信方式、半雙工通信方式3、全雙工通信方式、全雙工通信方式 第三節(jié)第三節(jié) 計算機局

13、域網(wǎng)及其拓撲結(jié)構(gòu)計算機局域網(wǎng)及其拓撲結(jié)構(gòu) 一、計算機一、計算機局域局域網(wǎng)絡與拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡與拓撲結(jié)構(gòu) 1 1、計算機計算機局域局域網(wǎng)絡網(wǎng)絡 將地理位置不同，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通將地理位置不同，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信設備和線路而連接起來且以功能完善的網(wǎng)絡軟件過通信設備和線路而連接起來且以功能完善的網(wǎng)絡軟件( (網(wǎng)絡協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等網(wǎng)絡協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等) )實現(xiàn)網(wǎng)絡資實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享的系統(tǒng)，可稱為計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。源共享的系統(tǒng)，可稱為計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。2 2、計算機計算機局域局域網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 計算機局域網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡中的

14、通信線路和計算機局域網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡中的通信線路和節(jié)點間的幾何排序，并用以表示網(wǎng)絡的整體結(jié)構(gòu)外貌，同節(jié)點間的幾何排序，并用以表示網(wǎng)絡的整體結(jié)構(gòu)外貌，同時也反映了各組成模塊之間的結(jié)構(gòu)關系。時也反映了各組成模塊之間的結(jié)構(gòu)關系。主要有主要有環(huán)形、星形、樹形、總線形、網(wǎng)狀和任意形等。環(huán)形、星形、樹形、總線形、網(wǎng)狀和任意形等。如如下圖所示。下圖所示。二、幾種計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的介紹二、幾種計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的介紹1 1、環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)、環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu) 環(huán)形結(jié)構(gòu)為一封閉環(huán)形，各結(jié)點通過中繼器連入網(wǎng)內(nèi)，環(huán)形結(jié)構(gòu)為一封閉環(huán)形，各結(jié)點通過中繼器連入網(wǎng)內(nèi)，各中繼器間由點到點鏈路首尾連接，信息單向沿環(huán)路逐點各中繼

15、器間由點到點鏈路首尾連接，信息單向沿環(huán)路逐點傳送。傳送。 環(huán)形網(wǎng)的特點是：信息在網(wǎng)絡中沿固定方向流動，兩個環(huán)形網(wǎng)的特點是：信息在網(wǎng)絡中沿固定方向流動，兩個結(jié)點間僅有唯一通路，大大簡化了路徑選擇的控制，某個結(jié)點間僅有唯一通路，大大簡化了路徑選擇的控制，某個結(jié)點發(fā)生故障時，可以自動旁路，可靠性較高；由于信息結(jié)點發(fā)生故障時，可以自動旁路，可靠性較高；由于信息是串行穿過多個結(jié)點環(huán)路接口。當結(jié)點過多時，影響傳輸是串行穿過多個結(jié)點環(huán)路接口。當結(jié)點過多時，影響傳輸效率，使網(wǎng)絡響應時間變長。但當網(wǎng)絡確定時，其延時固效率，使網(wǎng)絡響應時間變長。但當網(wǎng)絡確定時，其延時固定，實時性強；由于環(huán)路封閉故擴充不方便。定，實

16、時性強；由于環(huán)路封閉故擴充不方便。2 2、星形拓撲結(jié)構(gòu)、星形拓撲結(jié)構(gòu)3 3、樹形拓撲結(jié)構(gòu)、樹形拓撲結(jié)構(gòu)4 4、總線形拓撲結(jié)構(gòu)、總線形拓撲結(jié)構(gòu)5 5、網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)6 6、任意形拓撲結(jié)構(gòu)、任意形拓撲結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 一、雙絞線一、雙絞線雙絞線又稱雙紐線。雙絞線又稱雙紐線。可可傳輸模擬傳輸模擬、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號。一對線作為一條通信鏈路。通常還把若干對雙絞一對線作為一條通信鏈路。通常還把若干對雙絞線，捆成一條電纜并以堅韌的護套包裹。線，捆成一條電纜并以堅韌的護套包裹。雙絞線內(nèi)導體芯線內(nèi)導體芯線絕緣絕緣箔屏蔽箔屏蔽銅屏蔽銅屏蔽外套外套雙絞線雙絞線(TP)(TP)

17、一般分一般分為為: :非非屏蔽屏蔽雙雙絞線絞線(UTP)(UTP)屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線(STP)(STP)兩種。兩種。 雙絞線的主要特點是單位長度的價格最低雙絞線的主要特點是單位長度的價格最低主要缺點是抗高頻干擾能力較低。主要缺點是抗高頻干擾能力較低。屏蔽雙絞線 (STP)以箔屏蔽以減少以箔屏蔽以減少干擾和串音干擾和串音3類、5類雙絞線外沒有任何雙絞線外沒有任何附加屏蔽附加屏蔽非屏蔽雙絞線 (UTP)在傳輸模擬信號時大約每隔在傳輸模擬信號時大約每隔5km-6km5km-6km，需要加一個放大器，需要加一個放大器在傳輸數(shù)字信號時，每隔在傳輸數(shù)字信號時，每隔2km2km一一3km3km需加需加個中

18、繼器。個中繼器。隨著技術的發(fā)展雙絞線已不再是低速傳輸介質(zhì)隨著技術的發(fā)展雙絞線已不再是低速傳輸介質(zhì)當前被廣泛采用的當前被廣泛采用的10BASE-T10BASE-T以太網(wǎng)所采用的雙絞線傳輸速以太網(wǎng)所采用的雙絞線傳輸速率為率為10 Mbps10 Mbps令牌網(wǎng)中的雙續(xù)線傳輸速率為令牌網(wǎng)中的雙續(xù)線傳輸速率為4MbPs4MbPs或或16Mbps16Mbps應該注意應該注意。目前我國采用的電話線大目前我國采用的電話線大都不是雙絞線，而是平行線。不可能有很高的傳輸速率。都不是雙絞線，而是平行線。不可能有很高的傳輸速率。雙絞線的分類：雙絞線的分類：目前常用的雙絞線有五類：目前常用的雙絞線有五類： 1類類 :速

19、率速率12 Mbps ；2類類 :速率速率12 Mbps，用于語音，用于語音 ；3類類 :速率速率16 Mbps，用于，用于10BaseT及及4Mbps Token Ring； 4類類 :速率速率20 Mbps，用于，用于10BaseT及及16Mbps Token Ring； 5類類:速率速率100 Mbps，用于，用于100BaseTX。超超5類類(a) 3類非屏蔽（CAT-3 UTP）(b) 5類非屏蔽（CAT-5 UTP）二、同軸電纜二、同軸電纜同軸電纜由內(nèi)外兩個導體組成。內(nèi)導體是芯線同軸電纜由內(nèi)外兩個導體組成。內(nèi)導體是芯線，外導體是一系列以內(nèi)導體為軸的金屬細絲組成外導體是一系列以內(nèi)導體

20、為軸的金屬細絲組成圓柱紡織面。內(nèi)外導體之間由填充支持物以保持圓柱紡織面。內(nèi)外導體之間由填充支持物以保持同同軸軸。同軸電纜同軸電纜銅芯銅芯絕緣層絕緣層外導體外導體屏蔽層屏蔽層保護套保護套 計算機網(wǎng)絡中使用的同軸電纜有三種：計算機網(wǎng)絡中使用的同軸電纜有三種： 公用天線電視公用天線電視CATVCATV系統(tǒng)標準的系統(tǒng)標準的7575歐姆同軸電纜、歐姆同軸電纜、5050歐歐姆同軸電纜和姆同軸電纜和9393歐姆同軸電纜歐姆同軸電纜。7575歐姆同抽電纜又叫寬帶同軸電纜，常用于傳輸頻分歐姆同抽電纜又叫寬帶同軸電纜，常用于傳輸頻分多路復用多路復用FDMFDM方式產(chǎn)生的模擬信號方式產(chǎn)生的模擬信號( (稱為寬帶信號

21、稱為寬帶信號) )。當然。當然也適用于直接傳輸數(shù)字信號，傳送速率通常為也適用于直接傳輸數(shù)字信號，傳送速率通常為1Mbps-40 1Mbps-40 MbpsMbps。5050歐姆同軸電纜只適用于直接傳輸數(shù)字信號歐姆同軸電纜只適用于直接傳輸數(shù)字信號( (即所謂即所謂基帶信號基帶信號) )，又稱基帶電纜。，又稱基帶電纜。5050歐姆同軸電纜又分為粗纜歐姆同軸電纜又分為粗纜和細纜兩種。粗纜抗干擾性能好，傳輸距離遠；細纜便宜，和細纜兩種。粗纜抗干擾性能好，傳輸距離遠；細纜便宜，傳輸距離較近。傳輸速率通常為傳輸距離較近。傳輸速率通常為10Mbps10Mbps。9393歐姆電纜是歐姆電纜是ARCnetARC

22、net網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的同軸電纜，通常也網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的同軸電纜，通常也只用于基帶傳輸，傳輸速率為只用于基帶傳輸，傳輸速率為2Mbps2Mbps一一20 Mbps20 Mbps。三、光纜三、光纜 光纖是一種能夠傳導光線的，極細而又柔軟的光纖是一種能夠傳導光線的，極細而又柔軟的通信媒質(zhì)通信媒質(zhì) 光導纖維的橫截面為圓形，分纖芯光導纖維的橫截面為圓形，分纖芯( (又又稱芯子稱芯子) )和包層兩部分。一根或多根光導纖維組合和包層兩部分。一根或多根光導纖維組合在一起形成光纜。光纜還包括一層能吸引光線的外在一起形成光纜。光纜還包括一層能吸引光線的外殼。殼。 光導纖維的優(yōu)點是：頻帶寬、傳輸容量比電纜大光導纖維的優(yōu)點是

23、：頻帶寬、傳輸容量比電纜大1010倍倍-10000-10000倍、傳輸速率極高、誤碼率小、傳輸距離遠倍、傳輸速率極高、誤碼率小、傳輸距離遠( (若若不需轉(zhuǎn)發(fā)器可傳送不需轉(zhuǎn)發(fā)器可傳送6km6km一一8km)8km)、抗干擾性能好、數(shù)據(jù)保密、抗干擾性能好、數(shù)據(jù)保密性最高、損耗和誤碼率低、傳輸速率為性最高、損耗和誤碼率低、傳輸速率為10Mbps10Mbps一一1000 1000 MbpsMbps。其缺點是：光纖銜接困難，分支也困難，且分支時。其缺點是：光纖銜接困難，分支也困難，且分支時信號能量損失很大、價格昂貴、牢度低于金屬線等，主要信號能量損失很大、價格昂貴、牢度低于金屬線等，主要用作點對點連接。

24、用作點對點連接。光纖(a) 一束光線以三種不同的角度穿過空氣與光纖的邊一束光線以三種不同的角度穿過空氣與光纖的邊界界 (b) 光線在光纖中的全反射光線在光纖中的全反射典型的光纜典型的光纜玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外殼外殼剖面結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)芯芯封套封套外套加強芯光纖光纖外鞘外鞘加強芯加強芯光纖束光纖束光接收器檢測器檢測器前置放大器前置放大器均衡器均衡器后置放大器后置放大器濾波濾波判決電路判決電路時鐘恢復時鐘恢復第五節(jié)第五節(jié) 介質(zhì)訪問控制方式介質(zhì)訪問控制方式網(wǎng)絡上的設備共享傳輸線路，為解決設備同時爭用傳網(wǎng)絡上的設備共享傳輸線路，為

25、解決設備同時爭用傳輸線路的問題，需要設置介質(zhì)訪問控制方式。輸線路的問題，需要設置介質(zhì)訪問控制方式。一、一、CSMA/CDCSMA/CD訪問控制方式訪問控制方式CSMA/CDCSMA/CD即載波偵聽多路訪問技術就是一種帶有監(jiān)即載波偵聽多路訪問技術就是一種帶有監(jiān)聽的多路訪問系統(tǒng)聽的多路訪問系統(tǒng)，也稱先聽后說也稱先聽后說，希望傳輸?shù)恼臼紫葘οＭ麄鬏數(shù)恼臼紫葘橘|(zhì)進行監(jiān)聽，以確定是否有別的站在傳輸。如果介質(zhì)空介質(zhì)進行監(jiān)聽，以確定是否有別的站在傳輸。如果介質(zhì)空閑，該站可以傳輸；否則。該站將避讓一段時間后再嘗閑，該站可以傳輸；否則。該站將避讓一段時間后再嘗試。試。 CSMA/CDCSMA/CD需要有一種退

26、避算法來決定退讓時間需要有一種退避算法來決定退讓時間，常用有三常用有三種算法。種算法。堅持型堅持型CSMACSMA。又稱。又稱1 1堅持堅持CSMACSMA。特點：特點：當某個站點要傳送一批數(shù)據(jù)時，它首先必須監(jiān)聽信道。看當某個站點要傳送一批數(shù)據(jù)時，它首先必須監(jiān)聽信道?？雌涫欠裾黄渌军c占用。如果信道忙則站就等待，直到其是否正被其他站點占用。如果信道忙則站就等待，直到信道空閑為止。信道空閑為止。當站點監(jiān)聽到信道空閑時，就立即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。當站點監(jiān)聽到信道空閑時，就立即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。如果發(fā)生沖突則如果發(fā)生沖突則等待一隨機時間等待一隨機時間再重新開始。再重新開始。此協(xié)議之所以稱之為此協(xié)議之所以稱之

27、為1 1堅持，是因為只要偵聽到信道空堅持，是因為只要偵聽到信道空閑就立即發(fā)送幀，閑就立即發(fā)送幀，也即發(fā)送幀的概率為也即發(fā)送幀的概率為1 1。P P堅持型堅持型CSMACSMA。特點：特點：當某個站準備發(fā)送信息時，它便開始偵聽信道。若信道空當某個站準備發(fā)送信息時，它便開始偵聽信道。若信道空閑，便以閑，便以概率概率P P傳送信息，傳送信息，而以而以概率概率(1(1P)P)把發(fā)送信息的把發(fā)送信息的機會推遲到下一時槽。機會推遲到下一時槽。若下一時槽仍然空閑，便再次以概率若下一時槽仍然空閑，便再次以概率P P發(fā)送或以概率發(fā)送或以概率(1(1P)P)推遲發(fā)送。推遲發(fā)送。如果該站偵聽到信道為忙，如果該站偵聽

28、到信道為忙，就等到下一時槽，再應用上述就等到下一時槽，再應用上述算法。算法。非堅持非堅持CSMACSMA。特點：特點：發(fā)送信息前先偵聽信道。發(fā)送信息前先偵聽信道。如果信道未被其他站點占用就開如果信道未被其他站點占用就開始發(fā)送信息。始發(fā)送信息。如果信道正在使用，如果信道正在使用，該站就不再繼續(xù)偵聽正在發(fā)送的信息該站就不再繼續(xù)偵聽正在發(fā)送的信息何時結(jié)束，何時結(jié)束，而是等待一個隨機時間，而是等待一個隨機時間，再重復上述過程。再重復上述過程。二、令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方式二、令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方式 令牌環(huán)是環(huán)型網(wǎng)中普遍采用的介質(zhì)訪問控制。環(huán)中只令牌環(huán)是環(huán)型網(wǎng)中普遍采用的介質(zhì)訪問控制。環(huán)中只有一個令牌在循環(huán)

29、傳送。任何一站要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須等待有一個令牌在循環(huán)傳送。任何一站要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須等待循環(huán)的令牌通過該站，隨后將令牌從空的標志改為滿的標循環(huán)的令牌通過該站，隨后將令牌從空的標志改為滿的標志，緊接著將數(shù)據(jù)送入環(huán)中。它分為兩種形式。志，緊接著將數(shù)據(jù)送入環(huán)中。它分為兩種形式。1 1、令牌環(huán)方式、令牌環(huán)方式2 2、令牌傳遞總線方式、令牌傳遞總線方式第六節(jié)第六節(jié) 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換 通常使用的數(shù)據(jù)交換技術有三種：通常使用的數(shù)據(jù)交換技術有三種：線路交換線路交換; ;報文交換報文交換；分組交換。分組交換。一、線路交換方式一、線路交換方式 線路交換方式，是通過網(wǎng)絡中的結(jié)點在兩個站之間建線路交換方式，是通過網(wǎng)絡中的

30、結(jié)點在兩個站之間建立一條專用的通信線路。最普通的線路交換例子是電話系立一條專用的通信線路。最普通的線路交換例子是電話系統(tǒng)。通過線路交換進行通信，指的是在兩個站之間有一個統(tǒng)。通過線路交換進行通信，指的是在兩個站之間有一個實際的物理連接。這種連接是結(jié)點之間的連接序列。在每實際的物理連接。這種連接是結(jié)點之間的連接序列。在每條線路上，通道專用于連接。線路交換方式的通信包括三條線路上，通道專用于連接。線路交換方式的通信包括三種狀態(tài)。種狀態(tài)。1 1、線路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，都必須建立端到端、線路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，都必須建立端到端( (站到站站到站) )的線路。的線路。例如，例如，A A站發(fā)送

31、一個請求到結(jié)點站發(fā)送一個請求到結(jié)點4 4，請求與，請求與E E站建立一個連站建立一個連接。接。典型的做法是，從典型的做法是，從A A站到結(jié)點站到結(jié)點4 4的線路是一條專用線路。結(jié)的線路是一條專用線路。結(jié)點點4 4必須在通向結(jié)點必須在通向結(jié)點6 6的路徑中找到下一個支路。根據(jù)路徑的路徑中找到下一個支路。根據(jù)路徑選擇信息，結(jié)點選擇信息，結(jié)點4 4選擇到結(jié)點選擇到結(jié)點5 5的線路，在此線路上分配一的線路，在此線路上分配一個專用的通道個專用的通道(TDM(TDM或或FDM)FDM)，并且發(fā)送一個報文請求連接到，并且發(fā)送一個報文請求連接到E E站。至此已經(jīng)建立了一條從站。至此已經(jīng)建立了一條從A A站經(jīng)過

32、結(jié)點站經(jīng)過結(jié)點4 4到結(jié)點到結(jié)點5 5的專用的專用通路。因為可能有許多站連接到結(jié)點通路。因為可能有許多站連接到結(jié)點4 4，所以必須能建立，所以必須能建立從多個站到多個結(jié)點的內(nèi)部通路。結(jié)點從多個站到多個結(jié)點的內(nèi)部通路。結(jié)點5 5專用一條到結(jié)點專用一條到結(jié)點6 6的通道，并且在內(nèi)部把此通道與從結(jié)點的通道，并且在內(nèi)部把此通道與從結(jié)點4 4來的通道連接起來的通道連接起來。結(jié)點來。結(jié)點6 6完成到完成到E E站的連接。在完成這個連接的過程中，站的連接。在完成這個連接的過程中，要進行測試以測定要進行測試以測定E E站是否忙或者是否準備接收本次連站是否忙或者是否準備接收本次連接。接。2 2、數(shù)據(jù)傳送：、數(shù)據(jù)

33、傳送：連接后可以通過網(wǎng)絡把信號從連接后可以通過網(wǎng)絡把信號從A A站傳送到站傳送到E E站。所傳輸?shù)臄?shù)站。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字的據(jù)可以是數(shù)字的( (例如從終端傳輸?shù)接嬎銠C例如從終端傳輸?shù)接嬎銠C) )，或者是模擬，或者是模擬的的( (例如聲音例如聲音) )。一般來說。這種連接是全雙工的可以在兩個方向傳輸數(shù)一般來說。這種連接是全雙工的可以在兩個方向傳輸數(shù)據(jù)。據(jù)。3 3、線路拆除：、線路拆除：在某個數(shù)據(jù)傳送周期結(jié)束以后，就要結(jié)束連接，通常由兩在某個數(shù)據(jù)傳送周期結(jié)束以后，就要結(jié)束連接，通常由兩個站中的一個來完成這個動作。個站中的一個來完成這個動作。線路交換可能效率很低。線路交換可能效率很低。通道容量在

34、連接期間是專用的，通道容量在連接期間是專用的，即使沒有數(shù)據(jù)傳送。別人也不能用。即使沒有數(shù)據(jù)傳送。別人也不能用。在數(shù)據(jù)傳送以前，為了呼叫建立，在數(shù)據(jù)傳送以前，為了呼叫建立，有一個延遲。有一個延遲。然而一旦然而一旦建立了線路。網(wǎng)絡對于用戶實際上是透明的。用戶可以用建立了線路。網(wǎng)絡對于用戶實際上是透明的。用戶可以用固定的數(shù)據(jù)傳輸速率來傳輸數(shù)據(jù)。除了通過傳輸鏈路時的固定的數(shù)據(jù)傳輸速率來傳輸數(shù)據(jù)。除了通過傳輸鏈路時的傳輸延遲外。不再有別的延遲。傳輸延遲外。不再有別的延遲。在每個結(jié)點上的延遲是很在每個結(jié)點上的延遲是很小的。小的。二、數(shù)據(jù)報文方式二、數(shù)據(jù)報文方式 報文交換中不需要在兩個站之間建立一條專用報文

35、交換中不需要在兩個站之間建立一條專用通路。相反，如果一個站想要發(fā)送一個報文通路。相反，如果一個站想要發(fā)送一個報文( (信息信息的一個邏輯單位的一個邏輯單位) )，它把一個目的地址附加在報文，它把一個目的地址附加在報文上。然后把報文通過網(wǎng)絡從結(jié)點到結(jié)點。在每個上。然后把報文通過網(wǎng)絡從結(jié)點到結(jié)點。在每個結(jié)點中，接收整個報文，暫存這個報文，然后發(fā)結(jié)點中，接收整個報文，暫存這個報文，然后發(fā)送到下一個結(jié)點。送到下一個結(jié)點。例：一個從例：一個從A A站到站到E E站的報文。站的報文。A A站把站把E E站的地址附加到報文上，然后把它發(fā)送到結(jié)點站的地址附加到報文上，然后把它發(fā)送到結(jié)點4 4。結(jié)點結(jié)點4 4存

36、儲這個報文并且決定下一個路徑的支路存儲這個報文并且決定下一個路徑的支路( (假定到結(jié)假定到結(jié)點點5)5)。為了在結(jié)點。為了在結(jié)點4 4到結(jié)點到結(jié)點5 5的線路上傳送這個報文，要進的線路上傳送這個報文，要進行報文排隊。當鏈路可用時，就把報文發(fā)送到結(jié)點行報文排隊。當鏈路可用時，就把報文發(fā)送到結(jié)點5 5。結(jié)。結(jié)點點5 5將繼續(xù)把報文發(fā)送到結(jié)點將繼續(xù)把報文發(fā)送到結(jié)點6 6，最后到達，最后到達E E站。這種系統(tǒng)站。這種系統(tǒng)通常也稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)報文系統(tǒng)。某些情況下，連接到各站通常也稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)報文系統(tǒng)。某些情況下，連接到各站的結(jié)點或某些中間結(jié)點也生成報文，用來建立參數(shù)記錄。的結(jié)點或某些中間結(jié)點也生成報文，用

37、來建立參數(shù)記錄。與比線路交換方式相比有以下優(yōu)點：與比線路交換方式相比有以下優(yōu)點：線路效率較高，這是因為許多報文可以分時共享一條線路效率較高，這是因為許多報文可以分時共享一條結(jié)點到結(jié)點的通道。結(jié)點到結(jié)點的通道。不需要同時使用發(fā)送器和接收器來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡可不需要同時使用發(fā)送器和接收器來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡可以在接收器可用之前，暫時存儲這個報文。以在接收器可用之前，暫時存儲這個報文。在線路交換網(wǎng)上，當通信量變得很大時，就不能接受在線路交換網(wǎng)上，當通信量變得很大時，就不能接受某些呼叫，而在報文交換網(wǎng)上仍然可以接收報文，但某些呼叫，而在報文交換網(wǎng)上仍然可以接收報文，但是傳送延遲會增加。是傳送延遲會增加。報文

38、交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地。報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地。能夠建立報文的優(yōu)先權。能夠建立報文的優(yōu)先權。三三、報文、報文分組交換分組交換方式方式 分組交換分組交換的設置目的是要的設置目的是要兼有報文交換和線路兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點，而使兩者的缺點最少。交換的優(yōu)點，而使兩者的缺點最少。 分組交換非常分組交換非常象象報文交換。形式上的主要差別報文交換。形式上的主要差別在于在于，分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度。典分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度。典型的最大長度是型的最大長度是1 1千千位至幾千位。報文交換系統(tǒng)卻適應更位至幾千位。報文交換系統(tǒng)卻適應更長的

39、報文。從一個站的觀點來看，超過最大長度的報文必長的報文。從一個站的觀點來看，超過最大長度的報文必須分成較小單位，然后依次發(fā)送。為了區(qū)分這兩種技術，須分成較小單位，然后依次發(fā)送。為了區(qū)分這兩種技術，分組交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位通常稱為分組。分組交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位通常稱為分組。分組分組報文報文交換的兩種交換的兩種方式方式：數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。第七節(jié)第七節(jié) 網(wǎng)絡互連網(wǎng)絡互連一、網(wǎng)絡互連的基本概念一、網(wǎng)絡互連的基本概念1 1、什么是網(wǎng)絡互連、什么是網(wǎng)絡互連 將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡、網(wǎng)絡設備連接將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡、網(wǎng)絡設備連接起來，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡系統(tǒng)，以進一步實

40、現(xiàn)起來，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡系統(tǒng)，以進一步實現(xiàn)資源的共享。資源的共享。2 2、子網(wǎng)、子網(wǎng) 互連網(wǎng)絡中被連接的網(wǎng)絡叫子網(wǎng)?；ミB網(wǎng)絡中被連接的網(wǎng)絡叫子網(wǎng)。3 3、網(wǎng)絡連接設備、網(wǎng)絡連接設備中繼器中繼器網(wǎng)橋網(wǎng)橋路由器路由器網(wǎng)關網(wǎng)關二、網(wǎng)絡互連規(guī)范二、網(wǎng)絡互連規(guī)范 網(wǎng)絡互連必須遵循一定的規(guī)則，這種規(guī)則叫網(wǎng)絡互連規(guī)網(wǎng)絡互連必須遵循一定的規(guī)則，這種規(guī)則叫網(wǎng)絡互連規(guī)范。范。 目前，國際上通行的目前，國際上通行的是是國際標準化組織國際標準化組織(ISO)(ISO)于于l977l977年制定的相互連接的標準，即年制定的相互連接的標準，即IOS/OSI RMIOS/OSI RM參考模型，它為參考模型，它為網(wǎng)絡設計者

41、提供一個參考規(guī)范。網(wǎng)絡設計者提供一個參考規(guī)范。 第八節(jié)第八節(jié) 開放系統(tǒng)互連參考模型開放系統(tǒng)互連參考模型 19771977年國際標準化組織（年國際標準化組織（ISO)ISO)專門建立了一個委員會。在專門建立了一個委員會。在分析和消化已有網(wǎng)絡的基礎上，考慮到聯(lián)網(wǎng)方便相靈活性分析和消化已有網(wǎng)絡的基礎上，考慮到聯(lián)網(wǎng)方便相靈活性等的要求，提出了一種不基于待定機型、操作系統(tǒng)或公司等的要求，提出了一種不基于待定機型、操作系統(tǒng)或公司的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，即開放系統(tǒng)互連參考模型的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，即開放系統(tǒng)互連參考模型IOS/OSI RM.IOS/OSI RM.定定義了異種機連網(wǎng)的標準框架，為連接分散的義了異種機連網(wǎng)的標準框架，為連接分散的“開放開放”系統(tǒng)系統(tǒng)提提供基礎。供基礎。 ISO/OSIISO/OSI標準標準采用分層結(jié)構(gòu)技術，將整個網(wǎng)絡的通信功采用分層結(jié)構(gòu)技術，將整個網(wǎng)絡的通信功能分為能分為7 7 層，由低層至高層分別是；物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，由低層至高層分別是；物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、