总线型拓扑结构
总线型拓扑结构
总线型拓扑结构简称总线拓扑，它是将网络中的各个节点设备用一根总线(如同轴电缆等)挂接起来，实现计算机网络的功能。
总线型拓扑结构的数据传输是广播式传输结构，数据发送给网络上的所有的计算机，只有计算机地址与信号中的目的地址相匹配的计算机才能接收到。采取分布式访问控制策略来协调网络上计算机数据的发送，如图所示。
图
主要优点
①网络结构简单，节点的插入、删除比较方便，易于网络扩展。
②设备少、造价低，安装和使用方便。
③具有较高的可靠性。因为单个节点的故障不会涉及整个网络。
主要缺点
①故障诊断困难。总线型的网络不是集中控制，故障诊断需要在整个网络的各个站点上进行；
②故障隔离困难。当节点发生故障，隔离起来还比较方便，一旦传输介质出现故障时，就需要将整个总线切断；
③易于发生数据碰撞，线路争用现象比较严重。
主要适用于家庭、宿舍等网络规模较小的场所。
星型拓扑结构
星型结构以中央节点为中心，并用单独的线路使中央节点与其他各节点相连，相邻节点之间的通信都要通过中心节点。
星型拓扑采用集中式通信控制策略，所有的通信均由中央节点控制，中央节点必须建立和维持许多并行数据通路。
星型拓扑采用的数据交换方式主要有线路交换和报文交换两种，线路交换更为普遍。
网络的扩展通常是采用增加中央节点的方式，将中央节点级联起来，需要增加的节点再与新中央节点连接。
1. 主要优点
① 易于故障的诊断与隔离。
② 易于网络的扩展。
③ 具有较高的可靠性。
2. 主要缺点
① 过分依赖中央节点。
② 组网费用高。
③ 布线比较困难。
星型网络是在现实生活中应用最广的网络拓扑，一般的学校、单位都采用这种网络拓扑结构组建他们的计算机网络，如图所示。
图
环型网络
环型拓扑结构是一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环，计算机通过各中继器接入这个环中，构成环型拓扑的计算机网络。在网络中各个节点的地位相等。
环型拓扑中的每个站点都是通过一个中继器连接到网络中的，网络中的数据以分组的形式发送。网络中的信息流是定向的，网络的传输延迟也是确定的。
1. 主要优点
①数据传输质量高。
②可以使用各种介质。
③网络实时性好。
2. 主要缺点
①网络扩展困难。
②网络可靠性不高。
③故障诊断困难。
环型网平时用得比较少，主要用于跨越较大地理范围的网络，环型拓扑更适合于网际网等超大规模的网络，如图所示。
图
树型拓扑结构
树型结构是从星型结构变化而来的，各节点按一定层次连接起来，形状像一颗倒置的树，最顶端只有一个节点。在树型结构的网络中有多个中心结点，形成一种分级管理的集中式网络，如图所示。
图
1. 树型结构的优点是
①连接容易。
②管理简单。
③维护方便。
2. 缺点是
①共享能力差。
②可靠性低。
高手点拨
除了以上的拓扑结构以外，还有网状及混合型拓扑结构。
学习内容
⑴网状结构
这种结构中各节点通过传输线相互连接起来，并且任何一个节点都至少与其他两个节点相连，所以网状结构的网络具有较高的可靠性，但其实现起来费用高、结构复杂、不易管理和维护。
⑵混合型拓扑结构
一般来说，一个较大的网络都不是单一的网络拓扑结构，而是将多种拓扑结构混合而成，充分发挥各种拓扑结构的优点，这就是所谓的混合型拓扑结构。
课堂练习
①用自己的语言描述拓扑的概念，并举例说明。
②画出总线型、星型、环型、树型和网状网络的拓扑结构。
局域网
局域网( Local Area Network，简称 LAN) ，通常是由地理范围在几千米以内的、采用单一或有限的传输介质、按照某种网络结构相互连接起来的计算机组成的网络，如图所示。
图
主要特点：
①数据传输速率极高。
②地理范围有限。
③误码率低。
④易维护。
局域网分类：
1. 以太网
以太网采用 CSMA/CD (带冲突检测的载波侦听多路访问)介质访问控制方法，使用的典型拓扑结构是总线型，不适用于大型或忙碌的网络。常见的以太网有四种类型： 10Base－5 、 10Base－2 、 10Base－T 、 10Base－
F ，其传输介质分别为粗缆、细缆、双绞线和光纤。
2. 快速以太网
快速以太网执行的是以太网的扩展标准，保留着传统以太网的所有特征。主要有两种类型： 100Base－T 和100Base－VG ， 100Base－T 采用了 CSMA/CD 介质访问控制方法， 100Base－VG 采用了新的介质访问方法：请求优先。快速以太网可以使用的传输介质为光纤和 5 类非屏蔽双绞线。
3. 千兆以太网
千兆以太网采用 CSMA/CD 介质访问控制方法，传输速率可达 1 Gbps ，千兆以太网可以使用的传输介质为光纤和 5 类非屏蔽双绞线。
4. ATM
ATM 是高速分组交换技术，其基本数据传输单元是信元，其速率可达 155 Mbps 。网络中增加计算机的数量，传输速率也不会降低，必须使用光纤作为传输介质，主要应用于主干网上。
5. FDDI
光纤分布数据接口(FDDI )使用基本令牌的环型体系结构，以光纤为传输介质，传输速率可达 100 Mbps ，主要用于高速网络主干，能够满足高频宽信息的传输需求。
城域网( Metropolitan Area Network ，简称 MAN) ，是一种大型的局域网，它一般覆盖一个地区或城市，其传输速率通常在 10 Mbps 以上，地域范围可以从几十千米到上百千米，一般采用 FDDI 技术和ATM 技术。
广域网
广域网( Wide Area Network ，简称 WAN) ，又称为远程网，是指处于一个相对广泛区域内的计算机及其他设备，通过公共电信设施相互连接，以实现信息交换和资源共享为目的的计算机网络，如图所示。
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典型的广域网技术：
(1) 公共交换电话网 (PSTN)
模拟拨号服务是基于标准电话线路的电路交换服务，主要用来作为连接远程站点的连接方法，比较典型的应用有：用于远程站点和本地局域网之间互连、用于远程用户拨号上网及用作专用线路的备份线路。
(2) 综合业务数字网 (ISDN)
综合业务数字网为用户提供端到端的数字通信线路，传输速率高，达到 128 Kbp/s ，而且可以通过数字通道传输语音、数据和图像信息。主要采用 2B＋D 通道接入。
(3) 不对称数字用户线(ADSL)
ADSL 是不对称数字用户线，它允许下行信息传输速率(从网络到用户设备)远远高于上行信息传输速率(从用户设备到网络)。
ADSL 支持的下行传输速率可以达到～ 8Mbp/s ，上行传输速率可达到 16 ～ 640Kbp/s 。
无线网络
无线网络是指通过无线手持终端或移动终端、无线基站、无线网卡、无线路由等无线通信设备经无线传输介质连接而成的计算机网络，是计算机网络技术与与无线通信技术相结合的产物，如图所示。
图
无线网络使用的传输介质主要有两种：无线电波和红外线。
无线网络的通信方式有扩展频谱方式与窄带调制方式。使用扩展频谱方式通信时，数据基带信号的频谱被扩展至几倍或几十倍后再搬移至射频，然后发射出去。在窄带调制方式中，数据基带信号的频谱不做任何扩展而被直接搬移至射频然后发射出去。
红外线网络采用小于 1 μ m 波长的红外线作为传输介质，有较强的方向性，它采用低于可见光的部分作为传输介质，因为红外信号要求视距传输，所以窃听困难，对邻近区域的类似系统不产生干扰，但是具有很高的背景噪声，而且受日光、环境照明的影响较大。
无线网的特点：
(1) 传输速率低
(2) 视线问题
(3) 通信盲点
课堂练习
①用自己规定的标准，给计算机网络分类。
②局域网的分类是怎样的？
③目前广泛使用的广域网技术主要有哪些？
局域网的组成
以下我们通过组建简单的共享式交换局域网来认识一下组网的过程。
1. 局域网的基本硬件主要有：服务器、工作站、网络接口卡、集线器、传输介质等。
(1) 服务器
在网络中提供服务资源并起服务作用的计算机称为服务器，如图所示。
网络中的服务器主要有为文件服务器、打印服务器、应用系统服务器等。
图
(2) 工作站
连接到网络中的计算机就称为工作站，如图所示。
工作站可以分为有盘工作站与无盘工作站。区别在于有没有外存储器。
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(3) 网络接口卡
网络接口卡简称网卡，又称为网络适配器，它是计算机与传输介质之间的物理接口，如图所示。
它的主要作用是负责将发送给其他计算机的数据转变成能够在传输介质上传输的信号发送出去，同时又要负责通过传输介质接收信号，并且将接收到的信号转换成可以被计算机识别的数据。
图
(4) 集线器
集线器也称为集中器或集线中心，简称 Hub，如图所示。
集线器的主要作用是能够对数据信号进行整形再生。是一个集中式、广播式的中继器设备。
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(5) 传输介质
传输介质的介质是用来连接计算机与计算机、计算机与集线器等的媒介，如图所示。
主要作用是连接各个网络设备。
图
2. 局域网的软件系统
局域网的软件系统主要由网络操作系统、工作站软件、网卡驱动程序、网络应用软件和网络管理软件等组成。
(1) 网络操作系统
网络操作系统运行在服务器上，负责处理工作站的请求，控制网络用户可用的服务程序和设备，维持网络的正常运行。
(2) 工作站软件
工作站软件运行在工作站上，处理工作站与网络间的通信，与本地操作系统一起工作。
(3) 网卡驱动程序
网卡驱动程序是网络硬件专用的，一般随网卡一起提供，工作站或服务器上的网卡必须经过驱动才能正常工作。
(4) 网络应用软件
网络应用软件是专门为在网络环境中运行而设计的，网络版应用程序允许多个用户在同一时刻访问、操作、使用，它是网络文件资源共享的基础。
(5) 网络管理软件
网络管理软件能监测网络上的活动并收集网络性能数据，并能根据数据提供的信息来微调和改善网络性能。
局域网的结构
局域网常见的只有两类：工作站 / 服务器型网络和对等网。
(1) 工作站 / 服务器型网络。
工作站 / 服务器型网络是指网络中至少有一台以上的专用服务器用来管理网络，控制网络运行，为网络上的用户提供共享资源，而其他的计算机作为工作站并通过服务器来访问网络上的共享资源，如图(a)所示。
图(a)
主要特点如下：
①网络运行稳定、信息管理比较安全、用户扩展方便，易于升级，可以有效地利用各工作站的资源、服务器负担小、网络工作效率高。
工作站的管理比较困难、组网成本较高，不适用于家庭。
② 对等网
对等网络是指网络中的计算机地位平等，是对等实体，既可以为别的计算机提供服务，也可以享用其他计算机提供的服务，如图(b)所示。
图(b)
主要特点如下：
① 组建和维护容易、成本较低、使用起来也比较简单。
② 数据保密性比较差、文件存储分散、不易于升级。适用于家庭、宿舍组网使用。
高手点拨
如果与计算机的组成互相比较，会发现很多的相似点。如同样由软、硬件系统组成。所以采用对比法不失为一个好方法。
课堂练习
① 家庭组网需要的硬件主要有哪些？需要安装的软件呢？
② 简要叙述基于服务器网络的特点。
③ 谈一谈你们通过因特网查找的国际标准化组织有哪些？主要从事哪些方面标准的制定？
信息、数据、信号和信道
1. 信息、数据、信号和信道
数据是包含有一定内容的物理符号，是传送信息的载体。
信息是指数据在传输过程中的表示形式或向人们提供关于现实世界事实的知识，它不随载荷符号形式的不同而改变。
数据是信息传送的形式，信息是数据表达的内涵。
信号是数据的电编码、电磁编码或其他编码。信号可以分为模拟信号和数字信号。
信道是信号传输的通道，包括通信设备和传输媒体。信道按传输信号的形式可以分为模拟信道和数字信道。模拟信道用于传输模拟信号，数字信道用于传输数字信号，如图所示。
图
2. 数字数据与模拟数据
模拟数据是指在某个区间产生的连续值，如，声音、视频、温度、压力。数字数据是有限个离散值，如字符串、整数数列。
模拟信号是在一定范围内可以连续取值的信号，是一种连续变化的电信号，它可以不同频率在介质上传输，如图(a)所示。
数字信号是一种离散的脉冲序列，它的取值是有限个数，它以恒定的正电压 / 负电压或正电压 /0 电压，表示“ 1 ”、“ 0 ”，可以用不同的位速率在介质上传输，如图(b)所示。
图
数据通信模型
通信系统的基本作用是在发送方 ( 信源 ) 和接收方 ( 信宿 ) 之间传递和交换信息。根据通信系统是利用模拟信号还是数字信号来传递消息，通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。
模拟通信系统利用模拟信号来传递信息，如现在广泛使用的电话、广播和电视。系统一般由信源、调制器、信道、解调器、信宿以及噪声源组成，如图所示。
图
数字通信系统利用数字信号来传递信息，如计算机通信，数字电话、数字电视等。数字通信系统由信源、信源编码器、信道编码器、调制器、信道、解调器、信道译码器、信源译码器以及发送端和接收端时钟同步组成，如图所示。
图
数据通信系统的主要技术指标
① 带宽：信号在通信线路上传输时最高频率与最低频率之差叫信号的频带宽度，简称带宽或称为通频带。数字信号带宽与脉冲宽度成反比。
②信道容量：即单位时间内最大可传输信息的位数，是信道传输信息的最大能力的指标。无噪声理想信道容量与信道的带宽的关系如下：
其中：C为信道容量，H为信道带宽 ( 信道能够传输信号的最大频率范围 ) ， N为传输时为一个码元所取的离散值个数。本公式也称为奈奎斯特公式或无噪信道传输能力公式。
对有噪声的实际信道，其关系如下：
其中： S/N为接收端的信噪比。本公式也称为香农公式。
③ 位速率：位速率也称信号速率，常用S 表示，位速率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位数来表示，其单位为位每秒(bps)。
④ 波特率波特率也称调制速率，也称码元速率。位速率和波特率之间有如下关系：
其中：N 是一个脉冲信号所表示的有效状态，在二进制方式中，N=2，故S=B。即数据传输速率和调制速率相等。
⑤ 误码率：误码率指信息传输的错误率，是衡量传输系统可靠性的指标。误码率以在接收的码元中的错误码元占总传输码元的比例来衡量，通常应低于。
① 试举例说明数据与信息的区别。
② 举例说明模拟数据与数字数据。
③ 试用拨号上网说明模拟通信系统模型。
⑤ 数据通信系统主要技术指标有哪些？
数据传输过程
1. 数据传输
两台计算机之间的数据传输首先需要将信息用二进制代码来表示，其次还要将二进制代码以一定的信号形式 ( 如电压、电流、脉冲等 ) 来表示，然后将信号经由信道进行传输，到达接收方后，再根据这些信号恢复为代码，从而得到发送端的信息，如图所示。
图
2. 几个概念
模拟通信：模拟信号通过模拟信道进行传输。
数字通信：模拟信号通过数字信道进行传输。
数据通信：是专指信源和信宿中数据的形式是数字的，而不论是通过数字信道传输还是模拟信道传输。
3. 优点
(1) 抗干扰能力强
(2) 适合远距离传输
(3) 安全保密性好
(4) 适合多媒体信息传输
基带传输和宽带传输
数据传输方式依其数据在传输线上原样不变地传输还是调制变样后再传输，可以分为基带传输和宽带传输两大类。
1. 基带信号与基带传输
二进制数字脉冲信号称为基带信号。
基带传输是将数据直接转换为脉冲信号加到电缆上进行传送的数据传输方式。
2. 宽带信号与宽带传输
宽带信号是将多组基带信号分别调制不同频率的载波，并由这些载波分别占用不同频段的调制载波组成。
宽带传输是将数据加载到载波信号上进行传送的数据传输方式。
基带传输和宽带传输最重要的区别在于：基带传输采用的是“直接控制信号状态”的传输方式，而宽带传输采用的是“控制载波信号状态”的传输技术。
并行传输和串行传输
依据传输线数目的多少，可以将数据传输方式分为：并行传输和串行传输。并行传输用于短距离、高速率的通信，串行传输用于长距离、低速率的通信。
1. 并行传输
并行传输是指数字信号以成组的方式在多个并行信道上传输，数据由多条数据线同时传送与接收，每个比特使用单独的一条线路。
并行传输的优点在于传送速率高，发收双方相互之间不存在字符同步的问题，缺点是需要多个并行信道，增加了设备的成本，而且并行线路的电平相互干扰也会影响传输质量，不适于做较长距离的通信，主要用于计算机内部或同一系统设备间的通信。如计算机与打印机之间的数据传输，如图所示。
图
2. 串行传输
串行传输就是将比特流逐位在一条信道上传送。需要解决收发双方如何保持码组或字符同步的问题。
相对于并行传输，串行传输的效率低，传输速率慢，但由于只有一条信道，减少了设备的成本，且易于实现与维护。计算机与 Modem 之间的通信就是串行传输，如图所示。
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单工、半双工和全双工
1. 单工通信
单工通信是指在两个通信设备间，信息只能沿着一个方向被传输。
采用单工通信时，在通信设备双方中，一方为发送设备，另一方为接收设备。广播和电视节目的传送以及寻呼系统都属于单工通信的例子，如图所示。
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2. 半双工通信
半双工通信是指两个通信设备间的信息交换可以双向进行，但不能同时进行。也就是说，在同一时间内仅能使信息在一个方向上传输，如图所示。
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3. 全双工通信
全双工通信是指两个通信设备间可以同时进行两个方向上的信息传输。
两个通信应同时具有发射和接收的功能，与通信站相接的传输设备和传输控制协议必须提供全双工的工作方式，同是还应对缓存器作特殊的考虑，如想进行同时读写就要求缓存中也能同时释放和分配存储器等，如图所示。
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异步传输和同步传输
1. 异步传输
异步传输方式又称为起止式同步方式，它是以字符为单位进行同步的，且每一字符的起始时刻可以为任意。数据格式如图所示。
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2. 同步传输
同步传输方式是以固定的时钟节拍来连续串行发送数字信号的一种方法。其数据格式如图所示。
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多路复用技术
多路复用技术是使多路数据信号共同使用一条线路进行传输的技术。
(1) 频分多路复用技术 (FDM)
频分多路复用将信道的可用带宽划分为若干个小频带，每个小频带传送一路信号，形成一个子信道，如图所示。
频分多路复用常用于模拟信号的传输，如图所示。
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(2) 时分多路复用技术 (TDM)
时分多路复用技术是将通信信道传输数据的时间划分为若干个时间段，每一路信号占用一个时间段，在其占用的一段时间内，信号独自使用信道的全部带宽。
时分多路复用通常用于数字数据的传送，也可用于模拟信号的传送。
时分多路复用在任一时刻，只传送一种信号，多路信号分时地在信道中传送，如图所示。
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(3) 波分复用技术 (WDM)
波分复用是把光波波长分割复用，在一根光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。基本原理是在发送端将不同的光信号组合起来，也即是复用过程；耦合到光线线路上用一根光纤进行传输，在接收端又将组合波长的光信号区分开来，即完成解复用过程，再通过进一步处理恢复出原信号后送入不同的终端。
课堂练习
① 举例说明单工通信、半双工通信和全双工通信。
② 异步传输和同步传输数据格式上的主要区别是什么？
③ 简述 3 种复用技术的主要工作原理。
电路交换
⑴电路交换的原理
电路交换过程主要有3个阶段：电路建立、数据传输和电路拆除。
①电路建立
在传输数据之前，先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。
②数据传输
电路建立以后，数据就可以从源站发往目的站，电路连接是全双工的，数据可以在两个方向传输。在整个数据传输过程中，所建立的连接必须始终保持连接状态。
③电路拆除
数据传输结束后，由某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方的节点链路，将电路的使用权交还给网络，以供其他用户使用。
⑵电路交换的特点
电路交换方式的特征是在整个连接路径中均采用物理连接。
优点：信息传输时延小；电路是透明的；信息传送的吞吐量大。
缺点：网络资源利用率较低；数据通信的效率较低；通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信规程等要完全兼容，不同速率和不同通信协议之间的用户不能通信。
⑶适用范围
电路交换方式进行数据通信，可以用于公用交换网，即电话网，以及专线方式，如数字数据网 DDN 。
电路交换适用于信息量大的场合。
报文交换
报文交换也称为包交换，它将用户的一个报文分成若干个报文组，以报文组为单位采用“存储－转发”交换方式进行通信。
⑴报文交换的工作原理
报文交换采用存储－转发原理，即交换机把来自用户的报文先暂时存放在节点机内排队等候，网络上链路空闲时就转发出去至下一节点，报文在下一节点再存储－转发，直到到达目的节点。信息是以报文为单位传输的，网络节点具有信息处理、存储和路由选择的功能。
⑵报文交换的特点
报文交换的优点是：
报文交换过程没有电路接续，可以采用多路复用，提高线路的利用率；用户不需要叫通对方就可以发送报文；容易实现不同类型的终端之间的通信。
报文交换的缺点是：
数据时延较大，不利于实时通信；要求交换机有高速处理能力及大的存储容量，增加了设备的开支。
分组交换
分组交换采用了“存储－转发”的方式，同时把报文分割成若干较短的、按一定格式组成的分组进行交换和传输。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种，是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。
⑴虚电路分组交换
虚电路分组交换在传送数据前必须在发送端和接收端之间建立一条逻辑连接，数据按照事先建好的路径顺序传输。传送数据量较大时，通常采用虚电路方式。
⑵数据报分组交换
数据报分组中每个分组的大小有严格的限制，每个数据报自身携带足够的地址信息。各数据报所走的路径不一定相同，各个数据报到达目的地的顺序可能不同，有的数据报会丢失。
⑶分组交换的特点
分组交换采用“存储－转发”方式，不独占信道；信息传输时延较小；为不同通信规程的数据终端间
能相互通信提供了会话环境；可靠性高。
分组交换的技术实现复杂，软件及硬件结构都较为复杂；网络附加的信息较多。分组交换主要应用于计算机终端连网。
课堂练习
①简要叙述电路交换的过程。
②报文交换的特点是什么？
③分组交换有几种技术？简要叙述其特点。
差错控制机制
在计算机进行数据通信时，在实际的数据传输过程中不可避免地会出现差错，需要在数据传输中引入差错控制技术。
1. 差错与差错控制
差错也称为传输差错，是指数据在传输过程中，由于外界因素或线路本身的电器特性，使接收端接收到的数据与发送的数据不一致。
差错控制是指在数据传输过程中，使用必要的技术或方法，发现或纠正数据传输中的差错，把差错限制在尽可能小的范围内的控制技术。
2. 噪声种类
传输差错一般是由噪声引起的，噪声主要有两类：一类是热噪声，是电子在传输介质导体中作高速杂乱运行，产生的一种宽频背景噪声，是随机的噪声；另一类冲击噪声，是由外界电磁干扰引起的，冲击噪声比热噪声幅度大，是引起传输差错的主要原因。
3. 差错控制方法
检错法：是在要发送的数据块上附加冗余位，使接收方知道有差错发生，但不知道是什么样的差错，然后向发送方请求重传，常用的是奇偶校验码和 CRC 循环冗余校验码。
纠错法：是在要发送的数据块上附加足够的冗余信息，使接收方能够推导出已发出的数据应该是什么，常用的是海明校验码。
差错控制的基本方式
差错控制基本方式主要有检错反馈重发、前向纠错和混合纠错三种。
1. 检错反馈重发
检错反馈重发又称为自动请求重发，简称 ARQ 。
工作原理：发送端对所发送的序列进行差错控制编码，接收端根据检验序列的编码规则判决有无误码，若发现有误码，则利用反向信道要求发送端重发有错的信息，直至接收端检测认为无误为止，从而达到纠正差错的目的，如图所示。
图
2. 前向纠错方式( FEC )
工作原理是：发送端将信息编成具有检错和纠错能力的码字并发送出去，接收端对接收到的码字进行译码，译码时不但能发现错误，而且能自动进行错误纠正，并且将已纠正的信息送给接收器，如图所示。
图
3. 混合纠错
混合纠错方式综合了上述两种纠错方式，其基本原理是发端发送具有一定纠错能力的码字，接收端对所收到的数据进行检测。若发现错误，就对少量的能纠正的错误进行纠正，而对于超过纠错能力的差错通过反馈重发方式予以纠正。
常用的检纠错码
①循环冗余码CRC：又称多项式码。它利用事先生成的一个多项式去除要发送的信息多项式，得到多
项式就是所需的循环冗余校验码。循环码检验具有良好的数学结构，易于实现，发送端编码器和接收端检测译码器的实现较为简单，同时，具有十分强的检错能力，特别适合于检测突发性错误，在计算机网络中得到了广泛的应用。
②奇偶检验码：是一种最常见的检错码。它是在一个二进制数上加上一个校验位，以便检测差错。在偶校验中，要在每个字符上加上一个附加位，使得该字符中“ 1 ”的个数为偶数。在奇校验中，要在每一个字符上增加一个附加位，使得该字符中“ 1 ”的个数为奇数，接收方则通过判断接收的数据中 1 的个数是否为偶数来确定传输是否出错。
③等重码：又叫恒比码，其特点是码集中每个码组中“ 1 ”和“ 0 ”的个数保持恒定比例，如果接收端收到码不符合恒比规律，就认定有错。
④方阵检验码：也称为行列监督码，其码字中的每个码元受到行和列的两次监督。方阵码常用于纠正突发差错，该码常用于计算机内部通信系统中。
高手点拨
在 CRC 中，采用的是模 2 除法，即减法不借位，加法不进位，异或运算。
课堂练习
① 数据传输过程中出现差错的主要原因是什么？
②简述检错反馈重发的工作原理。
③简述奇偶检验码的工作原理。
几种网络拓扑结构及对比
局域网的实验一 内容:几种网络拓扑结构及对比 1星型 2树型 3总线型 4环型 计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。计算机网络的拓扑结构就是把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构:分为逻辑拓扑与物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。总线型拓扑:就是一种基于多点连接的拓扑结构,所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道,每台PC只要连一条线缆即可但就是它的缺点就是所有的PC不得不共享线缆,优点就是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。环行拓扑:把每台PC连接起来,数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地,在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错,整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆,所以能获得好的性能。树型拓扑结构:把整个电缆连接成树型,树枝分层每个分至点都有一台计算机,数据依次往下传优点就是布局灵活但就是故障检测较为复杂,PC环不会影响全局。星型拓扑结构:在中心放一台中心计算机,每个臂的端点放置一台PC,所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯,除了中心机外每台PC仅有一条连接,这种结构需要大量的电缆,星型拓扑可以瞧成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。 编辑本段计算机网络拓扑 计算机网络的拓扑结构就是引用拓扑学中研究与大小,形状无关的点,线关系的方法。把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系,就是建设计算机网络的第一步,就是实现各种网络协议的基础,它对网络的性能,系统的可靠性与通信费用都有重大影响。最基本的网络拓扑结构有:环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑三个。 1、总线拓扑结构 就是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构 优点:结构简单、布线容易、可靠性较高,易于扩充,节点的故障不会殃及系统,就是局域网常采用的拓扑结构。缺点:所有的数据都需经过总线传送,总线成为整个网络的瓶颈;出现故障诊断较为困难。另外,由于信道共享,连接的节点不宜过多,
总线型拓扑结构优缺点是什么
总线型拓扑结构优缺点是什么 什么是拓扑结构计算机网络拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式，在局域网中明确一点讲就是文件服务器、工作站和电缆等的连接形式。现在最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑（由总线型演变而来）以及它们的混合型。顾名思义，总线型其实就是将文件服务器和工作站都连在称为总线的一条公共电缆上，且总线两端必须有终结器；星形拓扑则是以一台设备作为中央连接点，各工作站都与它直接相连形成星型；而环形拓扑就是将所有站点彼此串行连接，像链子一样构成一个环形回路；把这三种最基本的拓扑结构混合起来运用自然就是混合型了！ 计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小、形状无关的点、线关系的方法，把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。 拓扑结构的分类1、总线型拓扑总线型拓扑是一种基于多点连接的拓扑结构，是将网络中的所有的设备通过相应的硬件接口直接连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可。在总线型拓扑结构中，所有网上微机都通过相应的硬件接口直接连在总线上，任何一个结点的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散，并且能被总线中任何一个结点所接收。由于其信息向四周传播，类似于广播电台，故总线型网络也被称为广播式网络。总线有一定的负载能力，因此，总线长度有一定限制，一条总线也只能连接一定数量的结点。最著名的总线拓扑结构是以太网（Ethernet）。 总线布局的特点：结构简单灵活，非常便于扩充；可靠性高，网络响应速度快；设备量少、价格低、安装使用方便；共享资源能力强，非常便于广播式工作，即一个结点发送所有结点都可接收。 在总线两端连接的器件称为端结器（末端阻抗匹配器、或终止器），主要与总线进行阻抗匹配，最大限度地吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。总线型
网络系统拓扑结构图
网络拓扑结构 网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒体互联在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。 如果一个网络只连接几台设备,最简单的方法是将它们都直接相连在一起，这种连接称为点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互联网络,如下图所示。 图中有6个设备，在全互联情况下,需要15条传输线路。如果要连的设备有n个,所需线路将达到n(n-1)/2条!显而易见,这种方式只有在涉及地理范围不大，设备数很少的条件下才有使用的可能。即使属于这种环境,在LAN技术中也不使用。我们所说的拓扑结构，是因为当需要通过互联设备(如路由器)互联多个LAN时,将有可能遇到这种广域网(WAN)的互联技术。目前大多数网络使用的拓扑结构有3种: ①星行拓扑结构; ②环行拓扑结构; ③总线型拓扑结; 1.星型拓扑结构 星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构，如下图所示。其中,图(a)为电话网的星型结构,图(b)为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星型结构,处于中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。
(a)电话网的星行结构(b)以Hub为中心的结构 这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。 这种网络拓扑结构的一种扩充便是星行树,如下图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型,Hub的级连而形成树。然而,应当指出,Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。 还应指出,以Hub构成的网络结构,虽然呈星型布局,但它使用的访问媒体的机制却仍是共享媒体的总线方式。 2.环型网络拓扑结构 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图5所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。 环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图5中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。 环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。
现场总线技术的特点及发展趋势
现场总线技术的特点及发展趋势 摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。 关键词现场总线数字通讯集散系统 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90 年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。现场总线不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。 人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。作为新一代控制系统，它一方面突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现有较强实力和影响的现场总线技术有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。 一、现场总线的技术特点 1、具有良好的系统开放性。现场总线技术通信协议公开，相关标准的一致，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。用户可按自己需要的大小把来自不同供应商的产品随意组成不同的系统。 2、系统结构的高度分散性。因为自控技术的飞速发展，现场设备本身已经具备自动控制的基本功能，所以现场总线技术采用了全分布式控制系统的体系结构。这种体系结构从根本上改变了现有DCS的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统可靠性。 3、互可操作性与互用性。现场总线技术可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。互用性意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 4、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、流量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
什么是拓扑结构
拓扑（Topology）是将各种物体的位置表示成抽象位置。在网络中，拓扑形象地描述了网络的安排和配置，包括各种结点和结点的相互关系。拓扑不关心事物的细节也不在乎什么相互的比例关系，只将讨论范围内的事物之间的相互关系表示出来，将这些事物之间的关系通过图表示出来。网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做"拓扑结构"，通俗地讲这些网络设备如何连接在一起的。 拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、总线结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构、分布式结构等。 星型结构 星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。它具有如下特点：结构简单，便于管理；控制简单，便于建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。但缺点也是明显的：成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差。 环型结构 环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。 环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。 总线型结构 总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。 总线型结构的网络特点如下：结构简单，可扩充性好。当需要增加节点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连，当总线负载不允许时还可以扩充总线；使用的电缆少，且安装容易；使用的设备相对简单，可靠性高；维护难，分支节点故障查找难。 分布式结构 分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式，分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。 树型结构 树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。 网状拓扑结构 在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。
网络拓扑结构大全和图片
网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 星型结构 星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络。中心节点可以是文件服务器，也可以是连接设备。常见的中心节点为集线器。 星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理，各节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点，再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此，中心节点相当复杂，而各个节点的通信处理负担都很小，只需要满足链路的简单通信要求。 优点： （1）控制简单。任何一站点只和中央节点相连接，因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。 （2）故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。 （3）方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。 缺点： （1）需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也骤增。 （2）中央节点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故障，则全网受影响。 （3）各站点的分布处理能力较低。 总的来说星型拓扑结构相对简单，便于管理，建网容易，是目前局域网普采用的一种拓扑结构。采用星型拓扑结构的局域网，一般使用双绞线或光纤作为传输介质，符合综合布线标准，能够满足多种宽带需求。 尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑，然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的线缆连接到中心设备，因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备，而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要，这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。 扩展星型拓扑： 如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连的其它网络设备，这种拓扑就称为扩展星型拓扑。 纯扩展星型拓扑的问题是：如果中心点出现故障，网络的大部分组件就会被断开。
几种现场总线技术的介绍比较
几种现场总线技术的介绍比较 ---- [编者按]:现场总线技术是自动化领域计算机、通讯和网络技术的发展而发展起来的新兴技术，它是先进的电子技术、仪表技术、计算机技术和网络技术的集成体。现场总线（Filedbus）是在生产现场用于连接智能现场设备的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络，现场总线控制系统FCS（Filedbus control system）则是基于现场总线的自动控制系统，即以现场总线作为工厂底层网络，通过网络集成而构成的自动控制系统网络，按照公开、规范的通讯协议在智能设备之间、智能设备与远程计算机之间实现数据传输和信息交换，从而实现控制与管理一体化的综合自动控制系统。纵观控制系统的发展过程，任何一种新的控制系统的出现都是针对旧的控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，并在用户需求和市场竞争等外部因素的推动下占据主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生和发展也经历了同样的过程。[FCS的发展与历史] 现场总线技术(FCS)简介 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制 造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基 础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一 个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、 数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的 热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后 在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的 底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低 的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传 送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具 有不同上层高速数据通信网的特色。所谓PAC，ARC咨询公司率先提出这一概念，他们提出， “目前自动化技术领域出现了一种新的发展趋势，即高端PLC的功能正在接近小型DCS和 SCADA系统的功能，而同时一种新兴的技术——可编程自动化控制器（PAC）的出现，开始 改变PLC市场格局。相比PLC，这种PAC产品具有更强的通讯能力，更大的存储容量和更快 的CPU速度，使PLC成为一种通用的自动化平台组件。”同时，他们还对PAC的概念进行了 详细定义：诸如在一种平台上实现逻辑控制、传动控制、运动控制和过程控制等多种功能； 具有公用对象标记和统一数据库的多学科开发平台；控制软件允许用户根据多个设备或多个 过程单元之间的过程流进行控制设计具有开放和模块化的结构，无论是工厂的机械设计还是 过程行业的单元运行，都能满足其生产过程特点；网络接口和编程语言等都采用事实上的工 业标准，能够实现不同供应商的自动化系统之间的数据交换，有利于实现多种产品的网络化
几种网络拓扑结构及对比
局域网的实验一 内容：几种网络拓扑结构及对比 1星型 2树型 3总线型 4环型 计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。计算机网络的拓扑结构是把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构：分为逻辑拓扑和物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。总线型拓扑：是一种基于多点连接的拓扑结构，所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可但是它的缺点是所有的PC不得不共享线缆，优点是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。环行拓扑：把每台PC连接起来，数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地，在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错，整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆，所以能获得好的性能。树型拓扑结构：把整个电缆连接成树型，树枝分层每个分至点都有一台计算机，数据依次往下传优点是布局灵活但是故障检测较为复杂，PC环不会影响全局。星型拓扑结构：在中心放一台中心计算机，每个臂的端点放置一台PC，所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯，除了中心机外每台PC仅有一条连接，这种结构需要大量的电缆，星型拓扑可以看成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。 编辑本段计算机网络拓扑 计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小，形状无关的点，线关系的方法。把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。最基本的网络拓扑结构有：环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑三个。 1. 总线拓扑结构 是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构 优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，节点的故障不会殃及系统，是局域网常采用的拓扑结构。缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。另外，由于信道共享，连接的节点
各类汽车总线的特点比
几种汽车总线的特点比较 随着汽车功能的不断增加、可靠性要求的不断提高以及价格的不断下降，越来越多的电子控制单元（ECU）将被引入到汽车中。目前，在高端汽车中一般会有50个以上的ECU。为了使这些ECU能够在一个共同的环境下协调工作，也为了进一步降低成本，人们设计了针对汽车通信网络的总线协议。 一般来说，汽车通信网络可以划分为四个不同的领域，每个领域都有其独特的要求。现有的主流汽车总线协议都无法适应所有的要求： 信息娱乐系统：此领域的通信要求高速率和高带宽，有时会是无线传输，目前主流应用协议有MOST，正在推出的还有IDB-1394等； 高安全的线控系统（X-By-Wire）：由于此领域涉及安全性很高的刹车和导向系统，所以它的通信要求高容错性、高可靠性和高实时性。可以考虑的协议有TTCAN、FlexRay、TTP 等； 车身控制系统：在这个领域CAN协议已经有了二十多年的应用积累，其中包括传统的车身控制和传动装置控制； 低端控制系统：此系统包括那些仅需要简单串行通信的ECU，比如控制后视镜和车门的智能传感器以及激励器等，这应该是LIN总线最适合的应用领域。 其中，控制器局域网（CAN）是最有名的、也是最早成为国际标准的汽车总线协议。CAN 协议是串行协议，能够有效地支持具有高安全等级的分布实时系统。CAN是一个多主机系统，所以它设计了高效率的仲裁机制来解决传输冲突问题，具有高优先级的系统总能优先得到总线的使用权。CAN还同时使用了其它一些防错手段，能够判断出错的节点并及时关闭之，这
样就在很大程度上保证了总线的可靠性。CAN的传输速率和总线长度相关，最高可以到 1Mbps，一般车内使用的速率是500Kbps到200Kbps。 CAN多年来作为车身控制的主干网已经形成了从IC设计到软件开发和测试验证的完整产业链，而且它还将在新的汽车主干网行业标准确立之前一直充当这一角色。 在车内，还有许多ECU的控制并不需要CAN这样高速率和高安全的通信，本地互联网络（LIN）就是为适应这类应用而设计的低成本解决方案。LIN是一个公开的协议，它基于SCI （UART）串行通信的格式，结合了汽车应用的特点。LIN是单一主机系统，不但降低了硬件成本，而且在软件和系统设计上也能更容易地兼容其它网络协议，比如CAN。LIN的传输速率最高可到20Kbps，主要是受到EMI和时钟同步的限制。 由于LIN器件易得——几乎所有的IC都带有SCI（UART）接口，LIN很快就在车内低端控制器领域取得领先地位。典型的LIN应用有车门、后视镜、导向轮、马达、照明以及其它智能传感器。LIN不但定义了物理层和数据层，还定义了相关的应用软件层。这些都为LIN 方案提供商解决了设备兼容的问题，很有利于汽车工业的规模生产。相信LIN协议会是汽车低端控制网络的未来标准。 车内除了嵌入式控制系统以外，还有诸如媒体播放器、导航系统、无线通信系统以及其他多种信息娱乐设备，这些设备之间的互连需要更高速的通信协议。媒体导向系统传输协议（MOST）是目前车载信息娱乐系统普遍接受的高速通信协议。MOST基于ISO/OSI七层网络模型设计，物理层由光纤通信组件构成，具有很好的抗干扰性，设计传输速率可达150Mbps （目前产品可达25Mbps）。除了控制数据外，MOST数据可分为同步传输数据和异步传输数据，具有很大的灵活性——同步数据可直接用于音视频设备，异步数据可用于传输其它数据块，如导航地图数据等，甚至也可用于支持TCP/IP数据包的传输。MOST还定义了应用层，包括MOST设备、功能块、功能函数以及参数格式等等，这些协议可以确保各个厂家生产的设备具有MOST互联性，也有利于车内信息娱乐设备的及时更新换代。 IDB-1394是从IEEE 1394标准演化而来的另一种支持车内信息娱乐系统的高速通信协议。IDB-1394可以达到400Mbps或更高的传输速率，而且IEEE 1394也是一种很成熟的通信协议，已经有很多设备支持。这些都是IDB-1394的优势，然而由于MOST受到更多厂商的支持，包括一些软件开发商的支持，可以预计MOST将会在汽车工业中进一步扩张势力。 汽车线控系统，按照汽车工程师社团（SAE）的定义，需要一个安全等级为C的通信网络架构。如果要实现一个完全的线控汽车，没有传统的机械或液压系统作备份，不但要对传统的机械和液压单元作创新性的ECU替代，而且传统的CAN总线系统也不再适用。CAN的本质是一种事件驱动的协议，在高安全性的系统中，CAN缺乏必要的决定性、同步性和容错性。因此人们开始为线控汽车设计满足安全性要求的新一代汽车主干通信网络。TTCAN、FlexRay 和TTP就是其中的主要代表，它们无一例外地都采用了时间驱动的机制。在时间驱动的系统里，信息的发送由预先设立好的时间表确定，所有的节点都知道什莫时间该发送，什莫时间该收取；信息收发的不确定性仅仅是时间同步的误差，而这个误差通常可以控制在非常小的范围内。这一特点使时间驱动的通信网络成为线控汽车通信网络的必然选择。 TTCAN由CAN发展而来，数据格式和CAN兼容。它定义了一个时间周期，在此周期内又有多个时间间隔，有些时间间隔专用于特定的网络节点（无需仲裁），其余间隔类似普通的
网络的拓扑结构分类
网络的拓扑结构分类 网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。 1.星型网络：各站点通过点到点的链路和中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。 每个结点都由一条单独的通信线路和中心结点连结。优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。 2.环形网络：各站点通过通信介质连成一个封闭
的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。 各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输。 优点：结构简单、容易实现，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。 缺点: 环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网（Token Ring） 3.总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。
是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连 接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结 点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。 优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充， 是局域网常采用的拓扑结构。 缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个 网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。最著名的总线 拓扑结构是以太网（Ethernet）。 树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构 的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。 ④树型拓扑结构 是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。优点：连结简单，维护方便，适用于汇集信息的使用要
现场总线的概念和特点
现场总线的概念和特点 1.什么是现场总线随着网络技术发展和市场需求的变化，工业设备实 现网络化管理控制已经成为一种必然趋势，改善工业控制系统同样也需要在不同生产设备之间实现高效、可靠、标准化的互联，经过多年的努力，国际上最后公布了8 种现场总线。制定总线的初衷在于不同厂家的设备进行互连，可是，这8 种总线目前是不能完全互连的。 所谓现场总线，是指将现场设备(如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等)与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。现场总线控制系统FCS 是集当今计算机技术、网络技术和控制技术为一体的当代最先进的计算机控制技术，它适用于工业过程控制、制造业及楼宇自动化等领域，将成为现代计算机控制系统的主流。具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。现场总线技术使现场级设备的信息作为整个企业信息网的基础，提高了控制系统的信息处理能力和运行可靠性，节省了系统的硬件和布线费用，方便了用户对系统的组态、管理和维护。 现场总线(Field b 山)技术是工业自动化最深刻变革之一。PLC 和工控机采用现场总线后可方便地作为νo 站和监控站连接在DCS 系统中。现场总线可以更容易地从现场获取设备信息，工厂操作员和管理人员能够对其过程进行更严格的控制，从而改进性能、增加过程的可用性和一致性。 当前，国际上具有代表性的现场总线技术与产品是Profibus、CanBus 与LonWorks，CC-link，DeviceNet，Modbus 等，后面分别予以简要说明。2.现场总线技术特征
网络拓扑图结构类型优缺点分析
网络拓扑图结构类型优缺点分析 导读： 计算机网络拓扑图是用来表示计算机组成中网络之间设备的分布情况以及连接状态的。在计算机网络设计中，网络拓扑结构的设计也显得尤为重要，其中第一个需要解决的就是在给定计算机的位置，并且保证一定的网络响应时间、吞吐量以及可靠性的条件下，再通过选择适当的路线、线路容量以及连接方式等，使整个网络结构合理并耗费最低的成本。 在绘制网络拓扑图时，不管是局域网还是广域网，拓扑绘图的选择也要考虑到很多要素。那么，在常见的几种结构类型中，应该如何选择呢? 1、星型拓扑结构：是由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成。
优点：集中控制，结构简单灵活、建网容易，便于控制和管理，故障诊断和隔离比较容易。 缺点：是中央结点负担较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高。 2、总线拓扑结构：是由一条高速主干电缆也就是总线跟若干节点进行连接而成的网络形式。总线拓扑是使用最普遍的一种网络。
优点：结构简单灵活，易于扩充，布线容易，使用方便，性能较好。 缺点：总线的传输距离有限，通信范围受到限制，而且总线故障将对整个网络产生影响。 3、环型拓扑结构：环型拓扑网络由站点和连接站的链路组成一个闭合环，其信息的传送是单向的，所以每个节点需要安装中继器，以此来接收、放大、发送信号。环型拓扑是局域网常采用的拓扑结构之一。
优点：结构简单，建网容易，传输距离远，便于管理。 缺点：当结点过多时，将影响传输效率，不利于扩充，故障检测也比较困难。 4、树型拓扑结构：树型拓扑从总线拓扑演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。树形拓扑结构是当前网络系统集成工程中最常见的一种结构。
网络拓扑结构大全和图片(星型、总线型、环型、树型、分布式、网状拓扑结构)
网络拓扑结构总汇 星型结构 星型拓扑结构就是用一个节点作为中心节点,其她节点直接与中心节点相连构成得网络。中心节点可以就是文件服务器,也可以就是连接设备。常见得中心节点为集线器。 星型拓扑结构得网络属于集中控制型网络,整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理,各节点间得通信都要通过中心节点。每一个要发送数据得节点都将要发送得数据发送中心节点,再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此,中心节点相当复杂,而各个节点得通信处理负担都很小,只需要满足链路得简单通信要求。 优点: (1)控制简单。任何一站点只与中央节点相连接,因而介质访问控制方法简单,致使访问协议也十分简单。易于网络监控与管理。 (2)故障诊断与隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测与定位,单个连接点得故障只影响一个设备,不会影响全网。 (3)方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务与网络重新配置。 缺点: (1)需要耗费大量得电缆,安装、维护得工作量也骤增。 (2)中央节点负担重,形成“瓶颈”,一旦发生故障,则全网受影响。 (3)各站点得分布处理能力较低。 总得来说星型拓扑结构相对简单,便于管理,建网容易,就是目前局域网普采用得一种拓扑结构。采用星型拓扑结构得局域网,一般使用双绞线或光纤作为传输介质,符合综合布线标准,能够满足多种宽带需求。 尽管物理星型拓扑得实施费用高于物理总线拓扑,然而星型拓扑得优势却使其物超所值。每台设备通过各自得线缆连接到中心设备,因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备,而网络得其她组件依然可正常运行。这个优点极其重要,这也正就是所有新设计得以太网都采用得物理星型拓扑得原因所在。 扩展星型拓扑: 如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连得其它网络设备,这种拓扑就称为扩展星型拓扑。 纯扩展星型拓扑得问题就是:如果中心点出现故障,网络得大部分组件就会被断开。 环型结构 环型结构由网络中若干节点通过点到点得链路首尾相连形成一个闭合得环,这种结
现场总线NCUC-Bus的技术特点与应用情况
现场总线NCUC-Bus的技术特点与应用情况 1.现场总线NCUC-Bus 技术在国内的发展情况 为加快中国高档数控系统的技术研发进度，2008 年2 月，成立了由华中数控、大连光洋、沈阳高精、广州数控、浙江中控组成的数控系统现场总线技 术联盟(NC Union of China Field Bus ) ,国家发改委副主任张国宝亲自担任领导联盟的领导小组组长。2010 年至2012 年间，联盟召开多次重大会议，设立了NCUC-Bus 协议规范的标准工作组，形成了协议的草案，经标准审查会审查之后，最终确立了NCUC-Bus 现场总线协议规范的总则、物理层、数据链路层规范和服务、应用层规范和服务。 2.现场总线NCUC-Bus 的技术特点 如图2 所示，基于NCUC-Bus 的总线式伺服及主轴驱动，采用统一的编码器接口，支持BISS ,HIPERFACE, ENDAT2.1/2.2、多摩川等串行绝对值编码器通讯传输协议。板卡上带有光纤接口，可以通过光纤连接至总线上，实现基 于NCUC-Bus 协议的数据交互。用PHY + FPGA 的硬件结构，整个协议的处理都在FPGA 中实现，并通过主从总线访问控制方式实现各站点的有序通信。NCUC-Bus 采用动态“飞读飞写”的方式实现数据的上传和下载，实现了通信的 实时性要求;通过延时侧量和计算时间戳的方法，实现了通信的同步性要求;同时，采用重发和双环路的数据冗余机制及CRC 校验的差错检测机制，保障了 通信的可靠性要求。通过在一些高档数控机床项目中的实施，取得了良好的应 用效果，验证了NCUC-Bus 的有效性。 如图1 所示，基于NCUC-Bus 的数控系统IPC 单元，是属于嵌人式工业计算机模块，可以运行LINUX, WINDOWS 操作系统，它具备VGA, USB,RJ- 45 等PC 机标准接口，可以用于数控装置HMI、MLU 及数控系统内部职能模
RS485 总线拓扑结构
总线拓扑结构的分类： 总线拓扑结构可以分为星型拓扑结构，树形拓扑结构，总线型拓扑结构还有环形拓扑结构，按照485总线的标准布线规范，485总线布线只能按照总线型拓扑结构进行布线，但是现场环境复杂多变，为了485线路能够稳定运行，可能需要其他的拓扑结构，利用相应的设备，485总线是可以有其他的拓扑结构的。 本文介绍一下相关的拓扑结构形式以及他们是怎样实现的。 总线型拓扑结构： 总线型拓扑结构是485总线布线的标准敷设方式，其主控设备与多个从控形成手牵手的菊花链连接方式，即：假设整个485总线上有A,B,C,D,E多个设备，其接线方式是，将A的485+接到B的485+接口上，再从B的485+上面再引一条线接到C的485+上面，以此类推，一直接到E的485+接口上面，485-的接线方式和485+的接线方式类似。 星型拓扑结构：星型拓扑结构是485总线使用得比较多的接线方式，由于485总线上的设备相对比较分散，而且主控设备一般作为主控室大多都位于中心位置，星型拓扑结构是很多施工方选择的接线方式，星型拓扑结构必须要借助485集线器才可以做到。 树形拓扑结构：其实总线型拓扑结构就是一种特殊的树形拓扑结构，只不过总线型拓扑结构的分支距离几近于零，而485总线在通信时，如果有分支并且超过一定距离的话，就会形成信号反射，从而导致485信号相互干扰，导致信号变弱甚至于出错，导致整个系统通信
质量大大下降，将485中继器接在分支上，将分支与主干线相互隔离，使其没有信号反射问题，从而可以使得485总线可以实现树形拓扑结构。 环形拓扑结构：485总线一般情况下都不会用到环形拓扑结构，如果要敷设成环形拓扑结构，485总线的通信方式必须是四线全双工485通信模式，只有在全双工通信模式下，才可以有环形拓扑结构。
网络拓扑结构
网络拓扑结构 拓扑这个名词是从中借用来的。网络拓扑是网络形状，或者是它在物理上的连通性。构成网络的拓扑结构有很多种。网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么把网络中的等设备连接起来。拓扑图给出、的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有、、、分布式结构、树型结构、网状结构、等。 星型 星型结构是最古老的一种连接，大家每天都使用的属于这种结构。一般网络环境都被设计成星型拓扑结构。星型网是广泛而又首选使用的网络拓扑设计之一。 星型结构是指各以星型连接成网。网络有中央节点，其他节点（、）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为。 星型拓扑结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时星型拓扑结构的时间较小，较高。 在星型拓扑结构中，网络中的各通过点到点的连接到一个中央节点(又称中央转接站，一般是或)上，由该中央节点向目的节点传送信息。中央执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，负担比各节点重得多。在星型网中任何两个要进行通信都必须经过中央。 现有的和声音通信的信息网大多采用星型网，流行的专用小PBX(Private Branch Exchange)，即电话交换机就是星型网拓扑结构的典型实例。它在一个单位内为综合语音和数据交换信息提供信道，还可以提供语音信箱和等业务，是的一个重要分支。 在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央。因此，中央节点的主要功能有三项：当要求通信的站点发出通信请求后，控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路，被叫设备是否空闲，从而决定是否能建立双方的物理连接；在两台设备通信过程中要维持这一通路；当通信完成或者不成功要求拆线时，中央转接站应能拆除上述通道。 由于中央节点要与多机连接，线路较多，为便于集中连线，多采用交换设备（交换机）的硬件作为中央节点。[1] 集中式 这种结构便于集中控制。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。 环型
现场总线技术的现状及其发展前景
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景 学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：+++ 班级：电气112 班 学号：指导教师：邱雪娜 2014 年11 月17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （工程学院，电子与信息工程学院， 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。 1.2现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时