现场总线第二章

1、 第二章第二章 网络与通信技术基础网络与通信技术基础 第一节第一节 总线的基本概念与操作总线的基本概念与操作 一、一、总线的基本术语与基本操作总线的基本术语与基本操作 二、二、总线操作的基本内容总线操作的基本内容 第二节 数据通信系统概述 一、数据通信系统的组成及分类一、数据通信系统的组成及分类 现代数据通信系统实际上是一个计算机网络，由数据传现代数据通信系统实际上是一个计算机网络，由数据传 输系统和数据处理系统两部分组成。输系统和数据处理系统两部分组成。 通信系统模型：通信系统模型： 信息源发信机传输介质收信机受信者 噪声源 信息源发信机传输介质收信机受信者 噪声源 二、数据编码二、数据编码

2、 1、编码的目的、编码的目的 2、常见的编码形式、常见的编码形式 三、通信系统的性能三、通信系统的性能 通信系统的主要性能指标有两大类：通信系统的主要性能指标有两大类： 有效性指标和可靠性指标。有效性指标和可靠性指标。 1、有效性指标、有效性指标 用来衡量系统传输能力的指标，主要有三种。用来衡量系统传输能力的指标，主要有三种。 (1)调制速率：调制速率： 调制速率的定义是每秒传输信号码元的个数，又称波特率，单调制速率的定义是每秒传输信号码元的个数，又称波特率，单 位为波特位为波特(Bd)。 如信号码元持续时间如信号码元持续时间(时间长度时间长度)为为T(秒秒)，调制速率，调制速率NBd为为 例

3、：例：设有如下三种信号，求它们的调制速率设有如下三种信号，求它们的调制速率 (2)(2)数据传信速率数据传信速率 每秒钟传输二进制码元的个数，又称比特率。每秒钟传输二进制码元的个数，又称比特率。 单位为比特秒单位为比特秒(bit(bits s，或，或bps)bps) 有时用千比特秒有时用千比特秒(kbit(kbits)s)，兆比特秒，兆比特秒(Mbit(Mbits)s)。 如果一个数据通信系统，每秒钟内传输如果一个数据通信系统，每秒钟内传输2400个代码，则它的数个代码，则它的数 据传信速率记作据传信速率记作R，且，且R2400bits。 数据传信速率与数据调制速率之间的关系：数据传信速率与数

4、据调制速率之间的关系： 上例中图上例中图(b)与与(a)相比，四进制中一个信号码元相比，四进制中一个信号码元(T)包含包含2个代个代 码。这样对于图码。这样对于图(b)来说，它的：来说，它的： 调制速率调制速率NBd1200波特波特 传信速率传信速率R21/T2400bits。 当数据信号是二进制脉冲当数据信号是二进制脉冲(码元码元)，即二状态时，两者相同，即二状态时，两者相同 数据信号有时采用多状态制，或称多电平制、多进制，则两者的数据信号有时采用多状态制，或称多电平制、多进制，则两者的 速率是不相同的。速率是不相同的。 当数据信号为当数据信号为M电平，即电平，即M进制时，传信速率与调制速率

5、关系为：进制时，传信速率与调制速率关系为： (3)(3)数据传送速率数据传送速率 数据传送速率的定义：数据传送速率的定义： 单位时间内在数据传输系统中的相应设备之间传送的比特、字符或单位时间内在数据传输系统中的相应设备之间传送的比特、字符或 码组平均数。码组平均数。 定义中的相应设备常指调制解调器、中间设备或数据源与数据宿。定义中的相应设备常指调制解调器、中间设备或数据源与数据宿。 单位为比特秒单位为比特秒(bits)、字符秒或码组秒。、字符秒或码组秒。 数据传信速率与数据传送速率不同数据传信速率与数据传送速率不同 数据传信速率数据传信速率是传输数据的速率。是传输数据的速率。 数据传送速率数据

6、传送速率是相应设备之间实际能达到的平均数据转移速率。是相应设备之间实际能达到的平均数据转移速率。 它不仅与发送的比特率有关，而且与差错控制方式、通信规程它不仅与发送的比特率有关，而且与差错控制方式、通信规程 以及信道差错率有关。即与传输的效率有关。以及信道差错率有关。即与传输的效率有关。 数据传送速率总是小于数据传信速率。数据传送速率总是小于数据传信速率。 上述三个定义的关系上述三个定义的关系 在实际应用上既有联系又有侧重在实际应用上既有联系又有侧重 在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时通常使用调制速率在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时通常使用调制速率 在研究传输数据速率时，采用数据传信率在

7、研究传输数据速率时，采用数据传信率 在涉及系统实际的数据传送能力时，则使用数据传送速率。在涉及系统实际的数据传送能力时，则使用数据传送速率。 2 2、可靠性指标、可靠性指标 (1)差错率差错率 衡量数据传输质量的最终指标是差错率衡量数据传输质量的最终指标是差错率 差错率可以有多种定义差错率可以有多种定义 在数据传输中，一般采用误码在数据传输中，一般采用误码(比特比特)率、误字符率、误码组率率、误字符率、误码组率 它们分它们分 别定义为：别定义为： 差错率是一个统计平均值，因此在测量或统计差错率是一个统计平均值，因此在测量或统计 时，总的比特时，总的比特( (字符、码组字符、码组) )数应达到一

8、定的数数应达到一定的数 量，否则得出的结果将失去意义。量，否则得出的结果将失去意义。 3 3、数据传输信道、数据传输信道 (1)分类分类 信道可按不同方式来分类。信道可按不同方式来分类。 按传输媒体可分为有线信道和无线信道两类。按传输媒体可分为有线信道和无线信道两类。 有线信道包括有线信道包括 对称电缆、同轴电缆、光缆等对称电缆、同轴电缆、光缆等 无线信道包括无线信道包括 地面微波、卫星、短波等地面微波、卫星、短波等 按信息复用形式，一般又可分为按信息复用形式，一般又可分为 频分制信道、时分制信道和码分制信道。频分制信道、时分制信道和码分制信道。 按信道参数的时间特性分为按信道参数的时间特性分

9、为 恒参信道和变参信道等。恒参信道和变参信道等。 (2)(2)信道容量信道容量 信道容量是指信道在单位时间内所能传送的最大信息量。信道容量是指信道在单位时间内所能传送的最大信息量。 信道容量的单价是比特信道容量的单价是比特/秒，即信道的最大传信速率。秒，即信道的最大传信速率。 模拟信道的信道容量模拟信道的信道容量 模拟信道的信道容量可根据香农模拟信道的信道容量可根据香农(shannon)定律计算。定律计算。 香农定律指出：在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中，香农定律指出：在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中， 信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率(信道容量信道容量)为：为： 其中其中

10、:S:SN N是平均信号噪声功率比是平均信号噪声功率比 （噪声为正态分布的加性白噪声）（噪声为正态分布的加性白噪声） B B为信道带宽为信道带宽 C C为信道容量。为信道容量。 例例: :若信道带宽为若信道带宽为3000 Hz3000 Hz，信道上只存在加性白，信道上只存在加性白 噪声、信噪比为噪声、信噪比为20dB20dB，求信道容量。，求信道容量。 数字信道的信道容量数字信道的信道容量 数字信道是一种离散信道，它只能传送离散取值的数字信号。数字信道是一种离散信道，它只能传送离散取值的数字信号。 典型的数字信道是平稳、对称、无记忆的离散信道。典型的数字信道是平稳、对称、无记忆的离散信道。 这

11、种信道可以是二进制的也可以是多进制的。这种信道可以是二进制的也可以是多进制的。 下图给出了平稳、对称、无记忆的二进制信道的数学模型。下图给出了平稳、对称、无记忆的二进制信道的数学模型。 图中图中Pe表示错误传输的概率，即误码率，表示错误传输的概率，即误码率，q表示正确表示正确 传输的概率。则传输的概率。则q=1-Pe 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist(Nyquist) )准则指出：带宽为准则指出：带宽为B HzB Hz的信的信 道，所能传送的信号的最高码元速率道，所能传送的信号的最高码元速率( (即调制速率即调制速率) ) 为为2B2B波特波特 因此，离散、无噪声数字信道的信道因此，离散、无噪

12、声数字信道的信道 容量容量C C可表示为：可表示为： C C2Blog2Blog2 2M bitM bits s 其中，其中，M M为码元符号所能取的离散值的个数，即指为码元符号所能取的离散值的个数，即指 M M进制。进制。 例例: :设数字信道的带宽为设数字信道的带宽为3000Hz3000Hz，采用四进制传，采用四进制传 输，计算无噪声时该数字信道的通信容量。输，计算无噪声时该数字信道的通信容量。 四、信号的传输方式四、信号的传输方式 信号的传输方式是指信息在介质上传输时的物理形式。分为信号的传输方式是指信息在介质上传输时的物理形式。分为 1、基带传输、基带传输 2、载波传输、载波传输 3、

13、宽带网、宽带网 4、异步传输模式、异步传输模式ATM 五、通信方式五、通信方式 1、单工通信方式、单工通信方式 2、半双工通信方式、半双工通信方式 3、全双工通信方式、全双工通信方式 第三节第三节 计算机局域网及其拓扑结构计算机局域网及其拓扑结构 一、计算机一、计算机局域局域网络与拓扑结构网络与拓扑结构 1 1、计算机计算机局域局域网络网络 将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通 过通信设备和线路而连接起来且以功能完善的网络软件过通信设备和线路而连接起来且以功能完善的网络软件 ( (网络协议、信息交换方式及网络操作系统等网络协议、信息交

14、换方式及网络操作系统等) )实现网络资实现网络资 源共享的系统，可称为计算机网络系统。源共享的系统，可称为计算机网络系统。 2 2、计算机计算机局域局域网络拓扑结构网络拓扑结构 计算机局域网络的拓扑结构是指网络中的通信线路和计算机局域网络的拓扑结构是指网络中的通信线路和 节点间的几何排序，并用以表示网络的整体结构外貌，同节点间的几何排序，并用以表示网络的整体结构外貌，同 时也反映了各组成模块之间的结构关系。时也反映了各组成模块之间的结构关系。 主要有主要有环形、星形、树形、总线形、网状和任意形等。环形、星形、树形、总线形、网状和任意形等。如如 下图所示。下图所示。 二、几种计算机网络拓扑结构的

15、介绍二、几种计算机网络拓扑结构的介绍 1 1、环形拓扑结构、环形拓扑结构 环形结构为一封闭环形，各结点通过中继器连入网内，环形结构为一封闭环形，各结点通过中继器连入网内， 各中继器间由点到点链路首尾连接，信息单向沿环路逐点各中继器间由点到点链路首尾连接，信息单向沿环路逐点 传送。传送。 环形网的特点是：信息在网络中沿固定方向流动，两个环形网的特点是：信息在网络中沿固定方向流动，两个 结点间仅有唯一通路，大大简化了路径选择的控制，某个结点间仅有唯一通路，大大简化了路径选择的控制，某个 结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息 是串行穿过

16、多个结点环路接口。当结点过多时，影响传输是串行穿过多个结点环路接口。当结点过多时，影响传输 效率，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固效率，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固 定，实时性强；由于环路封闭故扩充不方便。定，实时性强；由于环路封闭故扩充不方便。 2 2、星形拓扑结构、星形拓扑结构 3 3、树形拓扑结构、树形拓扑结构 4 4、总线形拓扑结构、总线形拓扑结构 5 5、网状拓扑结构、网状拓扑结构 6 6、任意形拓扑结构、任意形拓扑结构 第四节第四节 网络传输介质网络传输介质 一、双绞线一、双绞线 双绞线又称双纽线。双绞线又称双纽线。可可传输模拟传输模拟、数据数据信号信号

17、。 一对线作为一条通信链路。通常还把若干对双绞一对线作为一条通信链路。通常还把若干对双绞 线，捆成一条电缆并以坚韧的护套包裹。线，捆成一条电缆并以坚韧的护套包裹。 双绞线 内导体芯线内导体芯线 绝缘绝缘 箔屏蔽箔屏蔽 铜屏蔽铜屏蔽 外套外套 双绞线双绞线(TP)(TP)一般分一般分为为: : 非非屏蔽屏蔽双双绞线绞线(UTP)(UTP) 屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP)(STP)两种。两种。 双绞线的主要特点是单位长度的价格最低双绞线的主要特点是单位长度的价格最低 主要缺点是抗高频干扰能力较低。主要缺点是抗高频干扰能力较低。 屏蔽双绞线 (STP) 以箔屏蔽以减少以箔屏蔽以减少 干扰和串音干扰和

18、串音 3类、5类 双绞线外没有任何双绞线外没有任何 附加屏蔽附加屏蔽 非屏蔽双绞线 (UTP) 在传输模拟信号时大约每隔在传输模拟信号时大约每隔5km-6km5km-6km，需要加一个放大器，需要加一个放大器 在传输数字信号时，每隔在传输数字信号时，每隔2km2km一一3km3km需加需加个中继器。个中继器。 随着技术的发展双绞线已不再是低速传输介质随着技术的发展双绞线已不再是低速传输介质 当前被广泛采用的当前被广泛采用的10BASE-T10BASE-T以太网所采用的双绞线传输速以太网所采用的双绞线传输速 率为率为10 Mbps10 Mbps 令牌网中的双续线传输速率为令牌网中的双续线传输速率

19、为4MbPs4MbPs或或16Mbps16Mbps 应该注意应该注意。目前我国采用的电话线大目前我国采用的电话线大 都不是双绞线，而是平行线。不可能有很高的传输速率。都不是双绞线，而是平行线。不可能有很高的传输速率。 双绞线的分类：双绞线的分类： 目前常用的双绞线有五类：目前常用的双绞线有五类： 1类类 :速率速率12 Mbps ； 2类类 :速率速率12 Mbps，用于语音，用于语音 ； 3类类 :速率速率16 Mbps，用于，用于10BaseT 及及4Mbps Token Ring； 4类类 :速率速率20 Mbps，用于，用于10BaseT 及及16Mbps Token Ring； 5类

20、类:速率速率100 Mbps，用于，用于 100BaseTX。 超超5类类 (a) 3类非屏蔽（CAT-3 UTP） (b) 5类非屏蔽（CAT-5 UTP） 二、同轴电缆二、同轴电缆 同轴电缆由内外两个导体组成。内导体是芯线同轴电缆由内外两个导体组成。内导体是芯线， 外导体是一系列以内导体为轴的金属细丝组成外导体是一系列以内导体为轴的金属细丝组成 圆柱纺织面。内外导体之间由填充支持物以保持圆柱纺织面。内外导体之间由填充支持物以保持 同同轴轴。 同轴电缆 同轴电缆 铜芯铜芯 绝缘层绝缘层 外导体外导体 屏蔽层屏蔽层 保护套保护套 计算机网络中使用的同轴电缆有三种：计算机网络中使用的同轴电缆有三

21、种： 公用天线电视公用天线电视CATVCATV系统标准的系统标准的7575欧姆同轴电缆、欧姆同轴电缆、5050欧欧 姆同轴电缆和姆同轴电缆和9393欧姆同轴电缆欧姆同轴电缆。 7575欧姆同抽电缆又叫宽带同轴电缆，常用于传输频分欧姆同抽电缆又叫宽带同轴电缆，常用于传输频分 多路复用多路复用FDMFDM方式产生的模拟信号方式产生的模拟信号( (称为宽带信号称为宽带信号) )。当然。当然 也适用于直接传输数字信号，传送速率通常为也适用于直接传输数字信号，传送速率通常为1Mbps-40 1Mbps-40 MbpsMbps。 5050欧姆同轴电缆只适用于直接传输数字信号欧姆同轴电缆只适用于直接传输数字

22、信号( (即所谓即所谓 基带信号基带信号) )，又称基带电缆。，又称基带电缆。5050欧姆同轴电缆又分为粗缆欧姆同轴电缆又分为粗缆 和细缆两种。粗缆抗干扰性能好，传输距离远；细缆便宜，和细缆两种。粗缆抗干扰性能好，传输距离远；细缆便宜， 传输距离较近。传输速率通常为传输距离较近。传输速率通常为10Mbps10Mbps。 9393欧姆电缆是欧姆电缆是ARCnetARCnet网络结构中的同轴电缆，通常也网络结构中的同轴电缆，通常也 只用于基带传输，传输速率为只用于基带传输，传输速率为2Mbps2Mbps一一20 Mbps20 Mbps。 三、光缆三、光缆 光纤是一种能够传导光线的，极细而又柔软的光

23、纤是一种能够传导光线的，极细而又柔软的 通信媒质通信媒质 光导纤维的横截面为圆形，分纤芯光导纤维的横截面为圆形，分纤芯( (又又 称芯子称芯子) )和包层两部分。一根或多根光导纤维组合和包层两部分。一根或多根光导纤维组合 在一起形成光缆。光缆还包括一层能吸引光线的外在一起形成光缆。光缆还包括一层能吸引光线的外 壳。壳。 光导纤维的优点是：频带宽、传输容量比电缆大光导纤维的优点是：频带宽、传输容量比电缆大1010 倍倍-10000-10000倍、传输速率极高、误码率小、传输距离远倍、传输速率极高、误码率小、传输距离远( (若若 不需转发器可传送不需转发器可传送6km6km一一8km)8km)、抗

24、干扰性能好、数据保密、抗干扰性能好、数据保密 性最高、损耗和误码率低、传输速率为性最高、损耗和误码率低、传输速率为10Mbps10Mbps一一1000 1000 MbpsMbps。其缺点是：光纤衔接困难，分支也困难，且分支时。其缺点是：光纤衔接困难，分支也困难，且分支时 信号能量损失很大、价格昂贵、牢度低于金属线等，主要信号能量损失很大、价格昂贵、牢度低于金属线等，主要 用作点对点连接。用作点对点连接。 光纤 (a) 一束光线以三种不同的角度穿过空气与光纤的边一束光线以三种不同的角度穿过空气与光纤的边 界界 (b) 光线在光纤中的全反射光线在光纤中的全反射 典型的光缆典型的光缆 玻璃封套玻璃封

25、套塑料外套塑料外套 玻璃内芯玻璃内芯 玻璃内芯玻璃内芯 塑料外套塑料外套 玻璃封套玻璃封套 外壳外壳 剖面结构剖面结构 芯芯 封套封套 外套 加强芯 光纤光纤 外鞘外鞘 加强芯加强芯 光纤束光纤束 光接收器 检测器检测器 前置放大器前置放大器均衡器均衡器后置放大器后置放大器 滤波滤波判决电路判决电路 时钟恢复时钟恢复 第五节第五节 介质访问控制方式介质访问控制方式 网络上的设备共享传输线路，为解决设备同时争用传网络上的设备共享传输线路，为解决设备同时争用传 输线路的问题，需要设置介质访问控制方式。输线路的问题，需要设置介质访问控制方式。 一、一、CSMA/CDCSMA/CD访问控制方式访问控制

26、方式 CSMA/CDCSMA/CD即载波侦听多路访问技术就是一种带有监即载波侦听多路访问技术就是一种带有监 听的多路访问系统听的多路访问系统，也称先听后说也称先听后说，希望传输的站首先对希望传输的站首先对 介质进行监听，以确定是否有别的站在传输。如果介质空介质进行监听，以确定是否有别的站在传输。如果介质空 闲，该站可以传输；否则。该站将避让一段时间后再尝闲，该站可以传输；否则。该站将避让一段时间后再尝 试。试。 CSMA/CDCSMA/CD需要有一种退避算法来决定退让时间需要有一种退避算法来决定退让时间，常用有三常用有三 种算法。种算法。 坚持型坚持型CSMACSMA。又称。又称1 1坚持坚持

27、CSMACSMA。 特点：特点： 当某个站点要传送一批数据时，它首先必须监听信道。看当某个站点要传送一批数据时，它首先必须监听信道。看 其是否正被其他站点占用。如果信道忙则站就等待，直到其是否正被其他站点占用。如果信道忙则站就等待，直到 信道空闲为止。信道空闲为止。 当站点监听到信道空闲时，就立即发送一帧数据。当站点监听到信道空闲时，就立即发送一帧数据。 如果发生冲突则如果发生冲突则 等待一随机时间等待一随机时间再重新开始。再重新开始。 此协议之所以称之为此协议之所以称之为1 1坚持，是因为只要侦听到信道空坚持，是因为只要侦听到信道空 闲就立即发送帧，闲就立即发送帧，也即发送帧的概率为也即发送

28、帧的概率为1 1。 P P坚持型坚持型CSMACSMA。 特点：特点： 当某个站准备发送信息时，它便开始侦听信道。若信道空当某个站准备发送信息时，它便开始侦听信道。若信道空 闲，便以闲，便以概率概率P P传送信息，传送信息，而以而以概率概率(1(1P)P)把发送信息的把发送信息的 机会推迟到下一时槽。机会推迟到下一时槽。 若下一时槽仍然空闲，便再次以概率若下一时槽仍然空闲，便再次以概率P P发送或以概率发送或以概率(1(1P)P) 推迟发送。推迟发送。 如果该站侦听到信道为忙，如果该站侦听到信道为忙，就等到下一时槽，再应用上述就等到下一时槽，再应用上述 算法。算法。 非坚持非坚持CSMACSM

29、A。 特点：特点： 发送信息前先侦听信道。发送信息前先侦听信道。如果信道未被其他站点占用就开如果信道未被其他站点占用就开 始发送信息。始发送信息。 如果信道正在使用，如果信道正在使用，该站就不再继续侦听正在发送的信息该站就不再继续侦听正在发送的信息 何时结束，何时结束，而是等待一个随机时间，而是等待一个随机时间，再重复上述过程。再重复上述过程。 二、令牌环介质访问控制方式二、令牌环介质访问控制方式 令牌环是环型网中普遍采用的介质访问控制。环中只令牌环是环型网中普遍采用的介质访问控制。环中只 有一个令牌在循环传送。任何一站要发送数据，必须等待有一个令牌在循环传送。任何一站要发送数据，必须等待 循

30、环的令牌通过该站，随后将令牌从空的标志改为满的标循环的令牌通过该站，随后将令牌从空的标志改为满的标 志，紧接着将数据送入环中。它分为两种形式。志，紧接着将数据送入环中。它分为两种形式。 1 1、令牌环方式、令牌环方式 2 2、令牌传递总线方式、令牌传递总线方式 第六节第六节 数据交换数据交换 通常使用的数据交换技术有三种：通常使用的数据交换技术有三种： 线路交换线路交换; ;报文交换报文交换；分组交换。分组交换。 一、线路交换方式一、线路交换方式 线路交换方式，是通过网络中的结点在两个站之间建线路交换方式，是通过网络中的结点在两个站之间建 立一条专用的通信线路。最普通的线路交换例子是电话系立一

31、条专用的通信线路。最普通的线路交换例子是电话系 统。通过线路交换进行通信，指的是在两个站之间有一个统。通过线路交换进行通信，指的是在两个站之间有一个 实际的物理连接。这种连接是结点之间的连接序列。在每实际的物理连接。这种连接是结点之间的连接序列。在每 条线路上，通道专用于连接。线路交换方式的通信包括三条线路上，通道专用于连接。线路交换方式的通信包括三 种状态。种状态。 1 1、线路建立：在传输任何数据之前，都必须建立端到端、线路建立：在传输任何数据之前，都必须建立端到端 ( (站到站站到站) )的线路。的线路。 例如，例如，A A站发送一个请求到结点站发送一个请求到结点4 4，请求与，请求与E

32、 E站建立一个连站建立一个连 接。接。 典型的做法是，从典型的做法是，从A A站到结点站到结点4 4的线路是一条专用线路。结的线路是一条专用线路。结 点点4 4必须在通向结点必须在通向结点6 6的路径中找到下一个支路。根据路径的路径中找到下一个支路。根据路径 选择信息，结点选择信息，结点4 4选择到结点选择到结点5 5的线路，在此线路上分配一的线路，在此线路上分配一 个专用的通道个专用的通道(TDM(TDM或或FDM)FDM)，并且发送一个报文请求连接到，并且发送一个报文请求连接到 E E站。至此已经建立了一条从站。至此已经建立了一条从A A站经过结点站经过结点4 4到结点到结点5 5的专用的

33、专用 通路。因为可能有许多站连接到结点通路。因为可能有许多站连接到结点4 4，所以必须能建立，所以必须能建立 从多个站到多个结点的内部通路。结点从多个站到多个结点的内部通路。结点5 5专用一条到结点专用一条到结点6 6 的通道，并且在内部把此通道与从结点的通道，并且在内部把此通道与从结点4 4来的通道连接起来的通道连接起 来。结点来。结点6 6完成到完成到E E站的连接。在完成这个连接的过程中，站的连接。在完成这个连接的过程中， 要进行测试以测定要进行测试以测定E E站是否忙或者是否准备接收本次连站是否忙或者是否准备接收本次连 接。接。 2 2、数据传送：、数据传送： 连接后可以通过网络把信号

34、从连接后可以通过网络把信号从A A站传送到站传送到E E站。所传输的数站。所传输的数 据可以是数字的据可以是数字的( (例如从终端传输到计算机例如从终端传输到计算机) )，或者是模拟，或者是模拟 的的( (例如声音例如声音) )。 一般来说。这种连接是全双工的可以在两个方向传输数一般来说。这种连接是全双工的可以在两个方向传输数 据。据。 3 3、线路拆除：、线路拆除： 在某个数据传送周期结束以后，就要结束连接，通常由两在某个数据传送周期结束以后，就要结束连接，通常由两 个站中的一个来完成这个动作。个站中的一个来完成这个动作。 线路交换可能效率很低。线路交换可能效率很低。通道容量在连接期间是专用

35、的，通道容量在连接期间是专用的， 即使没有数据传送。别人也不能用。即使没有数据传送。别人也不能用。 在数据传送以前，为了呼叫建立，在数据传送以前，为了呼叫建立，有一个延迟。有一个延迟。然而一旦然而一旦 建立了线路。网络对于用户实际上是透明的。用户可以用建立了线路。网络对于用户实际上是透明的。用户可以用 固定的数据传输速率来传输数据。除了通过传输链路时的固定的数据传输速率来传输数据。除了通过传输链路时的 传输延迟外。不再有别的延迟。传输延迟外。不再有别的延迟。在每个结点上的延迟是很在每个结点上的延迟是很 小的。小的。 二、数据报文方式二、数据报文方式 报文交换中不需要在两个站之间建立一条专用报文

36、交换中不需要在两个站之间建立一条专用 通路。相反，如果一个站想要发送一个报文通路。相反，如果一个站想要发送一个报文( (信息信息 的一个逻辑单位的一个逻辑单位) )，它把一个目的地址附加在报文，它把一个目的地址附加在报文 上。然后把报文通过网络从结点到结点。在每个上。然后把报文通过网络从结点到结点。在每个 结点中，接收整个报文，暂存这个报文，然后发结点中，接收整个报文，暂存这个报文，然后发 送到下一个结点。送到下一个结点。 例：一个从例：一个从A A站到站到E E站的报文。站的报文。 A A站把站把E E站的地址附加到报文上，然后把它发送到结点站的地址附加到报文上，然后把它发送到结点4 4。

37、结点结点4 4存储这个报文并且决定下一个路径的支路存储这个报文并且决定下一个路径的支路( (假定到结假定到结 点点5)5)。为了在结点。为了在结点4 4到结点到结点5 5的线路上传送这个报文，要进的线路上传送这个报文，要进 行报文排队。当链路可用时，就把报文发送到结点行报文排队。当链路可用时，就把报文发送到结点5 5。结。结 点点5 5将继续把报文发送到结点将继续把报文发送到结点6 6，最后到达，最后到达E E站。这种系统站。这种系统 通常也称为存储转发报文系统。某些情况下，连接到各站通常也称为存储转发报文系统。某些情况下，连接到各站 的结点或某些中间结点也生成报文，用来建立参数记录。的结点或

38、某些中间结点也生成报文，用来建立参数记录。 与比线路交换方式相比有以下优点：与比线路交换方式相比有以下优点： 线路效率较高，这是因为许多报文可以分时共享一条线路效率较高，这是因为许多报文可以分时共享一条 结点到结点的通道。结点到结点的通道。 不需要同时使用发送器和接收器来传输数据，网络可不需要同时使用发送器和接收器来传输数据，网络可 以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。 在线路交换网上，当通信量变得很大时，就不能接受在线路交换网上，当通信量变得很大时，就不能接受 某些呼叫，而在报文交换网上仍然可以接收报文，但某些呼叫，而在报文交换网上仍然可以接收报文，但

39、 是传送延迟会增加。是传送延迟会增加。 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。 能够建立报文的优先权。能够建立报文的优先权。 三三、报文、报文分组交换分组交换方式方式 分组交换分组交换的设置目的是要的设置目的是要兼有报文交换和线路兼有报文交换和线路 交换的优点，而使两者的缺点最少。交换的优点，而使两者的缺点最少。 分组交换非常分组交换非常象象报文交换。形式上的主要差别报文交换。形式上的主要差别 在于在于，分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。典分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。典 型的最大长度是型的最大长度是1 1千千位至几千位。报

40、文交换系统却适应更位至几千位。报文交换系统却适应更 长的报文。从一个站的观点来看，超过最大长度的报文必长的报文。从一个站的观点来看，超过最大长度的报文必 须分成较小单位，然后依次发送。为了区分这两种技术，须分成较小单位，然后依次发送。为了区分这两种技术， 分组交换系统中的数据单位通常称为分组。分组交换系统中的数据单位通常称为分组。 分组分组报文报文交换的两种交换的两种方式方式： 数据报方式和虚电路方式。数据报方式和虚电路方式。 第七节第七节 网络互连网络互连 一、网络互连的基本概念一、网络互连的基本概念 1 1、什么是网络互连、什么是网络互连 将分布在不同地理位置的网络、网络设备连接将分布在不

41、同地理位置的网络、网络设备连接 起来，构成更大规模的网络系统，以进一步实现起来，构成更大规模的网络系统，以进一步实现 资源的共享。资源的共享。 2 2、子网、子网 互连网络中被连接的网络叫子网。互连网络中被连接的网络叫子网。 3 3、网络连接设备、网络连接设备 中继器中继器 网桥网桥 路由器路由器 网关网关 二、网络互连规范二、网络互连规范 网络互连必须遵循一定的规则，这种规则叫网络互连规网络互连必须遵循一定的规则，这种规则叫网络互连规 范。范。 目前，国际上通行的目前，国际上通行的是是国际标准化组织国际标准化组织(ISO)(ISO)于于l977l977 年制定的相互连接的标准，即年制定的相互

42、连接的标准，即IOS/OSI RMIOS/OSI RM参考模型，它为参考模型，它为 网络设计者提供一个参考规范。网络设计者提供一个参考规范。 第八节第八节 开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型 19771977年国际标准化组织（年国际标准化组织（ISO)ISO)专门建立了一个委员会。在专门建立了一个委员会。在 分析和消化已有网络的基础上，考虑到联网方便相灵活性分析和消化已有网络的基础上，考虑到联网方便相灵活性 等的要求，提出了一种不基于待定机型、操作系统或公司等的要求，提出了一种不基于待定机型、操作系统或公司 的网络体系结构，即开放系统互连参考模型的网络体系结构，即开放系统互连参考模型IOS/OSI RM.IOS/OSI RM.定定 义了异种机连网的标准框架，为连接分散的义了异种机连网的标准框架，为连接分散的“开放开放”系统系统 提提 供基础。供基础。 ISO/OSIISO/OSI标准标准采用分层结构技术，将整个网络的通信功采用分层结构技术，将整个网络的通信功 能分为能分为7 7 层，由低层至高层分别是；物理层、数据链路层，由低层至高层分别是；物理层、数据链路 层、网