工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第2課

東北大學(xué)秦皇島分校第二章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)單元抽象為結(jié)點(diǎn)，通信線路抽象為鏈路。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由一組結(jié)點(diǎn)和連接結(jié)點(diǎn)的鏈路組成的，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的幾何形狀。總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上信息的傳輸以“共享介質(zhì)”方式進(jìn)行總線型的優(yōu)越性一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效不影響其他節(jié)點(diǎn)的工作節(jié)點(diǎn)的增刪不影響全網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)簡單接入靈活擴(kuò)展容易可靠性高環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以共享介質(zhì)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)相連節(jié)點(diǎn)之間采用點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐站傳輸環(huán)型的主要問題環(huán)中某一位置的斷開將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路與中心節(jié)點(diǎn)連接所有通信都通過中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換局域網(wǎng)是一種典型的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)工作站工作站工作站混合型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)湮锢硗負(fù)渲妇W(wǎng)絡(luò)的幾何形狀，即通常意義上的拓?fù)洌欢壿嬐負(fù)洌ㄟ壿嬁偩€、邏輯環(huán)）則指信息在通信介質(zhì)中傳輸?shù)臋C(jī)制。對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)而言，其邏輯拓?fù)渑c物理拓?fù)洳灰欢ㄏ嗤?。返回?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol)，簡稱為協(xié)議。語言語言網(wǎng)絡(luò)協(xié)議語法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。語義需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。同步事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。劃分層次的概念舉例網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)（1）層次劃分的目的將網(wǎng)絡(luò)這個(gè)龐大的、復(fù)雜的問題劃分成若干較小的、簡單的問題層次劃分的原則層內(nèi)功能內(nèi)聚層間耦合松散網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)（2）層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性各層之間相互獨(dú)立靈活性好每層都可以采用最合適的實(shí)現(xiàn)技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)有利于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層

PDU計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層PDU再傳送到運(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2IP數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體計(jì)算機(jī)

1AP2AP1電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計(jì)算機(jī)

2計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)輸層計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4運(yùn)輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

210100110100101比特流110101110101計(jì)算機(jī)2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)

1

向計(jì)算機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321計(jì)算機(jī)

1AP2AP1計(jì)算機(jī)

2我收到了

AP1

發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)實(shí)體(entity)表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)。實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)協(xié)議交換原語交換原語服務(wù)用戶提供服務(wù)服務(wù)提供者第n層第n+1層服務(wù)用戶SAPSAP面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)面向連接服務(wù)(connection-oriented)面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個(gè)階段。

無連接服務(wù)(connectionless)兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好連接。是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為“盡最大努力交付”(besteffortdelivery)或“盡力而為”。開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）現(xiàn)場總線模型

信件內(nèi)容：n

收/發(fā)信件人n

信件內(nèi)容信封內(nèi)容：n收/發(fā)信人的地址n郵票n信件內(nèi)容包在里面n書寫格式嚴(yán)格

信箱：n

保存信封n

地址并標(biāo)識(shí)運(yùn)送信件：物

理層數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層

網(wǎng)絡(luò)管理傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)管理127省略3~6層TCP/IP四層協(xié)議的表示方法舉例

應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)

2網(wǎng)絡(luò)

1應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層4321OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層表示層會(huì)話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層IP(各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等)運(yùn)輸層(TCP

或

UDP)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)無連接分組交付服務(wù)運(yùn)輸服務(wù)(可靠或不可靠)各種應(yīng)用服務(wù)TCP/IP

的三個(gè)服務(wù)層次傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸信號(hào)經(jīng)過的各種物理環(huán)境物理上將計(jì)算機(jī)相互連接起來的介質(zhì)傳輸介質(zhì)的種類同軸電纜非屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP光纜傳輸介質(zhì)的種類同軸電纜的主要特性連接形式支持點(diǎn)-點(diǎn)連接和多點(diǎn)連接連接距離基帶同軸電纜最大傳輸距離限制在幾公里范圍內(nèi)寬帶同軸電纜最大距離可達(dá)幾十公里基帶同軸電纜抗干擾性具有較強(qiáng)的抗干擾能力價(jià)格居中同軸電纜同軸電纜連接器類型同軸電纜的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳輸距離較遠(yuǎn)，覆蓋的地域范圍較大技術(shù)非常成熟缺點(diǎn)電纜硬，折曲困難，重量重局域網(wǎng)常用同軸電纜粗同軸電纜：特征阻抗50Ω，直徑1cm細(xì)同軸電纜：特征阻抗50Ω，直徑0.5cm。同軸電纜不適合用于樓宇內(nèi)的結(jié)構(gòu)化布線雙絞線的主要特性一對(duì)線作為一條通信線路使用：差分信號(hào)傳輸，增強(qiáng)抗干擾能力雙絞線對(duì)采用規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列：使各線對(duì)之間的電磁干擾最小連接形式：通常用于點(diǎn)-點(diǎn)連接連接距離：與速率成反比，即傳輸速率越高，傳輸距離越短。局域網(wǎng)中的典型線段距離為100米抗干擾性：取決于單位長度內(nèi)扭曲個(gè)數(shù)及適當(dāng)?shù)钠帘?。低頻傳輸時(shí)與同軸電纜相當(dāng)，10~100KHz時(shí)低于同軸電纜價(jià)格：低非屏蔽雙絞線和RJ-45連接器非屏蔽雙絞線的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)尺寸小、重量輕、容易彎曲價(jià)格便宜容易安裝和維護(hù)RJ-45連接器牢固、可靠缺點(diǎn)抗干擾能力較弱傳輸距離比較短UTP分為：3類線、4類線、5類線和超5類線UTP非常適合于樓宇內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化布線非屏蔽雙絞線的帶寬UTP3帶寬為16MHz適用于語音及10Mbps以下的數(shù)據(jù)傳輸U(kuò)TP4帶寬為20MHz適用于語音及16Mbps以下的數(shù)據(jù)傳輸U(kuò)TP5帶寬為100MHz適用于語音及100Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸，也可以支持155Mbps的ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸傳輸屏蔽雙絞線優(yōu)點(diǎn)傳輸質(zhì)量較高電纜尺寸和重量與UTP相當(dāng)缺點(diǎn)安裝不合適有可能引入外界干擾屏蔽雙絞線連接器類型DB9連接器與DC連接器光纜的主要特性連接形式通常用于點(diǎn)-點(diǎn)連接，有時(shí)也用于多點(diǎn)連接連接距離光纖的傳輸損耗很小，可以支持長距離傳輸多模光纖的最大傳輸距離通常為2公里單模光纖的最大傳輸距離可達(dá)幾十、乃至上百公里距離與所用的光源（LD）、光纖芯直徑（?。?、光波波長（長）有密切關(guān)系抗干擾性光信號(hào)不受電磁干擾，具有很強(qiáng)的抗干擾能力價(jià)格：高光纜光纜連接器類型－MIC與ST光纜連接器類型－ST與SCOSI模型各層功能——物理層物理層是指在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個(gè)原始比特流的物理連接。物理層的傳輸單位為比特。物理層物理層規(guī)定了用于建立、保持和斷開物理連接的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程條件。如信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)等。典型的有EIA-232、EIA-485。EIA-232-D機(jī)械特性DB25連接器DB9連接器EIA-232-D電氣特性EIA-232-D電氣特性采用負(fù)邏輯。－5～－15V，表示邏輯“1”；＋5～＋15V，表示邏輯“0”。

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)

傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型什么是數(shù)據(jù)？（重要）各種字母、數(shù)字符號(hào)的組合、語音、圖形、圖像等統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。信號(hào)是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信息（Information）是對(duì)數(shù)據(jù)（Data）的解釋，數(shù)據(jù)是信息的載體，信號(hào)（Signal）是數(shù)據(jù)的電子編碼。什么是數(shù)據(jù)?ext什么是通信？通過各種傳輸介質(zhì)將信息從一個(gè)地點(diǎn)、一個(gè)人或一臺(tái)設(shè)備傳送到另一個(gè)地點(diǎn)、另一個(gè)人或設(shè)備的過程。通信的目的是交換信息。什么是數(shù)據(jù)通信?數(shù)據(jù)通信是兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間借助某種傳輸介質(zhì)以二進(jìn)制代碼形式進(jìn)行信息交換的過程。數(shù)據(jù)通信技術(shù)主要涉及通信協(xié)議、信號(hào)編碼、同步等問題。工業(yè)數(shù)據(jù)通信工業(yè)數(shù)據(jù)是指與生產(chǎn)過程密切相關(guān)的數(shù)值、狀態(tài)、指令等的表達(dá)。通過計(jì)算機(jī)、PLC和現(xiàn)場測(cè)量控制設(shè)備之間的工業(yè)數(shù)據(jù)通信來實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、監(jiān)視、操作等功能。工業(yè)數(shù)據(jù)通信示例控制器變頻器傳感器數(shù)據(jù)采集監(jiān)視界面模擬量I/O變頻器變頻器數(shù)據(jù)編碼通信系統(tǒng)中以何種物理信號(hào)的形式來表達(dá)數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼（重點(diǎn)）將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用兩個(gè)電平來表示，形成矩形脈沖信號(hào)。分為不歸零碼、歸零碼、差分碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼。不歸零碼全寬單極性碼：全寬單極碼以高電平（或者有電流）表示數(shù)據(jù)“1”，以低電平（或者沒有電流）表示數(shù)據(jù)“0”。CAN總線和DeviceNet采用這種方式。全寬單極性碼優(yōu)點(diǎn)：（1）便于逐位仲裁。缺點(diǎn)：（1）積累直流分量；（2）各位之間的界限不易確定。不歸零碼ext全寬雙極性碼：全寬雙極碼以正電平（或者正向電流）表示數(shù)據(jù)“1”，以負(fù)電平（或者反向電流）表示數(shù)據(jù)“0”。全寬雙極性碼優(yōu)點(diǎn)：（1）積累直流分量。缺點(diǎn)：（1）各位之間的界限不易確定。歸零碼不歸零碼都是在一個(gè)碼元的全部時(shí)間內(nèi)發(fā)出信號(hào)電平。如果兩個(gè)碼元數(shù)據(jù)相同（例如都是1），則電平保持不變。而這種情況下要求區(qū)分每個(gè)碼元的電平就必須對(duì)每個(gè)碼元的占用時(shí)間做精確確定。歸零碼ext歸零碼編碼方式中，信號(hào)電平在一個(gè)碼元之內(nèi)都要恢復(fù)到零?？梢院芊奖愕卮_定每個(gè)碼元的界限和信號(hào)電平。歸零碼ext單極性歸零碼：歸零碼ext雙極性歸零碼：曼徹斯特編碼每位的中間有一跳變，位中間的跳變既做時(shí)鐘信號(hào)，又作數(shù)據(jù)信號(hào)。從高到低跳變表示“1”，從低到高跳變表示“0”。跳變既作為數(shù)據(jù)信號(hào)標(biāo)志，也是時(shí)鐘信號(hào)的標(biāo)志。差分曼徹斯特編碼它的每一位中間的跳變僅用來提供時(shí)鐘信息；二進(jìn)制數(shù)據(jù)的取值由每一位開始的邊界是否存在跳變而定；每一位的開始邊界有變化代表邏輯“0”，無變化代表邏輯“1”。差分曼徹斯特編碼ext

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼

采用模擬信號(hào)來表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)，用于調(diào)制后進(jìn)行載波傳輸；通過改變信號(hào)的幅度、頻率、相位來改變模擬數(shù)據(jù)編碼。

模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

將一個(gè)模擬物理量（如電流、電壓、溫度、長度等等）轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制信號(hào)的方式。典型方法是脈沖編碼調(diào)制法（PCM，PulseCodeModulation）。脈沖編碼調(diào)制方法脈沖編碼調(diào)制是以采樣定理為基礎(chǔ)，對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，利用大于等于有效信號(hào)最高頻率的２倍的采樣頻率，從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號(hào)。

模擬信號(hào)數(shù)字化的三步驟

采樣，以采樣頻率Fs把模擬信號(hào)的值采出；量化，使連續(xù)模擬信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散值；編碼，將離散值變成一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼。

模擬信號(hào)數(shù)字化的三步驟ext采樣量化編碼數(shù)據(jù)傳輸方式并行傳輸串行傳輸并行傳輸將數(shù)據(jù)以成組的方式在兩條以上的并行通道上同時(shí)傳輸；可以同時(shí)傳輸一組數(shù)據(jù)位，每個(gè)數(shù)據(jù)位使用單獨(dú)一條導(dǎo)線。串行傳輸串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)一位一位在通信線上傳輸。發(fā)送端將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并--串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式，再逐位經(jīng)傳輸介質(zhì)到達(dá)接收端，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式。

兩者比較串行傳輸速度要比并行傳輸慢得多，但易于實(shí)現(xiàn)，適合遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信?，F(xiàn)場總線均采用串行通信的方式。并行傳輸速度快，且無需變換，但它需要的傳輸通道多，主要用于近距離通信。計(jì)算機(jī)內(nèi)部的總線結(jié)構(gòu)就是并行通信的例子。練習(xí)畫出010011的所對(duì)應(yīng)的不歸零碼、歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。（設(shè)初始為低電平）同步（重點(diǎn)）同步：接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)位的重復(fù)頻率和起止時(shí)間來接收數(shù)據(jù)。位同步和群同步同步ext位同步使接收端對(duì)每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持準(zhǔn)確同步。外同步和自同步法位同步－外同步法在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖，接收端按照這一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率。位同步－自同步法自同步法是能從數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào)的方法。典型例子就是著名的曼徹斯特編碼，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號(hào)，又作數(shù)據(jù)信號(hào)。位同步ext所有設(shè)備都使用同一時(shí)鐘。多用于電路板元件之間的數(shù)據(jù)傳輸，適合高速傳輸?shù)囊蟆?/p>

群同步又稱起止同步，異步?？科鹗己屯Ｖ刮粊韺?shí)現(xiàn)字符定界及字符內(nèi)比特同步的。在起始位和停止位間，形成一個(gè)需傳送的字符。起始位指示字符的開始，并啟動(dòng)接收端對(duì)字符中比特的同步；而停止位標(biāo)志該字符傳輸結(jié)束。

異步傳輸ext每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)都有自己的時(shí)鐘信號(hào)；實(shí)現(xiàn)簡單，頻率的漂移不會(huì)積累，對(duì)收發(fā)器要求較低；PC機(jī)的232串口通信方式。通信線路的工作方式單工通信半雙工通信全雙工通信單工通信單工數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，而不進(jìn)行與此相反方向的傳送。半雙工通信半雙工數(shù)據(jù)傳輸允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸，在某一時(shí)刻，只允許數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸。全雙工通信全雙工數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力。信號(hào)的傳輸模式基帶傳輸載波傳輸寬帶傳輸基帶傳輸不采用任何調(diào)制措施。傳輸速率為0~10MHz，距離在25km內(nèi)。載波傳輸又稱頻帶傳輸，將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的模擬信號(hào)送到線路上進(jìn)行傳輸?shù)姆绞健Ｔ诎l(fā)送端和接收端都要設(shè)置調(diào)制解調(diào)器。適合于長距離的數(shù)據(jù)傳輸，如電話網(wǎng)。寬帶傳輸將多路基帶信號(hào)、音頻信號(hào)和視頻信號(hào)的頻譜分別移到一個(gè)物理信道的不同頻段進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?。?shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)0~400Mbps。寬帶網(wǎng)可劃分為多條基帶信道。數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

鏈路(link)是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的建立、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)鏈路的釋放，以及信息幀發(fā)送過程中的流量控制與差錯(cuò)控制功能，保證信息幀在數(shù)據(jù)鏈路上的正確傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層ext成幀：把比特流分成離散的幀。流量控制：限制發(fā)送方所發(fā)出的數(shù)據(jù)流量，使發(fā)送速率不能超過接收方能處理的速率。差錯(cuò)控制：保證接收到的信息幀正確。CAN的數(shù)據(jù)幀物理鏈路與數(shù)據(jù)鏈路的區(qū)別物理鏈路與數(shù)據(jù)鏈路的區(qū)別可靠性傳輸（重點(diǎn)）差錯(cuò)控制確認(rèn)差錯(cuò)控制傳輸出錯(cuò)的原因是數(shù)據(jù)中的一位或幾位因噪聲干擾而出錯(cuò)。差錯(cuò)控制編碼糾錯(cuò)碼：利用附加的信息在接收端能夠檢測(cè)和校正一定位數(shù)的差錯(cuò)。如海明碼。檢錯(cuò)碼：利用附加的信息在接收端能夠檢測(cè)出所有的或者是絕大部分的差錯(cuò)。如奇偶校驗(yàn)碼和CRC校驗(yàn)碼。

奇偶校驗(yàn)碼發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先要將數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定是奇或偶，并將統(tǒng)計(jì)的結(jié)果連同數(shù)據(jù)一同發(fā)送給接收方。接收方對(duì)收到的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)其中的“1”的個(gè)數(shù)以確定奇偶。檢驗(yàn)方法簡單，但檢錯(cuò)能力差，一般只用于通信要求較低的場合。循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC校驗(yàn)）在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)冗余碼，附加在信息位后面