第3.1讲 工业数据通信和控制网络(数据链路层).ppt

2.4 通信方式 2.5 差错检测与控制 2.6 网络拓扑结构 2.7网络的传输介质 2.8 介质访问控制方式 2.9 计算机网络硬件 星形 环形 总线形 树形 不规则形（网形） 完整形（混合型） 　在星形拓扑中，每个节点通过点-点连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。中央节点的结构显得比较复杂，对其要求较高。 　环形拓扑通过中继器进行点-点连接，构成一个封闭的环路。中继器接收前驱站发来的数据，发往后继站。链路是单向的，工作站需有较复杂的网路处理功能。 　在总线拓扑中，传输介质是一条总线，工作站通过相应硬件接口接至总线上。一个站发送数据，所有其它站都能接收。 　树形是总线形的扩展，传输介质是不封闭的分支电缆。和总线拓扑一样，一个站发送数据，其它站都能接收。 树形结构适合于分主次、分等级的层次型管理系统。 　不规则形拓扑中，每个节点都通过多条线路与网中的其他节点连接。 这种结构具有很高的可靠性，一旦一个节点出现故障，传输的数据可以绕过该节点，选择其他路径到达目的节点。 因此在广域网中得到了广泛的应用。 缺点：结构复杂，成本较高；节点必须具有路由选择算法和流量控制，要求较高。 　前面几种网络拓扑结构都是基本形式，在具体的网络拓扑结构设计中，往往要根据具体情况综合选择、组合应用，于是就出现了灵活多样的完整形（混合型）拓扑结构。 传输介质的特性对网络中数据通信质量影响较大，这些特性主要包括： 物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：允许传输数字或模拟信号以及调制技术、传输容量、传输的频率范围 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。 物理特性：双绞线由按规则螺旋结构排列的两根或四根绝缘线组成。一对线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。 传输特性：最普遍的应用是语音信号的模拟传输。在一条双绞线上使用频分多路复用（multiplexing）技术可以进行多个音频通道的多路复用。 连通性：双绞线可以用于点-点连接，也可用于多点连接。 地理范围：双绞线用作远程中继线时，最大距离可达15km；用于10Mb/s局域网时，与集线器的距离最大为100m（单网段）。 抗干扰性：双绞线的抗干扰性取决于一束线中相邻线对的扭曲长度及适当的屏蔽。在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆。在10～100 kHz时，其抗干扰能力低于同轴电缆。 价格：价格低，并且安装、维护方便。 物理特性：同轴电缆由内导体（电缆铜芯）、绝缘层、外导体（铜网）及外部保护层（外绝缘层）组成。同轴介质的特性参数由内、外导体及绝缘层的电参数和机械尺寸决定。 传输特性：特征阻抗，50Ω，Ethernet使用，基带传输，10Mb/s；75Ω，CATV使用，模拟信号传输，400 MHz，使用频分多路复用FDM(frequency-division multiplexing)技术，也可以传输数字信号。 连通性：支持点-点连接，也支持多点连接。宽带同轴电缆可支持数千台设备的连接；基带同轴电缆可支持数百台设备的连接。 抗干扰性：抗干扰能力较强。 地理范围：基带同轴电缆最大距离限制在几公里范围内，而宽带同轴电缆最大距离可达几十公里。 价格：同轴电缆造价介于双绞线与光缆之间，维护方便。 光纤之父：高锟 1966年：《光频率介质纤维表面波导 》 2009年：诺内尔物理学奖 物理特性：光纤是一种直径为50～100μm的柔软、能传导光波的介质，各种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中用超高纯度石英玻璃纤维制作的光纤可以得到最低的传输损耗。在折射率较高的单根光纤外面用折射率较低的包层包裹起来，就可以构成一条光纤通道，多条光纤组成一束就构成光纤电缆。 传输特性：光导纤维通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号。光纤传输速率可达几千Mb/s。单模光纤是指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度的单光纤传输，而多模光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度的多光线传输。单模光纤性能优于多模光纤。 连通性：普遍采用点-点方式，在某些实验系统中也采用多点连接方式 。 地理范围：光纤信号衰减极小，它可以在6～8km距离内不使用中继器，实现高速率数据传输。 抗干扰性：光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速率传输中保持低误码率。双绞线典型的误码率在10-5～10-6之间，基带同轴电缆为10-7，宽带同轴电缆为10-9，而光纤误码率可以低于10-10。光纤传输的安全性与必威体育官网网址性极好。 价格：光纤价格高于同轴电缆与双绞线。由于光纤具有低损耗、宽频带、高数