Cha 工業(yè)數(shù)據(jù)通信和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

1現(xiàn)場總線技術(shù)

FieldbusTechnology主講：張大興電氣工程系參考：中國礦業(yè)大學胡青松西安電子科技大學王衛(wèi)東2課程介紹現(xiàn)場總線（Fieldbus）是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點，因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視。3內(nèi)容

1.1工業(yè)數(shù)據(jù)通信和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

1.1.1工業(yè)自動化技術(shù)及發(fā)展趨勢控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的演變工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)

1.2工業(yè)數(shù)據(jù)通信和控制網(wǎng)絡(luò)連接及傳輸介質(zhì)計算機局域網(wǎng)及其拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)及特性信號的傳輸和編碼技術(shù)介質(zhì)訪問控制方式

1.3網(wǎng)絡(luò)互連參考模型和規(guī)范基本概念網(wǎng)絡(luò)互連參考模型網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范41.1工業(yè)數(shù)據(jù)通信和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述定義：工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)是近年來發(fā)展形成的自控領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是計算機網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)與自控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。必要性:(1)隨著自動控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)的信息集成系統(tǒng)正在迅速壯大，將覆蓋從現(xiàn)場控制到監(jiān)控、市場、經(jīng)營管理的各個層次以及從原料采購、生產(chǎn)加工的各個環(huán)節(jié)，并將一直延伸到成品儲運銷售乃至世界各地市場的供需鏈全過程，以適應(yīng)企業(yè)管理控制一體化的應(yīng)用需求。(2)企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展對工業(yè)數(shù)據(jù)通信的開放性、對底層控制網(wǎng)絡(luò)的功能及性能都提出了更高的要求。56工業(yè)自動化技術(shù)及發(fā)展趨勢

工業(yè)控制自動化技術(shù)：是工業(yè)自動化的核心，它是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。它主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。目前，工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。7

工業(yè)控制自動化的三個層次：基礎(chǔ)自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎(chǔ)自動化和過程自動化。在傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)中，基礎(chǔ)自動化部分基本被PLC和DCS（DistributedControlSystem）所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由價格昂貴的過程計算機或小型機組成。自20世紀90年代以來，以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based的自動化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實現(xiàn)低成本工業(yè)自動化的重要途徑。

以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化系統(tǒng)的特點是：(1)開放的結(jié)構(gòu)，用戶可以選擇來自不同廠商的不同產(chǎn)品，便于系統(tǒng)集成；(2)PC工控機的軟硬件豐富，用戶可以得到更高性價比的產(chǎn)品；(3)提供有力、柔性的聯(lián)網(wǎng)能力；(4)能運行復(fù)雜任務(wù)，并且可基于多種平臺運行。

1、以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化已成為主流82、PLC（可編程序控制器）得到了廣泛的應(yīng)用

PLC的發(fā)展趨勢：向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、好的兼容性和多功能性方面發(fā)展。具體有以下幾個方面：

（1）大型網(wǎng)絡(luò)化。主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。（2）多功能。隨著自調(diào)整、步進電機控制、位置控制、伺服控制、仿真、通信處理和故障診斷等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領(lǐng)域更加寬廣。（3）高可靠性。自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，并采用熱備用和并行工作、多數(shù)表決的工作方式。即使在惡劣、不穩(wěn)定的工作環(huán)境下，堅固、全封閉的模板依然能正常工作。93、面向測控管一體化設(shè)計的集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)：也稱為分布式控制系統(tǒng)或分散式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem,DCS），它采用了標準化、模塊化和系列化的設(shè)計，由過程控制級、控制管理級和生產(chǎn)管理級組成，以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶，對數(shù)據(jù)進行集中顯示，而操作管理和控制相對分散，是一種配置靈活、組態(tài)方便、具有高可靠性的控制系統(tǒng)。

DCS的特點：分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)。

DCS正朝著綜合性、開放性發(fā)展?？偟陌l(fā)展趨勢是：（1）各制造廠商都“開放性”上下功夫，力求使自已的DCS與其他廠商的產(chǎn)品很容易地聯(lián)網(wǎng)；10（2）大力發(fā)展和完善DCS的通信功能，并將生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與工廠管理系統(tǒng)連接在一起，形成測控管理一體的系統(tǒng)產(chǎn)品；（3）高度重視系統(tǒng)的可靠性，在軟件的設(shè)計中采用容錯技術(shù)；（4）在控制功能中，不斷引進各種先進控制理論，以提高系統(tǒng)的控制性能，如自整定、自適應(yīng)、最優(yōu)、模糊控制等；（5）在系統(tǒng)規(guī)模的結(jié)構(gòu)上，形成由小到大的產(chǎn)品，以適應(yīng)不同規(guī)模的需求；（6）發(fā)展以先進網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS控制結(jié)構(gòu)，向低成本綜合化自動化系統(tǒng)的方向發(fā)展。114、大力發(fā)展和采用現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線：是一種用于智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開放式、數(shù)字化、雙向串行、多節(jié)點的通信總線。采用現(xiàn)場總線技術(shù)可實現(xiàn)一種具有開放式、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的新型自動化控制系統(tǒng)。

優(yōu)勢:(1)可以促進現(xiàn)場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢。(2)從智能傳感器到智能調(diào)節(jié)閥的信號一直保持數(shù)字化，從而極大地提高了抗干擾能力。(3)是一種開放式的互聯(lián)網(wǎng)，它可與同層網(wǎng)絡(luò)相連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)相連。(4)降低成本、組合擴展容易、安裝及維護簡便。125、大力研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)

為什么需要智能控制：工業(yè)自動化中工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計和分析是建立在精確的系統(tǒng)數(shù)學模型基礎(chǔ)上的，而實際應(yīng)用的控制系統(tǒng)由于各種因素的影響，無法獲得精確的數(shù)學模型；同時，為了提高控制性能，整個控制系統(tǒng)會變得極其復(fù)雜，增加了設(shè)備的投資，降低了系統(tǒng)的可靠性。

智能控制定義:模擬人類學習和自適應(yīng)的能力，能學習、存儲和運用知識，能在邏輯推理和知識推理的基礎(chǔ)上進行信息處理，能對復(fù)雜系統(tǒng)進行有效的全局性控制，能自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的過程。

智能控制系統(tǒng)的研究范圍：模糊邏輯控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、分級遞階智能控制系統(tǒng)、學習控制系統(tǒng)等。13控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的演變1、控制系統(tǒng)的發(fā)展過程

（1）初級控制系統(tǒng)

時間：20世紀50年代以前；特點：所用的設(shè)備主要是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場、具有簡單測控功能的基地式儀表，信號基本上都是在本儀表內(nèi)起作用。此階段的控制系統(tǒng)均簡單、初級控制系統(tǒng)。

（2）模擬儀表控制系統(tǒng)

時間：60年代至70年代后期；

特點：以電子管、晶體管、集成電路為核心的氣動和電動單元組合式儀表兩大系列，它們分別以壓縮空氣和直流電源作為動力，用于對防爆要求較高的化工生產(chǎn)和其他行業(yè)，防爆等級為本質(zhì)安全型，在儀表內(nèi)部實行電壓并聯(lián)傳輸，外部實行電流串聯(lián)傳輸，以減小傳輸過程的干擾。14（3）集中式數(shù)字控制系統(tǒng)

時間：80年代初；

特點：使用數(shù)字信號代替模擬信號，并研制出直接數(shù)字控制系統(tǒng)，用數(shù)字計算機代替控制室內(nèi)的儀表來完成控制系統(tǒng)功能。用一臺計算機取代控制室的所有儀表。解決了信號傳輸及抗干擾問題。

（4）集散控制系統(tǒng)（DCS）

組成：由數(shù)字調(diào)節(jié)器、可編程控制（PLC）以及多臺計算機構(gòu)成；

特點：當一臺計算機出故障時，其他計算機立即接替該計算機的工作，使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。在DCS系統(tǒng)中，測量儀表、變送器一般為模擬儀表，控制器多為數(shù)字式，因而它又是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)。但是各廠家的產(chǎn)品互換與互操作有一定的局限性。

15（5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）

特點：把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、標準化的解決方案，即可以將來自不同廠商而遵守同一協(xié)議規(guī)范的自動化設(shè)備通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把DCS集中與分散結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場。

16現(xiàn)場總線控制集散控制集中控制17傳統(tǒng)泵/閥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖P&V1P&V2P&V3P&V4P&V5CPU大量的電纜和連接!I/O,AD/DAetc.Modules18現(xiàn)場總線泵/閥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖P&V1P&V2P&V3P&V4P&V5CPUDeviceNet接口只有一根電纜!!!NetworkScanner192、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及現(xiàn)場總線技術(shù)的特點

定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。也有將現(xiàn)場總線定義為應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在智能測控設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)。也稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的低成本底層控制系統(tǒng)。

特點：一是在體系結(jié)構(gòu)上成功實現(xiàn)了串行連接，一舉克服并行連接的許多不足。二是在技術(shù)層面上成功解決了開放競爭和設(shè)備兼容兩大難題，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備智能化和控制系統(tǒng)分散化兩大目標。20（1）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的特點①基礎(chǔ)性②靈活性③易用性④分散性⑤經(jīng)濟性21（2）現(xiàn)場腸總線技臉術(shù)的特憶點①開放性夜。②交互連性。③自治頌性。④適應(yīng)性杰。223典型現(xiàn)場答總線簡介目前國際荷上有40多種現(xiàn)場駕總線，但鏡沒有任何市一種現(xiàn)場侮總線能覆狡蓋所有的粉應(yīng)用面，設(shè)按其傳輸潛數(shù)據(jù)的大辣小可分為3類：傳感器我總線（sens濟orb梨us)，屬于輸位傳輸督；設(shè)備總線竹（devi異ceb來us)，屬于肥字節(jié)傳機輸；現(xiàn)場總吧線，屬于傭數(shù)據(jù)流均傳輸。233典型現(xiàn)場枯總線簡介基金會現(xiàn)陳場總線(Fou乖ndat明ion駕Fiel蹦dbus愁,FF)美國1994年,由ISP和Wor趨ldF倚IP兩大集團謎合并成立尾現(xiàn)場總線雀基金會。目前最錫具發(fā)展劈燕前景，遲最具競糕爭力的早現(xiàn)場總肆線之一峰。它的乘前身是胖以Fish菠er-R枕osem臭ent公司為首狐，聯(lián)合80家公司制朵定的ISP協(xié)議和溝以Hon從eyw算ell公司為首繼，聯(lián)合歐揪洲150家公司制熊定的Worl獅dFIP協(xié)議，勇兩大集乏團于1994年合并軋，成立鉆現(xiàn)場總葬線基金個會，致憂力于開軌發(fā)統(tǒng)—的現(xiàn)場谷總線版標準。FF目前擁期有120多個成鉤員，這松包括世臂界上最飲主要的壓自動化雖設(shè)備供巷應(yīng)商：AB、ABB、Fox津bor智o、Hon隆eyw康ell、Smnr、FUJ肯IE匹lec卵tri嫂c等。采用OSI/午ISO物理層,數(shù)據(jù)鏈戚路層和嶼應(yīng)用層,增加了用葉戶層(Open括Sys它tem折Inte咱rcon詠nect宋ion,共7層，物晚理層、腔數(shù)據(jù)鏈緣瑞路層、稼網(wǎng)絡(luò)層均、傳輸樣層、會毛話層、繞表示層噸、應(yīng)用憲層)有低速(H1穗,31速.25啊kb/封s,2型00m，400m，120崖0m，190然0m)與高速(H2腸,1M送bps鄉(xiāng)豐,2悅.5M懷pbs獻,75際0m,磁500損m)之分,H2逐漸被HSE(腿100M碎b/s,甚至更歐高)取代支持雙絞問線、同軸于電纜、光隸纜和無線課發(fā)射等傳撤輸介質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)脅域以過泰程自動即化為主竭，大型城石化企理業(yè)較多解，比如環(huán)化工,石油,污水處理揮。243典型現(xiàn)介場總線何簡介過程現(xiàn)澇場總線(Pr昌oce女ss料fie劉ld團bus類,Pr衛(wèi)ofi紫bus酸)歐洲西門子欲為首的13家公司館和5家科研劉機構(gòu)在匆聯(lián)合開遇發(fā)的項璃目中制崇定的標萬準規(guī)范袍。198噴9年12月成立斥了PN0，199燦6年P(guān)R0F籃IBUS成為德棋國國家蛾標淮DIN味l92講45。同時民又是歐幻玉洲標準EN50宣170。PR0F凈IBUS在實際俊應(yīng)用中皇業(yè)績斐迅然，在痛眾多總爽線中居屆于前列挪，廣泛肺應(yīng)用于肅各種行小業(yè)。同F(xiàn)F一樣，它轉(zhuǎn)也是最具輝競爭力的顧一類現(xiàn)場樸總線。共有3種版本Prof歐ibus逮-DP（Dece布ntra鞋lise牢dPe雅riph泰eral幻玉s），(最大傳輸削速率為12M地b/s恰)應(yīng)用于現(xiàn)鉛場級，經(jīng)無過優(yōu)化的她高速、廉渣價的傳輸飛形式適于跳自動控制禁系統(tǒng)與現(xiàn)區(qū)場設(shè)備之鴨間的實時替通信，它寫采用了RS-4像85傳輸。Pro麥fib墾us-佩FMS（Fiel繭dbus衡Mes舉sage邪Spe件cifi毒cati咱on），用于車擋間級，壓即中、逆下層,要求面奶向?qū)ο蠼?，提供饅較大數(shù)牢據(jù)量的瓦通信服渠務(wù)、它俊有被以扮太網(wǎng)取垃代的趨仿勢，它妥也采用RS-4揪85傳輸Pro內(nèi)fib逼us-棄PA（Proc也ess富Auto驅(qū)mati擠on），專為過程貸自動化設(shè)寨計，它采芳用了IEC發(fā)ll5棚8-2傳輸技術(shù)冷，可用于箱有爆炸危黎險的環(huán)境采中。采用ISO態(tài)/OS冬I的物理告層、數(shù)榴據(jù)鏈路側(cè)層和應(yīng)找用層傳輸速率腸為9.6k棄bps-蚊12Mb幸ps,傳輸距皂離為100景m-1耀.2k京m采用總幣線型、晚樹型、準星型支持雙絞疫線和光纖制造自軌動化和皺過程控后制自動懷化（電容力,鐵路交法通，食品煙遇草，水愚處理，睛建材，扎機械中徒應(yīng)用較拋多）253典型現(xiàn)鏡場總線盟簡介控制器汗局域網(wǎng)武絡(luò)(Con賊trol幸ler芳Area眉Net繩work梢,CAN寸)由德國Bos金ch開發(fā),起初專捆為汽車寶工業(yè)設(shè)煎計.遵循ISO席/OS搖I模型,采用了標物理層根和數(shù)據(jù)夜鏈路層,應(yīng)用層協(xié)葛議允許用片戶自行開哲發(fā).采用短幀魚結(jié)構(gòu)，傳輸時飼間短，宋具有自閃動關(guān)閉蹄功能，停具有較根強的抗岸干擾能跪力，最仔可靠可采用雙潑絞線、同惹軸電纜、肢光纜等傳連輸介質(zhì)通訊速治率最高1Mb/礦s,最遠通攤訊距離虜可達10km成為ISO國際標準.芯片由摩夸托羅拉,Int園el等公司生巷產(chǎn),價格低廉,用量最粱大263典型現(xiàn)汽場總線僵簡介局部操廳作網(wǎng)絡(luò)(Loc半alO冒pera錫ting營Net拆work托,LON麻)由美國Eche作lon公司推調(diào)出,摩托羅拉虛、東芝支組持倡導(dǎo).組成Lon摘MAR血K互操作敬協(xié)會采用OSI模型全誓部7層通訊協(xié)賊議通訊速率密從300極b/s到1.5支Mb/秋s,通訊距離策可達270智0m采用總線諒型、樹型支持雙律絞線、營同軸電昏纜、光由纜和紅裁外線、信電力線低、無線鈔發(fā)射等滅傳輸介蝦質(zhì)LonT時alk協(xié)議固化它在Neu夏ron芯片中.每片芯片薪帶3個8位微處響理器最大的輝應(yīng)用領(lǐng)汁域在樓石宇自動頌化,在工業(yè)控舊制領(lǐng)域如糞石油,鐵路也諷有應(yīng)用273典型現(xiàn)院場總線器簡介設(shè)備網(wǎng)(Dev乞iceN脫et)由Roc暫kwe沙ll推出,交由ODV姨A管理后得款到全球眾銅多制造商組的支持,如Omro誼n,H躬itac麥hi,澤ABB采用物理緩層,數(shù)據(jù)鏈路筐層和應(yīng)用燒層可選數(shù)蠟據(jù)傳輸幣速率125K奮bps,千250K熱bps,倚500K視bps對等（peer抵to內(nèi)peer疾)，多主和判主從通信南方式可帶電就更換網(wǎng)蹈絡(luò)節(jié)點柔，在線伴修改網(wǎng)戶絡(luò)配置基于CAN的技術(shù),低成本,高可靠性283典型現(xiàn)場患總線簡介控制網(wǎng)(Co桶ntr識olN夏et)由美國Roc組kwe寶ll趴Aut頑oma敏tio秤n推出,交由CI管理后剖在全世城界范圍辨內(nèi)擁有推包括Rock愚well相Aut忠omat陷ion、ABB、Hone陽ywel且l等70家著名廠誼商組成的痕成員單位.通訊速繁率5Mb位/s,通訊距扇離30k織m采用物理艘層,數(shù)據(jù)鏈尋路層和滲應(yīng)用層支持總設(shè)線型,樹型和星好型應(yīng)用于交腿通運輸,汽車制造,冶金,礦山,電力,食品等戀領(lǐng)域293典型現(xiàn)恢場總線顯簡介P-N墾et摩(Pr欺oce補ss孕aut運oma丹tio研nN母et)198率4年由丹落麥Proc曠ess膛data顯A/s公司提雙出,由Proc訂ess-澤Data煉Sil廁kebo眠rgA柿ps開發(fā)。采用OSI/的物理層故、數(shù)據(jù)鏈幫路層、網(wǎng)新絡(luò)層、傳松輸層和應(yīng)烏用層采用屏蔽鉤雙絞線,數(shù)據(jù)傳輸鼠速率為76.8腔kbps痛,傳輸距飲離1.2k霞m多主控制憂器,主從式總噸線,每段最財多可容恢納32個主控制段器應(yīng)用主栗要集中取農(nóng)業(yè),水產(chǎn),飼養(yǎng),林業(yè),食品等行現(xiàn)業(yè)303典型現(xiàn)兵場總線絨簡介Wor陳ldF秧IP(冊Wor扣ld室Fac家tor若yI么nst濫rum古ent昨ati頌on旨Pro鬧toc客ol)Wor換ldF拘IP基于FIP協(xié)議，其厲最初由法搭國于80年代開難發(fā)，并侵成為法富國國家泥標準和拘歐洲標查準,有Wor歌ldF撓IP協(xié)會組虛織采用ISO/頸OSI模型的物科理層、數(shù)關(guān)據(jù)鏈路層切、應(yīng)用層具有單一功的總線結(jié)校構(gòu),可適應(yīng)不俯同應(yīng)用領(lǐng)鳳域的需求不同應(yīng)褲用領(lǐng)域事采用不瘡?fù)目偩途€速率,過程控課制采用31.研25k鹿pbs盞,制造業(yè)為1Mbp糊s,驅(qū)動控雅制為1-5套Mbp里s主要應(yīng)野用在過影程自動如化,制造自動冊化,電力,鐵路運工輸313典型現(xiàn)席場總線蒜簡介Inte摘rbus滋(In掠tern掘atio蹦nal苦Bus)1984年由德國Phoe掌nix忍Cont氏act公司開發(fā),后成立Int藝erb小us組織(In牌ter順bus奸Cl像ub)采用OSI晉/IS糕O物理層,數(shù)據(jù)鏈再路層和睛應(yīng)用層集中式主革從方案，鋸環(huán)型拓撲木，傳輸速裙率為500K尊bpsInt澡erB敵us適用于分匯散輸入輸騎出、串行寬總線的PLC和PC系統(tǒng)Int醋erb娃us是一種傳唉感器級的坐現(xiàn)場總線綠，令牌網(wǎng)析，經(jīng)濟性它是它的一煮大特點。Int找erb饑us的應(yīng)用板主要在贊汽車制曲造,機械制造,水處理,隧道交通,食品,輕工,煙草,印刷等行閱業(yè).323典型現(xiàn)渴場總線拘簡介AS-躁i(沃Act狡uat焦or護Sen打sor啟In矮ter浪fac臣e)AS-舌i由德國11家傳感練器/執(zhí)行器制誰造商針對抹機床控制曠中的二進德制開/關(guān)設(shè)備壞聯(lián)合開箭發(fā),成立ASI國際協(xié)稍會.AS-i系純粹雕的主從鏟系統(tǒng)，率支持最差多31個從節(jié)點云，每個節(jié)俗點帶4位數(shù)據(jù)程，整個廊網(wǎng)絡(luò)共稅有124個可尋諷址輸入/輸出。采退用黃色的聯(lián)非屏蔽、視非絞的雙恥線傳輸數(shù)姜據(jù)和電源促。AS-i可通過寄具網(wǎng)關(guān)隊功能的窗主設(shè)備扮（PLC或PC）連接至襪高一級總坐線系統(tǒng)，到特別適用漠于作為小信型PLC的通訊瓜總線。333典型現(xiàn)喝場總線哄簡介SDS(Sm捐art得De栽vic望eS費yst示em冶)SDS專為I/O級控制堵應(yīng)用設(shè)班計，以牢擴展到疤更高一搶級總線城，由Hon滑eyw辯ell傭Mi毅cro脾Sw撕itc喬hD蕉ivi將sio擱n開發(fā)SDS標準定抖義了應(yīng)托用層、凱物理層鏟和設(shè)備粘規(guī)約。壟連接簡購單I/O設(shè)備至PLC或PC，以垂詢線方式工作陡時特別有謠效。同時鏟可以運行益在對等模參式下，以垮提供分散使控制。規(guī)定的4種傳輸懷速率為125貍K、250K、500湯K和1M，網(wǎng)絡(luò)秘中可容回納至多64個節(jié)點旬?；贑AN的技術(shù),數(shù)據(jù)傳送慕方式與Dev雜ice好Net類似343典型現(xiàn)摔場總線輛簡介RS-4梁85盡管RS-泰485不能稱更為現(xiàn)場允總線，黑但是作右為現(xiàn)場?？偩€的愁鼻祖，衰還有許盜多設(shè)備累繼續(xù)沿糾用這種粒通信協(xié)排議。設(shè)備簡單粱，成本低映等優(yōu)勢，啄仍具生命申力。OPT濾O-2掌2命令集夫在許多畜系統(tǒng)中倡得到廣紙泛應(yīng)用。353典型現(xiàn)場破總線簡介HART：Hig報hwa骨yA頂ddr氏ess說abl宗eR復(fù)emo棉te嶄Tra雁nsd雖uce抗rHAR驕T協(xié)議為可頑尋址遠程許傳感器數(shù)遞據(jù)通路通農(nóng)信協(xié)議它最早由Ros芳emo術(shù)unt公司開功發(fā)并得規(guī)到80多家著舒名儀表撇公司的勢支持和拖加盟，唇于199掠3年成立翠了HAR龜T通信基顆金會。其特點是齒在現(xiàn)有模切擬信號傳炮輸線上實內(nèi)現(xiàn)數(shù)字信作號通信，應(yīng)是模擬系抱統(tǒng)向數(shù)字雅系統(tǒng)轉(zhuǎn)變表過程中的悼過渡性產(chǎn)基品，因而量在當前的虜過渡時期須具有較強彼的市場競度爭能力，禾得到了較受快的發(fā)展叮。36工業(yè)數(shù)拌據(jù)通信鑄傳送的冒數(shù)據(jù)內(nèi)押容：生產(chǎn)裝擴置運行現(xiàn)參數(shù)的栗測量值戴、控制亦量、閥正門的工倚作位置黃、開關(guān)子狀態(tài)、志報警狀利態(tài)、設(shè)尚備的資次源與維艘護信息歲、系統(tǒng)強組態(tài)、四參數(shù)修旗改、零塔點量程步調(diào)校信嗚息等。1.1雙.3工業(yè)數(shù)外據(jù)通信睡與控制壩網(wǎng)絡(luò)1.工業(yè)數(shù)據(jù)呆通信工業(yè)數(shù)忠據(jù)通信昏定義：在工業(yè)生識產(chǎn)過程中黎，除了計囑算機與外血圍設(shè)備，神還存在大攏量檢測工錦藝參數(shù)數(shù)廟值與狀態(tài)傳的變送器悉和控制生擠產(chǎn)過程的芬控制設(shè)備渴，在這些個測量、控啞制設(shè)備的透各功能單滲元之間、變設(shè)備與設(shè)車備之間、填以及這些睛設(shè)備與計路算機之間斬遵照通信碼協(xié)議、利融用數(shù)據(jù)傳槐輸技術(shù)傳音遞數(shù)據(jù)信登息的過程僵，一般稱區(qū)之為工業(yè)島數(shù)據(jù)通信特。37與計算機傳通訊的區(qū)宅別功能計算機通譜訊的功能籮是可靠地蹤蝶傳遞信息現(xiàn)場總線火的功能是繭經(jīng)濟、安餃全、可靠拒的傳遞信欄息;正確使萍用所傳爹信息;及時處爆理所傳合信息要求對計算機校通訊的主包要要求是搜傳輸速度刃快對現(xiàn)場坊總線的以要求不冠僅是傳適輸速度判快,而且要眉求響應(yīng)領(lǐng)快38控制系員統(tǒng)的通裝信中往維往要考量慮以下拼幾個問擇題：產(chǎn)品怎樣竟互聯(lián)在一沖起？系統(tǒng)中槍不同產(chǎn)對品間要地有可靠騾的互操迫作性及柄不同供端貨商的訓同類產(chǎn)券品要有狗可互換惕性。產(chǎn)品將要鍵交換什么嬸樣類型的雕數(shù)據(jù)？是伍控制數(shù)據(jù)(如I/O等)還是信息殊數(shù)據(jù)（如椅圖文，聲圣音等）系統(tǒng)需閃要什么接樣的容詳吐量？產(chǎn)品怎樣款被組態(tài)？系統(tǒng)能否蚊在將來可慕以進一步滿擴充？39應(yīng)該根潔據(jù)具體劍的應(yīng)用租需求來牽選擇不遙同的網(wǎng)保絡(luò)，不士同的應(yīng)愧用需求到對數(shù)據(jù)煙的要求蔬是不同照的:對數(shù)據(jù)蛋量要求狐的不同濫。網(wǎng)絡(luò)上要撫求傳送的檢數(shù)據(jù)量可年能以兆字君節(jié)或字節(jié)銷或位來計到算。負載耀量的變化詞，對網(wǎng)絡(luò)愉的帶寬有爪不同要求接，。對數(shù)據(jù)班類型要穩(wěn)求不同禮。要求可絲式能是I/O信息，狀陷態(tài)突變的慕信息或顯唉式報文（Expl蘭icit餡Mes誓sagi精ng），程序挖的上載/下載將，診斷流信息等對網(wǎng)絡(luò)性餃能要求不花同?？赡芤糖缶W(wǎng)絡(luò)星主要處兵理高速襲離散量嘉或者模維擬量，吃對工業(yè)弊控制網(wǎng)享絡(luò)特別話要求確震定性和寄可重復(fù)饅性。40工業(yè)控制狀網(wǎng)絡(luò)體系羅克韋申爾自動處化提出停了三層績網(wǎng)絡(luò),即設(shè)備層鈔，控制層賺和信息層擺的體系。41三層網(wǎng)絡(luò)塊共同的特軟點從底層到術(shù)高層全部指是開放的不需許傭可證，綁不用注及冊，沒姻有任何例限制對任何人憐都是可用察的技術(shù)產(chǎn)品的可贈靠的互操熱作性扁平結(jié)騰構(gòu)可從高繩層對以孤下各層誕的產(chǎn)品闖組態(tài)及籮監(jiān)測以最少劑層次的蜂網(wǎng)絡(luò)支火持所有層之昨間的完全茶橋接層之間通耕過網(wǎng)橋/網(wǎng)關(guān)連接對設(shè)備亦可有增埋強的診滿斷能力將控制分竟散到整個無體系42三層網(wǎng)絡(luò)攤不同的特佛點信息層情（例如餐：使用Ethe慚rnet掏)高速報文同傳送高容量數(shù)培據(jù)共享控制層（鑄例如：使滑用Con號tro爸lNe稼t)支持I/O信息，撞報文的登傳輸和滾診斷功肉能開放性技純術(shù)能夠設(shè)醋置信息費的優(yōu)先暮級支持多份主機、彎廣播式敘和點對駱點(Pe習er-河to-侮P(guān)ee杰r)的通信方霞式高速I/O信息和想報文的森傳送有效地裕數(shù)據(jù)共州享確定性還和可重喇復(fù)性(De絲式ter租min枕ism來&槽Rep射eat氧abi廊lit貍y)設(shè)備層(例如：使班用Devi予ceNe何t)有類似申于控制單層的要甚求，但純更強調(diào)換降低安著裝費用隸、系統(tǒng)禍調(diào)試時煙間43442．控制救網(wǎng)絡(luò)（1）控制破網(wǎng)絡(luò)與蹄現(xiàn)場總粒線控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)的定義：將多緊個分散浴在生產(chǎn)奸現(xiàn)場，翠具有數(shù)偉字通信剛能力的鏈測量控假制儀表酸作為網(wǎng)續(xù)絡(luò)節(jié)點碧，采用陰公開、字規(guī)范的貪通信協(xié)亂議，以癥現(xiàn)場總滿線作為冊通信連蒜接的紐慰帶，把橫現(xiàn)場控饒制設(shè)備凱連接成底為可以棉相互溝板通信息露，共同遭完成自腥控任務(wù)披的網(wǎng)絡(luò)攤系統(tǒng)與頑控制系列統(tǒng)。它既是一謀個位于生炒產(chǎn)現(xiàn)場的農(nóng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)畫，又是一熊個以網(wǎng)絡(luò)膨為支撐的膛控制系統(tǒng)熱。除了普鵲通的計刑算機、伯工作站諷、打印脫機、顯轎示終端雄之外，順大量的嶼網(wǎng)絡(luò)節(jié)陶點是各柳種可編避程控制逐器、開踐關(guān)、馬瞞達、變懷送器、薯閥門、詠按鈕等雀。45圖1.3企業(yè)網(wǎng)怨絡(luò)體系債結(jié)構(gòu)461.2工業(yè)數(shù)傷據(jù)通信菠和控制儀網(wǎng)絡(luò)連掙接及傳艇輸介質(zhì)1.2.鼻1計算機稼局域網(wǎng)窩及其拓穩(wěn)撲結(jié)構(gòu)1.2顛.2網(wǎng)絡(luò)的跡傳輸介屠質(zhì)及特各性1.2蜘.3信號的豪傳輸和帶編碼技勇術(shù)471.2.帝1計算機局琴域網(wǎng)及其循拓撲結(jié)構(gòu)1．計算黑機網(wǎng)絡(luò)列與計算漢機局域們網(wǎng)（1）計算杠機網(wǎng)絡(luò)宿發(fā)展計算機網(wǎng)崗絡(luò)的概念家：用通信手沿段將空間鬼上分散的碎、具有獨呆立處理能款力的多臺加計算機系憐統(tǒng)互聯(lián)起先來，按照短某種網(wǎng)絡(luò)紹協(xié)議進行豪數(shù)據(jù)通信列，以進行劃信息交換墓、實現(xiàn)資喝源共享和榮協(xié)同工作哀的計算機魂系統(tǒng)的集旺合。①計算缸機網(wǎng)絡(luò)關(guān)必須是籃兩臺或圣兩臺以施上的具齡有獨立功能睛的計算機睬系統(tǒng)的集合稻。②網(wǎng)絡(luò)中英的計算機捎系統(tǒng)在空間是分銜散的。③網(wǎng)絡(luò)宿中的多咬臺計算密機必須秘通過物理介質(zhì)連接起來鉛。④網(wǎng)絡(luò)中鞋計算機系默統(tǒng)之間要溜進行信息辜交換，必須遵煩守某種割約定和居規(guī)則，這些約洽定和規(guī)則菌被稱為協(xié)歸議。⑤網(wǎng)絡(luò)中活多臺計算躬機系統(tǒng)互旁接的結(jié)果是完成數(shù)斷據(jù)交換，目的是為了實扔現(xiàn)信息資喘源的共享鍵以及不同嘆計算機系寸統(tǒng)間的相陵互操作以辦完成工作鼠協(xié)同和應(yīng)蛇用集成。48（2）計算狹機網(wǎng)絡(luò)瓦的組成組成從邏羅輯功能上委可以分成轉(zhuǎn)兩部分：建由負責數(shù)份據(jù)處理的薄計算機（HOS袋T）構(gòu)成爺?shù)馁Y源子網(wǎng)以及由負威責數(shù)據(jù)通收信的通信遺處理機（IMP）構(gòu)成的通信子網(wǎng)。圖1.4計算機喝網(wǎng)絡(luò)的眾組成49(3)怠.計算機衣網(wǎng)絡(luò)的衰分類按覆蓋的昂地理范圍陷進行分類捧，計算機蕩網(wǎng)絡(luò)可以舟分為局域網(wǎng)策、城域薪網(wǎng)和廣騰域網(wǎng)。局域網(wǎng)的際技術(shù)特點覆蓋有申限的地閥理范圍，適用歉于公司拍、機關(guān)管、校園架、工廠證等有限帝范圍內(nèi)諒的計算那機、終可端與各聞類信息潔處理設(shè)撿備連網(wǎng)矮的需求禽；提供高伶數(shù)據(jù)傳沒輸速率性（10Mb/s～10G毯b/s）、低誤碼率狡的高質(zhì)量扛數(shù)據(jù)傳輸英環(huán)境；一般屬于啞一個單位超所有，易福于建立、綿維護與擴暢展；50城域網(wǎng)的店技術(shù)特點城域網(wǎng)是婦介于廣域碰網(wǎng)與局域煌網(wǎng)之間的茂一種高速鐵網(wǎng)絡(luò)；城域網(wǎng)鉛設(shè)計的宿目標是依要滿足寺幾十公涌里范圍瓶內(nèi)的大振量企業(yè)疑、機關(guān)卻、公司刪的多個護局域網(wǎng)喪互連的辜需求；城域網(wǎng)在敏技術(shù)上與鋒局域網(wǎng)相責似。51廣域網(wǎng)擁的技術(shù)爆特點廣域網(wǎng)也屈稱為遠程芹網(wǎng)；覆蓋宰的地理范忠圍從幾十欺公里到幾柱千公里；覆蓋一喚個國家彩、地區(qū)遵，或橫比跨幾個問洲，形些成國際僵性的遠調(diào)程網(wǎng)絡(luò)興；主要使用分組交換技術(shù)；它將分布狗在不同地反區(qū)的計算驢機系統(tǒng)互夜連起來，必達到資源腸共享的目洽的。522.計算機網(wǎng)美絡(luò)的拓撲涂結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)凱的概念所謂拓意撲是一籮種研究與大小蓬、形狀乒無關(guān)的構(gòu)成備圖形（染線、面濃）特性帝的方法倍，即拋鍛開網(wǎng)絡(luò)睛中的具象體設(shè)備吧，把工鉆作站、能服務(wù)器貸等網(wǎng)絡(luò)破單元抽北象為“綿節(jié)點”仁，把網(wǎng)扔絡(luò)中的胡電纜等勺通信介洽質(zhì)抽象慨為“線喂”。這樣從拓賄撲學的角瞇度看計算抄機網(wǎng)絡(luò)就伴變成了點和線組皺成的幾何雞圖形，這就躁是網(wǎng)絡(luò)甩的拓撲唉結(jié)構(gòu)，暴也就說川網(wǎng)絡(luò)拓曬撲結(jié)構(gòu)詞是一個綿網(wǎng)絡(luò)的瀉通信鏈奇路和節(jié)邁點的幾潔何排列推或物理張圖形布勸局。拓撲結(jié)搶構(gòu)一般兆有網(wǎng)狀形（mesh）、總腸線形（bus）、星形窮（star）、環(huán)形幼（ring）以及綁樹形（tre嗽e）。53選擇拓剝撲結(jié)構(gòu)諒的依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撞撲結(jié)構(gòu)，奴對網(wǎng)絡(luò)的溫各種性能活起著至關(guān)肢重要的作屈用。選擇拓匯撲結(jié)構(gòu)時頁，應(yīng)該考腳慮的主要者因素有：1.安裝費用最好是龜建樓同和時或建愛樓裝修乒以前進村行安裝峽，并考輸慮今后霞擴建的醉要求。撿合理汪選擇拓擇撲結(jié)構(gòu)女以及相舒應(yīng)的傳始輸介質(zhì)爹、傳輸府距離，頌這將會傲有效的智降低安命裝費用斗。2.更改的靈掃活性網(wǎng)絡(luò)建律成之后糠，某些刊設(shè)備的悲搬動不講會影響撈網(wǎng)絡(luò)拓洽撲的改煤變，同漿時還應(yīng)恐保證原勿有節(jié)點勿的刪除私和新節(jié)殘點的加禽入,也要相對渾容易。3.運行的可扭靠性拓撲結(jié)構(gòu)瞞的選擇要丈使個別節(jié)爪點損壞或牧網(wǎng)絡(luò)本身膝無法運行房誠等故障的也檢測和隔僵離較為方同便。54網(wǎng)狀拓舅撲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)扯是指將各濁網(wǎng)絡(luò)結(jié)點儀與通信線墊路互連成消不規(guī)則的酬形狀，每臣個結(jié)點至凝少與其它燥兩個結(jié)點次相連，或者說拆每個結(jié)點基至少有兩遞條鏈路與但其他結(jié)點資相連。大姐型互聯(lián)網(wǎng)邀一般都采濃用這種結(jié)應(yīng)構(gòu)。在網(wǎng)狀拓憂撲中，每個設(shè)備票都有專門語的線與其城它設(shè)備實其現(xiàn)點對點猛連接，專門印即指這聚條連接遲只承載算它所連撈接的兩鞏個站點擊之間的忽通信流筐量。對一個完步全連接的弱網(wǎng)狀網(wǎng)來證說，為了屢實現(xiàn)幾個呀站點的互煌連，必須奮要有n(n-勿1)/2個物理碰信道。為了例提供這榮些眾多控的連接新，網(wǎng)絡(luò)童中的每孝臺設(shè)備團必須要摘有n-1個輸入蹦輸出（I/O）口。55星形拓眠撲星型結(jié)果構(gòu)的每丟個結(jié)點懸都由一黎條點到咐點鏈路嫌與中心結(jié)點（公用裕中心交繭換設(shè)備千，如：刮交換機層、HUB等）相連外。信息的攏傳輸是勝通過中隱心結(jié)點愉的存儲蹤蝶轉(zhuǎn)發(fā)技苦術(shù)實現(xiàn)犬的，并殃且只能獻通過中狹心站點些與其它恨站點通歇信.集線器56環(huán)形拓撲環(huán)型結(jié)代構(gòu)是各亂個網(wǎng)絡(luò)碎結(jié)點通載過環(huán)接習口連在且一條首尾相臺接的閉庭合環(huán)型融通信線螺路中。環(huán)型結(jié)構(gòu)鐵有兩種類際型，即單遣環(huán)結(jié)構(gòu)和居雙環(huán)結(jié)構(gòu)。令牌株環(huán)（Toke閃nRi債ng）是單環(huán)爸結(jié)構(gòu)的典眠型代表，悼光纖分布襯式數(shù)據(jù)接劇口（FDDI）是雙發(fā)環(huán)結(jié)構(gòu)耐的典型卸代表。57總線拓撲總線型拓裝撲結(jié)構(gòu)是趁常用的局繼域網(wǎng)拓撲降構(gòu)。在這趣種拓撲結(jié)索構(gòu)中采用一邪條主干捎電纜，所有倍的節(jié)點鍛通過其拐它的傳戰(zhàn)輸介質(zhì)呀連接在聞該主干騾電纜上垃，主干電纜表上安裝有凈吸收信號廊反射的終彈結(jié)器，如圖鳥所示。58前四種恨拓撲的意簡單比藝較

造價安裝難易排錯難易故障影響主要應(yīng)用總線型低易難一點斷，全網(wǎng)斷LAN、越來越少環(huán)型低易易一點斷，全網(wǎng)斷FDDI星型中中易單條線路LAN網(wǎng)狀高難易有多條冗余線路WAN主干59樹形拓避撲樹形網(wǎng)奧是星形噸拓撲變糧化而來嘉的。在樹形拓挑撲，各個曠節(jié)點連接現(xiàn)到一個中框央控制器租上，但是些，并不是秧每個設(shè)備坡都直接連恩到中央hub上，絕大候多數(shù)設(shè)備歌被連到第胖二級甚至烤第三級hub上。也可把森它看成棚是總線寨型結(jié)構(gòu)偶的擴展，它是園在總線跡網(wǎng)上加遍上分支輪形成的倆，其傳芹輸介質(zhì)歪可有多收條分支綿，但不欣形成閉撿合回路等。樹形網(wǎng)臉拓撲適賴用于分蛇級管理只和控制沙系統(tǒng)。601.2謹.2網(wǎng)絡(luò)的傳唱輸介質(zhì)及寧特性傳輸介質(zhì)鉗是傳輸信子息的載體憲，是網(wǎng)絡(luò)擴中位于發(fā)蒸送端與接瞎收端之間考的物理通乖路。資源價子網(wǎng)中的縮慧各節(jié)點和艘通信子網(wǎng)舒中的通信謊處理機（IMP）之間均歇需通過傳必輸介質(zhì)連根接。圖1.9網(wǎng)絡(luò)傳輸役介質(zhì)的分構(gòu)類61傳輸介甲質(zhì)的特您性是選舅擇傳輸兆介質(zhì)的子重要依岡據(jù)，它亞對網(wǎng)絡(luò)泛中數(shù)據(jù)亭通信的努質(zhì)量影廣響很大撒，其主擇要特性娘如下：?物理特性：傳輸檔介質(zhì)物圓理結(jié)構(gòu)弄的描述忠。?傳輸特夕性：傳輸介致質(zhì)允許傳訂送數(shù)字或封模擬信號寸以及調(diào)制裙技術(shù)、傳蔑輸容量、歪傳輸?shù)念l隔率范圍。?連通特嶼性：允許點-點或多點婆連接。?地理范圍：傳輸健介質(zhì)最鍬大傳輸星距離；?抗干擾性：傳輸特介質(zhì)防識止噪聲予與電磁謝干擾對憲傳輸數(shù)闖據(jù)影響惕能力。621有線介質(zhì)雙絞線屏蔽雙絞鍋線STP聰(S掩hie眉lde美dT炸wis史ted乏Pa悲ir)無屏蔽雙仇絞線UTP梨(Uns膏hiel淺ded酒Twis乘ted氣Pair株)同軸電纜50同軸電某纜75同軸電亂纜光纜63各種電匯纜銅線銅線聚氯乙殿烯套撐層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層外導(dǎo)體銅屏蔽層絕緣層絕緣保賀護套層內(nèi)導(dǎo)體無屏蔽雙掉絞線UTP屏蔽雙恨絞線STP同軸電纜64(1)雙絞線雙絞線也辜稱為雙扭鬼線，是由惑８根不同江顏色的線炸分成４對符絞合在一啄起，成對扭絞兵的作用是銷盡可能減始少電磁輻舊射與外部舒電磁干擾崗的影響。雙絞線帖最常見軟的應(yīng)用隱是電話益系統(tǒng)，寸幾乎所介有的電炮話都通白過雙絞耽線連接稈到電話腔局。雙絞線凱的寬帶娛和傳輸響距離取滋決于銅廚線的粗端細，導(dǎo)坦線越粗保，其通壩信距離疾越遠，但價格也翠越高。在數(shù)字乖傳輸時餡，若傳牌輸速率腳為每秒灘幾個兆毀比特，穗則傳輸剩距離可穩(wěn)達幾公師里。65無屏蔽雙炕絞線（UTP）對UTP來說，赤各導(dǎo)線騎并排，米沒有屏出蔽層。UTP電纜由多匆對雙絞線仿和一個塑阿料外皮構(gòu)種成，雙絞塞線內(nèi)是直斃徑1mm左右的銅肉絲，外面恒加上絕緣泄層，各絕丑緣層的顏滲色不同，休以區(qū)別不救同的導(dǎo)體規(guī)。如下圖湯：(a)站Ca淋teg靠ory射3室UTP淡.（3類無屏蔽晌雙絞線）(b)放Ca定teg丈ory陽5軋UTP攪.（5類無屏蔽活雙絞線）66UTP（續(xù)）UTP易受外部悼環(huán)境干擾蝦，但由于功其價格低廳廉且易于移安裝使用飽，所以使聯(lián)用非常廣范泛。1991年，美國電襯子工業(yè)稿協(xié)會EIA和電信工屬業(yè)協(xié)會TIA聯(lián)合發(fā)捎布了EIA/范TIA－568，規(guī)定了川用于室內(nèi)誦的UTP和STP。此標準算規(guī)定了5個種類的UTP標準。對非傳送數(shù)據(jù)呈來說，常委用的是3類線和5類線。3類UTP對應(yīng)于大鉆多數(shù)辦公鋼樓里使用蛇的話音級臥電纜，在組有限的距工離內(nèi)，經(jīng)慎過適當?shù)哪[設(shè)計，速裳率可達10M以上，5類是數(shù)年字級電筋纜，現(xiàn)驕正成為質(zhì)新建大睬樓的預(yù)職裝設(shè)施多，速率好可達100雄Mbp秀s。除了這5類以外冠，現(xiàn)在軍有了超5類和6類UTP。67屏蔽雙攜絞線STP為了提劈燕高雙絞唱線的抗駁干擾能攻力，可脾以在雙輝絞線的貼外面再籍加上一邀個用金焰屬絲編爽織而成殊的屏蔽臥層。但它相慈對來說安要貴一填些，并卻且需要俗有支持汁屏蔽功孫能的特娃殊連接肆器和相醒應(yīng)的安踏裝技術(shù)水。除了IBM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品穿的安裝外傅，并未普漂通流行。68雙絞線小的特點雙絞線的鳥優(yōu)點：（1）價格牛便宜。（2）安裝容樸易缺點：（1）易受塌電器干狼擾（2）傳輸輸速率不鄙快（約10Mb括ps）雙絞線電煩纜一般用冷于電話及吉低速數(shù)據(jù)縮慧或短距離屠通信上。69(2)同軸電敞纜同軸電纜雖由繞同一皇軸線的兩倘個導(dǎo)體組卻成，它以組硬銅線為芯，外裹緒一層絕緣材料，這層薄絕緣體差外面又煩被密集改的網(wǎng)狀導(dǎo)體所環(huán)繞洪，網(wǎng)外叢又覆蓋航一個保護性努塑料層。同軸電舟纜的這種每結(jié)構(gòu)，使倚它具有比筐雙絞線更惱好的抗干胃擾能力。70同軸電纜檔的分類同軸電廢纜按阻抗分有兩火種，一塊種是50歐姆電投纜，一般爺以銅網(wǎng)基為外導(dǎo)墳體，用販于基本梁數(shù)字信棗號的傳顧輸，主壟要用于卷局域以殖太網(wǎng)，簡速率一娃般是10M賄bps；另一種是75歐姆電纜，用于寬業(yè)帶模擬傳部輸，常用告于有線電盟視，頻帶掉可達300既M～450M歐Hz，以鋁帶加為外導(dǎo)體晚。寬帶系校統(tǒng)（75歐姆電纜升）由于覆室蓋的區(qū)域燥廣，因此揭，需要模戴擬放大器呀周期性地堵加強信號述。這些放走大器僅能賭單向傳輸捧信號，因表此，如果樂計算機間嚼有放大器尋，則報文窩分組就不功能在計算梅機間逆向潤傳輸。為鬧了解決這乘個問題，緞人們已經(jīng)饑開發(fā)了兩庭種類型的梁寬帶系統(tǒng)疾：雙纜系愈統(tǒng)和單帳纜系統(tǒng)。71同軸電應(yīng)纜的特迎點同軸電纜尋的優(yōu)點：（1）較雙們絞線不藝易受電航器干擾（2）使用幸壽命較融長。缺點：（1）價格降較貴（2）重量籌較雙絞遠線重。72光纖光纖即為嗽光導(dǎo)纖維名的簡稱。光纖作通訊是場以光波營為載頻差，以光半導(dǎo)纖維均為傳輸腥媒介的傾一種通久信方式嶼。光纖傳序輸時，滿有光脈崇沖表示1，沒有光惱脈沖表示允為0。由于可熔見光的覆頻率（群約10的14次方Hz）非常高誤，因此一個光纖希通信系統(tǒng)城的傳輸帶洪寬遠遠大認于目前其捧他各種傳乞輸媒體的總帶寬。在發(fā)送端缸有光源，堆可以采用憤發(fā)光二極懂管（LED)或半導(dǎo)潤體激光祖器（Las健er）；在險接收端聯(lián)利用光桂電二極蚊管做成給光檢測損器，在邁檢測到譯光脈沖屆時可還曬原出電才脈沖。73光線在光敢纖中的折純射折射角入射角包層（低折拘射率的福媒體）包層（低折想射率的鑰媒體）纖芯（高折賺射率的保媒體）包層纖芯74輸入脈沖輸出脈沖單模光纖多模光倒纖與單投模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光婆纖75光纖的再優(yōu)點不受電惹源線波柄動、電鑒磁干擾貢及空氣而中腐蝕鐘性化學忘物質(zhì)的主影響?？商峁O棵寬的頻帶衛(wèi)，功率損吸失小，無產(chǎn)中繼傳輸常遠。無串音究干擾，壘保密性因好，不拳易被截嗎取數(shù)據(jù)滑。體積小，眠重量輕。76光纖的缺牛點安裝分患接不易徑，分路蒜、耦合似比較麻撤煩故障排除滅困難價格較高質(zhì)地脆、鉤機械強度磚低77介質(zhì)比較781.2聞.3信號的遺傳輸和非編碼技曬術(shù)1．數(shù)據(jù)、慈信息和信妻號(略)2．信號的買傳輸方式（1）單工務(wù)、半雙價工/全雙工傳沖輸①單工方算式單工是臟指信號禍在任何劈燕時間內(nèi)瘡只能沿石信道的岔一個方擋向傳輸擊，不允常許改變暑方向。恩采用這系種通信忙方式時碼，信源舊只允許屑發(fā)送信破息，而滴信宿只夸能接收刮數(shù)據(jù)。②半母雙工方衣式半雙工端是指信潑號在信藥道中可溫以雙向哥傳輸，金但兩個帖方向只石能交替館進行，該而不能心同時進滅行。③全尾雙工方身式全雙工方反式允許通揮信的雙方酬在任何一丈個時刻，巷均可同時鳥在兩個方腹向傳輸數(shù)治據(jù)信號。茅也就是說瓦，通信雙粘方在發(fā)送恩數(shù)據(jù)信息寒的同時仍逐可以接收錯對方發(fā)送敢來的信息油。79（2）并行/串行傳術(shù)輸①并行傳輸并行傳窗輸指的斯是數(shù)據(jù)桌以成組盤的方式?jīng)Q在多條總并行信鋒道上同妙時進行澆傳輸，鍛每位單制獨使用暖一條線勢路。②串行集傳輸串行傳輸犧指的是數(shù)靠據(jù)按照順族序一位一悠位地在通鑒信設(shè)備之吉間的一條科通信信道膜上傳輸。80（3）同步/異步傳獲輸為了保證棚發(fā)送端的褲信號能夠筋被接收端犬準確無誤扭地接收，碧接收端必熔須與發(fā)送掛端同步。所謂同步就是要郊求通信誼的發(fā)送劇端和接潔收端在喂時間基存準上保鉤持一致推。也就是說店接收端不錯但要知道留一組二進測制位的開秘始與結(jié)束鍵，還要知舍道每位二摸進制持續(xù)府的時間，宴這樣才能播做到用適習當?shù)牟蓸幼蝾l率采樣杜所收到的驗數(shù)據(jù)。①異步系傳輸在異步廊傳輸方蔽式中，需數(shù)據(jù)傳獨輸是以銷字符為隱單位，質(zhì)即每個欺字符作蘭為一個經(jīng)獨立的臟整體進塔行發(fā)送慎，字符榮與字符對之間的舊間隔可管以是任孤意的。實現(xiàn)方傻法是：映當沒有襯數(shù)據(jù)發(fā)竄送時，傷傳輸線協(xié)路處于圖空閑狀正態(tài)，線卸路信號花電平與深二進制“1”對應(yīng)的粒電平相鐮同。當板發(fā)送端狹發(fā)送字屋符時，軍為了通碎知接收售端準備挺接收數(shù)銜據(jù)，在軌要發(fā)送刑的字符臨前加上阻一個起必始位，跨起始位至的長度鳴為1bi扶t，其信號秧電平與二谷進制“0”對應(yīng)的采電平相榨同。接收端陶通過檢李測信號預(yù)電平發(fā)折生的跳慮變來判內(nèi)斷新數(shù)倚據(jù)的到貫達，從搶而與發(fā)憲送端取垮得同步惕。81為了通注知接收凱端一個海字符已皮經(jīng)傳輸回結(jié)束，波在字符柔代碼的新最后加隔上1位、1.5位或2位終止何位（邏綢輯“1”）。異步傳輸拆方式簡單帳、易實現(xiàn)愧，但傳輸范效率較低餓，開銷較贈大，這是妥因為每個悶字符都要田附加起始暖位和終止搶位。因此課，異步傳槳輸常用于律低速設(shè)備仿。82②同步傳換輸同步傳輸疤是將若干昂個字符組疫合起來一湖起進行傳贏輸。這些撈組合起來鼻的字符被吼稱為數(shù)據(jù)忠?guī)ê喎Q泡為幀）。在數(shù)據(jù)幀嗽的第一部延分包含一忘組同步字秤符，用于雅通知接收挽方一個數(shù)萌據(jù)幀已經(jīng)痕到達，它杯同時還能排確保接收乒方的采樣耗速度和比倦特的到達錯速度保持屢一致，使千收發(fā)雙方盤進入同步尊。數(shù)據(jù)幀的兄最后一部鼻分是一個謀幀結(jié)束標棒記，用于危表示在下御一幀開始租之前沒有深別的即將友到達的數(shù)膨據(jù)。83同步傳輸鑒的優(yōu)劣同步傳輸些以數(shù)據(jù)幀托為單位來掙傳送數(shù)據(jù)貌，幀中的蹈字符是連疊續(xù)的，字轉(zhuǎn)符間無需撞加入附加雖位，因此烈同步傳輸枝比異步傳驕輸效率高梨，開銷也噴很小。但這種方揀式的缺點去是發(fā)送端偷和接收端頓的控制復(fù)聲雜，且對萄線路要求依也較高。84（4）基帶/頻帶傳俘輸①基帶傳買輸在數(shù)據(jù)通誘信中，由雪計算機或夫終端產(chǎn)生晴的數(shù)字信汽號，其頻孟譜從零開昂始，包括修直流、低商頻和高頻筑等多種成藝份，這種販原始的脈赴沖電信號興所固有的異頻率范圍刷叫基本頻旺帶，簡稱基帶（bas列eb灰and）。在信道中曠直接傳輸穿基帶信號組就稱為基帶傳輸，基帶性傳輸也堤稱數(shù)字遼傳輸?；晁侵缚莅岩獋鲙?shù)臄?shù)建據(jù)轉(zhuǎn)換連為數(shù)字認信號，退使用固攻定的頻顯率在信凡道上直睛接傳輸肉。目前大部抱分計算機情局域網(wǎng)，愉都采用基心帶傳輸方確式。由于基騙帶傳輸哄是把數(shù)父字信號聾按照原蔬樣進行儲傳輸，打不需要信經(jīng)過任槳何調(diào)制沫或解調(diào)如，因此所需附全屬設(shè)備謊少，價租格低。雙絞線簡、同軸電削纜和光纖待都可作為掀基帶傳輸或的傳輸介屆質(zhì)?；鶐鬏斶m合于降短距離佳的數(shù)據(jù)茅傳輸。85②頻帶傳押輸基帶信北號含有遮直流和犬大量的命低頻成血分，往旨往不能達直接通握過電話貼線路這繩類介質(zhì)互進行傳類輸，因簽此需要相采取措寶施把數(shù)取字信號紫轉(zhuǎn)換成價線路允汗許傳輸堅的頻帶舅范圍內(nèi)戰(zhàn)的模擬偽信號，解才能在蕩電話線脈路上傳狠輸，這樹就形成賢了頻帶紗傳輸。圖1.1遼5頻帶傳輸修系統(tǒng)的基愚本構(gòu)成所謂頻尤帶傳輸因就是將滅基帶信找號變換醬（調(diào)制響）成便記于在模齒擬信道簽中傳輸辱的、具匹有較高慮頻率范付圍的模藏擬信號截（稱為旗頻帶信洲號），違再將這廟種頻帶些信號在按模擬信猛道中傳知輸，在秩接收端際，進行她相反變源換（解器調(diào)），碑把模擬拘的調(diào)制月信號還鹽原為數(shù)賄字信號般。861.2.銜4介質(zhì)訪溝問控制皇方式介質(zhì)訪堤問控制愿方式是法指控制亦計算機恥網(wǎng)絡(luò)中喬多個節(jié)踢點利用買公共傳京輸介質(zhì)紛發(fā)送和鑰接收數(shù)融據(jù)的方必法。1．載波偵扇聽多路訪爽問/沖突檢動測（CSMA置/CD）87CSMA詢/CD可歸結(jié)為出四句話：飲發(fā)前先偵柔聽，空閑焦即發(fā)送，尸邊發(fā)邊檢墳測，沖突雪時退避。CSMA城/CD控制方暮式的優(yōu)累點：原理比勢較簡單溪，技術(shù)謀上易實岸現(xiàn);網(wǎng)絡(luò)中紅各工作尋站處于杜平等地躲位，不捕需集中爆控制;不提供派優(yōu)先級近控制缺點：在網(wǎng)絡(luò)海負載增森大時，瘦發(fā)送時牛間增長閉，發(fā)送靜效率下假降。882．令牌國環(huán)（Toke宇n-Ri曬ng）介質(zhì)訪跑問控制方嗎式工作原理著：(1)使用一個經(jīng)稱之為“幼令牌”的含控制標志治，它沿環(huán)誕從一個工柜作站到另斷一個工作菜站不停地顫進行傳遞肝。(2)當某一工才作站準備刺發(fā)送信息瓶時，就必捐須等待，惜直到檢測龜并捕獲到點經(jīng)過該站持的令牌為西止，然后閣，將令牌反的控制標剛志從“空劫閑”狀態(tài)錫改變?yōu)椤疤锩Α睜顟B(tài)裕，并發(fā)送或出一幀信昂息。(3)其他的工待作站隨時闖檢測經(jīng)過講本站的幀況，當發(fā)送侍的幀目的婦地址與本饅站地址相烘符時，就忘接收該幀毅，待復(fù)制肯完畢再轉(zhuǎn)償發(fā)此幀，云直到該幀壁沿環(huán)一周株返回發(fā)送老站，并收君到接收站崇指向發(fā)送撲站的肯定之應(yīng)答信息役時，才將芳發(fā)送的幀迎信息進行莖清除，并愛使令牌標蒙志又處于肆“空閑”責狀態(tài)，繼掙續(xù)插入環(huán)娘中。89令牌環(huán)浸介質(zhì)訪框問控制朱方式的而優(yōu)點:能提供優(yōu)塞先權(quán)服務(wù)脆，有很強脈的實時性;在重負載缺環(huán)路中，“令牌”以循環(huán)智方式工茂作，效補率較高動。缺點:控制電酬路較復(fù)棵雜，令吳牌容易夢丟失。只能用黃在環(huán)形仔網(wǎng)絡(luò)中勢。903．令牌忌總線（Toke強nBu種s）介質(zhì)訪蟻問控制方泊式令牌總線哪主要用于總線形萍或樹形策網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中柄。它的訪問呀控制方式野類似于令旁牌環(huán)，把總線任形或樹匆形網(wǎng)絡(luò)化中的各蒜個工作暮站按一姑定順序廉排列形代成一個繡邏輯環(huán)。只有令牌嘗持有者才灰能控制總輩線，才有羨發(fā)送信息告的權(quán)力。信息是雙呢向傳送，稍每個站都億可檢測到沙其它站點掀發(fā)出的信貪息。在令牌傳慮遞時，都畫要加上目荷的地址，形所以只有譯檢測到并塞得到令牌首的工作站秧，才能發(fā)角送信息。9192優(yōu)點：各工作站丟對介質(zhì)的蝕共享權(quán)力頭均等，可蛋設(shè)置優(yōu)先可級，也可出不設(shè)；有較好欺的吞吐可能力，謊吞吐量寺隨數(shù)據(jù)精傳輸速豎率增高萄而加大版；連網(wǎng)距獨離較CSMA浙/CD方式大。缺點：控制電存路較復(fù)牌雜、成帝本高；輕載時繞，線路虧傳輸效當率低。931.3網(wǎng)絡(luò)互連賠參考模型高和規(guī)范1.3扎.1基本概念1.3.堂2網(wǎng)絡(luò)互偷連參考膚模型1.3.攪3網(wǎng)絡(luò)互連頂規(guī)范941.3蠅.1基本概豈念網(wǎng)絡(luò)互冤連是將加分布在謝不同地墳理位置農(nóng)的網(wǎng)絡(luò)衣、網(wǎng)絡(luò)爭設(shè)備連橡接起來示，構(gòu)成籍更大規(guī)菜模的網(wǎng)紹絡(luò)系統(tǒng)諸，以實視現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)杠的數(shù)據(jù)乓資源共傍享。相互連麥接的網(wǎng)蒼絡(luò)可以城是同種暢類型的導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)也可以高是運行居不同網(wǎng)左絡(luò)協(xié)議剩的異型利系統(tǒng)。在相互排連接的施網(wǎng)絡(luò)中瓶，每個療子網(wǎng)成榮為網(wǎng)絡(luò)厚的一個揀組成部零分，每芒個子網(wǎng)岔的網(wǎng)絡(luò)艘資源都鄰應(yīng)該成賺為整個使網(wǎng)絡(luò)的尤共享資拆源，可正以為網(wǎng)宣上任何僑一個節(jié)繼點所享斬用。同時，又多應(yīng)該屏蔽訴各子網(wǎng)在骨網(wǎng)絡(luò)協(xié)議永、服務(wù)類情型、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)管理等方翻面的差異不。網(wǎng)絡(luò)互連哥技術(shù)能實鳥現(xiàn)更大規(guī)框模、更大哀范圍的網(wǎng)貨絡(luò)連接，盲使網(wǎng)絡(luò)、脾網(wǎng)絡(luò)設(shè)備油、網(wǎng)絡(luò)資禾源、網(wǎng)絡(luò)究服務(wù)成為紐奉一個整體愛。951.3極.2網(wǎng)絡(luò)互連劑參考模型1．OSI（open供sys結(jié)tem庭inte異rcon雪nect胃ion）參考模罷型這個?？v型是一料個計算蜓機系統(tǒng)怠互連的慣規(guī)范，廣是指導(dǎo)惠生產(chǎn)廠蓬家和用膨戶共同剩遵循的矩中立的掠規(guī)范。這個規(guī)射范是開兼放的，無任何人咐均可免響費使用湊。這個規(guī)范仇是為開放摧系統(tǒng)設(shè)計瓣的，使用綱這個規(guī)范桶的系統(tǒng)必益須向其他陶使用這個疾規(guī)范的系媽統(tǒng)開放。這個規(guī)碌范僅供匯參，可鑒在一定循的范圍較內(nèi)根據(jù)蟲需要進爹行適當脆調(diào)整。OSI參考?？缧蛷谋練赓|(zhì)上來仆講是一方種通信垃協(xié)議的掀模型，往它一方韻面集成碰了之前政各種網(wǎng)殊絡(luò)的長握處，另魂一方面斤它也框戶定了其線后各種瞎網(wǎng)絡(luò)的繼構(gòu)架，攪使用跨息平臺、么跨機種斤的系統(tǒng)默互聯(lián)得排以實現(xiàn)暖，極大腹地促進沈了計算苗機網(wǎng)絡(luò)灶技術(shù)的構(gòu)應(yīng)用和提發(fā)展。96OSI參考模型膚為7個層次，各層岡的協(xié)議伯細節(jié)由鑼各層獨廳立進行副。分層的原裳則是將相灘似的功能蠟集中在同堵一層內(nèi)，功能差預(yù)別較大時拐分層處理陰，每層只悲對相鄰的博上、下層戒定義接口果。97層號層名英文名工作任務(wù)接口要求操作內(nèi)容第7層應(yīng)用層Appli