现场总线与工业以太网工业数据通信和控制网络.ppt

CATV为每个模拟电视信号分配6MHz带宽，而这6MHz带宽用于传输数字信号，速率可达3Mb/s。使用75Ω同轴电缆传输数字信号时，需要进行数模转换后再在同轴电缆上传输，可以用幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）等各种调制方法，接收时又要将模拟信号进行数模转换，把数字信号还原。通常一条300MHz的同轴电缆可以有150Mb/s的速率。75Ω同轴电缆可以支持上千台设备，但要达到50Mb/s的高速率，设备数需在20台~30台以下。基带同轴电缆可以实现全双工通信，而宽带电缆中由于模拟信号经过放大器放大以后，只能单向传输，因此，宽带电缆要实现双工通信，必须有发送与接收两条分开的数据通路，或采用频分复用技术。（3）光纤光导纤维（简称光纤），是一种传输光信号的传输介质，由保护层、包层和纤芯构成。纤芯用玻璃或其他材料拉丝而成的，直径为10μm~100μm。纤芯加上外包层后直径一般不超过0.2mm。包层是由折射率比纤芯小的材料构成，这样，光信号可以通过全反射在纤芯不断向前传播，而不能透过包层向外逸出。光纤的最外层是起保护作用的外套，能使内层纤芯和包层免受外部温度、弯曲及拉伸等操作带来的不良影响。实际使用中，通常将多条光纤组成一束，形成光缆。光纤传输可分为单模光纤和多模光纤两类。所谓单模光纤内是指传输的光信号与光纤轴成单个可辨角度的一条光线，其传输衰耗较小，在2.5Gbps的高速率下可传输数十公里而不必采用中继器。而多模光纤传输的光信号是与光纤轴成多个可分辨角度的多条光线。单模光纤的发光源需要使用激光源，而多模光纤的发光源通常使用发光二极管。因此单模光纤的性能优于多模光纤，但单模光纤比多模光纤的管理更复杂，造价也比较高。单模光纤和多模光纤传输原理如图1.11所示。相对于双绞线与同轴电缆，光纤具有如下优点：?数据传输率相当高，可达1000Mb/s以上。?由于光的频率非常高，光纤又能传输1014Hz~1015Hz的光波，因而光纤有极大的带宽资源，通信量大。?光纤的传输衰减小，传输距离远，可传输6km~8km，如采用中继器，则传输距离更远，适合远程传输。?光纤抗电磁波的干扰能力极强，适合于在电磁波干扰严重的环境中使用。?光纤无串扰，光信号不易被窃听，数据不易被截取，必威体育官网网址性好。（a）单模光纤传输原理（b）单模光纤传输原理图1.11光纤传输原理?光的传播速度快，信号延迟小。?重量轻、体积小、减小了施工难度。但光缆的连接与分接技术要求较高，若两根光缆间任意一段芯材未能与另一段光纤或光源对正，就会造成信号失真或反射，而连接过分紧密又会造成光线改变发射角度。且光电接口较昂贵。2．无线介质无线介质主要有微波通信、红外通信与激光通信等。卫星通信可以看成是一种特殊的微波通信系统。微波载波频率是2GHz～40GHz。由于微波载波频率很高，可以同时传送大量信息，例如，一个带宽为2MHz的微波频段可以容纳500路语音信道。当用于数字通信时，其数据传输速率也很高。微波属于一种视距传输，它沿直线传播，不能绕射。红外通信与激光通信也属于方向性极强的直线传播，发送端与接收端必须可以直视，中间没有阻挡。由于微波通信信道、红外通信信道与激光通信信道都不需要铺设电缆，因此对于连接不同建筑物之间的局域网特别有用。近年来，无线局域网、工作在2.4GHz频段的蓝牙短距离通信技术也得到了快速发展和广泛应用。（1）微波工作频率为109～1010Hz，微波用作通信已很成熟，局域网络可直接利用微波收发机进行通信，或作为中继接力，扩大传输距离。（2）红外线工作频率为1011～1014Hz，通过发送或接收电信号调制的非相干红外线，即可形成一条通信链路。只要收发机处在视线内，就可准确地进行通信，方向性很强，几乎不受干扰。（3）激光工作频率1014～1015Hz，用调制解调的相干激光，实现激光通信。在构建网络时，选择传输介质要考虑的因素很多，如网络拓扑、网络连接方式、网络通信量、要传输的数据类型、网络覆盖的地理范围、节点间的距离、传输介质与相关网络设备的性价比等，实际中，应根据应用的具体需求，选择合适的传输介质。信号的传输和编码技术1．数据、信息和信号计算机所能处理的数字、文字、图形等信息都是以数据的形式在计算机、外围设备和计算机网络中产生、存储、传输和处理的。一般情况下，数据和信息这两个术语常常被互通使用，但它们之间是有差别的。数据是指用来描述客观事物的数字、字母和符号以及所有能输入计算机并被程序加工处理的符号集合。信息则是对数据加工处理或赋予含义后的一种数据形式。数据与信息有着密不可分的关系，可以简单的认为数据是还没有加工的原料，而信息是加工处理过的成品，