工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制通信與通信概述

第二講通信的基本概念參考書籍通信原理與通信技術(shù)主編張衛(wèi)鋼，西安電子科技大學(xué)出版社1.概念和通信系統(tǒng)通信：就是信息的傳遞，“傳遞”就是信息傳輸?shù)姆绞胶瓦^程。通信系統(tǒng)組成包括，硬件，軟件和傳輸介質(zhì)硬件包括，信源、信宿、傳輸介質(zhì)、收信、發(fā)信設(shè)備2.通信系統(tǒng)的分類按信號特征的分類傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)兩者之間的差別是在數(shù)字通信系統(tǒng)增加了信源編碼和信道編碼。信源編碼是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的功能；信道編碼是將信源編碼的數(shù)字信號變成適合于信道傳輸?shù)拇a型，以提高傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴?.重新分類模擬通信，模擬通道傳輸模擬信號數(shù)字通信，接收和發(fā)送是模擬信號，而傳輸是以數(shù)字過程或方式，是以數(shù)字形式傳輸模擬信號數(shù)據(jù)通信，接收和發(fā)送是數(shù)字信號，而傳輸既可以是數(shù)字過程或方式，也可以是模擬過程或方式，主要指計算機之間的數(shù)據(jù)通信4.數(shù)字通信的特點抗干擾能力強便于對信號加工與處理，計算機處理傳輸中出現(xiàn)的誤碼可以設(shè)法修正，提高傳輸質(zhì)量數(shù)字信息易于加密，且保密性強能夠傳輸話音、電視、數(shù)據(jù)等多種信息，增加通信的靈活性和通用性5.按傳輸介質(zhì)分類有線無線6.按調(diào)制方式分類基帶通信系統(tǒng)調(diào)制通信系統(tǒng)7.按通信業(yè)務(wù)分類電話通信電報通信廣播通信電視通信數(shù)據(jù)通信8.按工作波段分類長波通信中波短波微波光通信9.通信方式按通信數(shù)量，分為點對點，一點對多點，多點對多點按傳輸方向與傳輸時間，單工，半雙工，雙工按通信終端的連接方式分為直通和交換方式按數(shù)字信號傳輸順序，分串行和并行按同步不同，分異步和同步10.信道和傳輸介質(zhì)信道，信號傳輸?shù)耐緩剑{(diào)制信道，是通過乘性干擾和加性干擾影響通信質(zhì)量編碼信道，是數(shù)字序列的變化干擾影響通信質(zhì)量11.傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)，雙絞線、同軸電纜、架空明線，多芯電纜，光纖無線介質(zhì)，空間和大氣12.有線介質(zhì)雙絞線，屏蔽STP和非屏蔽UTP，傳輸距離幾米到十幾千米。第一類雙絞線就是住宅常用的纏繞式電話線，只適用于語音傳輸。不適用高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)诙悅鬏斔俾?Mb/s，可語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谌悅鬏斔俾?0Mb/s，局域網(wǎng)采用的最低檔雙絞線第四類傳輸速率16Mb/s，主要用于令牌環(huán)網(wǎng)第五類傳輸速率100Mb/s，用于光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI、快速以太網(wǎng)和ATM。超五類傳輸速率可155Mb/s13.同軸電纜50?的基帶同軸電纜，75?的寬帶同軸電纜基帶同軸電纜，一條基帶同軸電纜只支持一個信道，傳輸帶寬1－20MHZ，能夠以10Mb/s的速率把基帶數(shù)字信號傳輸1－1.2km。寬帶同軸電纜，支持的帶寬300－400MHZ，傳輸距離可達100km。用于綜合服務(wù)寬帶網(wǎng)的多路復(fù)用14.光纖單模多模項目單模光纖多模光纖距離長短數(shù)據(jù)傳輸率高低光源激光發(fā)光二級管信號衰減小大端接較難較易造價高低15.無線介質(zhì)無線電波光波，紅外和激光對于無線電頻率高低分為9個大波段傳播方式16.頻段名稱頻率范圍傳輸介質(zhì)用途葚低頻3－30k有線，長波音頻，電話，導(dǎo)航，時標低頻30－300k有線，長波導(dǎo)航，信標，電力通信中頻300k-3M同軸電纜，中波調(diào)幅廣播，移動通信高頻3-30M同軸電纜，短波手機通信，軍用定點葚高頻30-300M同軸電纜，米波電視，導(dǎo)航，車輛通信特高頻300M-3G波導(dǎo)，分米波電視，遙測，雷達超高頻SHF3-30G波導(dǎo)，厘米波藍牙技術(shù)，移動通信極高頻EHF30G-300G波導(dǎo)，毫米波雷達，射電天文學(xué)紫外線，紅外線，可見光10-5-光纖，激光空間傳播光通訊17.信號與噪聲信號噪聲，單頻噪聲，脈沖噪聲，起伏噪聲18.信號頻譜與信道通頻帶周期信號的頻譜非周期信號的頻譜信道通頻帶19.通信系統(tǒng)的性能評價有效性和可靠性對于模擬通信，用傳輸帶寬來衡量有效性，用接收端的信噪比來評價可靠性。帶寬由傳輸介質(zhì)和信號的處理方式?jīng)Q定。對于數(shù)字通信，用信息傳輸速率（比特率）來衡量有效性，表示單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?；單位時間內(nèi)傳輸?shù)拇a元個數(shù)為碼元傳輸速率，其單位為波特，稱為波特率。波特率體現(xiàn)系統(tǒng)傳輸信號的能力。兩者之間的關(guān)系由多進制決定。20.通信系統(tǒng)的性能評價可靠性由差錯率來衡量，有兩個內(nèi)容誤碼率和誤信率。誤碼率，錯誤的碼元/傳輸?shù)目偞a元數(shù)誤信率，錯誤的比特數(shù)/傳輸?shù)目偙忍財?shù)21.網(wǎng)絡(luò)的信息通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

二進制信號傳輸,以電壓或電流方式有無來反映 信號傳輸：模擬信號傳輸和數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)編碼不歸零制NRZ，無法區(qū)分一位的結(jié)束和另一位的開始曼徹斯特編碼，用跳變或沿觸發(fā)形式，容易實現(xiàn)發(fā)送方和接收方同步差分曼徹斯特編碼，有跳變就是0，無跳變就是1，每位之間的跳變?yōu)橥街?2.用模擬信號表示數(shù)據(jù)幅移鍵控法ASK，載波的幅值隨調(diào)制信號的變化而變化頻移鍵控法FSK，載波的頻率隨調(diào)制信號的變化而變化相移鍵控法PSK，載波的相位隨調(diào)制信號的變化而變化23.數(shù)據(jù)傳輸速度數(shù)據(jù)傳輸速率，比特數(shù)在模擬線路傳輸數(shù)字信號，需要對數(shù)字信號調(diào)制，有三種方式，AM、FM和PM。每秒線路狀態(tài)變化最大次數(shù)為調(diào)制頻率，用波特率表示數(shù)據(jù)信號速率=調(diào)制速率*k，k為1次調(diào)制可能傳送的位數(shù)24.兩臺設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸異步同步面向字符的傳輸方案，以字符為單位，如BISYNC面向位的傳輸方案，以位為單位，如SDLC和HDLC25.多臺設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸頻分多路復(fù)用FDM，時分多路復(fù)用TDM統(tǒng)計時分多路復(fù)用STDM波分多路復(fù)用WDM,850,1310,1550多路復(fù)用器MUX26.信號的傳輸方式基帶傳輸，就是在數(shù)字通信的信道上直接傳輸數(shù)據(jù)。目前局域網(wǎng)、控制網(wǎng)絡(luò)采用此方式。載波傳輸，采用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制后實行傳輸。寬帶網(wǎng)。異步傳輸模式，ATM支持多媒體通信，包括數(shù)據(jù)、語音和視頻信號，按需分配頻帶，速率達155Mbps-2.4Gbps,也有25Mbps和50Mbps的ATM，適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。27.網(wǎng)絡(luò)中計算機的數(shù)據(jù)交換方式線路交換方式，優(yōu)點：通信實時性強，適用于交互式通信。缺點：不具備突發(fā)性通信、系統(tǒng)效率低、不具有存儲數(shù)據(jù)的能力，不具備差錯控制能力。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，與線路交換方式的主要區(qū)別在于，按一定格式發(fā)送數(shù)據(jù)、目的地址、原地址和控制信息，組成報文和報文分組。通信控制處理器要完成接收數(shù)據(jù)、差錯校驗、存儲、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。數(shù)據(jù)報方式，傳輸延時較大,適用于突發(fā)通信,不善于長報文,會話式通信虛電路方式,節(jié)點需要做差錯檢測,無需做路徑選擇,節(jié)點之間可建立多條虛電路連接.28.交換方式的總結(jié)線路交換方式適合于高負荷的持續(xù)通信要求，尤其是會話式通信與語音、圖像通信，不適合突發(fā)性通信報文交換方式適合于長報文、無實時要求的通信，不適合會話式通信；數(shù)據(jù)報方式適合于靈活的突發(fā)性短報文傳輸，不適合會話式和有實時性要求的通信；虛電路方式既適合于定時、定對象、長報文通信，也適合會話式通信和語音、動態(tài)圖像和圖形通信要求29.網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器網(wǎng)橋路由器網(wǎng)關(guān)30.差錯檢測與控制糾錯碼方案,讓每個傳輸?shù)膱笪姆纸M帶上足夠的冗余信息,以便在接收端發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸錯誤。復(fù)雜、造價高、費時間，不易采用。檢錯碼方案,讓報文分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)的冗余信息,但不能確定哪一位出錯,而且自己本身不能糾正傳輸差錯。簡單、易實現(xiàn)、編解碼快，廣泛使用奇偶校驗碼循環(huán)冗余編碼CRC31.幾種常用的檢錯碼奇偶校驗碼；水平奇偶校驗碼；二維奇偶校驗碼群計數(shù)碼恒比碼32.ITS中的通信技術(shù)智能交通系統(tǒng)ITS-intelligenttransportsystem最早在美國出現(xiàn)，60年代末隨后日本和歐盟跟隨。目前三大基地，美國、日本和歐盟日本提出智能交通系統(tǒng)的名稱33.ITS的組成先進的交通信息系統(tǒng)ATIS，提供與交通有關(guān)的公共信息。先進的交通管理系統(tǒng)ATMS，對交通科學(xué)、合理、準確的管理與控制系統(tǒng)。例如ETC先進的車輛系統(tǒng)，是最復(fù)雜的子系統(tǒng)。無人駕駛、群控制先進的公共交通系統(tǒng)APTS，功能輔助管理商用車輛運營系統(tǒng)CVOS，貨車、出租、公交車和緊急車輛與公共交通的關(guān)系研究34.ITS中的信息向交通設(shè)施使用者發(fā)布的公共信息，氣象、路況、阻塞、事故、車輛到達、售票信息。交通管理部門的內(nèi)部信息收費信息交通監(jiān)控信息車輛與管理部門之間的溝通信息35.主要通信技術(shù)無線電廣播電纜微波移動通信光纖數(shù)字基帶通信數(shù)字載波通信紅外與超聲波衛(wèi)星36.專用短程通信標準DSRC地區(qū)ISOCEN美國日本中國標準化組織TC204TC278ASTM/IEEETC204TC204工作頻率5.8G,915M5.8G5.8G,915M5.8G5.8G工作方式分別主、被被動同時主、被主動被動調(diào)制方式ASK,BPSKASKASK,BPSK通信協(xié)議HDLCTDMAHDLC編碼方式