可编程控制器技术应用通信基础T-02-O-通信基础-教材.docx
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4.1.1 通信基础
1.网络通信的基本概念
通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。通信系统一般由信源、信道和信宿,这必不可少的3大组成部分。如图4-1所示,一个完整的通信系统是由信源经过信源编码器信、信道编码器、信道、信源译码器,最后到达信宿。
图4-1 通信系统的结构
信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩;作用之二是将信源的模拟信号转化成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。由于通信中存在干扰和衰落,数字信号在传输过程中将出现差错,信道编码是将信道中传送的数字信号进行的纠、检错编码。信道就是信息传递的通道,是将信号进行传输、存储和处理的媒介。信道的关键问题是它的容量大小,要求以 最大的速率传送最大的信息量。噪声是指信息传递中的干扰,将对信息的发送与接受产生影响,使两者的信息意义发生改变,噪声会降低信道的 数据传输速率,如果噪声干扰不去除,就会造成信号失真,严重的会使得通信无法正确和有效的进行,去除噪声通常采用滤波器进行有用信号外的无用信号过滤。信道译码是将接收到的符号消息如何进行判决的问题,信道译码准则所遵循的基本要求都是要使信宿得到的判决结果中错误最少。信源译码器分为两步,第一步译码是对信息进行与信道编码过程相反的变换过程,信号转换为讯息,如文字、语言等;第二步将讯息还原为信息意义的过程。最后将信息传递给信宿。
网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接,通过信息交换实现人与人,人与计算机,计算机与计算机之间的通信。网络通信简单的来说就是用物理线路将各个孤立的工作站或主机连在一起,组成数据链路,从而达到 资源共享和通信的目的。通信主机、通信协议、连接主机的物通信链路是网络必不可少的3大组成部。
网络通信中最重要的是通信协议。通信协议是通过通信信道和设备 互连起来的多个不同地理位置的 数据通信系统,要使其能协同工作实现信息交换和 资源共享,它们之间必须具有共同的语言。交流过程中都必须遵循某种互相都能接受的 规则。这个规则就是通信 协议。目前许多网络,包括互联网使用的都是基于TCP/IP的网络结构。TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/因特网互联协议,又叫网络通信协议。它是一种面向可靠连接的网络,即便遭到核攻击而破坏了大部分网络TCP/IP仍然能够维持有效的通信;这个协议也是国际互联网的基础。TCP/IP是互联网中使用最普遍的通信协议。TCP/IP 定义了电子设备如何连入 因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准,它包括上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP和IP,是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。TCP属于数据层,负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP属于网络层,是给因特网的每一台电脑规定一个地址。
2. 网络的分类
1)按照拓扑结构分
根据拓扑结构,网络有总线型、星型,环型、树型等类型;网络的“拓扑结构”是指网络的几何连接形状,画成图就叫网络“拓扑图”。目前应用最多的网络拓扑结构是星形结构,此外还有总线型和环型等网络结构。
总线型网络 拓扑结构是指采用单根 传输线作为总线,所有工作站都共用一条总线。总线型的优点是电缆长度短,布线容易,便于扩充;这种结构适用于网络节点不多的局域网,因为如果电缆中的一段出了问题,其他站点也将无法接通,发生故障将导致整个网络的瘫痪,且故障诊断困难。如图4-2所示,总线型网络,将所有站点通过同轴电缆连接,需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可。
图4-2 总线型网络结构
星型网络拓扑结构使用双绞线连接 ,结构上以集线器或交换机为中心,通过中心设备呈放射状态连接各个节点(如计算机等)。如图4-3所示。星型网络这种结构便于集中控制,因为工作站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。由于集线器或交换机上有许多指示灯,遇到事故很容易发现故障的节点。而且一台计算机或线路因为故障而停机时也不会影响其它计算机之间的通信,这样,网络系统的可靠性大大增强。另外,如果集线器或交换机留有足够的接口,要增加一个计算机,只需将计算机连接到集线器或交换机上就可以,很方便扩充网络。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。
图4-3 星型网络结构
环型 网络拓扑结构主要应用于采用同轴电缆(也可以是光纤)作为 传输介质的 令牌网中,各节点通过通信线路组成闭环回路。
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