3 控制网络基础4解读

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频分复用
频分复用是把一条物理信道的频带分割成若 干个互不重叠的小频段，将每个小频段当 成一个子信道，传送与该频段相应的载波 信号，这样就使一条物理信道变为若干条 子信道，从而实现了复用。
频率
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时分复用
时分复用是把一条物理信道的使用权按时间 段分隔开来，一段时间内信道归一对通信 双方使用，另一段时间内归另一对通信双 方使用。这样一来，就使一条物理信道变 为若干条子信道，从而实现了复用。
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（1）星型结构
星型结构的特点是：存在一个中心节点。它 是星型子网的主节点，其他节点皆为从节 点。从节点间的通信必须经过主节点转发。
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（2）总线型结构
总线型结构的特点是：总线为所有节点共享， 总线信道由多点介质构成。总线上任何两 个节点都可以直接通信，无须转发，可采 用广播式通信。
CAN
介质访问 MAC 数据链路层 LLC
物理层
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物理层
物理层
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中继、网桥
中继器也称为重发器，仅作用与物理层，作 用是为了延迟通信距离。与放大器不同的 是中继是信号再生而不是原样放大。 网桥作用与物理层和数据链路层，连接两个 相同数据结构，不同传输速度、或不同介 质类型的网段，可以存储和转发数据。网 桥具备寻址功能和路径选中功能。 简单网桥：事先预置节点地址表 学习网桥：自动获取地址表 2019/2/22 多点网桥：连接多个网段
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报文分组交换方式的实现方法
1．虚电路方法 虚电路是建立在通信双方之间的一条逻 辑信道。虚电路方法是指通信双方的数据 交换在虚电路上完成。

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6 网络互连
网络互连规范 IEEE802.1-IEEE802.16 IEEE802.1A 综述体系结构 IEEE802.1B 寻址、网际互连和网络管理 IEEE802.2 逻辑链路控制 IEEE802.3 CSMA/CD接入方法和物理规范 IEEE802.4 令牌总线接入方法和物理规范 IEEE802.5 令牌环接入方法和物理规范 IEEE802.6 城域网接入方法和物理规范 IEEE802.7 宽带技术
控制网络基础
1 控制网络与计算机网络 2 控制网络的特点 3 网络拓扑结构 4 网络传输介质 5 网络传输的访问控制方式 6 网络互连
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1 控制网络与计算机网络
计算机网络：也称为信息网，有广域网、城 域网、局域网之称，是指多台互相连接、 可以共享数据资源的计算机构成的集合。 信息网以信息的可靠传输为主要目的。 控制网络：是指通过现场总线技术，把具备 数字计算、处理、与通信能力的现场（自 控）设备连接起来的系统。控制网络以信 息的实时传输为主要目的。
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续
IEEE802.8 光纤技术 IEEE802.9 话音综合数据业务 IEEE802.10 可互操作的网络安全技术 IEEE802.11 WLAN无线局域网 IEEE802.12 优先级轮询局域网 IEEE802.14 Cable－TV广域网 IEEE802.15 WPAN无线个人局域网 IEEE802.16 宽带无线局域网
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（2）同步通信
在同步通信中，信息不是以字符为单位传输 而是以数据块为单位传输的。一个数据块 内包含有若干个连续的字符，在字符间没 有空闲。若没有字符发送，则应插入同步 字符，以确保各字符间时间间隔相等。按 照所采用的通信协议，同步格式一般分为 两类。
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面向比特的同步格式
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2 网络模型
应用层 表示层 会话层 传输层
网络层 数据链路层 物理层
网络层 数据链路层
物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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控制网络模型
ISO
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层
H1
用户层 FMS/FAS
HSE
PROFIBUS 用户层 报文规范
令牌技术应用于环形网络 构建一个令牌在个站点之间循环传递，获得 令牌的有传输需求的使用总线，否则将令 牌传递给下一级。 类似环城地铁或环城公交车的管理模式。 总线网络也可按地址编号以虚拟成环形网络。 单站点故障，环被破坏。
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（3） 复用技术
复用技术：在一条高速线路上，传递多路 低速信号。 复用技术可分为：频分复用、时分复用和 波分复用。
异步通信波形
空 起 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 校 停 空闲
TTL
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1
偶校验
1 0 1 0 1 1 0 0
RS-232
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说明
异步通信只规定了一个字节的波形，物理层 有TTL、RS-232、RS-422、RS-485 链路层规定比特率和位排列顺序。 上层可以是字符编码，十六进制编码； 在字符编码是采用0D 0A作为结束符； 数据块格式由用户定义；
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复合结构图
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4 网络传输介质
1 双绞线：低成本，距离较短，速度低。 2 同轴电缆：传输特性好，成本高，单通道。 3 光缆：传输距离远，传输速度快，需要光 电转换设备。 4 无线传输：电磁波，激光，红外，声波。 受环境影响大，可靠性不如有线系统，不 需要架设线路，目标移动方便。适合于特 殊环境。
时间
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波分复用
波分复用技术（wavelength-division multiplexing, WDM）是将一系列载有信 息、但波长不同的光信号合成一束，沿着 单根光纤传输；在接收端再用某种方法， 将各个不同波长的光信号分开的通信技术。 这种技术可以同时在一根光纤上传输多路 信号，每一路信号都由某种特定波长的光 来传送，这就是一个波长信道。
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（3）环型结构
环型结构的特点是：每个节点都是端节点且具有中 继作用。要实现环上任何两节点的通信，必须沿 一定方向，进行多次点-点通信，经过多次转发 才能完成。表面上看环型结构信道属于点一点专 用信道，但实际上却是共享信道，因为任何一次 完整的通信，信息都要经过整个环道传送。
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（4）网格型结构
这种结构与前三种基本结构的一个本质差别 是存在只起中继作用的中继节点。 网络型结构从发送站到接收站常有多条可能 的路径，需要进行路径选择，从而导致通 信过程比较复杂。
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基本拓扑结构图
NEXT
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（5）复合结构
如果把一个基本结构作为一个节点，接入另 一个基本结构中去，就形成了复合型拓扑 结构。 树形结构是星形结构的复合结构
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3 网络拓扑结构
如果把网络中的节点抽象成数学上的点，把 通信线路抽象成数学上的线段，这样构成 的图形称为网络的拓扑结构。 网络的拓扑结构可以分为基本结构与复合结 构。基本结构是网络拓扑结构的基本形态， 而复合结构是由几种或几个基本结构复合 而成的比较复杂的网络拓扑形态。 网络拓扑的基本结构有4种
用户层 FMS/FDA
TCP/UDP IP
数据链路层 数据链路层
物理层
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物理层
物理层
数据链路层 物理层485
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控制网络模型2
ISO
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层
LonWorks
应用程序 数据解释 请求/响应、确认 端到端传输 报文寻址
介质访问 MAC 数据链路层 LLC
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（4） 交换技术
三种数据交换方式： 线路交换方式； 报文交换方式； 报文分组交换方式。

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线路交换方式
线路交换方式是指在需要通信的两台微机之 间建立起一条实际的物理连接，再在这条 实际的物理链路上交换数据。线路交换方 式把通信分为线路建立、数据通信、线路 拆除三个阶段。
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报文交换方式和报文分组交换方式
这两种交换方式不需要建立直接的物理链接，而 是经由中间节点的中转实现数据交换。 报文是双方交换的基本数据单位，包含双方的约 定信息及被传输的数据。一般有固定的格式。 报文交换方式交换的数据单位是报文，而报文分 组交换方式交换的数据单位是一个报文分组。 报文分组将报文按顺序切割而形成的更短的数据 单位，也称为分组。由于报文分组比报文短得 多，因此传送时比较灵活，用时较短。
采用插入技术实现数据透明
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思考题
1 网络的基本结构有哪些？ 2 解释CSMA工作原理。 3 什么是时分复用，什么是频分复用？ 4 解释中继、路由、网桥、网关有什么不同？
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路由器、网关
路由：作用与物理层、链路层和网络层，包 含有软件，可以选择较好的传输路径和在 不同的网络中转发数据包。 网关也称为网间协调转换器：可以连接不同 协议的网络，起到翻译的作用。 在控制网络中，网关最常见的应用就是连接 不同类型的现场总线。
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（1）异步通信
异步通信是以字符为单位进行传输，在传输 时允许字符之间有不相等的间隔与停顿。 异步格式的一个数据字包括1位起始位，8位 数据位，最后是停止位。起始位规定为0， 8位数据位依据由低位到高位的顺序发送， 前7位组成1个字符编码，第8位为奇偶校 验位。停止位可以选择1位、1.5位、2位。 这样形成的异步格式数据字可以是10位， 10.5位或11位。空闲(IDLE)位又称传号位, 空闲时间长度任意，状态为“ 1” 。 2019/2/22 30
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2 控制网络的特点
控制网络的范围在几千米之内，属于局域网 或局域网的子网。 控制网络节点：各类开关；传感器、变送器； 各种调节阀；电机（马达）控制设备；网 络中继设备。 控制网络特点：数据量相对较小，传输距离 较短，实时性，可靠性要求较高。 发展目标：实时性、抗干扰能力、总线供电。
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5 网络传输的访问控制方式
1 载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD） 总线形网络。先听－后讲 不坚持：等待一段时间再监听，空闲发送。 1坚持：一直监听空闲立即发送。 P坚持：监听间隔随冲突概率变化。
此项技术已经广泛地应用于网络数据传输中。
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（2） 令牌