《動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（第2版）》課件 第一章 列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展當(dāng)今人類正進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活。鐵路運(yùn)輸也不例外。城軌車、動(dòng)車組、高速車、地鐵、擺式列車等列車控制命令和狀態(tài)信息的傳遞，對(duì)各部件的診斷，信息顯示等均離不開(kāi)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳統(tǒng)方式——繼電式第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展傳統(tǒng)方式——繼電式（例：SS6B型電力機(jī)車）第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（1）設(shè)備之間通信的數(shù)量和類型龐雜等占用了空間和重量，且通信容易受到電磁干擾；（2）硬質(zhì)導(dǎo)線數(shù)量巨大和機(jī)械式的有接點(diǎn)觸點(diǎn)增加了故障幾率；（3）多臺(tái)機(jī)車幾乎無(wú)法重聯(lián)運(yùn)行；（4）動(dòng)車組輕量化、精細(xì)化控制帶來(lái)的舒適性、優(yōu)質(zhì)的安全性和高可靠性等幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)方式——計(jì)算機(jī)控制+網(wǎng)絡(luò)通訊+數(shù)據(jù)共享第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（1）初期階段計(jì)算機(jī)在軌道交通工具上的應(yīng)用隨著70年代后期微處理器技術(shù)的普及而迅速發(fā)展。開(kāi)始階段微處理器主要應(yīng)用于機(jī)車車輛單個(gè)設(shè)備的控制，如西門子、BBC于80年代初把8086微處理器應(yīng)用于機(jī)車或動(dòng)車的傳動(dòng)控制。第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（2）發(fā)展階段隨著微處理器控制、服務(wù)對(duì)象的增多，引入了鐵路控制系統(tǒng)層次劃分的思想，產(chǎn)生了基于串行通信的用于較為獨(dú)立的控制設(shè)備或?qū)哟伍g信息交換的總線與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如BBC的連接機(jī)車控制層與傳動(dòng)控制層的串行控制器總線，該總線后來(lái)發(fā)展成為用于連接機(jī)車內(nèi)的所有智能設(shè)備的MICAS車輛總線，簡(jiǎn)稱MVB。第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（3）成熟階段90年代初，產(chǎn)生了列車總線以滿足機(jī)車和動(dòng)車組重聯(lián)控制的需要，如西門子的DIN43322列車總線。至此，一些大的鐵路公司以牽引控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以列車通信系統(tǒng)為紐帶、以新器件和新工藝為載體，相繼推出廣泛覆蓋牽引、制動(dòng)、輔助系統(tǒng)、旅客舒適設(shè)備控制和顯示、診斷等的列車通信與控制系統(tǒng)，在歐洲一般簡(jiǎn)稱為TCC。在北美，類似的系統(tǒng)被稱為基于通信的列車控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CBTC。第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（1）實(shí)現(xiàn)各動(dòng)力車的重聯(lián)控制；（2）實(shí)現(xiàn)全列車（動(dòng)車和拖車）所有由計(jì)算機(jī)控制的部件聯(lián)網(wǎng)通信和資源共享；（3）實(shí)現(xiàn)全列車的制動(dòng)控制、自動(dòng)門控制、軸溫監(jiān)測(cè)及空調(diào)控制等功能；（4）完成全列車的自檢及故障診斷決策；列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的作用第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展列車通信網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)和功能

將分布于列車上不同位置具有不同功能的控制節(jié)點(diǎn)以一定的規(guī)則用通信介質(zhì)連接起來(lái)，形成信息通道，在一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件的支持下，為連接于其上的節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定、可靠的通信服務(wù)。第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.國(guó)外列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)標(biāo)準(zhǔn)2.列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)標(biāo)準(zhǔn)列車通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成列車通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.列車通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)對(duì)列車通信網(wǎng)的要求為：（1）實(shí)時(shí)性；（2）協(xié)議簡(jiǎn)單性；（3）短幀信息傳送；（4）信息交換的頻繁性、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的穩(wěn)定性；（5）較高的安全性、容錯(cuò)能力；（6）低成本需要。第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.列車通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)

列車通信網(wǎng)絡(luò)是用于列車這一流動(dòng)性大、環(huán)境惡劣、可靠性要求高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、與控制系統(tǒng)緊密相關(guān)的特殊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。列車通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.列車通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)列車通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：

現(xiàn)有的一些解決方案如Profibus、Lonworks、Bitbus、FIP、CAN、Tornad等由于其開(kāi)發(fā)商不愿意公開(kāi)其協(xié)議，或?qū)崟r(shí)性、可靠性、確定件不能滿足要求而被一一否定。商用的網(wǎng)絡(luò)還存在需要剪裁才能應(yīng)用到鐵路領(lǐng)域、供貨商對(duì)相對(duì)較小的鐵路市場(chǎng)不太重視、計(jì)算機(jī)公司及其產(chǎn)品的壽命沒(méi)有鐵路公司及其產(chǎn)品的壽命長(zhǎng)等問(wèn)題。更重要的是標(biāo)準(zhǔn)要建立在已被實(shí)踐驗(yàn)證的技術(shù)的基礎(chǔ)上，并能得到大部分鐵路公司的支持。TCN最終被定位于絞線式列車總線（WTB）連接多功能車輛總線（MVB）的二層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。車輛總線MICAS車輛總線MVB為基礎(chǔ)，而列車總線以DIN43322、CD4500的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.列車通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)：1.CPU功能增強(qiáng)8位發(fā)展成32位2.不斷提高其可靠性和響應(yīng)性3.采用光纖通訊4.標(biāo)準(zhǔn)化和無(wú)維修化5.提高彩色顯示技術(shù)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.列車通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念一、通信系統(tǒng)的組成信息源和信息接收者

信息源和信息接收者是信息的產(chǎn)生者和使用者。發(fā)送設(shè)備

發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信息源和傳輸介質(zhì)匹配起來(lái)，即將信息源產(chǎn)生的消息信號(hào)經(jīng)過(guò)編碼，并變換為便于傳送的信號(hào)形式，送往傳輸介質(zhì)。傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)指設(shè)備到接收設(shè)備之間信號(hào)傳遞所經(jīng)媒介。它可以是無(wú)線的，也可以是有線的（包括光纖）。第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念一、通信系統(tǒng)的組成接收設(shè)備

接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解密等。它的任務(wù)是從帶有干擾的信號(hào)中正確恢復(fù)出原始信息來(lái)，對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。

在大多數(shù)場(chǎng)合下，信息源兼為收信者，通信的雙方需要隨時(shí)交流信息，因此要求雙向通信。這時(shí)，通信雙方都要有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備。如果兩個(gè)方向有各自的傳輸介質(zhì)，則雙方都可獨(dú)立進(jìn)行發(fā)送和接收；但若共用一個(gè)傳輸介質(zhì)，則必須用頻率或時(shí)間分割的辦法來(lái)共享。

第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念一、通信系統(tǒng)的組成總線與總線段

從廣義來(lái)說(shuō)，總線就是傳輸信號(hào)或信息的公共路徑，是遵循同一技術(shù)規(guī)范的連接與操作方式。一組設(shè)備通過(guò)總線連在一起稱為“總線段”（bussegment）?？梢酝ㄟ^(guò)總線段相互連接把多個(gè)總線段連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？偩€主設(shè)備

可在總線上發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備叫做“總線主設(shè)備”（busmaster）。也就是說(shuō)，主設(shè)備具備在總線上主動(dòng)發(fā)起通信的能力，又稱命令者?？偩€從設(shè)備

不能在總線上主動(dòng)發(fā)起通信、只能掛接在總線上、對(duì)總線信息進(jìn)行接收查詢的設(shè)備稱為總線從設(shè)備（busslaver），也稱基本設(shè)備。二、總線的基本術(shù)語(yǔ)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念二、總線的基本術(shù)語(yǔ)控制信號(hào)總線上的控制信號(hào)通常有三種類型。1.控制連在總線上的設(shè)備，讓它進(jìn)行所規(guī)定的操作，如設(shè)備清零、初始化、啟動(dòng)和停止等。2.是用于改變總線操作的方式，如改變數(shù)據(jù)流的方向，選擇數(shù)據(jù)字段的寬度和字節(jié)等。3.還有一些控制信號(hào)表明地址和數(shù)據(jù)的含義，如對(duì)于地址，可用于指定某一地址空間，或表示出現(xiàn)了廣播操作；對(duì)于數(shù)據(jù)，可用于指定它能否轉(zhuǎn)譯成輔助地址或命令。第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念總線協(xié)議

管理主、從設(shè)備使用總線的一套規(guī)則稱為“總線協(xié)議”（busProtocol）。這是一套事先規(guī)定的、必須共同遵守的規(guī)約。二、總線的基本術(shù)語(yǔ)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念三、總線操作的基本內(nèi)容

總線操作

總線上命令者與響應(yīng)者之間的連結(jié)→數(shù)據(jù)傳送→脫開(kāi)這一操作序列稱為一次總線“交易”（transaction），或者叫做一次總線操作。

數(shù)據(jù)傳送

一旦某一命令者與一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)者連接上以后，就可以開(kāi)始數(shù)據(jù)的讀寫操作。“讀”（read）數(shù)據(jù)操作是讀來(lái)自響應(yīng)者的數(shù)據(jù)；“寫”（write）數(shù)據(jù)操作是向響應(yīng)者寫數(shù)據(jù)。

通信請(qǐng)求

通信請(qǐng)求是由總線上某一設(shè)備向另一設(shè)備發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)，要求后者給予注意并進(jìn)行某種服務(wù)。

第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念尋址

尋址過(guò)程是命令者與一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備建立起聯(lián)系的一種總線操作。通常有以下三種尋址方式：三、總線操作的基本內(nèi)容

物理尋址邏輯尋址廣播尋址第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念總線定時(shí)

總線操作用“定時(shí)”（timing）信號(hào)進(jìn)行同步。定時(shí)信號(hào)用于指明總線上的數(shù)據(jù)和地址在什么時(shí)刻是有效的。

三、總線操作的基本內(nèi)容

出錯(cuò)檢測(cè)

在總線上傳送信息時(shí)會(huì)因噪聲和串?dāng)_而出錯(cuò)，因此在高性能的總線中一般設(shè)有出錯(cuò)碼產(chǎn)生和校驗(yàn)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)傳送過(guò)程的出錯(cuò)檢測(cè)?？偩€仲裁

總線在傳送信息的操作過(guò)程中有可能會(huì)發(fā)生“沖突”（contention）。為解決這種沖突，就需進(jìn)行總線占有權(quán)的“仲裁”（arbitration）。第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念三、總線操作的基本內(nèi)容

容錯(cuò)

設(shè)備在總線上傳送信息出錯(cuò)時(shí)，如何減少故障對(duì)系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的重配置能力是十分重要的。多段總線操作

上面所討論的是單段總線操作，即在一個(gè)總線段內(nèi)，某一時(shí)間，一個(gè)命令者與一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備進(jìn)行總線操作。在一些總線標(biāo)準(zhǔn)中，允許多個(gè)段互連，組成段互連總線系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)多段并行操作，提高了系統(tǒng)的性能。第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成要素計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成必須具備以下三個(gè)要素：1、至少要有兩臺(tái)以上具有獨(dú)立操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，相互間有共享某種資源的需求；2、節(jié)點(diǎn)之間需要有某種通信手段或方法將其互連；3、兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信，必須遵循某種被公認(rèn)的規(guī)則（即協(xié)議）。五、局域網(wǎng)1、局域網(wǎng)的概念

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接范圍的大小，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)兩種。局域網(wǎng)（LAN－LocalAreaNetwork）也稱為局部網(wǎng)絡(luò)，是將分散在有限地理范圍內(nèi)（如一棟大樓，一個(gè)部門）的多臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)傳輸媒體連接起來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的相互通信和共享資源。（現(xiàn)在的傳輸速度一般在10Mbit/s以上）

美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）于1980年2月成立局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱802委員會(huì)）專門對(duì)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，所制定的IEEE802標(biāo)準(zhǔn)已逐步成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該委員會(huì)給出的LAN的定義是允許中等地域內(nèi)的眾多獨(dú)立設(shè)備通過(guò)中等速率的物理信道直接互連通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念五、局域網(wǎng)2、局域網(wǎng)的特性和特點(diǎn)局域網(wǎng)有如下特點(diǎn)：（1）網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍?。?5公里以內(nèi)）；（2）選用較高特性的傳輸媒體：高的傳輸速率和低的傳輸誤碼率；（3）硬軟件設(shè)施及協(xié)議方面有所簡(jiǎn)化；（4）媒體訪問(wèn)控制方法相對(duì)簡(jiǎn)單；（5）采用廣播方式傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)可被網(wǎng)上所有的節(jié)點(diǎn)接收，不考慮路由選擇的問(wèn)題，甚至可以忽略O(shè)SI網(wǎng)絡(luò)層的存在；第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念六、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的互連形式。在圖所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，星形、環(huán)形、總線形和樹形較為常見(jiàn)。第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念1、星形拓?fù)湓谛切瓮負(fù)渲?，每個(gè)站通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)連接到中央節(jié)點(diǎn)，任何兩站之間通信網(wǎng)過(guò)中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。一個(gè)站要傳送數(shù)據(jù)，首先向中央節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，要求與目的站建立連接。連接建立后，該站才向目的站發(fā)送數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：這種拓?fù)洳捎眉惺酵ㄓ嵖刂撇呗?，所有通訊均由中央?jié)點(diǎn)控制，中央節(jié)點(diǎn)必須建立和維持許多并行數(shù)據(jù)通路，因此中央節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)顯得非常復(fù)雜，而每個(gè)站的通訊處理負(fù)擔(dān)很小，只需滿足點(diǎn)-點(diǎn)鏈路簡(jiǎn)單通訊要求，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。六、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念2、總線拓?fù)湓诳偩€型拓?fù)渲?，傳輸介質(zhì)是一條總線，工作站通過(guò)相應(yīng)硬件接口接至總線上。一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，所有其他站都能接收。樹形拓?fù)涫强偩€拓?fù)涞臄U(kuò)展形式，傳輸介質(zhì)是不封閉的分支電纜。它和總線拓?fù)湟粯樱粋€(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，其他站都能接收。因此，總線和樹形拓?fù)涞膫鬏斀橘|(zhì)稱作多點(diǎn)式或廣播式。因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)共享一條傳輸鏈路，一次只允許一個(gè)站發(fā)信息，需有某種存取控制方式，確定下一個(gè)可以發(fā)送的站。信息也是按分組發(fā)送，達(dá)到目的站后，經(jīng)過(guò)地址識(shí)別，將信息復(fù)制下來(lái)。六、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念3、環(huán)形拓?fù)湓诃h(huán)形拓?fù)渲?，網(wǎng)絡(luò)中有許多中繼器進(jìn)行點(diǎn)-點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路。中繼器接收前驅(qū)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后按原來(lái)速度一位一位地從另一條鏈路發(fā)送出去。鏈路是單向的，數(shù)據(jù)沿一個(gè)方向（順時(shí)針或反時(shí)針）在網(wǎng)上環(huán)行。每個(gè)工作站通過(guò)中繼器再連至網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，按分組進(jìn)行，數(shù)據(jù)拆成分組加上控制信息插入環(huán)上，通過(guò)其他中繼器到達(dá)目的站。由于多個(gè)工作站要共享環(huán)路，需有某種訪問(wèn)控制方式，確定每個(gè)站何時(shí)能向環(huán)上插入分組。它們一般采用分布控制，每個(gè)站有存取邏輯和收發(fā)控制。六、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念環(huán)形拓?fù)涞奶攸c(diǎn)：環(huán)形拓?fù)湔门c星形拓?fù)湎喾础Ｐ切瓮負(fù)涞木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備需有較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)處理功能，而工作站負(fù)擔(dān)最小，環(huán)形拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備只是很簡(jiǎn)單的中繼器，而工作站則需提供拆包和存取控制邏輯較復(fù)雜功能。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的中繼器之間可使用高速鏈路（如光纖），因此環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與其他拓?fù)湎啾?，可提供更大的吞吐量，適用于工業(yè)環(huán)境。但在網(wǎng)絡(luò)路數(shù)量、數(shù)據(jù)類型、可靠性方面存在某些局限。六、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念4、樹形拓?fù)錁湫瓮負(fù)涞倪m應(yīng)性很強(qiáng)，可適用于很寬范圍，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量、數(shù)據(jù)率和數(shù)據(jù)類型等沒(méi)有太多限制，可達(dá)到很高的帶寬。樹形結(jié)構(gòu)在單個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)中采用不多，如果把多個(gè)總線形或星形網(wǎng)連在一起，或聯(lián)到另一個(gè)大型機(jī)或一個(gè)環(huán)形網(wǎng)上，就形成了樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中是非常需要的。樹形結(jié)構(gòu)非常適合于分主次、分等級(jí)的層次型管理系統(tǒng)。六、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。傳輸介質(zhì)的特性主要是：（?。┪锢硖匦裕簜鬏斀橘|(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述；（ⅱ）傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號(hào)以及調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍；（ⅲ）連通特性：允許點(diǎn)-點(diǎn)或多點(diǎn)連接；（ⅳ）地理范圍：傳輸介質(zhì)最大傳輸距離；（ⅴ）抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對(duì)傳輸數(shù)據(jù)影響的能力；（ⅵ）相對(duì)價(jià)格：器件、安裝與維護(hù)費(fèi)用。七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念1、雙絞線無(wú)論對(duì)于模擬數(shù)據(jù)還是對(duì)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，雙絞線都是最通用的傳輸介質(zhì)。電話線路就是一種雙絞線。（?。┪锢硖匦裕弘p絞線由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的兩根或四根絕緣線組成。一對(duì)線可以作為一條通信線路,各個(gè)線對(duì)螺旋排列的目的是使各線對(duì)之間的電磁干擾最小。（ⅱ）傳輸特性：雙絞線最普遍的應(yīng)用是語(yǔ)音信號(hào)的模擬傳輸。在一條雙絞線上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)行多個(gè)音頻通道的多路復(fù)用。如每個(gè)通道占用4kHz帶寬，并在相鄰?fù)ǖ乐g保留適當(dāng)?shù)母綦x頻帶，雙絞線使用的帶寬可達(dá)268kHz，可以復(fù)用24條音頻通道的傳輸。使用雙絞線或調(diào)制解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)9600bps.七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅲ）連通性∶雙絞線可以用于點(diǎn)-點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接。（ⅳ）地理范圍∶雙絞線用作遠(yuǎn)程中繼線時(shí)，最大距離可達(dá)15km；用于10Mbps局域網(wǎng)時(shí)，與集線器的距離最大為100m。（ⅴ）抗干擾性∶雙絞線的抗干擾性取決于一束線中相鄰線對(duì)的扭曲長(zhǎng)度及適當(dāng)?shù)钠帘?。在低頻傳輸時(shí)，其抗干擾能力相當(dāng)于同軸電纜。在10～100kHz時(shí)，其抗干擾能力低于同軸電纜。（ⅵ）價(jià)格∶雙絞線的價(jià)格低于其他傳輸介質(zhì)，并且安裝、維護(hù)方便。1、雙絞線七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（?。┪锢硖匦浴猛S電纜結(jié)構(gòu)如圖2-12所示，它由內(nèi)導(dǎo)體、外屏蔽層、絕緣層及外部保護(hù)層組成一同軸介質(zhì)的特性參數(shù)由內(nèi)、外導(dǎo)體及絕緣層的電參數(shù)和機(jī)械尺寸決定。2、同軸電纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅱ）傳輸特性：根據(jù)同軸電纜通頻帶，同軸電纜可以分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類。基帶同軸電纜一般僅用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)傳輸。寬帶同軸電纜可以使用頻分多路復(fù)用方法，將一條寬帶同軸電纜的頻帶劃分成多條通信信道，使用各種調(diào)制方案，支持多路傳輸。寬帶同軸電纜也可以只用于一條通信信道的高速數(shù)字通信，，此時(shí)稱之為單通道寬帶。2、同軸電纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅲ）連通性：同軸電纜支持點(diǎn)、點(diǎn)連接，也支持多點(diǎn)連接。寬帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)千臺(tái)設(shè)備的連接；基帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)百臺(tái)設(shè)備的連接。（ⅳ）地理范圍：基帶同軸電纜最大距離限制在幾公里范圍內(nèi)，而寬帶同軸電纜最大距離可達(dá)幾十公里。（ⅴ）抗干擾性：同軸電纜的結(jié)構(gòu)使得它的抗干擾能力較強(qiáng)。（ⅵ）價(jià)格∶同軸電纜造價(jià)介于雙絞線與光線之間，維護(hù)方便。2、同軸電纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅰ）物理特性：光纖是一種直徑為50～100um的柔軟、能傳導(dǎo)光波的介質(zhì)，各種玻璃和塑料可以用來(lái)制造光纖，其中用超高純度石英玻璃纖維制作的光纖可以得到最低的傳輸損耗。在折射率較高的單根光纖外面用折射率較低的包層包裹起來(lái)，就可以構(gòu)成一條光纖通道.3、光纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅱ）傳輸特性：光導(dǎo)纖維通過(guò)內(nèi)部的全反射來(lái)傳輸一束經(jīng)過(guò)編碼的光信號(hào)。光纖可以看作頻率從1014～1015Hz的光波導(dǎo)線，這一范圍覆蓋了可見(jiàn)光譜與部分紅外光譜。以小角度進(jìn)入的光波沿光纖按全反射方式向前傳播。光載波調(diào)制方法采用振幅鍵控ASK調(diào)制方法，即亮度調(diào)制。光纖傳輸速率可達(dá)幾千Mbps。3、光纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅲ）連通性：光纖最普遍的連接方法是點(diǎn)-點(diǎn)方式，在某些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中也采用多點(diǎn)連接方式。（ⅳ）地理范圍：光纖信號(hào)衰減極小，它可以在6～8km距離內(nèi)不使用中繼器，實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。1、光纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（ⅴ）抗干擾性：光纖不受外界電磁干擾與噪聲的影響能在長(zhǎng)距離、高速率傳輸中保持低誤碼率。雙絞線典型的誤碼率在10-5～10-6之間，基帶同軸電纜為10-7,寬帶同軸電纜為10-9，而光纖誤碼率可以低于10-10。光纖傳輸?shù)陌踩耘c保密性極好。（ⅵ）價(jià)格：目前光纖價(jià)格高于同軸電纜與雙絞線。由于光纖具有低損耗、寬頻、高數(shù)據(jù)傳輸速率、低誤碼率、安全保密性好等特點(diǎn)，因此它是一種最有前途的傳輸介質(zhì)。1、光纜七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念微波

工作頻率為109～1010Hz，局域網(wǎng)絡(luò)可直接利用微波收發(fā)機(jī)進(jìn)行通信，或作中繼接力，擴(kuò)大傳輸距離。紅外線

工作頻率為1011～1014Hz，通過(guò)發(fā)送或接收信號(hào)調(diào)制的非相干紅外線，即可形成一條通信鏈路。只要收發(fā)機(jī)處在視線內(nèi)，就可準(zhǔn)確地進(jìn)行通信，方向性很強(qiáng)，幾乎不受干擾。激光

工作頻率為1014～1015Hz，用調(diào)制解調(diào)的相干激光，實(shí)現(xiàn)激光通信。對(duì)于遠(yuǎn)距離傳輸還可采用衛(wèi)星通信等。3、無(wú)線傳輸七、傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念1、網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念網(wǎng)絡(luò)互連要將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來(lái)，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)的資源共享。

網(wǎng)絡(luò)互連要求在不改變?cè)W(wǎng)絡(luò)協(xié)議、硬、軟件的前提下，使連接對(duì)原網(wǎng)絡(luò)的影響減至最小。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)使原來(lái)因所用協(xié)議不同不能相互通信的網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)相互通信。八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念網(wǎng)絡(luò)互連從通信協(xié)議的角度可分為四個(gè)層次：在物理層，使用中繼器（repeater）在不同網(wǎng)段之間復(fù)制位信號(hào)；在數(shù)據(jù)鏈路層，使用網(wǎng)橋（bridge）在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；在網(wǎng)絡(luò)層，使用路由器（router）在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組信號(hào)；在傳送層及傳送層以上，使用網(wǎng)關(guān)（gateway）進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口。2、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次※八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念中繼器

起簡(jiǎn)單的信號(hào)放大作用，用于驅(qū)動(dòng)很長(zhǎng)的通信介質(zhì)。主要有電信號(hào)中繼器和光信號(hào)中繼器，它對(duì)所通過(guò)的數(shù)據(jù)不作處理，主要作用在于延長(zhǎng)電纜和光纜的傳輸距離。網(wǎng)橋

是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來(lái)連接同一類型的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋接收幀，并送到數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，再送到物理層，通過(guò)物理傳輸介質(zhì)送到另一個(gè)子網(wǎng)或網(wǎng)段。它具備尋址與路徑選擇的功能，在接收到幀之后，要決定正確的路徑將幀送到相應(yīng)的目的站點(diǎn)。網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸速率、不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。它需要兩個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同或兼容的協(xié)議?，F(xiàn)場(chǎng)總域網(wǎng)段間的連接主要選用中繼器和網(wǎng)橋。2、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次※八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念路由器與網(wǎng)關(guān)的任務(wù)比網(wǎng)橋和中繼器要復(fù)雜得多，其功能包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、信號(hào)傳遞、道路、分段、重裝、流量控制、差錯(cuò)控制等。適用于通用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。路由器從路徑選擇角度為邏輯上獨(dú)立的不同子網(wǎng)用戶之間傳輸數(shù)據(jù)提供傳輸路線。網(wǎng)關(guān)又被稱為網(wǎng)間協(xié)議變換器，用以實(shí)現(xiàn)不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間、包括使用不同網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之間的互連。由于它在技術(shù)上與它所連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的具體協(xié)議有關(guān)，因而用于不同網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換連接的網(wǎng)關(guān)是不相同的。2、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與相應(yīng)層次※八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念3、網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念三、網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范

局域網(wǎng)操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的重要軟件。局域網(wǎng)操作系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序與網(wǎng)卡通信，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問(wèn)控制和物理層協(xié)議。

4、局域網(wǎng)操作系統(tǒng)八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念OSI參考模型的功能劃分：OSI參考模型每一層的功能是獨(dú)立的，它利用其下一層提供的服務(wù)并為其上一層提供服務(wù)，而與其他層的具體實(shí)況無(wú)關(guān)。這里所謂的“服務(wù)”就是下一層上一層提供的通信功能和層之間的會(huì)話規(guī)定，一般用通信服務(wù)原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)中的同等層之間的通信規(guī)則和約定稱之為協(xié)議。通常，第1～3層功能稱為低層功能（LLF），即通信傳送功時(shí)，這是網(wǎng)絡(luò)與終端均需具備的功能。第4～7層功能稱為高層功能（HLF），即通信處理功能，通常需由終端來(lái)提供。5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（1）物理層（第1層）物理層并不是物理媒體本身，它只是開(kāi)放系統(tǒng)中利用物理媒體實(shí)現(xiàn)物理連接的功能描述和執(zhí)行連接的規(guī)程。物理層提供用于建立、保持和斷開(kāi)物理連接的機(jī)械的、電氣的、功能的和過(guò)程的條件。簡(jiǎn)而言之，物理層提供有關(guān)同步和比特流在物理媒體上的傳輸手段，其典型的協(xié)議有EIA-232-D等。（2）數(shù)據(jù)鏈路層（第2層）數(shù)據(jù)鏈路層用于建立、維持和拆除鏈路連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)墓δ堋Ｔ邳c(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的鏈路上，保證信息的可靠傳遞。該層對(duì)連接相鄰的通路進(jìn)行差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)成幀、同步等控制。檢測(cè)差錯(cuò)一般采用循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC），糾正差錯(cuò)采用計(jì)時(shí)器恢復(fù)和自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）等技術(shù)。其典型的協(xié)議有OSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議集中的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC。OSI參考模型的功能劃分：5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（3）網(wǎng)絡(luò)層（第3層）網(wǎng)絡(luò)層規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)連接的建立、維持和拆除的協(xié)議。它的主要功能是利用數(shù)據(jù)鏈路層所提供的相鄰節(jié)點(diǎn)間的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸功能，通過(guò)路由選擇和中繼功能，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)層還具有多路復(fù)用的功能。（4）傳輸層（第4層）傳輸層完成開(kāi)放系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送控制。主要功能是開(kāi)放系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的收發(fā)確認(rèn)。同時(shí)，還用于彌補(bǔ)各種通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量差異，對(duì)經(jīng)過(guò)下三層之后仍然存在的傳輸差錯(cuò)進(jìn)行恢復(fù)，進(jìn)一步提高可靠性。另外，還通過(guò)復(fù)用、分段和組合、連接和分離、分流和合流等技術(shù)措施，提高吞吐量和服務(wù)質(zhì)量。OSI參考模型的功能劃分：5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（5）會(huì)話層（第5層）會(huì)話層依靠傳輸層以下的通信功能使數(shù)據(jù)傳送功能在開(kāi)放系統(tǒng)間有效地進(jìn)行。其主要功能是按照在應(yīng)用進(jìn)程之間的約定，按照正確的順序收、發(fā)數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種形式的對(duì)話?？刂品绞娇梢詺w納為以下兩類：一是為了在會(huì)話應(yīng)用中易于實(shí)現(xiàn)接收處理和發(fā)送處理的逐次交替變換，設(shè)置某一時(shí)刻只有一端發(fā)送數(shù)據(jù)。因此需要有交替改變發(fā)信端的傳送控制。二是在類似文件傳送等單方向傳送大量數(shù)據(jù)的情況下，為了防備應(yīng)用處理中出現(xiàn)意外，在傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中需要給數(shù)據(jù)打上標(biāo)記。當(dāng)出現(xiàn)意外時(shí)，可以由打標(biāo)記處重發(fā)。例如可以將長(zhǎng)文件分頁(yè)發(fā)送，當(dāng)收到上頁(yè)的接收確認(rèn)后，再發(fā)下頁(yè)的內(nèi)容。OSI參考模型的功能劃分：5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念（6）表示層（第6層）表示層的主要功能是把應(yīng)用層提供的信息變換為能夠共同理解的形式，提供字符代碼、數(shù)據(jù)格式、控制信息格式、加密等的統(tǒng)一表示。表示層僅對(duì)應(yīng)用層信息內(nèi)容的形式進(jìn)行變換，而不改變其內(nèi)容本身。（7）應(yīng)用層（第7層）應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層。其功能是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用進(jìn)程（如用戶程序、終端操作員等）之間的信息交換。同時(shí)，還具有一系列業(yè)務(wù)處理所需要的服務(wù)功能。OSI參考模型的功能劃分：5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念物理層的功能與特性：物理層協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中最低層協(xié)議。它連接兩個(gè)物理設(shè)備，為鏈路層提供透明位流傳輸所必須遵循的規(guī)則，有時(shí)也被稱為物理接口。接口兩邊的設(shè)備，在ISO術(shù)語(yǔ)中被叫做DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備），物理層協(xié)議主要提供在DTE和DCE之間接口。物理層協(xié)議：5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念物理層有四個(gè)重要特性：（1）物理層的機(jī)械特性規(guī)定了物理連接時(shí)所使用的可接插連接器的形狀尺寸、連接器中引腳的數(shù)量與排列情況等。（2）物理層的電氣特性規(guī)定了在物理連接器上傳輸二進(jìn)制比特流時(shí)線路上信號(hào)電平的高低、阻抗及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。早期的標(biāo)準(zhǔn)定義了物理連接邊界點(diǎn)上的電氣特性，而較新的標(biāo)準(zhǔn)定義了發(fā)送器和接收器的電氣特性，同時(shí)給出互連電纜的有關(guān)規(guī)定。新的標(biāo)準(zhǔn)更利于發(fā)送和接收電路的集成化工作。（3）物理層的功能特性規(guī)定了物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和確切定義。物理接口信號(hào)線一般分為：數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線等幾類。（4）物理層的規(guī)程特性定義了利用信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過(guò)程，包括各信號(hào)線的工作規(guī)則和時(shí)序。5、

OSI參考模型八、局域網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)代碼

在用圖2.1的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，不能直接傳輸數(shù)據(jù)的十進(jìn)制數(shù)值、字符或控制字符，應(yīng)將這些數(shù)據(jù)或字符信息用適合傳輸?shù)拇a來(lái)傳輸。例如，2位二進(jìn)制碼的四種不同組合00、01、10、11可分別表示某個(gè)控制電機(jī)處于斷開(kāi)、閉合、出錯(cuò)、不可用等四種不同工作狀態(tài)。通過(guò)編碼把一種組合與一個(gè)確定的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)代碼128個(gè)字符可分為控制字符（32個(gè)）和圖形字符（96個(gè)）兩類，如表2.1所示。

每個(gè)字符由唯一的七個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示，如位于l列l(wèi)l行的字符“ESC"的代碼為“0011011”（即b7b6b5b4b3b2b1的順序）。

傳輸代碼是按照串行排列的，在發(fā)送端先發(fā)送低位碼元，后發(fā)送高位碼元，它們的發(fā)送順序?yàn)閎1b2b3b4b5b6b7

。1.數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)代碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼

在計(jì)算機(jī)與設(shè)備之問(wèn)傳遞數(shù)據(jù)必須將數(shù)據(jù)按編碼轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)奈锢硇盘?hào)。數(shù)據(jù)編碼就是指通信系統(tǒng)中以何種物理信號(hào)的形式來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)。

用模擬信號(hào)的不同幅度、不同頻率、不同相位來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)的，稱為模擬數(shù)據(jù)編碼；用高低電平的矩形脈沖信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0、1狀態(tài)的，稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。下面討論幾種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼波形。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（1）單極性碼

信號(hào)電平是單極性的，如邏輯l用高電平，邏輯0用零電平的信號(hào)表達(dá)方式，如圖2-3、2.4所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（3）歸零碼（RZ）在每一位二進(jìn)制信息傳輸之后均返回到零電平的編碼。例如，其邏輯1只在該碼元時(shí)間中的某段（如碼元時(shí)間的一半）維持高電平后就回復(fù)到低電平，如圖2.4、2.6所示。（4）非歸零碼（NRZ）在整個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)都維持有效電平的編碼，如圖2.3、2.5所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（4）雙極性碼

信號(hào)電平為正、負(fù)兩種極性的。如邏輯l用正電平，邏輯0用負(fù)電平的信號(hào)表達(dá)方式，如圖2.5、2.6所示。（5）差分碼用電平的變化與否來(lái)代表邏輯“1”和“0”的編碼。電平變化代表“1”，不變化代表“0”，按此規(guī)定的碼稱為差分碼。根據(jù)初始狀態(tài)為高電平或低電平，差分碼有兩種相位恰恰相反的波形。顯然，差分碼不可能歸零，其波形如圖2.7所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)圖2.5雙極性非歸零碼

圖2.6雙極性歸零碼

圖2.7差分碼2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

根據(jù)信息傳輸方式，還可分為平衡傳輸和非平衡傳輸。平衡傳輸指無(wú)論“0”或“1”都是傳輸格式的一部分；而非平衡傳輸中，只有“1”被傳輸，“0”則以在指定的時(shí)刻沒(méi)有脈沖來(lái)表示。實(shí)際的傳輸過(guò)程往往是上述幾種方式的組合，常見(jiàn)的幾種波形如圖2.8所示。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（6）曼徹斯特編碼（ManchesterEncoding）

這是一種常用的基帶信號(hào)編碼。它具有內(nèi)在的時(shí)鐘信息，因而能使網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)系統(tǒng)保持同步。在曼徹斯特編碼中，時(shí)間被劃分為等間隔的小段，其中每小段代表一個(gè)比特。每一小段時(shí)間本身又分為兩半，前半個(gè)時(shí)間段所傳信號(hào)是該時(shí)間段傳送比特值的反碼，后半個(gè)時(shí)間段傳送的是比特值本身。因此，從高電平跳變到低電平表示0；從低電平跳變到高電平表示1?？梢?jiàn)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，其中間點(diǎn)總有一次信號(hào)電平的變化。因此，攜帶有信號(hào)傳送的同步信息而不需另外傳送同步信號(hào)。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（7）差分曼徹斯特編碼（DifferentialManchesterEncoding）

差分曼徹斯特編碼是曼徹斯特編碼的一種變形。其既具有曼徹斯特編碼在每個(gè)比特時(shí)間間隔中間信號(hào)一定會(huì)發(fā)生跳變的特點(diǎn)，也具有差分碼用電平變化代表邏輯“1”，不變化代表邏輯“0”的特點(diǎn)，通過(guò)檢查信號(hào)在每個(gè)周期起點(diǎn)處有無(wú)跳變來(lái)區(qū)分“0”和“1”，這種檢查信號(hào)跳變的方式往往更可靠。即使作為通信傳輸介質(zhì)的兩條導(dǎo)線顛倒了，對(duì)該編碼信號(hào)的狀態(tài)判別結(jié)果依然有效。2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

模擬數(shù)據(jù)編碼采用模擬信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)的0，l狀態(tài)。幅度、頻率、相位是描述模擬信號(hào)的參數(shù)，可以通過(guò)改變這三個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)編碼。幅度鍵控ASK(Amplitude-ShiftKeying)、頻移鍵控FSK（Frequency-ShiftKeying）、相移鍵控PSK（Phase-ShiftKeying）是模擬數(shù)據(jù)編碼的三種編碼方法。3.模擬數(shù)據(jù)編碼第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式一、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.并行傳輸

并行傳輸是在傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。且每個(gè)數(shù)據(jù)位都有自己專有的數(shù)據(jù)傳輸通道。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式二、并行傳輸與串行傳輸

在數(shù)字通信中，按每次傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，傳輸方式可分為并行傳輸和串行傳輸兩種。2.串行傳輸

串行傳輸是指數(shù)據(jù)的二進(jìn)制代碼在一條物理信道上以位為單位按時(shí)間順序逐位傳輸?shù)姆绞健５谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式二、并行傳輸與串行傳輸1、同步的概念同步

是接收端要按發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的重復(fù)頻率以及起止時(shí)間來(lái)接收數(shù)據(jù)。在通信時(shí)，接收端要校準(zhǔn)自己的時(shí)間和重復(fù)頻率，以便和發(fā)送端取得一致，這一過(guò)程稱為同步過(guò)程。

第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸同步方式同步式異步式位同步字符同步幀同步1、同步的概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸異步式又稱起止同步方式，這是在計(jì)算機(jī)通信中常用的同步方式。異步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：（1）起始位和停止位之間，形成一個(gè)需傳送的字符（即7比特信息位）；（2）起始位起了使該字符內(nèi)各比特能同步的作用；（3）各字符互不同步，字符的間隔是任意的；（4）一個(gè)字符的傳送時(shí)間由起始位和終止位之間的時(shí)間來(lái)決定。2、異步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸2、異步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸3、同步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸

同步傳輸?shù)谋忍胤纸M要大得多。它不是獨(dú)立地發(fā)送每個(gè)字符，每個(gè)字符都有自己的開(kāi)始位和停止位，而是把它們組合起來(lái)一起發(fā)送。我們將這些組合稱為數(shù)據(jù)幀，或簡(jiǎn)稱為幀。

數(shù)據(jù)幀的第一部分包含一組同步字符，它是一個(gè)獨(dú)特的比特組合，類似于前面提到的起始位，用于通知接收方一個(gè)幀已經(jīng)到達(dá)，但它同時(shí)還能確保接收方的采樣速度和比特的到達(dá)速度保持一致，使收發(fā)雙方進(jìn)人同步。幀的最后一部分是一個(gè)幀結(jié)束標(biāo)記。與同步字符一樣，它也是一個(gè)獨(dú)待的比特串,類似于前面提到的停止位,用于表示在下一幀開(kāi)始之前沒(méi)有別的即將到達(dá)的數(shù)據(jù)了。3、同步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸?shù)谌?jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式三、異步傳輸與同步傳輸同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別:(1)異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。(2)異步傳輸?shù)膯挝皇亲侄絺鬏數(shù)膯挝皇菐?3)異步傳輸通過(guò)字符起止的開(kāi)始和停止碼抓住再同步的機(jī)會(huì)，而同步則是從數(shù)據(jù)中抽取同步信息。(4)并步傳輸對(duì)時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過(guò)特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序。(5)異步傳輸相對(duì)于同步傳輸效率較低。單工通信

是指?jìng)魉偷男畔⑹冀K是一個(gè)方向，而不進(jìn)行與此相反方向的傳送。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式四、信道通信的工作方式半雙工通信

是指信息流可在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式四、信道通信的工作方式全雙工通信是指能同時(shí)作雙向通信,它相當(dāng)于把兩個(gè)相反方向的單工通信方式組合在一起。第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式四、信道通信的工作方式動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）一、物理層的功能與特性（一）物理層協(xié)議物理層協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中最低層協(xié)議。它連接兩個(gè)物理設(shè)備，為鏈路層提供透明位流傳輸所必須遵循的規(guī)則，有時(shí)也被稱為物理接口。接口兩邊的設(shè)備，在ISO術(shù)語(yǔ)中被叫做DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備），物理層協(xié)議主要提供在DTE和DCE之間接口。第四節(jié)串行通信接口技術(shù)（二）物理層有四個(gè)重要特性：（1）機(jī)械特性：規(guī)定了物理連接時(shí)所使用的可接插連接器的形狀尺寸、連接器中引腳的數(shù)量與排列情況等。（2）電氣特性：規(guī)定了在物理連接器上傳輸二進(jìn)制比特流時(shí)線路上信號(hào)電平的高低、阻抗及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。早期的標(biāo)準(zhǔn)定義了物理連接邊界點(diǎn)上的電氣特性，而較新的標(biāo)準(zhǔn)定義了發(fā)送器和接收器的電氣特性，同時(shí)給出互連電纜的有關(guān)規(guī)定。新的標(biāo)準(zhǔn)更利于發(fā)送和接收電路的集成化工作。（3）功能特性：規(guī)定了物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和確切定義。物理接口信號(hào)線一般分為：數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線等幾類。（4）規(guī)程特性：定義了利用信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過(guò)程，包括各信號(hào)線的工作規(guī)則和時(shí)序。一、物理層的功能與特性第四節(jié)串行通信接口技術(shù)1．EIA-232-D的機(jī)械特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)1．EIA-232-D的機(jī)械特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)2．EIA-232-D的電氣特性在數(shù)據(jù)線上：mark（傳號(hào)）=-5V～-15V，邏輯“1”電平

space（空號(hào)）=+5v～+15v，邏輯“0”電平在控制線上：On（通）=+5V～+15V，邏輯“0”電平，

Off（斷）=-5V～-15V，邏輯“1”電平。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)2．EIA-232-D的電氣特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性（1）傳送信息信號(hào)·發(fā)送數(shù)據(jù)TxD（TransmittingData）由發(fā)送終端（DTE）向接收端（DCE）發(fā)送的信息，按串行數(shù)據(jù)格式，及先低位后高位的順序發(fā)出。正信號(hào)是一個(gè)空號(hào)（Space）（二進(jìn)制0），負(fù)信號(hào)是一個(gè)傳號(hào)（mark）（二進(jìn)制1）。當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，DTE應(yīng)將此條線置為傳號(hào)狀態(tài)，包括字符或文字之間的間隔也是這樣?！そ邮軘?shù)據(jù)RxD（ReceiveData）用來(lái)接收DTE發(fā)送端（或調(diào)制解調(diào)器）輸出的數(shù)據(jù)，當(dāng)收不到載波信號(hào)時(shí)（管腳8為負(fù)），這為線會(huì)迫使信號(hào)進(jìn)入傳號(hào)狀態(tài)。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性（2）聯(lián)絡(luò)信號(hào)這類信號(hào)共有6個(gè)：·請(qǐng)求傳送信號(hào)RTS（RequestTosend）這是DTE向DCE發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，當(dāng)RTS=1時(shí)，表示DTE請(qǐng)求向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)?！で宄l(fā)送CTS（cleartosend）這是DCE向DTE發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)CTS=1時(shí)，表示本地DCE響應(yīng)DTE向DCE發(fā)出的RTS信號(hào)，且本地DCE準(zhǔn)備向遠(yuǎn)程DCE發(fā)送數(shù)據(jù)?！?shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DSR（DatasetReady）這是DCE向DTE發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。DSR將指出本地DCE的工作狀態(tài)。當(dāng)DSR=1時(shí)，表示DCE沒(méi)有處于測(cè)試通話狀態(tài)，這時(shí)DCE可以與遠(yuǎn)程DCE建立通道。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)（2）聯(lián)絡(luò)信號(hào)·數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)DTR（DataTerminalReady）這是DTE向DCE發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，DTR=1時(shí)，表示DTE處于就緒狀態(tài)，本地DCE和遠(yuǎn)程DCE之間建立通信通道，而DTR=0時(shí)，將迫使DCE終止通信工作。·數(shù)據(jù)載波檢測(cè)信號(hào)DCD（DatacarrierDetect）這是DCE向DTE發(fā)出的狀態(tài)信息，當(dāng)DCD=1時(shí)，表示本地DCE接到遠(yuǎn)程DCE發(fā)來(lái)的載波信號(hào)。·振鈴指示信號(hào)RI（Ring1ndication）這是DCE向DTE發(fā)出的狀態(tài)信息。RI=1時(shí)，表示本地DCE收到遠(yuǎn)程DCE振鈴信號(hào)。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性4．EIA-232-D的規(guī)程特性①物理連接建立②數(shù)據(jù)傳輸③物理連接釋放二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)5．RS-232-C的應(yīng)用（1）使用MODEM連接第四節(jié)串行通信接口技術(shù)二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)（2）直接連接第四節(jié)串行通信接口技術(shù)5．RS-232-C的應(yīng)用二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)（3）三線連接法第四節(jié)串行通信接口技術(shù)5．RS-232-C的應(yīng)用二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C雖然使用很廣，但由于推出時(shí)間比較早，所以在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中已暴露出明顯的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：（?。﹤魉退俾什粔蚩?。RS-232-C規(guī)定最高速率為20000bps，雖然這種傳送速率與異步通信可以很好地匹配（通常異步通信限制為19200bps，或更少），但對(duì)某些同步系統(tǒng)，其傳送速率卻不能得到滿足。（ⅱ）傳送距離不夠遠(yuǎn)。根據(jù)RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)，各裝置之間電纜長(zhǎng)度不超過(guò)15m，即使在較好的信號(hào)通信中，電纜長(zhǎng)度也不超過(guò)60m。因此，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)控制的要求。（ⅲ）RS-232-C未明確規(guī)定連接器，因而出現(xiàn)了互不兼容的25芯連接器。（ⅳ）接口使用非平衡發(fā)送器和接收器，兩個(gè)傳輸方向只有一個(gè)信號(hào)地，所以電器性能不佳。（ⅴ）接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生串?dāng)_。1.RS-423-A/RS-422-A三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)1.RS-423-A/RS-422-A第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點(diǎn):(1)當(dāng)干擾信號(hào)作為共模信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，接收器則接收差分輸入電壓。只要接收端具有足夠的抗共干擾模電壓工作范圍，它就能識(shí)別這兩種信號(hào)而正確接收傳送信號(hào)。(2)RS-423-A/RS-422-A的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是允許傳送線上連接多個(gè)接收器。雖然在RS-232-C系統(tǒng)中可以使用多個(gè)接收器循環(huán)工作，但它每一時(shí)刻只允許一個(gè)接收器工作，RS-423-A/RS-422-A可允許10個(gè)以上接收器同時(shí)工作。

1.RS-423-A/RS-422-A第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)2.RS-485實(shí)際就是RS-422總線的變型，二者不同之處在于：（ⅰ）RS-422為全雙工，而RS-485為半雙工；（ⅱ）RS-422采用兩對(duì)平衡差分信號(hào)線，RS-485只需其中的一對(duì)。RS-485更適合于多站互連，一個(gè)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器最多可連接32個(gè)負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器和收發(fā)器。電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器或組合收發(fā)器。第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)2.RS-485第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)（三）物理接口RS485/RS422標(biāo)準(zhǔn)2.RS-485第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)四、20mA電流環(huán)接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)四、20mA電流環(huán)接口標(biāo)準(zhǔn)最后要說(shuō)明的是:

RS-232-C、RS-422A/423A和20mA電流環(huán)這三種接口只是在總線連接和邏輯表示上不一樣，在數(shù)據(jù)傳輸格式這一級(jí)上卻并無(wú)區(qū)別，都是取決于串行按口內(nèi)部的通信規(guī)程，所以在同一系統(tǒng)中它們可共用同一I/O端口，然后通過(guò)跳線器選用不同的總線標(biāo)準(zhǔn)連接器來(lái)達(dá)到選用不同標(biāo)準(zhǔn)接口的目的。第四節(jié)串行通信接口技術(shù)動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）基于IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)的令牌總線網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)為總線型，而站點(diǎn)之間組成一個(gè)邏輯上的環(huán)形結(jié)構(gòu)，令牌（是指一種物理的幀）在邏輯環(huán)上運(yùn)行；令牌網(wǎng)的類型指令牌環(huán)網(wǎng)令牌總線網(wǎng)令牌總線網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)基于IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)的令牌環(huán)網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)為環(huán)型，令牌在物理環(huán)上運(yùn)行。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）一、環(huán)形局域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口設(shè)備（又稱環(huán)中繼轉(zhuǎn)發(fā)器RPU，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)發(fā)器）接入環(huán)路，一系列的環(huán)段（傳輸媒體，有時(shí)也稱鏈路）和RPU組成了整個(gè)環(huán)路。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）二、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與總線形網(wǎng)絡(luò)的不同(1)雖然一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的幀仍然可以像總線形網(wǎng)絡(luò)那樣被網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)接收，但這種接收是由環(huán)中所有的RPU的合作而實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)RPU僅從其上行鏈路上獲取幀，再生幀中的每一位，并轉(zhuǎn)發(fā)到下行鏈路。(2)環(huán)形網(wǎng)要求專門的環(huán)監(jiān)控器，監(jiān)視和維護(hù)環(huán)路的工作。有時(shí)，環(huán)監(jiān)控的功能也分布在RPU中，但可以看到，RPU如果出現(xiàn)故障可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，因此，實(shí)用中RPU常用多路訪問(wèn)器（MAU）代替。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）三、環(huán)形局域網(wǎng)的工作特點(diǎn)（1）RPU從其中的一個(gè)環(huán)段（稱為上行鏈路）上獲取幀中的每個(gè)位信號(hào)，再生（整形和放大）并轉(zhuǎn)發(fā)到另一環(huán)段（稱為下行鏈路）。如果幀中宿地址與本節(jié)點(diǎn)地址一致，復(fù)制MAC幀，并送給附接本RPU的節(jié)點(diǎn)。（2）幀的撤出問(wèn)題：MAC幀無(wú)止境地在環(huán)路中再生和轉(zhuǎn)發(fā)。由發(fā)送節(jié)點(diǎn)完成。（3）專門的環(huán)監(jiān)控器，監(jiān)視和維護(hù)環(huán)路的工作。（4）RPU負(fù)責(zé)：網(wǎng)段的連接、信息的復(fù)制、再生和轉(zhuǎn)發(fā)、環(huán)監(jiān)控等。（5）RPU故障，可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。（6）多路訪問(wèn)器（MAU）。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）四、令牌環(huán)網(wǎng)工作原理（1）具有特定格式的令牌幀繞環(huán)行使，將訪問(wèn)媒體的權(quán)利從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到物理連接的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)（從一個(gè)RPU傳遞到物理鏈路另一端的RPU）；（2）希望發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)組成MAC幀，并僅在獲得令牌之后，才可進(jìn)行發(fā)送動(dòng)作；（3）每個(gè)節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行環(huán)內(nèi)數(shù)據(jù)的再生和轉(zhuǎn)發(fā)；（4）只有接收節(jié)點(diǎn)（幀中的宿地址為本節(jié)點(diǎn)地址）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的復(fù)制和接收；（5）發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)在收到繞環(huán)一周的幀后，撤出該幀并釋放令牌。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）四、令牌環(huán)網(wǎng)工作原理（1）具有特定格式的令牌幀繞環(huán)行使，將訪問(wèn)媒體的權(quán)利從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到物理連接的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)（從一個(gè)RPU傳遞到物理鏈路另一端的RPU）；（2）希望發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)組成MAC幀，并僅在獲得令牌之后，才可進(jìn)行發(fā)送動(dòng)作；（3）每個(gè)節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行環(huán)內(nèi)數(shù)據(jù)的再生和轉(zhuǎn)發(fā)；（4）只有接收節(jié)點(diǎn)（幀中的宿地址為本節(jié)點(diǎn)地址）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的復(fù)制和接收；（5）發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)在收到繞環(huán)一周的幀后，撤出該幀并釋放令牌。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）五、令牌環(huán)的MAC幀格式第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）五、令牌環(huán)的MAC幀格式（1）幀開(kāi)始/結(jié)束標(biāo)志（SD/ED）

標(biāo)識(shí)幀的開(kāi)始和結(jié)束，取值為JK0JK000和JK1JK11E；

其中E位為差錯(cuò)標(biāo)志，由RPU置位，RPU在轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)幀的同時(shí)，也執(zhí)行差錯(cuò)校驗(yàn)動(dòng)作，并利用RPU具有的一位延遲來(lái)置位差錯(cuò)標(biāo)志。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）五、令牌環(huán)的MAC幀格式（2）訪問(wèn)控制字段（AC）Pr/Rr：本幀優(yōu)先級(jí)和預(yù)定優(yōu)先級(jí)，T：令牌標(biāo)識(shí)，T＝0時(shí)，標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)幀為令牌幀，T＝1時(shí)，標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)幀為信息幀。M：監(jiān)視位，由環(huán)路中的監(jiān)控器（或者具有監(jiān)控功能的RPU）填寫，發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送該幀（或令牌）時(shí)，M置為0，當(dāng)該幀經(jīng)過(guò)監(jiān)控器時(shí)，監(jiān)控器將該位置為1。如果監(jiān)控器發(fā)現(xiàn)監(jiān)視位已經(jīng)被置為1，則認(rèn)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)出了故障，未能按規(guī)定撤出該幀，此時(shí)監(jiān)控器負(fù)責(zé)撤出該幀，并發(fā)出令牌幀。第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）五、令牌環(huán)的MAC幀格式（3）幀控制字段（FAC）（4）目的地址字段（DA）（5）源地址字段（SA）（6）數(shù)據(jù)字段（DATA）（7）幀校驗(yàn)序列（FCS）（8）結(jié)束界符（ED）（9）幀狀態(tài)標(biāo)志（FS）第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）六、令牌環(huán)網(wǎng)的特點(diǎn)（1）同一時(shí)刻，環(huán)上只有一個(gè)數(shù)據(jù)幀在傳輸（一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)）；（2）網(wǎng)上所有節(jié)點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)帶寬；（3）有最小的傳輸延遲時(shí)間（令牌傳輸需要時(shí)間）；（4）數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間是可計(jì)算的，可用于實(shí)時(shí)控制。（5）標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.5。動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）ARCNET最初由美國(guó)Datapoint公司于1977年成功開(kāi)發(fā)并用于辦公局域網(wǎng)中，后來(lái)以太網(wǎng)以其更快的傳輸速率和大量的數(shù)據(jù)傳輸量使辦公室網(wǎng)絡(luò)的需求由ARCNET轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)。而ARCNET時(shí)間的確定性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院徒M網(wǎng)的靈活性，使其在工業(yè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中找到了新的應(yīng)用途徑—嵌入式控制系統(tǒng)的應(yīng)用。第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）ARCNET使用的傳輸媒介：RG-62同軸電纜雙絞線光纖第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）除了具有令牌總線網(wǎng)的一般特點(diǎn)外，還具有如下特點(diǎn)：①網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存有下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯地址，可以生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)地址表。②為了避免目的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有空閑緩沖區(qū)而引起信息的丟失，設(shè)置了空閑緩沖區(qū)查詢幀，通過(guò)查詢可以減少不必要的數(shù)據(jù)重傳，提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。ARCNET是一個(gè)真正開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，1999年成為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ATA-878.1。從OSI參考模型來(lái)看，它提供了網(wǎng)絡(luò)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)，說(shuō)明ARCNET能方便地在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。一、ARCNET

局域網(wǎng)的工作特點(diǎn)第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）二、令牌總線網(wǎng)工作原理物理連接：令牌總線網(wǎng)（也可采用星形網(wǎng)絡(luò)、樹形網(wǎng)絡(luò)等）邏輯環(huán)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存有下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯地址邏輯環(huán)為：A→C→D→B→E→A→第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）二、令牌總線網(wǎng)工作原理令牌總線網(wǎng)的原理是使用一個(gè)稱為令牌的特殊比特組合，作為控制介質(zhì)訪問(wèn)權(quán)力的唯一標(biāo)志。當(dāng)總線上所有的站點(diǎn)都處于空閑時(shí)，令牌沿著總線各個(gè)節(jié)點(diǎn)順序傳遞。當(dāng)某一站點(diǎn)想發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必須等待，直至檢測(cè)到該站點(diǎn)接收到令牌為止。這時(shí)，該站點(diǎn)可以用改變令牌中特定位的值的方式將令牌抓住，并將令牌轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)幀的一部分，同時(shí)，該站點(diǎn)將自己要發(fā)送的數(shù)據(jù)附帶上去發(fā)送。由于網(wǎng)上只有一個(gè)令牌，因此一次只能有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）二、令牌總線網(wǎng)工作原理用令牌控制對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)，持令牌的站暫時(shí)控制了介質(zhì)，并可以發(fā)送數(shù)據(jù)；令牌按一定的規(guī)則在網(wǎng)上的各站之間循環(huán)地傳遞，從而形成了一個(gè)邏輯環(huán)。除總線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)外，樹狀網(wǎng)、星狀網(wǎng)等其他拓?fù)涞木W(wǎng)也可組成邏輯環(huán)路。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)中令牌的傳送按虛線邏輯環(huán)路進(jìn)行，而數(shù)據(jù)幀的傳送仍在兩站點(diǎn)間直接進(jìn)行，這種結(jié)構(gòu)叫做邏輯環(huán)網(wǎng)。一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須持有令牌，持有令牌的站發(fā)完數(shù)據(jù)幀或發(fā)送的數(shù)據(jù)幀到達(dá)規(guī)定的個(gè)數(shù)，必須將發(fā)送控制權(quán)傳送給邏輯環(huán)的下游站。這樣，網(wǎng)上各站都有平等的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的機(jī)會(huì)，網(wǎng)上允許只有一個(gè)令牌，沒(méi)有發(fā)送時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）三、令牌總線MAC幀格式IEEE802．4令牌總線MAC幀的一般格式如下:第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）三、令牌總線MAC幀格式PA：前導(dǎo)碼SD：幀開(kāi)始定界符FC：幀控制字段DA：目標(biāo)地址SA：源地址。SA和DA必須等