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1、信息与控制工程学院自动化系DCS及现场总线及现场总线5.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念第第5章章 DCS数据通信及网络数据通信及网络5.2 数据通信技术数据通信技术5.3 DCS的网络通信的网络通信5.4 DCS通信网络结构及设备通信网络结构及设备5.5 典型典型DCS的通信网络的通信网络5.6 控制网络和信息网络控制网络和信息网络1/16/20231信息与控制工程学院自动化系1 1信息信息信息信息 信息是对客观事物属性和特性的表征。信息是对客观事物属性和特性的表征。信息是对客观事物属性和特性的表征。信息是对客观事物属性和特性的表征。信息是字母、数字及符号的集合,其载体可以是数字、文
2、字、语音、信息是字母、数字及符号的集合,其载体可以是数字、文字、语音、信息是字母、数字及符号的集合,其载体可以是数字、文字、语音、信息是字母、数字及符号的集合,其载体可以是数字、文字、语音、视频和图像等。视频和图像等。视频和图像等。视频和图像等。2 2数据数据数据数据 数据是指数字化的信息。数据是指数字化的信息。数据是指数字化的信息。数据是指数字化的信息。数据是装载信息的实体,信息则是数据的内在含义或解释。数据是装载信息的实体,信息则是数据的内在含义或解释。数据是装载信息的实体,信息则是数据的内在含义或解释。数据是装载信息的实体,信息则是数据的内在含义或解释。数据两种类型:数字数据(离散)和模
3、拟数据(连续)数据两种类型:数字数据(离散)和模拟数据(连续)数据两种类型:数字数据(离散)和模拟数据(连续)数据两种类型:数字数据(离散)和模拟数据(连续)3 3信号信号信号信号 数据通信中信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。数据通信中信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。数据通信中信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。数据通信中信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。信号有两种表示形式:模拟信号与数字信号。信号有两种表示形式:模拟信号与数字信号。信号有两种表示形式:模拟信号与数字信号。信号有两种表示形式:模拟信号与数字信号。4 4信道信道信道信道 信道是信息从信息的发送地传
4、输到信息接收地的一个通路。信道是信息从信息的发送地传输到信息接收地的一个通路。信道是信息从信息的发送地传输到信息接收地的一个通路。信道是信息从信息的发送地传输到信息接收地的一个通路。5.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念5.1.15.1.1基本术语基本术语基本术语基本术语1/16/20232信息与控制工程学院自动化系5.1.2 5.1.2 数据通信系统数据通信系统数据通信系统数据通信系统vv1 1数据通信系统的组成数据通信系统的组成数据通信系统的组成数据通信系统的组成源系统源系统目的系统目的系统传输系统传输系统公共电话网发送器源点PC机接收器传输系统终点调制解调器调制解调器PC机1/16
5、/20233信息与控制工程学院自动化系2数据通信系统技术指标数据通信系统技术指标数据通信系统技术指标数据通信系统技术指标vv1 1)数据传输速率)数据传输速率)数据传输速率)数据传输速率 数据传输速率是指传输线路上信号的传输速度。它有两种表示形式:数据传输速率是指传输线路上信号的传输速度。它有两种表示形式:数据传输速率是指传输线路上信号的传输速度。它有两种表示形式:数据传输速率是指传输线路上信号的传输速度。它有两种表示形式:信号速率和调制速率。信号速率和调制速率。信号速率和调制速率。信号速率和调制速率。(1)(1)信号速率信号速率信号速率信号速率是指每秒传输二进制代码的比特位数,是指每秒传输二
6、进制代码的比特位数,是指每秒传输二进制代码的比特位数,是指每秒传输二进制代码的比特位数,(2)(2)调制速率调制速率调制速率调制速率指单位时间内信号波形的变换次数,即通过信道传输的指单位时间内信号波形的变换次数,即通过信道传输的指单位时间内信号波形的变换次数,即通过信道传输的指单位时间内信号波形的变换次数,即通过信道传输的码元个数。码元个数。码元个数。码元个数。若信号码元宽度为若信号码元宽度为若信号码元宽度为若信号码元宽度为T T,则码元速率,则码元速率,则码元速率,则码元速率B=1/TB=1/T。码元速率也叫波特码元速率也叫波特码元速率也叫波特码元速率也叫波特率。率。率。率。vv2 2)误码
7、率)误码率)误码率)误码率vv3 3)信道容量)信道容量)信道容量)信道容量 指传输信息的最大能力,通常用单位时间内可传输的最大比特数来指传输信息的最大能力,通常用单位时间内可传输的最大比特数来指传输信息的最大能力,通常用单位时间内可传输的最大比特数来指传输信息的最大能力,通常用单位时间内可传输的最大比特数来表示。信道容量由信道的频带表示。信道容量由信道的频带表示。信道容量由信道的频带表示。信道容量由信道的频带F F和可使用的时间和可使用的时间和可使用的时间和可使用的时间T T及能通过的信号功率及能通过的信号功率及能通过的信号功率及能通过的信号功率与干扰功率之比决定。与干扰功率之比决定。与干扰
8、功率之比决定。与干扰功率之比决定。vv4 4)信道带宽)信道带宽)信道带宽)信道带宽 通信系统中带宽是指在给定的范围内可用于传输的最高频率与最低频通信系统中带宽是指在给定的范围内可用于传输的最高频率与最低频通信系统中带宽是指在给定的范围内可用于传输的最高频率与最低频通信系统中带宽是指在给定的范围内可用于传输的最高频率与最低频率的差值。率的差值。率的差值。率的差值。1/16/20234信息与控制工程学院自动化系5.1.3 5.1.3 数据传输方法(分类)数据传输方法(分类)数据传输方法(分类)数据传输方法(分类)v1模拟传输模拟传输模拟传输模拟传输与与数字传输数字传输数字传输数字传输 vv模拟通
9、信系统信道上传输的信号是模拟信号。一般要经过调模拟通信系统信道上传输的信号是模拟信号。一般要经过调模拟通信系统信道上传输的信号是模拟信号。一般要经过调模拟通信系统信道上传输的信号是模拟信号。一般要经过调幅、调频、调相等调制方式再通过信道进行传输。幅、调频、调相等调制方式再通过信道进行传输。幅、调频、调相等调制方式再通过信道进行传输。幅、调频、调相等调制方式再通过信道进行传输。vv数字通信系统应对模拟信号进行采样、量化和编码,使其变数字通信系统应对模拟信号进行采样、量化和编码,使其变数字通信系统应对模拟信号进行采样、量化和编码,使其变数字通信系统应对模拟信号进行采样、量化和编码,使其变成数字信号
10、,再经过调制器将其基带信号调制成宽带信号进成数字信号,再经过调制器将其基带信号调制成宽带信号进成数字信号,再经过调制器将其基带信号调制成宽带信号进成数字信号,再经过调制器将其基带信号调制成宽带信号进行传输。在信道上传输的信号是数字信号。行传输。在信道上传输的信号是数字信号。行传输。在信道上传输的信号是数字信号。行传输。在信道上传输的信号是数字信号。1/16/20235信息与控制工程学院自动化系2 2串行传输与并行传输串行传输与并行传输串行传输与并行传输串行传输与并行传输按使用信道的多少来划分:按使用信道的多少来划分:按使用信道的多少来划分:按使用信道的多少来划分:vv串行传输:串行传输:串行传
11、输:串行传输:要传输的数据编成数据流,在一条串行信道上进行传输,要传输的数据编成数据流,在一条串行信道上进行传输,要传输的数据编成数据流,在一条串行信道上进行传输,要传输的数据编成数据流,在一条串行信道上进行传输,一次只传输一位二进制数,接收方再把数据流转换成数据。一次只传输一位二进制数,接收方再把数据流转换成数据。一次只传输一位二进制数,接收方再把数据流转换成数据。一次只传输一位二进制数,接收方再把数据流转换成数据。同步同步同步同步问题问题问题问题 串行传输优点只占用一条信道,易于实现,运用广泛。串行传输优点只占用一条信道,易于实现,运用广泛。串行传输优点只占用一条信道,易于实现,运用广泛。
12、串行传输优点只占用一条信道,易于实现,运用广泛。串行通信方式串行通信方式串行通信方式串行通信方式发送端发送端发送端发送端接收端接收端发发发发送送送送端端端端接接接接收收收收端端端端01010001543217860101001054321786并行通信方式并行通信方式并行通信方式并行通信方式vv并行传输:并行传输:并行传输:并行传输:数据以组为单位在各数据以组为单位在各数据以组为单位在各数据以组为单位在各个并行信道上同时进行传输。个并行信道上同时进行传输。个并行信道上同时进行传输。个并行信道上同时进行传输。1/16/20236信息与控制工程学院自动化系3 3同步传输与异步传输同步传输与异步传输
13、同步传输与异步传输同步传输与异步传输vv按照通信双方协调方式的不同划分:按照通信双方协调方式的不同划分:按照通信双方协调方式的不同划分:按照通信双方协调方式的不同划分:vv为保证发送的信息能够被正确无误地接收,要求接收端要按为保证发送的信息能够被正确无误地接收,要求接收端要按为保证发送的信息能够被正确无误地接收,要求接收端要按为保证发送的信息能够被正确无误地接收,要求接收端要按照发送端所发送的每个码元的起止时间和重复频率来接收数照发送端所发送的每个码元的起止时间和重复频率来接收数照发送端所发送的每个码元的起止时间和重复频率来接收数照发送端所发送的每个码元的起止时间和重复频率来接收数据,即收发双
14、方在时间上必须取得一致。据,即收发双方在时间上必须取得一致。据,即收发双方在时间上必须取得一致。据,即收发双方在时间上必须取得一致。“同步同步同步同步”技术技术技术技术vv异步传输中,信息以字符为单位进行传输,每个信息字符都异步传输中,信息以字符为单位进行传输,每个信息字符都异步传输中,信息以字符为单位进行传输,每个信息字符都异步传输中,信息以字符为单位进行传输,每个信息字符都具有自己的起始位和停止位,一个字符中的各个位是同步的,具有自己的起始位和停止位,一个字符中的各个位是同步的,具有自己的起始位和停止位,一个字符中的各个位是同步的,具有自己的起始位和停止位,一个字符中的各个位是同步的,但字
15、符与字符之间的时间间隔是不确定的。但字符与字符之间的时间间隔是不确定的。但字符与字符之间的时间间隔是不确定的。但字符与字符之间的时间间隔是不确定的。vv同步传输中,信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输同步传输中,信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输同步传输中,信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输同步传输中,信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。通信系统中有专门用来使发送装置和接收装置保持同步的。通信系统中有专门用来使发送装置和接收装置保持同步的。通信系统中有专门用来使发送装置和接收装置保持同步的。通信系统中有专门用来使发送装置和接收装置保持同步的时钟脉冲,使两者以同一频率连续
16、工作,并且保持一定的的时钟脉冲,使两者以同一频率连续工作,并且保持一定的的时钟脉冲,使两者以同一频率连续工作,并且保持一定的的时钟脉冲,使两者以同一频率连续工作,并且保持一定的相位关系。在这一组数据或一个报文之内不需要启停标志,相位关系。在这一组数据或一个报文之内不需要启停标志,相位关系。在这一组数据或一个报文之内不需要启停标志,相位关系。在这一组数据或一个报文之内不需要启停标志,所以可以获得较高的传输速度。所以可以获得较高的传输速度。所以可以获得较高的传输速度。所以可以获得较高的传输速度。1/16/20237信息与控制工程学院自动化系4 4基带传输与频带传输基带传输与频带传输基带传输与频带传
17、输基带传输与频带传输 vv按照数据是否经过调制处理后传输划分:按照数据是否经过调制处理后传输划分:按照数据是否经过调制处理后传输划分:按照数据是否经过调制处理后传输划分:vv 1 1)基带传输基带传输基带传输基带传输 数字通信信道上直接传送数据的基带信号称做基带传输。人数字通信信道上直接传送数据的基带信号称做基带传输。人数字通信信道上直接传送数据的基带信号称做基带传输。人数字通信信道上直接传送数据的基带信号称做基带传输。人们把方波固有的频带称为基带。方波电信号称为基带信号,。们把方波固有的频带称为基带。方波电信号称为基带信号,。们把方波固有的频带称为基带。方波电信号称为基带信号,。们把方波固有
18、的频带称为基带。方波电信号称为基带信号,。vv 2 2)载带传输载带传输载带传输载带传输:基带传输不适用于远距离数据传输。用基带信号基带传输不适用于远距离数据传输。用基带信号基带传输不适用于远距离数据传输。用基带信号基带传输不适用于远距离数据传输。用基带信号调制载波调制载波调制载波调制载波之之之之后,在信道上传输调制后的载波信号后,在信道上传输调制后的载波信号后,在信道上传输调制后的载波信号后,在信道上传输调制后的载波信号载带传输。载带传输。载带传输。载带传输。vv 3 3)宽带传输宽带传输宽带传输宽带传输 宽带传输就是通过多路复用的方法把较宽的传输介质的带宽宽带传输就是通过多路复用的方法把较
19、宽的传输介质的带宽宽带传输就是通过多路复用的方法把较宽的传输介质的带宽宽带传输就是通过多路复用的方法把较宽的传输介质的带宽分割成几个子信道来达到同时多路信息的传输模式。分割成几个子信道来达到同时多路信息的传输模式。分割成几个子信道来达到同时多路信息的传输模式。分割成几个子信道来达到同时多路信息的传输模式。1/16/20238信息与控制工程学院自动化系5 5单工通信与双工通信单工通信与双工通信单工通信与双工通信单工通信与双工通信按照通信双方信息交互的方式划分:按照通信双方信息交互的方式划分:按照通信双方信息交互的方式划分:按照通信双方信息交互的方式划分:vv1 1)单工单工单工单工:数据任何时间
20、只能沿单方向传输:数据任何时间只能沿单方向传输:数据任何时间只能沿单方向传输:数据任何时间只能沿单方向传输vv2 2)半双工半双工半双工半双工:数据信息可以交替双向传输:数据信息可以交替双向传输:数据信息可以交替双向传输:数据信息可以交替双向传输vv3 3)全双工全双工全双工全双工:信息可以同时双向传输:信息可以同时双向传输:信息可以同时双向传输:信息可以同时双向传输发送发送(a)接收接收单向通道单向通道双向通道双向通道双向通道双向通道发送发送发送发送发送发送发送发送接收接收接收接收接收接收接收接收(b)(c)1/16/20239信息与控制工程学院自动化系5.2数据通信技术数据通信技术vv1
21、1数字信号模拟传输的数字信号模拟传输的数字信号模拟传输的数字信号模拟传输的编码编码编码编码5.2.1 5.2.1 数据编码技术数据编码技术数据编码技术数据编码技术数字信号数字信号1(a)调幅调幅(b)(b)调频调频调频调频(c)(c)调相调相调相调相11100001/16/202310信息与控制工程学院自动化系2 2模拟信号数字传输的编码模拟信号数字传输的编码模拟信号数字传输的编码模拟信号数字传输的编码vv数字通信具有抗干扰能力强、无噪声积累、易加密等特点数字通信具有抗干扰能力强、无噪声积累、易加密等特点数字通信具有抗干扰能力强、无噪声积累、易加密等特点数字通信具有抗干扰能力强、无噪声积累、易
22、加密等特点vv模拟数据通过数字信道传输其模拟数据通过数字信道传输其模拟数据通过数字信道传输其模拟数据通过数字信道传输其操作分:操作分:操作分:操作分:采样、量化和编码采样、量化和编码采样、量化和编码采样、量化和编码 0.920.90.280.30.560.61.081.11.521.51.50.130.10.270.30.70.50.30.101.11.30.9D5D4D3D2D1D7D6样样本本量化量化级级编码编码脉冲脉冲编码编码D130011 D230011 D360110 D4111011 D5151111 D691001 D710001 1/16/202311信息与控制工程学院自动化系
23、3.3.数字数据的编码数字数据的编码数字数据的编码数字数据的编码二进制数据二进制数据1(a)NRZ码码(b)Manchester编码编码(c)差分差分Manchester编码编码00101001101/16/202312信息与控制工程学院自动化系5.2.2多路复用技术多路复用技术vv1 1频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用FDMFDM)将具有较大带宽的线路频带划分为将具有较大带宽的线路频带划分为将具有较大带宽的线路频带划分为将具有较大带宽的线路频带划分为若干个频率范围,若干个频率范围,若干个频率范围,若干个频率范围,每个频带之间留出每个频带之间留出每个频带之间留出每个频带之间留出
24、适当的频率范围,以减少信号间的相互适当的频率范围,以减少信号间的相互适当的频率范围,以减少信号间的相互适当的频率范围,以减少信号间的相互干扰。干扰。干扰。干扰。把多路信号以不同载波频率进把多路信号以不同载波频率进把多路信号以不同载波频率进把多路信号以不同载波频率进行调制,各载波频率相互独立,使行调制,各载波频率相互独立,使行调制,各载波频率相互独立,使行调制,各载波频率相互独立,使各信号带宽不发生混叠,从而使同各信号带宽不发生混叠,从而使同各信号带宽不发生混叠,从而使同各信号带宽不发生混叠,从而使同一通信媒体(线路)可以同时传输一通信媒体(线路)可以同时传输一通信媒体(线路)可以同时传输一通信
25、媒体(线路)可以同时传输多路信号多路信号多路信号多路信号。vv频分多路复用较适合用于模拟通信,频分多路复用较适合用于模拟通信,例如载波通信例如载波通信。多多多多路路路路复复复复用用用用器器器器频率下限频率下限频率下限频率下限频率上限频率上限频率上限频率上限通道通道通道通道1 12 21 14 43 3A AB BC CD D多多多多路路路路复复复复用用用用器器器器通道通道通道通道2 2通道通道通道通道3 3通道通道通道通道4 41/16/202313信息与控制工程学院自动化系2 2时分多路复用(时分多路复用(时分多路复用(时分多路复用(TDMTDM)vv若(信道)允许的传输速率大大超过每路信号
26、所需的数据传若(信道)允许的传输速率大大超过每路信号所需的数据传若(信道)允许的传输速率大大超过每路信号所需的数据传若(信道)允许的传输速率大大超过每路信号所需的数据传输速率,就可利用信号时间上的交叉,在同一通信媒体传输输速率,就可利用信号时间上的交叉,在同一通信媒体传输输速率,就可利用信号时间上的交叉,在同一通信媒体传输输速率,就可利用信号时间上的交叉,在同一通信媒体传输多路信号。多路信号。多路信号。多路信号。vv将各路传输信号按时间进行分割,将各路传输信号按时间进行分割,将各路传输信号按时间进行分割,将各路传输信号按时间进行分割,即把每个单位传输时间划即把每个单位传输时间划即把每个单位传输
27、时间划即把每个单位传输时间划分为许多时间片(时隙),每路信号使用其中之一进行传输。分为许多时间片(时隙),每路信号使用其中之一进行传输。分为许多时间片(时隙),每路信号使用其中之一进行传输。分为许多时间片(时隙),每路信号使用其中之一进行传输。就可使就可使就可使就可使多路信号在不同时隙内轮流、交替地使用物理信道进行传输多路信号在不同时隙内轮流、交替地使用物理信道进行传输多路信号在不同时隙内轮流、交替地使用物理信道进行传输多路信号在不同时隙内轮流、交替地使用物理信道进行传输。时时分分多多路路复复用用器器时间时间112211333333322222时时分分多多路路复复用用器器1111/16/202
28、314信息与控制工程学院自动化系时分多路复用分:时分多路复用分:时分多路复用分:时分多路复用分:vv1 1)同步时分多路复用()同步时分多路复用()同步时分多路复用()同步时分多路复用(STDMSTDM)按固定顺序把时间片(时隙)分给各路信道,接收端只严格同步按固定顺序把时间片(时隙)分给各路信道,接收端只严格同步按固定顺序把时间片(时隙)分给各路信道,接收端只严格同步按固定顺序把时间片(时隙)分给各路信道,接收端只严格同步的按时间片(时隙)分割方法进行信号分割和复原。的按时间片(时隙)分割方法进行信号分割和复原。的按时间片(时隙)分割方法进行信号分割和复原。的按时间片(时隙)分割方法进行信号
29、分割和复原。该方法不考该方法不考该方法不考该方法不考虑所分配信道有否数锯要发送,因此,当某路没数据发送时会造虑所分配信道有否数锯要发送,因此,当某路没数据发送时会造虑所分配信道有否数锯要发送,因此,当某路没数据发送时会造虑所分配信道有否数锯要发送,因此,当某路没数据发送时会造成信道资源浪费。成信道资源浪费。成信道资源浪费。成信道资源浪费。vv2 2)异步时分多路复用()异步时分多路复用()异步时分多路复用()异步时分多路复用(ATDMATDM)只有当某路信道有数据要发送时才分配时间片(时隙)给它。为只有当某路信道有数据要发送时才分配时间片(时隙)给它。为只有当某路信道有数据要发送时才分配时间片
30、(时隙)给它。为只有当某路信道有数据要发送时才分配时间片(时隙)给它。为使接收端了解数据来自什么发送站等,在所送数据中需加入发送使接收端了解数据来自什么发送站等,在所送数据中需加入发送使接收端了解数据来自什么发送站等,在所送数据中需加入发送使接收端了解数据来自什么发送站等,在所送数据中需加入发送站、接收站等附加信息。站、接收站等附加信息。站、接收站等附加信息。站、接收站等附加信息。时分多路适用数字数据的传输,且具有较强抗干扰性、易实现自时分多路适用数字数据的传输,且具有较强抗干扰性、易实现自时分多路适用数字数据的传输,且具有较强抗干扰性、易实现自时分多路适用数字数据的传输,且具有较强抗干扰性、
31、易实现自动转接及集成化在动转接及集成化在动转接及集成化在动转接及集成化在DCSDCS中得到了广泛的应用。中得到了广泛的应用。中得到了广泛的应用。中得到了广泛的应用。1/16/202315信息与控制工程学院自动化系5.2.35.2.3通信交换技术通信交换技术通信交换技术通信交换技术vv为了降低网络成本,网络中的任意两个节点间并不一定为了降低网络成本,网络中的任意两个节点间并不一定为了降低网络成本,网络中的任意两个节点间并不一定为了降低网络成本,网络中的任意两个节点间并不一定存在一条通信媒体(线路)。通信站之间的通信需要通存在一条通信媒体(线路)。通信站之间的通信需要通存在一条通信媒体(线路)。通
32、信站之间的通信需要通存在一条通信媒体(线路)。通信站之间的通信需要通过中间节点,把数据从源地址发送到目的地址。这些中过中间节点,把数据从源地址发送到目的地址。这些中过中间节点,把数据从源地址发送到目的地址。这些中过中间节点,把数据从源地址发送到目的地址。这些中间节点只提供一个交换设备,用它把数据从一个节点传间节点只提供一个交换设备,用它把数据从一个节点传间节点只提供一个交换设备,用它把数据从一个节点传间节点只提供一个交换设备,用它把数据从一个节点传输到另一个节点。输到另一个节点。输到另一个节点。输到另一个节点。vv把希望通信的设备称为站(把希望通信的设备称为站(把希望通信的设备称为站(把希望通
33、信的设备称为站(stationstation)vv把提供通信的设备称为节点(把提供通信的设备称为节点(把提供通信的设备称为节点(把提供通信的设备称为节点(nodenode)常用通信交换技术:线路交换、报文交换和分组交换。常用通信交换技术:线路交换、报文交换和分组交换。常用通信交换技术:线路交换、报文交换和分组交换。常用通信交换技术:线路交换、报文交换和分组交换。1/16/202316信息与控制工程学院自动化系1 1线路交换线路交换线路交换线路交换 (Circuit SwitchingCircuit Switching)此方式通信过程分三个阶段:此方式通信过程分三个阶段:此方式通信过程分三个阶段
34、:此方式通信过程分三个阶段:vv1 1)线路建立阶段:通过网络在)线路建立阶段:通过网络在)线路建立阶段:通过网络在)线路建立阶段:通过网络在A A站与站与站与站与B B站之间站之间站之间站之间建立建立建立建立线路连接,即首先发线路连接,即首先发线路连接,即首先发线路连接,即首先发送送送送“连接请求包连接请求包连接请求包连接请求包”。“连接请求包连接请求包连接请求包连接请求包”内含有需要建立线路连接的源地址内含有需要建立线路连接的源地址内含有需要建立线路连接的源地址内含有需要建立线路连接的源地址与目的地址。与目的地址。与目的地址。与目的地址。vv2 2)数据传输阶段:通过该连接,实时、双向交换
35、或报文分组。)数据传输阶段:通过该连接,实时、双向交换或报文分组。)数据传输阶段:通过该连接,实时、双向交换或报文分组。)数据传输阶段:通过该连接,实时、双向交换或报文分组。vv3 3)线路释放阶段:数据传输完成后,进入线路)线路释放阶段:数据传输完成后,进入线路)线路释放阶段:数据传输完成后,进入线路)线路释放阶段:数据传输完成后,进入线路释放释放释放释放阶段,结束此次通信。阶段,结束此次通信。阶段,结束此次通信。阶段,结束此次通信。vv特点:节点为交换设备,完成输入与输出线路的物理连接。特点:节点为交换设备,完成输入与输出线路的物理连接。特点:节点为交换设备,完成输入与输出线路的物理连接。
36、特点:节点为交换设备,完成输入与输出线路的物理连接。两台主两台主两台主两台主机间建立起机间建立起机间建立起机间建立起此次通信所专有此次通信所专有此次通信所专有此次通信所专有的直接物理线路连接。的直接物理线路连接。的直接物理线路连接。的直接物理线路连接。节点交换设备不存储数据,不能改变数据内容,不具备差错控制能力。节点交换设备不存储数据,不能改变数据内容,不具备差错控制能力。节点交换设备不存储数据,不能改变数据内容,不具备差错控制能力。节点交换设备不存储数据,不能改变数据内容,不具备差错控制能力。vv优点:通信实时性强,适用交互式通信。优点:通信实时性强,适用交互式通信。优点:通信实时性强,适用
37、交互式通信。优点:通信实时性强,适用交互式通信。vv缺点:对突发性通信不适应,线路传输效率往往很低,系统效率偏低。缺点:对突发性通信不适应,线路传输效率往往很低,系统效率偏低。缺点:对突发性通信不适应,线路传输效率往往很低,系统效率偏低。缺点:对突发性通信不适应,线路传输效率往往很低,系统效率偏低。1/16/202317信息与控制工程学院自动化系2 2报文交换(报文交换(报文交换(报文交换(Message SwitchingMessage Switching)报文交换报文交换报文交换报文交换存储存储存储存储/转发交换。转发交换。转发交换。转发交换。vv发送的发送的发送的发送的数据数据数据数据与
38、与与与目的地址、源地址、控制信息目的地址、源地址、控制信息目的地址、源地址、控制信息目的地址、源地址、控制信息按一定格式组成一个数据单按一定格式组成一个数据单按一定格式组成一个数据单按一定格式组成一个数据单元元元元报文报文报文报文(信息的一个逻辑单位信息的一个逻辑单位信息的一个逻辑单位信息的一个逻辑单位)。vv当一个站发送报文时,相关通信站点的通信处理器要完成报文的接受、当一个站发送报文时,相关通信站点的通信处理器要完成报文的接受、当一个站发送报文时,相关通信站点的通信处理器要完成报文的接受、当一个站发送报文时,相关通信站点的通信处理器要完成报文的接受、差错校验、暂存、路选和转发功能,使报文从
39、一个节点送到另一节点,差错校验、暂存、路选和转发功能,使报文从一个节点送到另一节点,差错校验、暂存、路选和转发功能,使报文从一个节点送到另一节点,差错校验、暂存、路选和转发功能,使报文从一个节点送到另一节点,直到目的站。直到目的站。直到目的站。直到目的站。优点:优点:优点:优点:vv1 1)节点通信控制可以存储报文,且需要输出的线路空闲时整个报文才能)节点通信控制可以存储报文,且需要输出的线路空闲时整个报文才能)节点通信控制可以存储报文,且需要输出的线路空闲时整个报文才能)节点通信控制可以存储报文,且需要输出的线路空闲时整个报文才能转发。故多个报文可转发。故多个报文可转发。故多个报文可转发。故
40、多个报文可分时共享分时共享分时共享分时共享一条节点到节点的信道,提高了线路一条节点到节点的信道,提高了线路一条节点到节点的信道,提高了线路一条节点到节点的信道,提高了线路利用利用利用利用率率率率。vv2 2)报文交换时中间节点要对报文进行差错校验和)报文交换时中间节点要对报文进行差错校验和)报文交换时中间节点要对报文进行差错校验和)报文交换时中间节点要对报文进行差错校验和纠错纠错纠错纠错处理,可以减少传处理,可以减少传处理,可以减少传处理,可以减少传输错误,提高系统的传输输错误,提高系统的传输输错误,提高系统的传输输错误,提高系统的传输可靠性可靠性可靠性可靠性。vv3 3)节点通信控制具有)节
41、点通信控制具有)节点通信控制具有)节点通信控制具有路选路选路选路选功能,可以动态选择报文通过网络的最佳路径,功能,可以动态选择报文通过网络的最佳路径,功能,可以动态选择报文通过网络的最佳路径,功能,可以动态选择报文通过网络的最佳路径,提高网络系统的提高网络系统的提高网络系统的提高网络系统的传输效率传输效率传输效率传输效率。1/16/202318信息与控制工程学院自动化系3 3分组交换(分组交换(分组交换(分组交换(Packet SwitchingPacket Switching)vv报文分成若干长度较短的分组,以分组为单位进行发送、存报文分成若干长度较短的分组,以分组为单位进行发送、存报文分成
42、若干长度较短的分组,以分组为单位进行发送、存报文分成若干长度较短的分组,以分组为单位进行发送、存储和转发。储和转发。储和转发。储和转发。vv分组长度比报文要短得多,差错检错容易,纠错时间较少,分组长度比报文要短得多,差错检错容易,纠错时间较少,分组长度比报文要短得多,差错检错容易,纠错时间较少,分组长度比报文要短得多,差错检错容易,纠错时间较少,有利于提高存储转发节点存储空间的利用率和传输效率,从有利于提高存储转发节点存储空间的利用率和传输效率,从有利于提高存储转发节点存储空间的利用率和传输效率,从有利于提高存储转发节点存储空间的利用率和传输效率,从而大大缩短信息传输过程中的延滞时间。而大大缩
43、短信息传输过程中的延滞时间。而大大缩短信息传输过程中的延滞时间。而大大缩短信息传输过程中的延滞时间。vv由于增加了分组附加信息,所以增加了信道开销。由于增加了分组附加信息,所以增加了信道开销。由于增加了分组附加信息,所以增加了信道开销。由于增加了分组附加信息,所以增加了信道开销。vv主要特征主要特征主要特征主要特征基于基于基于基于标记标记标记标记:不先建立连接而随时可发送数据的:不先建立连接而随时可发送数据的:不先建立连接而随时可发送数据的:不先建立连接而随时可发送数据的交换方式,称为交换方式,称为交换方式,称为交换方式,称为无连接交换无连接交换无连接交换无连接交换。10100111010首部
44、首部首部首部首部首部数据数据数据数据数据数据发送在前发送在前00101001110报文报文分组分组分组分组分组分组1/16/202319信息与控制工程学院自动化系分组交换优点:分组交换优点:分组交换优点:分组交换优点:vv1 1 1 1)高效:动态分配传输带宽,)高效:动态分配传输带宽,)高效:动态分配传输带宽,)高效:动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。对通信链路是逐段占用。对通信链路是逐段占用。对通信链路是逐段占用。vv2 2 2 2)灵活:结点均有智能,为)灵活:结点均有智能,为)灵活:结点均有智能,为)灵活:结点均有智能,为每个分组独立地选择转发路由。每个分组独立地选择转发路由。每
45、个分组独立地选择转发路由。每个分组独立地选择转发路由。vv3 3 3 3)迅速:以分组作为传送单)迅速:以分组作为传送单)迅速:以分组作为传送单)迅速:以分组作为传送单位,不先建立连接就能向其他位,不先建立连接就能向其他位,不先建立连接就能向其他位,不先建立连接就能向其他主机发送分组。主机发送分组。主机发送分组。主机发送分组。vv4 4 4 4)可靠:完善的网络协议;)可靠:完善的网络协议;)可靠:完善的网络协议;)可靠:完善的网络协议;使网络有很好的生存性。使网络有很好的生存性。使网络有很好的生存性。使网络有很好的生存性。vv节点处理分组的过程:收到的节点处理分组的过程:收到的节点处理分组的
46、过程:收到的节点处理分组的过程:收到的分组先放入缓存,再查找转发分组先放入缓存,再查找转发分组先放入缓存,再查找转发分组先放入缓存,再查找转发表,后由交换机构从缓存中将表,后由交换机构从缓存中将表,后由交换机构从缓存中将表,后由交换机构从缓存中将该分组取出,传递给适当端口该分组取出,传递给适当端口该分组取出,传递给适当端口该分组取出,传递给适当端口转发。转发。转发。转发。电路交换电路交换电路交换电路交换报文交换报文交换报文交换报文交换呼呼呼呼叫叫叫叫阶阶阶阶段段段段分组交换分组交换分组交换分组交换数数数数据据据据传传传传送送送送t t报文报文报文报文报报报报文文文文P P1 1A A报报报报文
47、文文文报报报报文文文文P P2 2P P3 3P P4 4P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4B BC CD DA AB BC CD DA AB BC CD D(a)(a)线路交换线路交换线路交换线路交换(b)(b)报文交换报文交换报文交换报文交换(c)(c)报报报报 文文文文 分分分分 组组组组 交交交交换换换换1/16/202320信息与控制工程学院自动化系分组交换分类:分组交换分类:分组交换分类:分组交换分类:vv数据报服务数据报服务数据报服务数据报服务各个分组被独立地处理,称为数据报。它们各个分组被独立地处理,称为数据报。它们
48、各个分组被独立地处理,称为数据报。它们各个分组被独立地处理,称为数据报。它们可经不同的路径转送到目的站,到达的次序和发送的次序可可经不同的路径转送到目的站,到达的次序和发送的次序可可经不同的路径转送到目的站,到达的次序和发送的次序可可经不同的路径转送到目的站,到达的次序和发送的次序可以不同,然后接收站按发送站发送次序排列。以不同,然后接收站按发送站发送次序排列。以不同,然后接收站按发送站发送次序排列。以不同,然后接收站按发送站发送次序排列。vv虚电路服务虚电路服务虚电路服务虚电路服务与电路交换有些相似,在发送分组信息以前,与电路交换有些相似,在发送分组信息以前,与电路交换有些相似,在发送分组信
49、息以前,与电路交换有些相似,在发送分组信息以前,先要在发送站与接收站之间建立一条逻辑的通路,称为虚电先要在发送站与接收站之间建立一条逻辑的通路,称为虚电先要在发送站与接收站之间建立一条逻辑的通路,称为虚电先要在发送站与接收站之间建立一条逻辑的通路,称为虚电路。每个分组除了信息数据外还附有虚电路标识符,从而不路。每个分组除了信息数据外还附有虚电路标识符,从而不路。每个分组除了信息数据外还附有虚电路标识符,从而不路。每个分组除了信息数据外还附有虚电路标识符,从而不需路由选择判别就能引导分组送达有关节点,传输结束需拆需路由选择判别就能引导分组送达有关节点,传输结束需拆需路由选择判别就能引导分组送达有
50、关节点,传输结束需拆需路由选择判别就能引导分组送达有关节点,传输结束需拆除虚电路。除虚电路。除虚电路。除虚电路。vv虚电路建立的逻辑链路不像电路交换是专用的,它还可为其虚电路建立的逻辑链路不像电路交换是专用的,它还可为其虚电路建立的逻辑链路不像电路交换是专用的,它还可为其虚电路建立的逻辑链路不像电路交换是专用的,它还可为其他站分享。他站分享。他站分享。他站分享。1/16/202321信息与控制工程学院自动化系5.2.4 差错控制技术差错控制技术vv1 1差错产生的原因差错产生的原因差错产生的原因差错产生的原因vv1 1)噪声干扰)噪声干扰)噪声干扰)噪声干扰 (1 1)热噪声)热噪声)热噪声)