工業通信與網絡技術（2）哈工大網絡與電氣智能化研究所劉勇2015（春）第二章現場總線網絡基礎一、現場總線網絡概觀1.低層現場總線網絡PROFIBUS-DP（IEC61158第4版，Type3）單主站網絡HART（IEC61158第4版，Type20）網絡ControlNet（IEC61158第4版，Type2）網絡及其冗余方式FFHl（IEC61158第4版，Type9）網絡2.多層現場總線網絡PROFInet（IEC61158第4版，Type10）的網絡結構圖方式LonWorks（GB/Z20177-2006）本地與遠程監控網絡異構網段集成現場總線網絡應用Web服務器的現場總線遠程監控網絡二、網絡分類1.按網絡的地理范圍分類星際互聯網絡藍牙（Bluetooth）PAN配置個域網（PAN）：允許設備圍繞著一個人進行通信。也可用RFID（無線射頻識別）局域網（LAN）：一種私有網絡，一般在一座建筑物內或其附近。無線和有線LANAP，AccessPoint：訪問點或接入點。WiFi：IEEE802.11，11Mbps到幾百Mbps。VLAN，VirtualLAN：虛擬局城網。城域網（MAN）：規模局限在一座城市的范圍內，10-100公里。基于有線電視的城域網adhoc

自組織廣域網（WAN）：能跨越很大的地理區域，通常是一個國家、地區或者一個大陸。連接澳大利亞3個分支辦事處的WANVPN虛擬專用網絡互聯網：一組相互連接的網絡稱為互聯網（internet）或互聯網絡（internetwork）。一般具有通用意義因特網（Internet）：一種全球范圍內的特殊網絡，將ISP（Internet服務提供商）的網絡與各種各樣的企業網絡、家庭網絡及其它網絡連接起來。首字母大寫由計算機網絡中提供資源的終端（稱為主機）和申請資源的終端共同組成。資源子網由通信節點和通信鏈路組成，承擔計算機網絡中的數據傳輸、交換、加工和變換等通信處理工作。通信子網2.按網忌絡的弦拓撲仔結構史分類※星形※環形※總線形※樹形※不規則形※完整性3.按傳漿輸介男質分汁類※架空明線※雙絞線※同軸電纜※光纖※無線（紅外/微波/衛星）4.按通留信方當式分葡類（1）點慈對點顆傳輸據網絡每條態物理青線路皺連接委一對涼計算記機。緩假如蚊兩臺匪計算章機之淘間沒禾有直某接的絹線路顧，那匯么它熊們之寧間的雙分組帳就要辮通過相中間曬節點后的接贊收、者存儲代、轉省發，狡直到詞目的欣節點踩。由囑于連跌接多拘臺計摩算機糧之間痛的線中路結璃構可倉能是頂復雜考的，糊因此花從源兩節點鄰到目抗的節唐點可鏡能存誘在多嶺條路稻由，哲決定振分組鼠從通犁信子點網的變源節者點到馬達目金的節白點的龜路由鳴需要廈有路權由選烘擇算國法。又稱單播（2）廣庸播式雅網絡觀傳輸所有傳連網婚計算擺機共狂享一杜個公予共通劉信信擱道。頑當一棉臺計準算機問利用樓共享箏通信禮信道督發送斑報文特分組致時，舍所有錫其它權的計疲算機斤都會皺收聽奴到這群個分組組。遼由于擺發送木的分日組中波帶有聾目的璃地址改和源旨地址淡，接罷收到叫該分壘組的飛計算衰機將溉檢查顏目的說地址劫是否殼與本立節點川地址厭相同張。若需被接仇收的鑼報文區分組考的目稀的地癥址與扛本節遷點地深址相窄同，嶄則接績收該恩分組插，否似則丟福棄該鑄分組戚。可分量出多播或組播5.按網返絡的考使用俱目的圈分類共享貪資源谷網：緊使用現者可隙共享咐網絡乞中的巨各種結資源線，如另：文掃件、全掃描俱儀、殿打印亂機以摸及各獄種服距務。In禿te寄rn鵝et網是科典型烏的共昂享資潑源網口。數據趣處理籃網：孕用于伸數據浴處理貫的網保絡，轟如：起科學耕計算憑網絡襯、企奧業經惜營管瞞理用維網絡堅等。數據承傳輸鏟網：旬用來煙收集肅、交藍換、吊傳輸代數據狂的網細絡，惑如：杏情報庭檢索尚網絡疫等。注：成目前愈網絡手使用斯的目虧的都撤不是稅單一雪的。6.按服癥務方砌式分廊類客戶哭機／哭服務彎器網宿絡：轉客戶證機向遼服務懲器發伯出請角求并擺獲得權服務底的一演種網尿絡形掉式。求多臺絮客戶齡機可殼以共姨享服鳥務器掛提供剖的各品種資截源。對等閑網：幻玉每臺轟計算擾機都朽可以愈與其污它每距臺計媽算機裹對話泡，共奮享彼么此的梢信息嘉資源息和硬井件資而源，宅組網滾的計圖算機湯一般蛇類型州相同甲。7.按傳斗輸速搞率劃迎分低速拾網絡質：<1慰0k歲bp芹s中速留網絡腫：10詞kb據ps匙—1拿00咬Mb有ps高速卷網絡電：10叫0M罵bp景s—耍10談Gb脹ps8.按交鉗換方符式劃標分（1）電唉路交碌換網秤：如址電話盜系統豈；（2）報稍文交軌換網津：如撲電報則系統丟；（3）分命組交違換網般：如古因特芬網，AT寬M網（禾交換通的是伐信元負）。9.按適宗用范旦圍劃鳥分（1）公仆用網患：如智：CH滅IN釣AP擱AC（中露國分鐮組交路換網劇）；（2）專繁用網像：如徑：微蠅軟公聞司內增部網三、犧計算給機網裝絡硬愿件網絡只硬件繭主要巖由可除獨立樣工作檢的計話算機扭、網燥絡設列備和郵傳輸營介質端組成狡。1.計算笑機是計茅算機估網絡會的核除心，伐用戶則主要饅的網權絡資熄源。服務駕器：充向網鳥絡用勾戶提仰供服協務，響并負欺責對的網絡墳資源箱進行賄管理恥。可斥分為盜文件盼服務眨器、蜓通信縱服務置器、互備份蜻服務伴器、更打印猾服務繞器等月。一奮般由論功能櫻強大酬的計匪算機輝擔任釣，如待：小播型機愧、專爭用PC服務腿器、紗高檔PC。網絡剃工作胖站：繪是一答臺供截用戶歌使用訴網絡姿的本巧地計妨算機蹈，為追用戶須服務晌，同唇時被蛋授予燙一定到權限務訪問墊服務去器，土或與復其它鑄工作體站通積信及鄉豐共享召網絡球資源哈。2.網絡非設備網卡夜：又替稱網宵絡接抓口適姨配器胃（NI竊C），緒是計排算機籠與傳餃輸介逗質的鑼接口慢，負舌責網雨絡上咱數據其包的紀接收棕和發辦送。調制她解調門器：攝用來窮實現隨通信漿信道瓜上數蟲字信魚號與憶模擬墓信號挨的相咐互轉表換。中繼擋器：球物理疼層互次連設理備，兵通過平放大疾和再渡生信據號擴啟大介杜質的劫傳輸疑距離凡。應毅用目威的是碗為了茄解決娃電纜覽長度斑問題浙。集線難器：尤物理鹿層互叔連設礦備，唇作為宅網絡乳傳輸賢介質訪的中旺央節芒點，浴可以番看成只是一扛種特蘆殊的浪中繼停器，殺除了盤具有東信號杏再生耍功能噴外，謊有的盟還具欲有在倒共享編信道俗上分慈配帶期寬的現功能織。一煌般不奴能識鑼別MA群C地址棒，以善廣播匯方式慨轉發苦數據判包。交換旬機：概數據裂鏈路騰層互宰連設隆備，短是一筐種基案于MA啞C地址朋識別賊，完踏成封隸裝、特轉發德數據紐奉包功播能的襪網絡美設備段。網橋罵：數認據鏈平路層冤互連管設備愿，用責于連撐接使柴用相趨同通投信協齒議，膨但傳溪輸介環質可裝以不寺相同昨的兩嚷個網貿絡。路由框器：謙網絡竄層互團連設堡備，綱作用合是連出接局裝域網幸和廣侄域網池，有騙判斷淡網絡桌地址援和選怪擇路尸徑的融功能毀。其某主要摩作用川是為淺經由會路由上器的朽報文解尋找溪一條托最佳澇路徑咬，并怕將數集據傳傾送到竹目的舌站點悅。它跡不關梳心各粥子網密使用日的硬棚件設桶備，閱但要流求運板行與艇網絡免層協崖議相絹一致饑的軟貫件。網關壺：應詞用層聾互連胞設備賞，實泥現不芒同網亞絡協濱議之平間的雅轉換續，并皆具有嶼路由賊功能尼，將源數據濤重新領分組桃后傳菜送。3.傳輸褲介質架空冊明線充、雙撿絞線救、同暈軸電損纜、蝕光纖律、無挎線（村紅外載、微爐波、貸衛星悟通信琴）等呆。四、忌網絡丙拓撲制結構1.星形破拓撲各個籮節點湯直接燦連接子到中確心節與點。中心籃節點首控制臟整個布網絡要的通艘信，族任何漫兩個金非中得心節辣點之街間的慌通信湖都要呆通過蛋中心阻節點揮。拓撲腰結構續簡單辰，易詠于實長現，蛛便于吃管理壘。網絡寧的中呢心節絲式點是堪整個忌網絡朽性能慌與可雅靠性廊的瓶般頸，吩中心令節點埋的故腳障可全能造失成整調個網蹦絡的齒癱瘓其。2.環形擊拓撲相鄰陡站點蓋通過最點-點鏈拾路連搬接成懸閉合銅環路皇。環中蛙數據持沿一浩個方親向逐廁站傳偽送。拓撲寨結構兄簡單添，傳但輸延余時確挖定。環中確每個堡站點推與相蔬鄰站兩點之疑間的蚊通信余線路兆都會掏成為挪網絡恭可靠史性的藍瓶頸果。環靜中任位何一帥個站笛點或汪線路被出現怨故障朋，都統有可未能造叛成網珍絡癱頭瘓。為了臉方便召站點富的加啦入和付撤出編環，霉控制乏站點觀的數臟據傳滴輸順并序，班保證遠環的許正常挽工作極，需緒設計掃復雜是的環蘋維護籌協議悲。3.總線嘉形拓活撲所有用節點腎連接斥到一亂條作滲為公酬共傳棒輸介糊質的支總線斜，以池廣播謊方式詢發送撥和接姥收數廣據。當一泛個節簡點利短用總舉線發始送數計據時因，其嗽他節蜓點只晴能接糠收數倘據。若有借兩個圈或兩杜個以斯上的薄節點井同時蝕發送冊數據菠時，吧就可恒能會狀出現兇沖突查，造償成傳去輸失少敗。優點讀是結偉構簡問單，趴缺點揭是必嘗須解攻決多偷節點譯訪問襯總線蝦的介著質訪癢問控雨制問手題。4.樹形競拓撲節點騙按層壩次進廳行連唇接，搭數據墾交換觸主要驗在上游、下建節點寇之間按進行勢；同高層節霸點之亂間通波常不忽進行告數據檔交換東，或陪數據緒交換急量比憐較小弟。樹形這拓撲級可以牙看成服是星今形拓修撲的藍一種朝擴展沖。樹遼形拓柿撲網臉絡適泊用于饞匯集附信息版。5.網形拓微撲節點汁之間賠的連罵接是堆任意誘的，旅沒有虎規律竟。網市形拓胳撲的葛優點蒸是系虜統可鉗靠性侍高。網形銅拓撲濁結構羨復雜匙，必懲須采遼用路鍛由選吳擇算就法、與流量叮控制控與擁揀塞控亭制方灘法。五、脆介質書訪問壟控制俘方式1.介質直訪問優控制優方式幟分類隨機越的：CS踐MA傭/C島D，爭忙用總賣線受控盒的：惡令牌芒環、騙令牌村總線2.勇CS譽MA姐/C映D-載波飽偵聽俊多路吩訪問/沖突宜檢測（1）原猶理先聽蘿后發搏；若空制閑即角發送伯，否省則等央一段佛時間斬后重慌試；邊講泄邊聽愿；若有告沖突未，即福發出靈阻塞說信號扁。（2）CS冠MA釘/C鍬D所使憤用的界堅持同退避步算法0-堅持究：空閑虧即發站送，并否則扔等待援隨機能時間須重試舊發送鉤；1-堅持蕉：空閑舌即發詞送，誘否則宮一直片等到發空閑撞即發亞送，南若此拴時有嫂沖突桐發生偷，則丘等待嚼一個資隨機維時間灰重試機發送哨；P-堅持按：空閑責即以P概率翅發送托，或面者以涉（1-窄P）的在概率跪延遲惠一個滿大于孔最大兼傳輸償延遲韻的時扎間單混位重反復處還理。當如果惜忙，座繼續級監聽證，直柿到空融閑，態從頭易重復頑。對比增：0-堅持蜘缺點零：即象使有樓幾個搶站要莊發送陽，介忍質也織有可訊能空稻閑；1-堅持著缺點扒：假梯如有2個或2個以鈔上站投點要套發送黑數據最，則恒沖突拆不可僑避免畏；P-堅持秒：是枕一種煮折衷由方案底。有N個站登有數豆據等嘆待發賽送，迅在當帥前發條送完乖成時娘，則會有N×叫P個站逝企圖確發送貼，若N×羅P>裹1，則灑沖突現不可慎避免當。所做以設譽計時防應使N×網P<躍1。P也不恨能太斬小，逢否則董浪費擴帶寬霜。3.令牌茂方式是一魄種有波控制瓦的發登送方賓式。丙令牌的按一炊定順枯序在芬各站沉點傳希遞，揪誰得禿到令精牌，箭誰才啄有權期發送鏡報文菌。（1）分顆類令牌副環網所：用齡于環哪形網澤絡；令牌余總線貪：用鼠于總蜂線形燃網絡指。各濤個工祝作站術按一紋定順祥序形征成一爸個邏桐輯環慌，使棋用令校牌控勇制機紋制，垃構成落令牌趨總線推。誰繩得到私令牌速，誰糞才有厲權發而送報菠文。（2）令趙牌方漿式與CS車MA柿/C坐D方式洗比較由