第2章工業(yè)通信基礎(chǔ)00

本章內(nèi)容2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)1.工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念2.數(shù)據(jù)編碼3.數(shù)據(jù)傳輸4.差錯控制2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)

1.網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介2.工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问?.介質(zhì)訪問控制方式2.3開放系統(tǒng)互連參考模型

1.OSI參考模型2.網(wǎng)絡(luò)互連3.現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型

●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.01現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念工業(yè)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通信的基本任務(wù)計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域中，通過智能化的現(xiàn)場設(shè)備把車間層和設(shè)備層的工業(yè)數(shù)據(jù)安全準(zhǔn)確地傳送到上層網(wǎng)絡(luò)中，從而為實現(xiàn)真正的企業(yè)ERP提供全生命周期的設(shè)備和現(xiàn)場數(shù)據(jù)?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.02現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念工業(yè)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通信的技術(shù)基礎(chǔ)主要涉及通信協(xié)議、信號編碼、數(shù)據(jù)傳輸和交換、安全、通信控制和軟硬件平臺等。工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成主要由數(shù)據(jù)信息的發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、傳輸介質(zhì)、傳輸報文、通信協(xié)議等組成?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.03現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語數(shù)據(jù)(Data)：數(shù)據(jù)是任何描述物體概念、情況、形勢的事實、數(shù)字、字母和符號。也可以說數(shù)據(jù)是傳遞（攜帶）信息的實體，信息(Information)則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋模擬(Analog)數(shù)據(jù)；數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)。信號(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號的形式傳播模擬信號；數(shù)字信號

?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.04現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語信道(Channel)：傳送信息的線路（或通路）。數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。數(shù)字通信的優(yōu)點抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量便于用計算機(jī)進(jìn)行處理易于加密、保密性強(qiáng)可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活僅在不得已的情況下，才會采用模擬通信。如用modem通過撥號線路傳輸數(shù)字信號?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.05現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語信道帶寬（BandWidth）：信道上傳輸?shù)氖请姶挪ㄐ盘?，某個信道能夠傳送電磁波的有效頻率范圍就是該信道的帶寬。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的信道傳輸?shù)氖请姶挪?包括無線電、微波、光波等)，帶寬就是它所能傳輸電磁波的最大有效頻率與最小有效頻率之差。信道容量(Channelcapacity)

：信道的傳輸能力是有一定限制的，某個信道傳輸數(shù)據(jù)的速率有一個上限，叫作信道的最大傳輸速率，即信道容量。信道的最大傳輸速率是與信道帶寬有直接聯(lián)系的?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.06現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語碼元(CodeCell)：時間軸上的一個信號編碼單元?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.07現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的基本概念數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語數(shù)據(jù)傳輸速率比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)。每秒鐘傳遞的bit數(shù)。波特率（BaudRate）：信號傳輸速率（baud）。每秒鐘傳遞的信號脈沖（波形）數(shù)。還可以說是每秒鐘傳送的碼元數(shù)。Rbit=Rbaudlog2M式中：M為信號的有效狀態(tài)數(shù)，即碼元數(shù)。當(dāng)M＝2時（二進(jìn)制數(shù)表示信號波形），兩者相等。一般來說波特率小于比特率。誤碼率(Biterrorrate)：信道傳輸?shù)目煽啃灾笜?biāo)P=錯誤的位數(shù)/傳輸?shù)目偽粩?shù)

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2007.2V2.08現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼為什么要進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼？工業(yè)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)的任務(wù)是傳送數(shù)據(jù)或指令等信息，而這些信息通常用離散的二進(jìn)制0、1序列的方式來表示，即用0、1的不同組合來表示不同的信息內(nèi)容。例如用00、01、10、11來分別表示電動機(jī)的停止、運(yùn)行、錯誤和不確定等四個狀態(tài)。通過編碼把一種組合與一個確定的內(nèi)容聯(lián)系起來。編碼要得到通信各方的認(rèn)同?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.09現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼編碼種類不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種組合，每一種相應(yīng)地需要進(jìn)行不同的編碼處理。

數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號：模擬信號、數(shù)字信號信道：模擬信道、數(shù)字信道●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.010現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼編碼和調(diào)制用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——編碼用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——調(diào)制

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2007.2V2.011現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼定義：用高低電平的矩形脈沖信號來表示數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)。數(shù)字編碼的種類有：單極性碼、雙極性碼、歸零碼、非歸零碼、差分碼、Manchester編碼等。工業(yè)通信中常用的是非歸零碼和Manchester編碼。非歸零碼：邏輯1表示高電平，邏輯0表示低電平，在整個碼元期間都維持有效電平的編碼。優(yōu)點：能夠比較有效地利用信道的帶寬，這是最常用的編碼之一。缺點：存在直流分量，不具備自同步機(jī)制，必須使用外同步。曼徹斯特編碼：在每個碼元的中間都要發(fā)生跳變。接收端可將此變化提取出來作為同步信號，使接收端的時鐘與發(fā)送設(shè)備的時鐘保持一致。是工業(yè)數(shù)據(jù)通信中最常用的一種基帶信號編碼優(yōu)點：不需要外同步信號，不存在直流分量。缺點：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)速率的2倍）?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.012現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.013現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼定義：用模擬信號來表示數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)。常用技術(shù)幅移鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)，調(diào)幅頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)，調(diào)頻。相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)，調(diào)相基本原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。

載波S(t)=Acos(

t+

)

S(t)的參量包括：幅度A、頻率

、相位

調(diào)制就是要使這三個參量隨數(shù)字基帶信號的變化而變化舉例說明：ASK：用載波的兩個不同振幅表示0(0v)和1(+5v)FSK：用載波的兩個不同頻率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)?，F(xiàn)場總線的HART通信信號采用這種編碼方式。PSK：用載波的起始相位的變化表示0(同相)和1(反相)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.014現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.015現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通信方式（數(shù)據(jù)流動方向）單工：數(shù)據(jù)單向傳輸。例如無線電廣播、計算機(jī)與鍵盤之間；半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能在同一時刻雙向傳輸。例如對講機(jī)。這種方式具有控制簡單可靠、通信成本低等優(yōu)點。工業(yè)數(shù)據(jù)通信中常用這種方式。全雙工：數(shù)據(jù)可同時雙向傳輸。例如電話，計算機(jī)與計算機(jī)之間。這種方式控制相對復(fù)雜，系統(tǒng)成本高，但通信效率高，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，這種方式會更廣泛地使用?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.016現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式串行傳輸（SerialTransmission）：數(shù)據(jù)流以串行方式逐位地在一條信道上傳輸。每次只能發(fā)送一個數(shù)據(jù)位，發(fā)送方必須確定是先發(fā)數(shù)據(jù)的高位還是低位；同理，接收方也必須知道所收到字節(jié)的第一個數(shù)據(jù)位應(yīng)該在什么位置。這種方式適合距離較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)通信，但需要在收發(fā)雙方采取同步措施。并行傳輸（ParallelTransmission)：數(shù)據(jù)以成組的方式在兩條以上的并行通道上同時傳輸。每個數(shù)據(jù)位使用單獨(dú)的一條導(dǎo)線，所以它可以同時傳輸一組數(shù)據(jù)位。因為它有一條“選通”線通知接收方接收數(shù)據(jù)，所以不需要特別的措施實現(xiàn)收發(fā)雙方的同步。顯然，這種方式成本高，不適合遠(yuǎn)距離的通信?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.017現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.018現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，各種處理工作都是在一定的時序脈沖控制下進(jìn)行的，收發(fā)端工作的協(xié)調(diào)一致性是實現(xiàn)信息傳輸?shù)年P(guān)鍵，這就是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的傳輸同步問題。并行通信中使用“選通”信號來解決同步問題。串行通信中的一個基本要求是接收方必須知道它所接收的每一位的開始時間和持續(xù)時間。這就要求收發(fā)雙方需要使用時鐘信號，并通過一定的方式來決定什么時候發(fā)送和讀取每一位數(shù)據(jù)。異步傳輸和同步傳輸是解決串行通信同步傳輸?shù)姆椒??！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.019現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸方式異步傳輸：每個字符作為一個單元獨(dú)立傳輸，字符之間的傳輸間隔任意。為了標(biāo)志字符的開始和結(jié)尾，在每個字符的開始加一位起始位，結(jié)尾加1位、1.5位或2位停止位，構(gòu)成一個個的“字符”。這里的“字符”指異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，不同于“字節(jié)”，一般略大于一個字節(jié)。異步傳輸使用的是字符同步方式。

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數(shù)據(jù)傳輸方式同步傳輸：同步傳輸方式不是對每個字符單獨(dú)進(jìn)行同步，而是對一組字符組成的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在數(shù)據(jù)塊前面加特殊模式的位組合(如01111110)或同步字符(SYN)，并且通過位填充或字符填充技術(shù)保證數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會與同步字符混淆。

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數(shù)據(jù)同步方式位同步（bitsynchronous）：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步。面向位塊的同步傳輸外同步——發(fā)送端發(fā)送同步時鐘信號，接收方用它來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。自同步——通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），這些數(shù)據(jù)編碼信號包含了同步脈沖，接收方提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。

面向字符塊的同步傳輸●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

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信號傳輸模式基帶傳輸：基帶傳輸在基本不改變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號波形的情況下直接傳輸數(shù)字信號，具有速率高和誤碼率低等優(yōu)點，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中被廣泛采用。載波傳輸：載波傳輸是先用數(shù)字信號對載波進(jìn)行調(diào)制，然后進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ?。頻帶傳輸：利用模擬信道傳輸信號的傳輸方式叫做頻帶傳輸或?qū)拵鬏?。頻帶傳輸?shù)膬?yōu)點是可以利于現(xiàn)有的大量模擬信道(如模擬電話交換網(wǎng))通信。價格便宜，容易實現(xiàn)。家庭用戶撥號上網(wǎng)就屬于這一類通信。它的缺點是速率低，誤碼率高。異步轉(zhuǎn)移模式（ATM，asynchronoustransfermode）：是ISO制定的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸體制。具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持許多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、傳真、實時視頻、CD質(zhì)量音頻和圖象的通信。

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2007.2V2.023現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制產(chǎn)生差錯的原因：信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變；信號反射；串?dāng)_；閃電、大功率電機(jī)的啟停等。線路傳輸差錯是不可避免的，但要盡量減小其影響。如何提高通信質(zhì)量？采用高質(zhì)量的通信線路可以降低線路內(nèi)部噪聲，但對外部干擾無能為力。價格高。在外部采取抗干擾措施●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.024現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制如何提高通信質(zhì)量？采用差錯控制方法一種軟的控制技術(shù)。它容忍差錯的存在，但能夠發(fā)現(xiàn)，并設(shè)法加以糾正。這是普遍采用的提高通信質(zhì)量的方法。原理：對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行抗干擾編碼，即按一定的規(guī)則給被傳送的數(shù)據(jù)增加一定的冗余碼。冗余碼與被傳送的信息碼一起發(fā)送，經(jīng)信道傳輸后，接收端按照與發(fā)送端約定的譯碼規(guī)則進(jìn)行譯碼，從而發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤。檢測碼：能夠發(fā)現(xiàn)錯誤的編碼稱為檢測碼。檢測碼實現(xiàn)容易，代價小，所以在通信系統(tǒng)中使用得較多。糾錯碼：能夠發(fā)現(xiàn)錯誤并能糾正錯誤的編碼稱為糾錯碼?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.025現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制奇偶校驗（ParityChecking）原理：在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位增加一個附加比特位，使結(jié)果中1的個數(shù)為奇數(shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。增加的位稱為奇偶校驗位。舉例：原始數(shù)據(jù)=1100010，采用偶校驗。則增加校驗位后的數(shù)據(jù)為11100010

若接收方收到的字節(jié)奇偶結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯誤。判斷結(jié)果：奇偶校驗只能檢測出奇數(shù)個比特位錯，對偶數(shù)個比特位錯則無能為力。說明：有多種奇偶校驗方法，如：垂直奇偶檢驗、水平奇偶檢驗、水平垂直奇偶檢驗等，簡單的奇偶檢驗檢測效果不好，而復(fù)雜的奇偶檢驗效果雖然要好很多，但如果考慮計算的工作量和效果的話，還不如使用CRC。所以簡單的奇偶檢驗在要求不高的場合得到了廣泛使用，但復(fù)雜的奇偶檢驗應(yīng)用不多?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.026現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制循環(huán)冗余校驗（CRC,CyclicRedundancyCheck）

一種通過多項式除法檢測錯誤的方法。檢錯思想：收發(fā)雙方約定一個生成多項式G(x)（其最高階和最低階系數(shù)必須為1），發(fā)送方在幀的末尾加上校驗和，使帶校驗和的幀的多項式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多項式，若有余數(shù)，則傳輸有錯。校驗和計算方法若G(x)為r階，原幀為m位，其多項式為M(x)，則在原幀后面添加r個0，幀成為m+r位，相應(yīng)多項式xr

M(x)按模2除法用對應(yīng)于G(x)的位串去除對應(yīng)于xr

M(x)的位串，得出余數(shù)按模2加法把xr

M(x)的位串與余數(shù)相加，結(jié)果就是要傳送的帶校驗和的幀的多項式T(x)

T(x)=xrM(x)+[xrM(x)MOD2G(x)]●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.027現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制循環(huán)冗余校驗（CRC,CyclicRedundancyCheck）舉例●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.028現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制循環(huán)冗余校驗（CRC,CyclicRedundancyCheck）請再做一個驗證：傳送數(shù)據(jù)為：110011多項式比特序列為：11001（最高階為4）帶有CRC檢驗碼的接收比特序列為：1100111001其實CRC中的生成多項式不是隨便選定的。它的結(jié)構(gòu)和檢錯效果是要經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析與實驗后確定的。目前已有多種生成多項式被列為了國際標(biāo)準(zhǔn)，如：CRC-12G(x)=x12+x11+x3+x2+x1+1

CRC-16G(x)=x16+x15+x2+1

CRC錯誤檢測方法大約能檢查出99.95%以上的錯誤?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.029現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)差錯控制海明碼海明碼是一種可以糾正一位差錯的高效率線性分組糾錯碼。海明嗎有一套較為復(fù)雜的編碼、檢錯和糾錯方法。海明距離：一個有效編碼集中，任意兩個碼字的對應(yīng)位取值不同的個數(shù)的最小值稱為該編碼集的海明距離。如：有效編碼集10110、11010的海明距離為2；有效編碼集10101、01111的海明距離為3；有效編碼集10110、11010、10101、01111的海明距離為2。海明碼的檢錯和糾錯能力可以用海明距離來表示，海明距離越大，檢錯和糾錯能力也越強(qiáng)，但所需要冗余的信息也越多。如果需檢測出d個錯誤，則海明距離至少應(yīng)為d+1；如果要能糾正d個錯誤，則編碼集中的海明距離至少應(yīng)為2d+1?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.030現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介有線傳輸介質(zhì)：包括雙絞線、同軸電纜和光纖。無線傳輸介質(zhì)：包括無線電、微波、衛(wèi)星、移動通信等各種通信介質(zhì)。

工業(yè)通信中常用的是有線傳輸介質(zhì)。雙絞線（twistedpair)雙絞線（TP）是一種常用做電信電纜的銅導(dǎo)線。由于銅是非常好的導(dǎo)體，所以它對電磁信號無任何限制。當(dāng)兩根非常接近的銅線都在傳導(dǎo)電信號時，就會出現(xiàn)一定的電磁干擾，這種干擾稱作串?dāng)_。此外，電磁現(xiàn)象無所不在，這便導(dǎo)致傳輸中還會接收到一些從其它地方傳來干擾信號。如果把電極相反的一對銅線相互絞在一起，可以減少串?dāng)_以及信號放射程度，每一根纏繞著的導(dǎo)線在導(dǎo)電時，發(fā)出的電磁幅射被絞合的另一根線上發(fā)出的電磁輻射所抵消，隨著單位長度電纜中所纏繞的線的對數(shù)的增加，防止串饒的能力也增加。雙絞線由兩根22～26號絕緣銅線相互纏繞而成。而一對或多對雙絞線安置在一個套桶中時，便形成了雙絞線電纜。有兩種類型的TP電纜：非屏蔽雙絞線電纜（UTP，unshieldedtwisted-pair）和屏蔽雙絞線電纜（STP，shieldedtwisted-pair）。雙絞線可以用于傳輸模擬傳輸或數(shù)字傳輸?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.031現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

計算機(jī)局域網(wǎng)中經(jīng)常使用的雙絞線有屏蔽和非屏蔽之分。屏蔽雙絞線(STP，ShieldedTwistedPair)：抗干擾性好，性能高，用于遠(yuǎn)程中繼線時，最大距離可以達(dá)到十幾公里。但成本也較高，所以一直沒有廣泛使用，但工業(yè)通信系統(tǒng)中廣泛使用STP。非屏蔽雙絞線(UTP，UnshieldedTwistedPair)：非屏蔽雙絞線的傳輸距離一般為100米，性能價格比高，目前被廣泛使用。非屏蔽雙絞線有1、2、3、4、5五類，常用的是3類線和5類線，5類線既可支持100Mbps的快速以太網(wǎng)連接，又可支持到150Mbps的ATM數(shù)據(jù)傳輸，是連接桌面設(shè)備的首選傳輸介質(zhì)。2007.2V2.032現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介同軸電纜(coaxialcable)：同軸電纜由同軸的內(nèi)外兩個導(dǎo)體組成，內(nèi)導(dǎo)體是一根金屬線，外導(dǎo)體是一根圓柱形的套管，一般是細(xì)金屬線編制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣層。同軸電纜支持點到點連接，也支持多點連接。另外，同軸電纜的兩端需要有終結(jié)器(用50歐姆或75歐姆的電阻連接內(nèi)外導(dǎo)體)，中間連接需要收發(fā)器、T形頭、筒形連接器等器件。同軸電纜分基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜基帶同軸電纜一般用于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號的傳輸，多用于計算機(jī)局域網(wǎng)；寬帶同軸電纜主要用于高帶寬數(shù)據(jù)通信，支持多路復(fù)用。同軸電纜的最大優(yōu)點是抗干擾性強(qiáng)，而且支持多點連接。缺點是物理可靠性不好，在公用機(jī)房、教學(xué)樓等人員嘈雜的地方，極易出現(xiàn)故障，而且一點發(fā)生故障，整段局域網(wǎng)都無法通信，另外它的最大缺點是連接不方便，所以基本已被非屏蔽雙絞線所取代。

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2007.2V2.033現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

內(nèi)芯2007.2V2.034現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介光纜(opticalfiber)：即光導(dǎo)纖維。根據(jù)制作材料的不同，分為玻璃光纖、塑料光纖等，玻璃光纖價格要高于塑料光纖，但其性能也高于后者。特點：依靠光波承載信息；速率高，通信容量大，僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）；傳輸損耗小，適合長距離傳輸；抗干擾性能極好，保密性好；輕便；價格高，連接不方便。●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.035現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介光纖通信的原理

見圖，入射角∠１∠２∠３逐漸增大，∠1’∠2’是折射角，光纖通信的原理，是基于光線由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，在入射角足夠大的情況下會發(fā)生全反射的特性射角達(dá)到∠3時，發(fā)生全反射，即光波能量幾乎全部反射，這樣才可以達(dá)到長距離高速傳輸?shù)哪康??！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.036現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測器光源:850nm/1300nm/1500nm，發(fā)光二極管/激光二極管介質(zhì):光纖光檢測器:光電二極管PIN/雪崩二極管APD●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.037現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介無線通信：主要有微波、紅外和激光等。適合于在地理上或安裝上有要求的場合，或頻繁移動的設(shè)備。在實際工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的底層使用的不多?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.038現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问?/p>

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)湫问骄褪枪?jié)點的互連形式。常見的是：總線型、環(huán)形、星形和樹形等。總線型：通過一條總線電纜作為傳輸介質(zhì)，各節(jié)點通過接口接入總線。是工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中最常用的一種拓?fù)湫问?。特點：通信可以是點對點方式，也可以是廣播方式；接入容易，擴(kuò)展方便；節(jié)省電纜?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.039現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问叫切闻c樹形：在星形拓?fù)渲?，每個節(jié)點通過點對點連接到中央節(jié)點，任何節(jié)點之間的通信都通過中央節(jié)點進(jìn)行。樹形拓?fù)涫切切瓮負(fù)涞淖兎N。常用于節(jié)點密集的地方，在商業(yè)和民用網(wǎng)絡(luò)中使用較多。特點維護(hù)、管理簡單；每個結(jié)點的通信負(fù)擔(dān)很小，所以沖突小?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.040現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问江h(huán)形：通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點點對點的鏈路的連接，構(gòu)成一個環(huán)路。信號在環(huán)路上從一個設(shè)備到另一個設(shè)備單向傳輸，直到信號到達(dá)目的地為止。特點各節(jié)點以令牌方式實現(xiàn)對共享介質(zhì)的訪問控制；使用光纜等傳輸介質(zhì)，傳輸率高，適合于工業(yè)環(huán)境；在一些重要的場合可采用雙環(huán)?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.041現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式定義：

在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，不管是采用什么樣的拓?fù)湫问竭B接，傳輸介質(zhì)總是作為各站點的共享資源的。將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地分配給網(wǎng)絡(luò)上各站點的用戶的方法稱為介質(zhì)訪問控制方法或協(xié)議。介質(zhì)訪問控制方法對網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間、吞吐量和效率起著十分重要的作用。各種局域網(wǎng)的性能在很大程度上取決于所選用的介質(zhì)訪問控制協(xié)議。多路復(fù)用技術(shù)定義：在實際的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為了有效地利用通信電路，總是利用一個信道同時傳輸多路信號。多路復(fù)用技術(shù)就是把多路信號在單一的傳輸線路上用單一的傳輸設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。在遠(yuǎn)距離傳輸時，多路復(fù)用技術(shù)可以大大節(jié)省電纜的安裝和維護(hù)費(fèi)用?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.042現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)種類：頻分多路復(fù)用和時分多路復(fù)用?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.043現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式

多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing）在物理信道能提供比單路原始信號寬得多的帶寬的情況下，可以把該物理信道的總帶寬分割成若干個與單路信號帶寬相同（為了避免相互干擾也可以稍微寬一點）的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復(fù)用（FDM）?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.044現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing）若傳輸介質(zhì)能達(dá)到的位傳輸速率超過單一信號源所需要的數(shù)據(jù)傳輸率，就可以采用時分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)。它是將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地給多個信號源使用?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.045現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式

多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing） 同步時分：同步時分多路復(fù)用是指時分方案中的時間片是分配好的，而且是固定不變地輪流占用，而不管某個信息源是否真的有信息要發(fā)送。這樣，時間片與信息源是固定對應(yīng)的，或者說，各種信息源的傳輸與定時是同步的。異步時分（統(tǒng)計時分）：異步時分多路復(fù)用允許動態(tài)地分配傳輸媒介的時間片，這樣可以大大地減少時間片的浪費(fèi)。當(dāng)然，后者實現(xiàn)起來要比前者復(fù)雜一些。●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.046現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

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多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing）異步時分（統(tǒng)計時分）輪轉(zhuǎn)每個站輪流地獲得發(fā)送機(jī)會，這種技術(shù)適合于交互式的終端對主機(jī)通信。

預(yù)約介質(zhì)上的時間被分割成時間片，網(wǎng)上的站點要發(fā)送信息，必須事先預(yù)約可以占用的時間片，這種技術(shù)適合于數(shù)據(jù)流的通信。

爭用所有站點都能爭用介質(zhì)的使用權(quán)，這種技術(shù)實現(xiàn)起來簡單，對輕負(fù)載或中等負(fù)載的系統(tǒng)比較有效，適合于突發(fā)式的通信?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.048現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式

帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA，CarrierSenseMultipleAccess）網(wǎng)絡(luò)站點監(jiān)聽載波是否存在，即判斷信道是否被占用，并采取相應(yīng)的措施，它是一種爭用協(xié)議。原則：發(fā)前監(jiān)聽，空閑即發(fā)，忙時等待。不足：由于信道的傳播延遲，當(dāng)總線上兩個站點監(jiān)聽到總線沒有信號而發(fā)送幀時，仍會產(chǎn)生沖突。由于CSMA中沒有檢測沖突的功能，所以即使沖突已經(jīng)發(fā)生，仍然要把已破壞的幀發(fā)送完，結(jié)果造成了總線的利用率降低。帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD，CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）該方式可以提高總線的利用率，這種協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)為IEC802.3就是以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，已在局域網(wǎng)中廣泛使用。原則：發(fā)前先偵聽，空閑即發(fā)送，邊發(fā)邊檢測，沖突時退避。

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2007.2V2.049現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式令牌環(huán)（TokenRing）介質(zhì)訪問方式定義：這是環(huán)形局域網(wǎng)采用的一種訪問控制方式。令牌在網(wǎng)絡(luò)上不斷地傳送，只有擁有此令牌的站點，才有權(quán)向環(huán)路上發(fā)送報文，而其他站點僅允許接收報文。一個節(jié)點發(fā)送完畢后，將令牌交給網(wǎng)上的下一個站點，該站點如果沒有報文發(fā)送，便立即將令牌順次傳送給它的下一個站點。表示發(fā)送權(quán)的令牌在環(huán)路上不斷循環(huán)。工作過程誰可以發(fā)送幀，是由一個沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為“令牌”（TOKEN）的特殊幀來控制的。只有拿到令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待。拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)變成訪問控制頭，后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。數(shù)據(jù)幀通過任何一個站點(除源站點外)時，該站點都要把幀的目的地址和本站地址相比較：如果地址相符合，則將幀拷貝到接收緩沖器，供高層軟件處理，同時將幀送回環(huán)中；如果地址不符合，則直接將幀送回環(huán)中。數(shù)據(jù)循環(huán)一周后由發(fā)送站回收。即發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站時，發(fā)送站將該幀從環(huán)上移去，同時再放一個空令牌到環(huán)上，使其余的站點能獲得發(fā)送幀的許可權(quán)?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.050現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式

令牌環(huán)（TokenRing）介質(zhì)訪問方式工作過程舉例●工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.051現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式令牌總線（TokenBus）介質(zhì)訪問方式定義：方式是在物理總線上建立一個邏輯環(huán)。從物理上看，這是一種總線結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，總線共享的傳輸介質(zhì)是總線。從邏輯上看，這是一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，連接在總線上的各個站點組成一個邏輯環(huán)，每個站點被賦予一個順序的邏輯位置。在這個邏輯環(huán)中，令牌依次傳遞，站點只有取得令牌才能發(fā)送幀。工作過程：在正常運(yùn)行時，當(dāng)某站點完成了它的發(fā)送，就將令牌送給下一個站點。帶有目的地址的令牌幀廣播到總線上所有的站點，當(dāng)目的站點識別出符合它的地址后，就接收該令牌幀。特點因為只有擁有令牌的站點才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀到總線，所以就避免了沖突；令牌總線的幀可以設(shè)置得很短，和CSMA/CD相比，這樣減少了開銷，相當(dāng)于增加了網(wǎng)絡(luò)的容量。令牌總線是現(xiàn)場總線中最常用的介質(zhì)控制方式，比如PROFIBUS?！窆I(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識

2007.2V2.052現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)介質(zhì)訪問控制方式令牌總線（TokenBus）介質(zhì)訪問方式舉例

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2007.2V2.053現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程CopyrightbyWangYonghua2.3開放系統(tǒng)互連參考模型OSI模型OSI的產(chǎn)生20世紀(jì)70年代以后，計算機(jī)應(yīng)用迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也初現(xiàn)端倪；70年代中、后期，各計算機(jī)廠家先后都推出了自己的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。操作平臺、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、硬件接口等互不兼容，限制了網(wǎng)絡(luò)的開放、共享，以及商業(yè)利潤的提高。為解決不同廠家生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)操作和數(shù)據(jù)交換，1978年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC97建立了“開放系統(tǒng)互聯(lián)”分技術(shù)委員會，起草了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI（Open