第8章网络通信
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移动通信原理与系统——第八章 第五代移动通信
NFV基础设施（NFVI）
虚拟计算
虚拟存储
虚拟网络
虚拟化层
计算
存储
网络
图6 NFV架构
NFV 管理
和 编排
NFV优势
✓ NFV 是从运营商角度出发 提出的一种软件和硬件分 离的架构，将虚拟化技术 引入到电信领域，采用通 用平台来完成专用平台的 功能。
✓ NFV 能 实 现 软 件 的灵 活 加 载，从而可以在数据中心 、网络节点和用户端等不 同位置灵活地部署配置， 加快网络部署和调整的速 度，降低业务部署的复杂 度，提高网络设备的统一 化、通用化、适配性等。
同发展，实现网络变革。 ✓ 新型基础设施平台将引入互联网和虚拟化技术，设计实现基于通用设
施的新型基础设施平台，关键技术是NFV和SDN。 ✓ 新型的5G网络架构包含接入、控制和转发三个功能平面。
核心网 接入网
转发功能 控制功能 接入功能
5G网络逻辑架构
分布式组网 集中式组网 动态自组织网
Mesh网 Wi-Fi
➢ 增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband, eMBB）场景 ➢ 海量机器通信（Massive Machine Type Communications, mMTC）
场景 ➢ 超 高 可 靠 、 低 时 延 通 信 （ Ultra Reliable and Low Latency
➢ mMTC应用场景
• mMTC主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感 和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特 点。这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超密集连接的 支持能力，满足每平方公里100万连接数密度的指标要求，而且还要保 证终端的超低功耗和超低成本。
第8章 无线通信组网技术
第8章 无线通信组网技术 (3) 便于过渡、 演进： 在第三代移动通信系统 引入时,第二代网络已具有相当规模,所以第三代的网 络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成, 并应与固定网兼容。 (4) 高频谱效率。
(5) 高服务质量。
(6) 低成本。 (7) 高保密性。
息,其长度是不变的； 最后一个是帧段校验字段或CRC,用
于校验错误。
信头 用户数据 信尾
帧标志
地址段
控制段
信息段
帧顺序号
图8-3 典型分组数据的各个信息域
第8章 无线通信组网技术 与电路交换相比,分组交换在突发的消息传输中有更高的 信道利用率。 此时只在发射和接收时信道才被占用,这在可 用带宽受限的移动通信中是非常有用的。 分组交换传输能支持进行流量控制和重传的协议,从而在 信道条件恶劣时也能保证高可靠传输。 如X.25协议就是一个 广泛应用的无线分组传输协议,它规定了分组交换的数据接口。
向连接的业务中,主要依靠纠错编码。
第8章 无线通信组网技术 与此相反,虚连接的路由选择不用建立一个固定的连接, 并且主要采用分组交换,由几个数据包组成一个消息,每个数 据包独立选择路由。 一个消息中的数据包可能是经不同的路 由传输的,所用的时间不同。 此时数据包不需要按发端顺序 到达收端,但在收端要重新排序。
第8章 无线通信组网技术 标准化和互操作性是第二代无线网的新特征,它最终使得 MSC和BSC成为可采购的现成产品。 所有的第二代无线网都采用了数字语音编码和调制,在空 中接口中采用了专用控制信道（公共信令信道）。 通话中语 音和控制信息通信能在用户、 基站和MSC间同时进行。
第二代无线网还在MSC及每个MSC与PSTN之间提供了专
第8章 无线通信组网技术 第三代无线网络具有以下基本特征： （1） 全球普及和全球无缝漫游的系统： 第二代移动 通信系统一般为区域或国家标准,而第三代移动通信系统将 是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。 它将使用共同的 频段,全球统一标准。 （2） 具有支持多媒体（特别是Interner）业务的能力： 现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主,随着发展,一 般也仅能提供100～200 kb/s的数据业务,GSM演进到最高阶 段的速率能力为384 kb/s。 而第三代移动通信的业务能力 将比第二代有明显改进,它能支持从话音到分组数据到多媒 体业务； 能根据具体的业务需要,提供必要的带宽。 ITU规 定的第三代移动通信系统RTT技术必须满足以下三种环境的 最低要求,即快速移动环境,最高速率达144 kb/s； 步行环 境,最高速率达384 kb/s； 室内环境,最高速率达2 Mb/s。
第八章 CDMA移动通信系统(一)
功率控制的原则是：当信道的传播条件突然改善时， 功率控制的原则 功率控制应作出快速反应(例如在几微秒时间内)，以防 止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰；相反，当 传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。 也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要 宁愿单个用户的信号质量短时间恶化， 宁愿单个用户的信号质量短时间恶化 防止许多用户都增大背景干扰。 防止许多用户都增大背景干扰。
(2) 正向功率控制。 正向功率控制也称下行链路功 率控制。其要求是调整基站向移动台发射的功率，使 任一移动台无论处于小区中的任何位置上， 任一移动台无论处于小区中的任何位置上， 收到基站 的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。 的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。 作到 这一点，可以避免基站向距离近的移动台辐射过大的 信号功率，也可以防止或减少由于移动台进入传播条 件恶劣或背景干扰过强的地区而发生误码率增大或通 信质量下降的现象。
(a)
(b)
图 8-1 CDMA蜂窝系统的多址干扰
2. CDMA蜂窝通信系统的功率控制 蜂窝通信系统的功率控制
功率控制技术是CDMA系统的核心技术。CDMA系统是 一个自扰系统，所有移动用户都占用相同的带宽和频率 占用相同的带宽和频率，在 占用相同的带宽和频率 CDMA系统中，不同用户发射的信号由于距基站的距离不同， 到达时的功率也不同。距离近的信号功率大，距离远的功率 小，相互形成干扰，这种现象称为“远近效应” 。CDMA系 “远近效应” 统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能 正常解扩，功率控制就是为解决这一问题。它调整各个用户 发射机的功率，使其到达基站接收机的平均功率相等。功率 控制分为前向功率控制和反向功率控制，功率控制的原理有 两种类型：开环控制与闭环控制。
通信网理论与应用-第8章-dc-dch
应用层 传输层 网际互联层 网络接口层（物理层和数 据链路层）
图8.1 TCP/IP参考模型
第八章 IP网
8.1 概述 8.2 IP网络协议 8.3 路由器组网 8.4 IP电话网 8.5 IP技术与其他技术的融合
8.2 IP网络协议
8.2.1 IPv4协议 8.2.2 IPv6协议 8.2.3 IPv4向IPv6过渡
8.2.1 IPv4协议
（5）网络地址翻译：网络地址翻译系统的功能在专 用网络和公用网络之间的接口实现，该系统了解 专用网络上所有主机的地址，并将其翻译为可访 问的公用网络地址，这样所有的内部主机就可以 与外部主机通信。这个依然是方法。NAT
（6）网络管理与配置：IPv4 中地址管理和主机配 置提出了至少两大问题：首先，如果配置主机很 困难，将耗费钱财；其次，如果无论是否已连接， 均为每个主机捆绑一个IP地址，这将浪费地址。
举例：请判断哪些是合法ip地址？ • IP: 223.22.0.0 SUBNET：255.255.0.0 • IP: 223.22.23.1 SUBNET：255.255.0.0 • IP: 223.22.23.1 SUBNET：255.255.255.0 • IP: 255.22.23.1 SUBNET：255.0.0地址
0 网络地址
B类地址
10
网络地址
C类地址
110
网络地址
D类地址
1110
组播地址
E类地址
11110
保留为今后使用
地址分类
常见的IP分为： A类：用于特大型网络。1-126 B类：用于大、中型网络。128-191 C类：用于局域网。192-223 D类：用于多重广播组。224-239 E类：用于试验或保留以后用。240-255
图8.1 TCP/IP参考模型
第八章 IP网
8.1 概述 8.2 IP网络协议 8.3 路由器组网 8.4 IP电话网 8.5 IP技术与其他技术的融合
8.2 IP网络协议
8.2.1 IPv4协议 8.2.2 IPv6协议 8.2.3 IPv4向IPv6过渡
8.2.1 IPv4协议
（5）网络地址翻译：网络地址翻译系统的功能在专 用网络和公用网络之间的接口实现，该系统了解 专用网络上所有主机的地址，并将其翻译为可访 问的公用网络地址，这样所有的内部主机就可以 与外部主机通信。这个依然是方法。NAT
（6）网络管理与配置：IPv4 中地址管理和主机配 置提出了至少两大问题：首先，如果配置主机很 困难，将耗费钱财；其次，如果无论是否已连接， 均为每个主机捆绑一个IP地址，这将浪费地址。
举例：请判断哪些是合法ip地址？ • IP: 223.22.0.0 SUBNET：255.255.0.0 • IP: 223.22.23.1 SUBNET：255.255.0.0 • IP: 223.22.23.1 SUBNET：255.255.255.0 • IP: 255.22.23.1 SUBNET：255.0.0地址
0 网络地址
B类地址
10
网络地址
C类地址
110
网络地址
D类地址
1110
组播地址
E类地址
11110
保留为今后使用
地址分类
常见的IP分为： A类：用于特大型网络。1-126 B类：用于大、中型网络。128-191 C类：用于局域网。192-223 D类：用于多重广播组。224-239 E类：用于试验或保留以后用。240-255
第8章通信概论
33
§8.4 家庭网（HAN）
一、家庭网组成
（1）家庭网的 对外连接模式
34
（2）智能住宅示意图
35
二、家庭网的组网技术
家庭网可以有多种实现方式，可以使 用音频电话线，电力线，无线，光纤或其它 技术。
⑴ 电话线上的家庭网 优点：用电话线将PC和外围设备连接 起来，从而共享因特网的接入。 缺点：不能提供足够的网络接入点， 来支持家中的普遍计算，另外， 这也不是一个长久的骨干解决 方案。
14
1、中继器
物理层 传输介质
中继器 物理层 传输介质
⑴ 工作环境：物理层 ⑵ 作用：放大通过网络传输的数据信号，
用于扩展局域网的作用范围。 ⑶ 优点：安装简单，使用方便，几乎不需
要维护
15
用中继器扩展局域网
2、集线器（HUB） ⑴ 有源集线器
也叫共享媒体集线器。可以再生和转发信 号，就象中继器一样。因为集线器一般有多个连 接计算机的端口，因此有时也把集线器称作“多 端口中继器”。这种集线器需要电源。
9
总线型拓扑
10
树型拓扑
11
环型拓扑
12
星型结构
13
三、介质访问控制技术（略） 四、网络互联
根据OSI的分层模式，计算机局部网之间 的互连分为4个层次，即：
物理层；数据链路层；网络层；传输层。 实现这些不同层次上互连的硬件分别有中 继器和集线器；网桥、交换机；路由器、第3 层交换机；网关。
5
2、IEEE802模型与OSI参考模型对应关系
OSI 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEEE802局域网模型
SAP
（） （） 逻辑链路控制LLC 介质访问控制MAC
§8.4 家庭网（HAN）
一、家庭网组成
（1）家庭网的 对外连接模式
34
（2）智能住宅示意图
35
二、家庭网的组网技术
家庭网可以有多种实现方式，可以使 用音频电话线，电力线，无线，光纤或其它 技术。
⑴ 电话线上的家庭网 优点：用电话线将PC和外围设备连接 起来，从而共享因特网的接入。 缺点：不能提供足够的网络接入点， 来支持家中的普遍计算，另外， 这也不是一个长久的骨干解决 方案。
14
1、中继器
物理层 传输介质
中继器 物理层 传输介质
⑴ 工作环境：物理层 ⑵ 作用：放大通过网络传输的数据信号，
用于扩展局域网的作用范围。 ⑶ 优点：安装简单，使用方便，几乎不需
要维护
15
用中继器扩展局域网
2、集线器（HUB） ⑴ 有源集线器
也叫共享媒体集线器。可以再生和转发信 号，就象中继器一样。因为集线器一般有多个连 接计算机的端口，因此有时也把集线器称作“多 端口中继器”。这种集线器需要电源。
9
总线型拓扑
10
树型拓扑
11
环型拓扑
12
星型结构
13
三、介质访问控制技术（略） 四、网络互联
根据OSI的分层模式，计算机局部网之间 的互连分为4个层次，即：
物理层；数据链路层；网络层；传输层。 实现这些不同层次上互连的硬件分别有中 继器和集线器；网桥、交换机；路由器、第3 层交换机；网关。
5
2、IEEE802模型与OSI参考模型对应关系
OSI 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEEE802局域网模型
SAP
（） （） 逻辑链路控制LLC 介质访问控制MAC
第8章 即时通讯
16
8.3.1 腾讯QQ
（四）腾讯SWOT分析 （4）威胁 ①同行的竞争。 ②随着科技的发展，即时通讯工具越来越多，之间的功能也越来越接 近，IM市场已接近饱和状态。 ③虽然QQ用户数量巨大，但一个人拥有几个甚至几十个QQ号码的情 况也是普遍存在的，而用户越多，意味着需要更多的服务器来支持， 随着注册用户的越来越多，服务器的压力也越来越大。 ④移动即时消息方面，腾讯QQ缺乏广泛的移动即时通信功能，所以 在移动即时通信领域还没有形成绝对的优势。随着中国移动飞信的推 出，与天然具备移动通信优势的移动相比，腾讯处于竞争劣势。
4
8.2 即时通讯分析
8.2.1 即时通讯发展的意义 安全，快捷的即时通讯软件，因为价格低廉、交流便利，所以网络即 时通讯也成为企业的首选；网络即时通讯成为人们释放自己的平台； 网络即时通讯是一种简单、方便的联系方法，用户可以在娱乐的同时 与朋友联系，网络即时通讯也成为了维系关系的纽带。
5
8.2.2 即时通讯发展分析
14
8.3.1 腾讯QQ
（四）腾讯SWOT分析 （2）劣势 ①很多人为了追求更高的等级，成天挂着QQ，造成资源不必要的浪费，导致腾讯公司 形象受到外界舆论影响。 ②在QQ庞大的用户群中，绝大多数是年轻人，这其中学生又占据了较大比重，而商务 人士等高端用户使用的相对来说就要少得多。 ③腾讯继QQ之后没有开发出一款超越它的产品，在创新上没有起到一个行业领导者的 先锋模范作用，反而是步人后尘。 ④由于申请账号比较简单，因此安全性不够强，如果账号保护不好就很容易被别人盗用， 造成或多或少的损失。这也是一些高端人士不使用QQ的原因。 ⑤虽然QQ用户群十分庞大，但其中绝大多数都是中国人，外国人使用QQ的相对来说 还是比较少的，而不像MSN，世界上绝大多数的国家都在使用它。 ⑥由于没有实行账号实名制度，在QQ上，一个人可以扮演很多种角色，聊天信息可信 度不高，在没有防范的情况下很容易受骗上当。
8.3.1 腾讯QQ
（四）腾讯SWOT分析 （4）威胁 ①同行的竞争。 ②随着科技的发展，即时通讯工具越来越多，之间的功能也越来越接 近，IM市场已接近饱和状态。 ③虽然QQ用户数量巨大，但一个人拥有几个甚至几十个QQ号码的情 况也是普遍存在的，而用户越多，意味着需要更多的服务器来支持， 随着注册用户的越来越多，服务器的压力也越来越大。 ④移动即时消息方面，腾讯QQ缺乏广泛的移动即时通信功能，所以 在移动即时通信领域还没有形成绝对的优势。随着中国移动飞信的推 出，与天然具备移动通信优势的移动相比，腾讯处于竞争劣势。
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8.2 即时通讯分析
8.2.1 即时通讯发展的意义 安全，快捷的即时通讯软件，因为价格低廉、交流便利，所以网络即 时通讯也成为企业的首选；网络即时通讯成为人们释放自己的平台； 网络即时通讯是一种简单、方便的联系方法，用户可以在娱乐的同时 与朋友联系，网络即时通讯也成为了维系关系的纽带。
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8.2.2 即时通讯发展分析
14
8.3.1 腾讯QQ
（四）腾讯SWOT分析 （2）劣势 ①很多人为了追求更高的等级，成天挂着QQ，造成资源不必要的浪费，导致腾讯公司 形象受到外界舆论影响。 ②在QQ庞大的用户群中，绝大多数是年轻人，这其中学生又占据了较大比重，而商务 人士等高端用户使用的相对来说就要少得多。 ③腾讯继QQ之后没有开发出一款超越它的产品，在创新上没有起到一个行业领导者的 先锋模范作用，反而是步人后尘。 ④由于申请账号比较简单，因此安全性不够强，如果账号保护不好就很容易被别人盗用， 造成或多或少的损失。这也是一些高端人士不使用QQ的原因。 ⑤虽然QQ用户群十分庞大，但其中绝大多数都是中国人，外国人使用QQ的相对来说 还是比较少的，而不像MSN，世界上绝大多数的国家都在使用它。 ⑥由于没有实行账号实名制度，在QQ上，一个人可以扮演很多种角色，聊天信息可信 度不高，在没有防范的情况下很容易受骗上当。
第8章(371)
第8章 无线通信网
4G的传输速率应该到达100 Mb/s，可以把蓝牙个域网、 无线局域网(Wi-Fi)和3G技术等结合在一起，组成无缝的通信 解决方案。不同的无线通信系统对数据传输速度和移动性的 支持各不相同，如图8-3所示。
第8章 无线通信网
图8-3 通信速率和移动性
第8章 无线通信网
8.2 无线局域网
第8章 无线通信网
第8章 无线通信网
8.1 移动通信 8.2 无线局域网 8.3 无线个人网 8.4 无线城域网 习题
第8章 无线通信网
无线通信网包括面向语音通信的移动电话系统和面向数据 传输的无线局域网和无线广域网。随着无线通信技术的发展， 计算机网络正在由固定通信系统向移动通信系统发展，传统的 移动电话网也向语音和数据综合传输的移动通信网转变，二者 的融合使得Internet变得无所不在、更加便捷和实用。本章概 述移动电话网的发展历程，并详细讲述无线局域网的体系结构 和实用技术，最后展望了第三代和第四代移动通信网的发展方 向。
CA1 = (-1，-1，-1，-1) CA0 = (+1，+1，+1，+1) 对用户B分配的码片序列为CB1(表示“1”)，其补码为 CB0(表示“0”)： CB1 = (+1，-1，+1，-1) CB0 = (-1，+1，-1，+1)
第8章 无线通信网
则计算点积如下： C A1·C A1 = (-1，-1，-1，-1)·(-1，-1，-1，-1) /4 = +1 C A1·C A0 = (-1，-1，-1，-1)·(+1，+1，+1，+1) /4 = -1 C A1·C B1 = (-1，-1，-1，-1)·(+1，-1，+1，-1) /4 = 0 C A1·C B0 = (-1，-1，-1，-1)·(-1，+1，-1，+1) /4 = 0
第8章 第四代(4G)移动通信系统
将TD-LTE与FDD-LTE对比可以知：TD-LTE省资源而FDD-LTE的速 度快。正因如此，TD-LTE 适合热点区域覆盖，FDD-LTE适合广 域覆盖。
8.1.1 4G的两种制式
两种制式为何会不同呢？接下来将做具体介绍。
1.TDD与FDD设计中的不同 由于TDD以时间区分上下行，FDD以频率区分上下行。因此二
8.1 4G概述 值得注意的是，它其实不符合国际电信联盟对下一代无
线通讯的标准（IMT-Advanced）定义，只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求。3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划） 在多址方式方面选择了下行采用OFDMA，上行采用SC-FDMA （单载波频分多址），舍弃了3G核心技术CDMA。LTE系统在 性能和数据速率上有所提高，在系统容量和覆盖率上进行提 升，不管在用户面或是控制面上都减小了时延，支持更多的 业务类型，在建设和运营方面都降低了成本。
了减少UE的功率消耗。在DRX状态下，UE会为每一个下行HARQ进程 开启一个HARQ RTT定时器，这个定时器长度为UE期待收到重传数 据需等待的最小子帧数。当HARQ RTT定时器未过期时，UE不可进 入睡眠状态，以避免遗漏接收重传数据。
（2）半持续调度过程
LTE中存在动态调度和SPS（semi-persistent scheduling，半持 续调度）两种分组调度方式。SPS方式下，无线资源的分配在一 段较长的时间内半静态地分配给UE，适合于如VoIP等数据分组小， 时延要求高且数据传送具有一定周期性的业务。
①HARQ过程的定时关系
从图8.l中可看出，子帧i收到的ACK/NACK信息总是对应于在 子帧i-4发送的数据。另外，对于下行异步HARQ，收到ACK/NACK后 数据的重传或新数据的发送与之前的数据发送没有确定的对应关 系；而对于上行同步HARQ，重传数据或新数据总是在i+4时刻发送。
8.1.1 4G的两种制式
两种制式为何会不同呢？接下来将做具体介绍。
1.TDD与FDD设计中的不同 由于TDD以时间区分上下行，FDD以频率区分上下行。因此二
8.1 4G概述 值得注意的是，它其实不符合国际电信联盟对下一代无
线通讯的标准（IMT-Advanced）定义，只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求。3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划） 在多址方式方面选择了下行采用OFDMA，上行采用SC-FDMA （单载波频分多址），舍弃了3G核心技术CDMA。LTE系统在 性能和数据速率上有所提高，在系统容量和覆盖率上进行提 升，不管在用户面或是控制面上都减小了时延，支持更多的 业务类型，在建设和运营方面都降低了成本。
了减少UE的功率消耗。在DRX状态下，UE会为每一个下行HARQ进程 开启一个HARQ RTT定时器，这个定时器长度为UE期待收到重传数 据需等待的最小子帧数。当HARQ RTT定时器未过期时，UE不可进 入睡眠状态，以避免遗漏接收重传数据。
（2）半持续调度过程
LTE中存在动态调度和SPS（semi-persistent scheduling，半持 续调度）两种分组调度方式。SPS方式下，无线资源的分配在一 段较长的时间内半静态地分配给UE，适合于如VoIP等数据分组小， 时延要求高且数据传送具有一定周期性的业务。
①HARQ过程的定时关系
从图8.l中可看出，子帧i收到的ACK/NACK信息总是对应于在 子帧i-4发送的数据。另外，对于下行异步HARQ，收到ACK/NACK后 数据的重传或新数据的发送与之前的数据发送没有确定的对应关 系；而对于上行同步HARQ，重传数据或新数据总是在i+4时刻发送。
第8章 网络互联
1．架设VPN服务器 （1）选择“开始”→“管理工具”→“路由和 远程访问”，在如图8-3所示的窗口中，右击 服务器名字，选择“配置并启用路由和远程访 问”命令，打开如图8-4所示的对话框。 （2）在图8-4中选择“远程访问（拨号或 VPN）”，单击“下一步”按钮，打开如图8-5 所示的对话框。 （3）在图8-5中选择VPN，单击“下一步”按钮， 打开如图8-6所示的对话框。
RFCl918指明的专用地址是：
（1）10.0.0.0到10.255.255.255（或记为l0/8， 是一个24位块）。 （2）172.16.0.0到172.31.255.255（或记为 172.16/12，是一个20位块）。 （3）192.168.0.0到192.168.255.255（或记为 192.168/16，是一个16位块）。 上面的三个地址块分别相当于一个A类网络、 16个连续的B类网络和256个连续的C类网络。A 类地址本来早已用完了，地址10.0.0.0本来是 分配给ARPANET的。出于ARPANET已经关闭停止 运行，因此这个地址就用作了专用地址。
（7）在图8-9中单击“完成”按钮，显示如图8-10所示 的对话框，单击“确定”按钮。此对话框告诉读者设 置完成VPN服务器后，还要再指定DHCP服务器的IP地址。 系统会自动建立128个PPTP端口和128个L2TP端口，如 图8-11所示，每个端口可供一个VPN客户端用来建立 VPN。如果要增加或减少VPN的数量，可以右击“端 口”，选择“属性”命令，打开如图8-12所示的对话 框，双击“WAN微型端口（PPTP）”或“WAN微型端口 （L2TP）”，单击“配置”按钮，打开如图8-13所示 的对话框，可以修改VPN端口的数量。
8.2 网络地址转换NAT
8.2.1 NAT工作原理 下面讨论另一种情况，就是在专用网内部的一 些主机本来已经分配到了本地IP地址，但现在 又想和Internet上的主机通信（并不需要加 密），应当采取什么措施呢？ 最简单的办法就是设法再申请一些全球IP地址。 但这在很多情况下是不容易做到的，因为全球 IP地址已所剩不多了。目前使用得最多的方法 是采用网络地址转换。
RFCl918指明的专用地址是：
（1）10.0.0.0到10.255.255.255（或记为l0/8， 是一个24位块）。 （2）172.16.0.0到172.31.255.255（或记为 172.16/12，是一个20位块）。 （3）192.168.0.0到192.168.255.255（或记为 192.168/16，是一个16位块）。 上面的三个地址块分别相当于一个A类网络、 16个连续的B类网络和256个连续的C类网络。A 类地址本来早已用完了，地址10.0.0.0本来是 分配给ARPANET的。出于ARPANET已经关闭停止 运行，因此这个地址就用作了专用地址。
（7）在图8-9中单击“完成”按钮，显示如图8-10所示 的对话框，单击“确定”按钮。此对话框告诉读者设 置完成VPN服务器后，还要再指定DHCP服务器的IP地址。 系统会自动建立128个PPTP端口和128个L2TP端口，如 图8-11所示，每个端口可供一个VPN客户端用来建立 VPN。如果要增加或减少VPN的数量，可以右击“端 口”，选择“属性”命令，打开如图8-12所示的对话 框，双击“WAN微型端口（PPTP）”或“WAN微型端口 （L2TP）”，单击“配置”按钮，打开如图8-13所示 的对话框，可以修改VPN端口的数量。
8.2 网络地址转换NAT
8.2.1 NAT工作原理 下面讨论另一种情况，就是在专用网内部的一 些主机本来已经分配到了本地IP地址，但现在 又想和Internet上的主机通信（并不需要加 密），应当采取什么措施呢？ 最简单的办法就是设法再申请一些全球IP地址。 但这在很多情况下是不容易做到的，因为全球 IP地址已所剩不多了。目前使用得最多的方法 是采用网络地址转换。
第8章宽带网络通信
接入网概述
1. 接入网在电信网中的位置
❖ 目前流行的电信网划分形式如图8-1所示。 （1）电信管理网（TMN） ❖ TMN是一个综合、智能、标准化的电信管理系统，其提供
一个有组织的网络结构，以取得各种类型的操作系统之间、 操作系统与电信设备之间互联。 （2）核心网 ❖ 核心网包含了交换网和传输网的功能。
返回
8.2.1 接入网概述
❖ 接入网指端局本地交换机（或远端交换模块）至用户之间的 部分，由传统的用户环路（从电话端局交换机到用户终端设 备之间）发展而来，已经从功能和概念上替代了传统的结构， 成为通信网中的重要组成部分。
❖ 接入网分为有线接入网和无线接入网。接入网的投资比重约 占整个电信网的50%。
光纤接入
（3）光网络单元（ONU） ❖ ONU位于ODN和用户设备之间，为光纤接入网提供直接
的或远端的用户侧的电接口。其功能也分为三部分： ① 核心部分：提供用户和业务复用、传输复用、ODN接口
等功能； ② 业务部分：为用户端口配置和信令转换； ③ 公共部分：包括供电和操作管理维护功能。
光纤接入
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8.1.1 宽带通信网的发展
1. 数据宽带网络的发展
❖ 数据业务将超越话音业务 ❖ 宽带网络建设进入新阶段 ❖ 业务种类的多样化和个性化 ❖ 新一代网络技术
宽带通信网的发展
2. 电信宽带网络的发展
❖ ISDN ❖ ATM ❖ ATM／IP平台 ❖ 宽带IP网络
宽带通信网的发展
3. 下一代网络
❖ 下一代网络（NGN）的基本思路为：具有统一的IP通信协议 和巨大的传输容量，能以最经济的成本灵活、可靠、持续地 支持一切已有和将有的业务和信号。其上层联网协议将是 TCP／IP，中间层是IP或ATM，基础物理层是波分复用 （WDM）光传送网。该构架可提供巨大的网络带宽，保证 可持续发展的网络结构、容量和性能以及廉价的成本，支持 当前和未来的任何业务和信号。 返回
第8章 计算机的串行通信
电话线
连接调制解调器
2、设异步传输时的波特率为4800bps，若 每个字符对应一位起始位，七位有效数据 位，一位偶校验位，一位停止位，则每秒 钟传输的最大字符数是:（C ） A）4800 B）2400 C）480 D） 240
3、 RS—232C标准规定信号“0”和“1”的电平是 ( D )。 A）0V和+3V～+15V B）-3V～-15V和 0V C）-3V～-15V和+3V～+15V D）+3V～ +15V和-3V～-15V 4、根据串行通信规程规定，收发双方的( C )必须 保持相同。 A）外部时钟周期 B）波特率因子 C）波特率 D）以上都正确
解调（Demodulating）
调制解调器MODEM
数据终端设备DTE——数据源和目的地 数据通信设备DCE——使数据符合线路要求
11.1.3
串行接口概述
1．串行接口基本功能
11、2 串行通信接口标准
11.2.1 RS-232C接口标准 美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接 口
1962年公布，1969年修订 1987年1月正式改名为EIA-232D
设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与 数据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准 接口
可实现远距离通信，也可近距离连接两台 微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层
1、RS-232C的电气特性
微机利用232C接口直接连接进行短距离通信。这 种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解 调器（Null Modem）连接 微机利用232C接口连接调制解调器，用于实现通 过电话线路的远距离通信
现代通信网络技术(李铮)章 (8)
第8章 下一代网络
3. 接口标准化、部件独立化 部件之间采用标准协议，如媒体网关控制器(或软交换)与 媒体网关之间采用MGCP、H.248、H.323或SIP协议。 媒体网关 控制器(或软交换)之间采用BICC、H.323或SIP-T协议等。接口 标准化是部件独立化的前提和要求，部件独立化是接口标准化 的目的和结果。部件独立化，可以简化系统、促进专业化社会 分工和充分竞争，优化资源配置，并进而降低社会成本。 另外，接口标准化可以降低部件之间的耦合，各部件可以 独立演进，而网络形态可以保持相对稳定，业务的延续性有一 定保障。
第8章 下一代网络
（2）呼叫控制功能。呼叫控制功能是软交换的重要功能 之一，它完成基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包 括呼叫处理、翻译和选路、连接控制、智能呼叫触发检出和资 源控制等，可以说，Softswitch是整个NGN网络的灵魂。
（3）业务提供功能。由于软交换在网络从电路交换网向 分组网演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够 提供CLASS 4和CLASS 5交换机提供的全部业务，包括基本业务 和补充业务；同时还应该可以与现有智能网配合提供现有智能 网提供的业务。
从实际应用来讲，软交换就是指软交换设备。像概念所描 述的，软交换与一般交换机的区别也就在于外部的接口不一样， 内部的交换方式也不一样，软交换与一般交换机都是包交换的。
第8章 下一代网络
我国信息产业部对软交换的定义为：“软交换是网络演进 以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主 要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等 主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所 有业务，并向第三方提供可编程能力。”从广义上讲，软交换 是指以软交换设备为控制核心的软交换网络。它包含4个功能 层面：接入层、传送层、控制层和应用层。从狭义上讲，软交 换特指位于控制层的软交换设备。
第八章网络互联
第二节 广域网接入技术
3.单线路数字用户线(SDSL) 对称的DSL技术，可以支持各种要求上、下行通信速率相同的应用，在双线 电路中运行良好。 与HDSL的区别：只使用一对铜线。 4.速率自适应数字用户线(RADSL) 提供的速率范围与ADSL基本相同，也是一种提供高速下行、低速上行并保留 原语音服务的数字用户线。 与ADSL的区别：速率可以根据传输距离动态自适应，当距离增大时，速率降 低，供用户灵活选择传输服务。 5.基于ISDN的数字用户线路(IDSL) 可以认为是ISDN技术的一种扩充，用于为用户提供基本速率BRI（128kbps） 的ISDN业务，传输距离可达5km。 主要应用场合：远程通信、远程办公室连接。
第二节 广域网接入技术
ITU-T定义的接入网：是指由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口
（UNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输）所组成，为传送电信 业务提供所需传送承载能力的实施系统，可以经由Q3接口进行配置和管理。 接入网所包括的范围可由3个接口来标志： TMN 在网络侧通过节点接口 Q3 与业务节点（SN）相连； UNI 在用户侧经由用户网络 SNI 接口与用户终端相连； AN SN 管理功能则通过Q3接口 与电信管理网（TMN）相连。
光纤接入网络OAN(Optical Access Network)：在接入网中用光纤作
为小型企事业单位及居民住宅用户而设计； 引入OAN不应该依赖于交换机的类型，既要能与现有的模拟和数字交换机兼容也要能与 新的数字交换机兼容，既能够工作与多厂家、多类型交换机环境； OAN必须能提供原铜线网所能提供的全部业务，将来还能升级为提供图像和数据等。
第八章 网络互联
将众多的计算机网络进行互连，可以构成更大的计算机 网络，进而形成互联网。
西门子PLC指令教程 第8章 通信及网络1
第8章 通信及网络
2. 网络层次结构
西门子公司的生产金字塔由4级组成，由 下到上依次是：过程测量与控制级、过程 监控级、工厂与过程管理级、公司管理级。 S7系列的网络结构如右图8.8所示。
第8章 通信及网络
生产管理 计算机
工业以太网Ethernet
S7-300
S7-300
现场总线 Profibus
3. 参数设置
在图7.14所示的对话 框，单击Properties按 钮，将弹出参数设置 对话框，如图8.16所 示。其中有两个选项 卡 ： PPI 选 项 卡 和 Local Connection选项 卡。
图8.16 参数设置（PPI选项卡）
返回本节
第8章 通信及网络
8.3 网络通信
8.3.1 控制寄存器和传送数据表 8.3.2 网络指令 8.3.3 应用实例
第8章 通信及网络
1 6
9 5
图8.11 RS-485引脚
第8章 通信及网络
（2）网络连接器 网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到 网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供 连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。 带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板 直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时， 为这些设备提供电源，而不用另加电源。
第8章 通信及网络
A
B
（a）
A
B
（b）
A
B
（c）
图8.3 单工、半双工和双工
第8章 通信及网络
起始位
数据位
奇偶校验位 停止位 空闲位
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1
低位
字符n
高位
第08章 网络互连
8.3.2 路由器
路由器是互连网络的重要设备之一， 路由器是互连网络的重要设备之一，它工作在 OSI模型的网络层，一般具有以下几个特征： 模型的网络层， 模型的网络层 一般具有以下几个特征： 1. 路由器是在网络层上实现多个网络之间互 连的设备。 连的设备。 2. 路由器为两个以上网络之间的数据传输实 现最佳路径选择。 现最佳路径选择。 3.路由器要求节点在网络层以上的各层中使用 3.路由器要求节点在网络层以上的各层中使用 相同的协议。 相同的协议。
Modem odem
路由器
PSTN
Modem
路由器
8.4.2 综合业务数字网 综合业务数字网ISDN
1. ISDN的基本概念 的基本概念 就技术和功能而言， 就技术和功能而言，ISDN是目前世 是目前世 界上技术较为成熟、 界上技术较为成熟、应用较为普及和方便 的综合业务广域网。 的综合业务广域网。
21世纪全国高职高专
计算机系列实用规划教材
计算机网络技术基础
主 编： 杨瑞良 李 平 副主编： 副主编： 邱 涛 李明龙
第8章 章 网络的互联
本章主要内容
网络互连的基本概念 网络互连的类型和层次 网络互连设备和简介 广域网相关技术
8.1 网络互连的基本概念
1. 互连 互连是指在两个物理网络之间至少有一条物理链路， 互连是指在两个物理网络之间至少有一条物理链路，它为两个网络 的数据交换提供了物质基础和可能性， 的数据交换提供了物质基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能 够进行数据交换，因为这还要取决于两个网络的通信协议是否兼容。 够进行数据交换，因为这还要取决于两个网络的通信协议是否兼容。 2. 互通 是指两个网络之间可以进行数据交换， 是指两个网络之间可以进行数据交换，它仅仅涉及通信的两个网络 之间的端对端连接和数据交换，为互操作提供前提条件。 之间的端对端连接和数据交换，为互操作提供前提条件。 3. 互操作 互操作是指两个网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方 资源的能力，不依赖于具体连接形式， 资源的能力，不依赖于具体连接形式，为支持应用间的相互作用而创 建的协议环境，一般由高层软件来实现。 建的协议环境，一般由高层软件来实现。
通信概论-第8章数据交换技术与接入网的接入技术
8.3.1接入网的概念与功能模型
接入网(AN, Access Network)是由传统的用户环路发展 而来，是用户环路的升级，是电信网的一部分，接入网在 电信网中的位置如图8.17所示。接入网是电信网的组成部 分，负责将电信业务透明地传送到用户，即用户通过接入 网的传输，能灵活地接入到不同的电信业务上。
据报方式中，每个分组是单独传送的，就像报文交换中的报文一样。
8.2常用的数据交换技术
8.2.3分组交换
2．分组交换网
公用分组交换网的网络结构，根据网络的规模可采用二级 或三级结构。
我国公用分组网(CHINAPAC)采用三级结构，即国家骨干 网、省内网和本地网三级。国家骨干网由设置在直辖市、 省会和自治区首府等的骨干节点组成，省内网由设置在省 内或自治区内的各城市的省内节点组成，本地网可根据需 要建立，由城市或地区的本地节点组成。
ATM的具体定义为：ATM是一种转移模式（即传递方式），在这一 模式中信息被组织成固定长度信元，来自某用户一段信息的各个信元 并不需要周期性地出现，从这个意义上来看，这种转移模式是异步的 （统计时分复用也叫异步时分复用）。ATM是面向连接的，它通过建 立虚电路来进行数据传输。
8.3接入网及接口技术
8.2常用的数据交换技术
8.2.4异步传输模式ATM
人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端等几个部分，其中 除终端以外的传输、复用和交换三个部分合起来统称为传递方式（也 叫转移模式）。传递方式可分为同步传递方式(STM)和异步传递方式 (ATM)两种。
同步传递方式的主要特征是采用时分复用，如ISDN用户线路上的2B ＋D以及PCM系统的复用等，各路信号都是按一定时间间隔周期性出 现，可根据时间（或者说靠位置）识别每路信号。异步传递方式则采 用统计时分复用，各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，而 是根据标志识别各路信号。
接入网(AN, Access Network)是由传统的用户环路发展 而来，是用户环路的升级，是电信网的一部分，接入网在 电信网中的位置如图8.17所示。接入网是电信网的组成部 分，负责将电信业务透明地传送到用户，即用户通过接入 网的传输，能灵活地接入到不同的电信业务上。
据报方式中，每个分组是单独传送的，就像报文交换中的报文一样。
8.2常用的数据交换技术
8.2.3分组交换
2．分组交换网
公用分组交换网的网络结构，根据网络的规模可采用二级 或三级结构。
我国公用分组网(CHINAPAC)采用三级结构，即国家骨干 网、省内网和本地网三级。国家骨干网由设置在直辖市、 省会和自治区首府等的骨干节点组成，省内网由设置在省 内或自治区内的各城市的省内节点组成，本地网可根据需 要建立，由城市或地区的本地节点组成。
ATM的具体定义为：ATM是一种转移模式（即传递方式），在这一 模式中信息被组织成固定长度信元，来自某用户一段信息的各个信元 并不需要周期性地出现，从这个意义上来看，这种转移模式是异步的 （统计时分复用也叫异步时分复用）。ATM是面向连接的，它通过建 立虚电路来进行数据传输。
8.3接入网及接口技术
8.2常用的数据交换技术
8.2.4异步传输模式ATM
人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端等几个部分，其中 除终端以外的传输、复用和交换三个部分合起来统称为传递方式（也 叫转移模式）。传递方式可分为同步传递方式(STM)和异步传递方式 (ATM)两种。
同步传递方式的主要特征是采用时分复用，如ISDN用户线路上的2B ＋D以及PCM系统的复用等，各路信号都是按一定时间间隔周期性出 现，可根据时间（或者说靠位置）识别每路信号。异步传递方式则采 用统计时分复用，各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，而 是根据标志识别各路信号。
移动通信原理与技术第8章 LTE移动通信系统
移动通信原理与技术第8章 LTE移动通信系统在当今数字化、信息化的时代，移动通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
LTE 移动通信系统作为其中的重要一员，具有着举足轻重的地位。
LTE 即 Long Term Evolution，长期演进技术，是 3GPP 组织制定的全球通用标准。
它的出现旨在提高移动通信系统的数据传输速率、降低延迟、提高系统容量和覆盖范围，以满足人们对于高速、高质量移动数据通信的需求。
LTE 系统采用了一系列先进的技术来实现其性能目标。
其中，正交频分复用（OFDM）技术是关键之一。
OFDM 将宽带信道分割成多个相互正交的子信道，每个子信道上独立传输数据，有效地抵抗了多径衰落，提高了频谱利用率。
与传统的频分复用技术相比，OFDM 具有更高的频谱效率和更好的抗干扰能力。
多输入多输出（MIMO）技术也是 LTE 系统的一大特色。
通过在发送端和接收端使用多个天线，MIMO 可以在不增加频谱资源和发射功率的情况下，显著提高系统的信道容量和传输可靠性。
例如，空间复用技术可以在不同的天线上同时传输不同的数据，从而提高数据传输速率；而空间分集技术则可以通过在不同的天线上发送相同的数据，增强信号的稳定性和可靠性。
在调制技术方面，LTE 支持多种调制方式，如 QPSK、16QAM 和64QAM 等。
根据信道条件的不同，系统可以动态地选择合适的调制方式，以在保证传输可靠性的前提下，尽可能提高数据传输速率。
LTE 系统的帧结构也经过了精心设计。
它分为帧、子帧和时隙等不同的时间单元。
帧的长度为 10ms，每个帧又分为 10 个子帧，每个子帧的长度为 1ms。
时隙的长度则根据子载波间隔的不同而有所变化。
这种帧结构的设计既满足了数据传输的实时性要求，又保证了系统的灵活性和适应性。
LTE 系统的核心网也发生了重大的变革。
它采用了全 IP 架构，实现了语音和数据业务的统一承载，降低了网络复杂度和运营成本。
第8章 TCP和UDP协议
传输层中向应用层提供传输服务的是传输实体。使用传输 服务的是传输服务用户，也就是应用层中的各种应用进程， 或应用实体。传输层中的两个对等传输实体之间的通信遵循 着传输协议。传输协议保证了传输层能够向应用层提供传输 服务。传输层提供的传输服务也使用了下面网络层向上提供 的网络服务。TSAP和NSAP分别是传输层和网络层的服务访 问点。
图8.4 TCP/IP传输层的UDP和TCP UDP和TCP都使用IP协议。也就是说，这两个协议在发送数据时，其协议 数据单元PDU都作为下面IP数据报中的数据。在接收数据时，IP数据报将IP首部 去掉后，根据上层使用的是什么运输协议，把数据部分交给上层的UDP或TCP。 UDP在传送数据之前不需要先建立连接。远地主机的运输层在收到UDP数据 报后，不需要给出任何应答。在某些情况下，这是一种最有效的工作方式。 TCP/IP体系中的应用服务，如TFTP和DNS就使用UDP这种运输方式。 TCP则是提供面向连接的服务。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可 靠的运输服务，因此TCP就不可避免地增加了许多的开销，如应答、流量控制、 定时器以及连接管理等。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多 的处理机的资源。
图8.2 传输层的作用
•
• •
• •
用户进程希望得到端到端（即从进程到进程）的可靠通信服务。有时还可能 希望得到其他的服务，例如多对进程之间的通信复用到一个网络连接上。在网 络互连的情况下，各通信子网所能提供的服务往往不同。为了能使通信子网的 用户得到一个统一的通信服务，有必要设置一个传输层。以此用来弥补通信子 网提供服务的差异和不足，使得对两端的网络用户来说，各通信子网都变成通 明的。换言之，传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节，使高层用户看 不见实现通信功能的物理链路是什么，看不见数据链路采用的是什么协议。传 输层使高层用户看见的就是好像在两个传输层实体之间有一条端到端的，可靠 的、全双工通信信道。 显然，要实现上述的传输层的功能，在主机中就必须装有传输层协议。一个 传输层协议通常可同时支持多个进程的连接。图8.2的例子表明同时支持三个用 户进程的连接。 若通信子网所提供的服务越多，传输协议就可以做得越简单。若网络层提供 虚电路服务，那就能保证报文无差错、不丢失，不重复且按序地进行交付，因 而传输协议就很简单。但若网络层提供的是不可靠的数据报服务，则就要求主 机有一个复杂的传输协议。 需要注意的是，即使网络层提供的是虚电路服务，某些用户仍可能怀疑下面 的网络是否100%可靠，因而在网络层上面加上用户自己的端到端差错控制和流 量控制。 传输层协议与数据链路层协议有相似之处，但区别也较大。传输层的环境是 两个主机通过多个网络进行通信，这就使传输层比数据链路层的环境复杂的多。 由于分组在网络各结点都要经过排队才能转发，所以网络有可能“存储”一些 分组。这就可能能使某些分组在迟延一段时间后突然又出现。这将产生严重的 后果。由于网络同时存在多条连接，且连接的数目经常在动态地变化着，因而 流量控制和拥塞控制也较为复杂。
第八章 量子通信网
8.3.2 量子中继器的实现
这里介绍基于原子系综和线性光学的DLCZ 协议，它采用原子系综，该系综能辐射单个 光子，同时产生单个原子激发并且存贮在系 综中。这些光子能用来在两个远程系综中实 现纠缠。由于集体干涉（collective interference）原子激发（Excitation）能 有效地转换成光子，用来实现纠缠交换和纠 缠的应用，如图所示 。
空分交换 波分交换 基于量子交换门的交换
空分交换
空分交换，顾名思义，是指改变光量子脉冲 的传输通道，从而在两个用户之间建立量子 信道。量子空分交换机的结构如图所示，它 由开关矩阵、输入输出接口和控制单元组成。 其中，开关矩阵实现光量子传输通道的切换。 输入接口将接收到的光量子信号送到开关矩 阵，输出接口将开关矩阵输出的送至链路。 控制单元负责接收并处理用户的呼叫/连接 请求、路由选择。量子空分交换控制单元的 消息通过经典接口发送和接收。
第8章 量子通信网络
本章讨论量子通信网络的体系结构，包 括量子通信网络的架构、多址技术和拓扑组 成。接下来介绍量子通信网络中的交换技术、 量子中继器的原理和实验情况。最后介绍了 量子通信网络的实验情况。
提纲
8.1 量子通信网络体系结构 8.2 量子通信网络中的交换技术 8.3 量子中继器 8.4 量子通信实验网
频分多址 时分多址 空分多址
频分多址
通过给每个用户分配不同频率或波长实 现多址。频分多址原理简单，是无线通 信较常使用的技术（第一代移动通信系 统频分多址技术）。
频分多址
对于光量子通信来说，不同波长的激光器甚 至可调谐激光器已有成熟的产品，经衰减后 都可以用作量子通信的光源。而且经典光通 信系统中的波分复用器（Wavelength Division Multiplexer, WDM）可以直接用 于光量子通信系统，所以波分多址可直接用 于组建多用户光量子通信网络。已有多个研 究小组开展了基于波分复用的QKD实验，如 加拿大蒙特利尔大学Brassard小组进行了 波分复用的实验，实验组成如图所示。
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编程通信
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几种编程通信方式 Micro/WIN 缺省的编程通信方式是使用 PC/PPI 电缆连接PC和PLC进行 通信，这也是最常用的编程通信方式。
数据通信 S7-200 PLC之间通信 S7-200 PLC与S7-300/400 PLC之间的通信 S7-200 PLC与西门子变频器间的通信 S7-200 PLC与其他上位机软件间的通信 S7-200 PLC与第三方PLC之间的通信 S7-200 PLC与第三方HMI之间的通信 S7-200 PLC与第三方变频器之间的通信 S7-200 PLC与其他串行通信设备之间的通信
PLC原理及应用
8
8.2 工业通信网络基础知识
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7. 串行通信接口
RS-422
RS-422与RS-485的区别在于RS-485采用的是半双工传送方式， RS-422采用的是全双工传送方式；RS-422用两对差分信号线， RS-485只用一对差分信号线。
PLC原理及应用
18
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
1.
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PPI通信（Point to Point Interface，PPI） 多主站PPI网络 PPI协议是一种主从通信协议，在网络中的多个主站之间不能相 互通信
PLC原理及应用
19
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
PLC原理及应用
28
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
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10. OPC 什么是OPC技术？ OPC是OLE for Process Control的缩写，这里的OLE（Object Linking and Embedding）是微软的对象链接与嵌入技术，所 以OPC就是应用于过程控制中的对象链接与嵌入技术。它是一套 组件对象模型标准接口，用于在基于Windows操作平台的工业 应用程序之间提供高效的信息集成和数据交换功能。
PLC原理及应用
12
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述 2. S7-200 PLC支持的通信协议
通信协议及几个基本概念 主站和从站 单主站网络和多主站网络 服务器和客户端 编程通信和数据通信
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PLC原理及应用
13
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述 2. S7-200 PLC支持的通信协议
1.
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PPI通信（Point to Point Interface，PPI） 复杂PPI网络
PLC原理及应用
20
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
2. 自由通信口（Freeport Mode）模式 一个很有特色的功能
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33
8.5 S7-200 PLC的 通信指令与应用举例
2. 数据通信方式（传输方向）
PLC原理及应用
4
8.2 工业通信网络基础知识
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3. 数据传输方式
并行通信 串行通信 异步传输 同步传输
4. 差错控制
什么是差错控制？ 纠错码和检错码 常用的检错码
奇偶校验 循环冗余校验
PLC原理及应用
PPI协议 MPI协议：不完全支持，只能作从站 自由口模式：
PLC原理及应用
15
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
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3. S7-200 PLC的通信接口及网络部件
网络连接器 标准9针连接器
带编程口 不带编程口
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PLC原理及应用
11
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
2. S7-200 PLC支持的通信协议
通信协议及几个基本概念
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通信协议 PPI MPI 自由口通信协议 USS协议 Modbus PROFIBUS AS-i IT
PLC原理及应用
14
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
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3. S7-200 PLC的通信接口及网络部件
通信口 S7-200 CPU上的通信口是符合国际标准 IEC61158-3和欧洲标准EN 50170中 PROFIBUS标准的RS-485兼容9针D型连 接器。 S7-200 CPU上的通信口是非隔离型的， 最高通信速率187.5K波特数据通信 S7-200 CPU上的通信口支持的通信协议 有：
7. Modbus
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Modbus是Modicon公司在1979年开发出来的一种通信协议。它被用于在 智能设备间建立主——从或客户端——服务器方式的通信。 Modbus 是一种单主站的主/从通信模式。 通过 S7-200 CPU 通信口的自由口模式实现 Modbus 通信协议， S7-200 PLC可使用STEP 7-Micro/WIN提供的Modbus库，使用用户程序模仿一个 Modbus从站。从而完成数据通信。
PLC原理及应用
2
8.1 工业网络结构
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2. 工业网络结构
PLC原理及应用
3
8.2 工业通信网络基础知识
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1. 数据编码
为什么要进行数据编码？ 常用的数据编码
NRZ MANCHESTER 单工 双工 半双工
PC Access
PLC原理及应用
29
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
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11. SINAUT MICRO无线通信 SINAUT MICRO基于S7-200 PLC和WinCC flexible，是一种简单 的远程控制系统，它使用移动无线通信（GPRS）方式对分布式工 厂进行监视和控制，在传输少量数据，利用无线技术对远程站点进 行监视和控制时，SINAUT MICRO是最好的选择。 基于S7-200的SINAUT MICRO包含MD720-3 GSM/GPRS调制解调 器和SINAUT MICRO SC软件包。
16
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
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3. S7-200 PLC的通信接口及网络部件
中继器 电缆
PLC原理及应用
17
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
1.
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PPI通信（Point to Point Interface，PPI） 单主站PPI网络
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举例
PLC原理及应用
24
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
6. 工业以太网 什么是工业以太网? CP243-1和CP243-1 IT
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络通信技术及应用
举例
PLC原理及应用
25
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
1. 网络读、网络写指令 举例
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络通信技术及应用
PLC原理及应用
32
8.5 S7-200 PLC的 通信指令与应用举例
2.
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络通信技术及应用
发送与接收指令 用途 用于当S7-200 PLC被定义为自由端口通信模式时，由通信端口 发送或接收数据。 指令
络通信技术及应用
USS协议 S7-200 PLC和变频器的连接 通过数字量（DI/DO）信号控制驱动装置的运行状态和速度； 通过数字量信号控制驱动装置的运行状态，通过模拟量（AI/AO）信号 控制转速等参数； 通过串行通信控制驱动装置的运行和各种参数。 USS(Universal Serial Interface) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议， USS 因其协议简单、硬件要 求较低，越来越多地用于和控制器（如 PLC）的通信，实现一般水平的 通信控制。 通过串行USS总线最多可接30台变频器（从站），然后用一个主站 （PLC）进行控制，包括变频器的启/停、频率设定、参数修改等操作。 S7200 PLC提供USS协议库指令，用户使用这些指令可以方便地实现对 变频器的控制。
PLC原理及应用
9
8.2 工业通信网络基础知识
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络通信技术及应用
8. 通信协议
基本概念 通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和 过程 种类
通用协议 公司专用协议
应用场合
PLC原理及应用
10
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
1. SIEMENS工业网络结构
络通信技术及应用
PLC原理及应用
21
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
3.
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络通信技术及应用
MPI （Multi-Point Interface） SIEMENS公司S7系列产品之间的一种专用通信协议。MPI协议可以 是主/主协议或主/从协议，协议如何操作有赖于通信设备的类型。
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几种编程通信方式 Micro/WIN 缺省的编程通信方式是使用 PC/PPI 电缆连接PC和PLC进行 通信，这也是最常用的编程通信方式。
数据通信 S7-200 PLC之间通信 S7-200 PLC与S7-300/400 PLC之间的通信 S7-200 PLC与西门子变频器间的通信 S7-200 PLC与其他上位机软件间的通信 S7-200 PLC与第三方PLC之间的通信 S7-200 PLC与第三方HMI之间的通信 S7-200 PLC与第三方变频器之间的通信 S7-200 PLC与其他串行通信设备之间的通信
PLC原理及应用
8
8.2 工业通信网络基础知识
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络通信技术及应用
7. 串行通信接口
RS-422
RS-422与RS-485的区别在于RS-485采用的是半双工传送方式， RS-422采用的是全双工传送方式；RS-422用两对差分信号线， RS-485只用一对差分信号线。
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
1.
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PPI通信（Point to Point Interface，PPI） 多主站PPI网络 PPI协议是一种主从通信协议，在网络中的多个主站之间不能相 互通信
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
PLC原理及应用
28
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
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络通信技术及应用
10. OPC 什么是OPC技术？ OPC是OLE for Process Control的缩写，这里的OLE（Object Linking and Embedding）是微软的对象链接与嵌入技术，所 以OPC就是应用于过程控制中的对象链接与嵌入技术。它是一套 组件对象模型标准接口，用于在基于Windows操作平台的工业 应用程序之间提供高效的信息集成和数据交换功能。
PLC原理及应用
12
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述 2. S7-200 PLC支持的通信协议
通信协议及几个基本概念 主站和从站 单主站网络和多主站网络 服务器和客户端 编程通信和数据通信
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PLC原理及应用
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8.3 S7-200 PLC 通信网络概述 2. S7-200 PLC支持的通信协议
1.
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PPI通信（Point to Point Interface，PPI） 复杂PPI网络
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
2. 自由通信口（Freeport Mode）模式 一个很有特色的功能
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8.5 S7-200 PLC的 通信指令与应用举例
2. 数据通信方式（传输方向）
PLC原理及应用
4
8.2 工业通信网络基础知识
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3. 数据传输方式
并行通信 串行通信 异步传输 同步传输
4. 差错控制
什么是差错控制？ 纠错码和检错码 常用的检错码
奇偶校验 循环冗余校验
PLC原理及应用
PPI协议 MPI协议：不完全支持，只能作从站 自由口模式：
PLC原理及应用
15
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
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3. S7-200 PLC的通信接口及网络部件
网络连接器 标准9针连接器
带编程口 不带编程口
PLC原理及应用
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PLC原理及应用
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8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
2. S7-200 PLC支持的通信协议
通信协议及几个基本概念
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通信协议 PPI MPI 自由口通信协议 USS协议 Modbus PROFIBUS AS-i IT
PLC原理及应用
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8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
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3. S7-200 PLC的通信接口及网络部件
通信口 S7-200 CPU上的通信口是符合国际标准 IEC61158-3和欧洲标准EN 50170中 PROFIBUS标准的RS-485兼容9针D型连 接器。 S7-200 CPU上的通信口是非隔离型的， 最高通信速率187.5K波特数据通信 S7-200 CPU上的通信口支持的通信协议 有：
7. Modbus
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Modbus是Modicon公司在1979年开发出来的一种通信协议。它被用于在 智能设备间建立主——从或客户端——服务器方式的通信。 Modbus 是一种单主站的主/从通信模式。 通过 S7-200 CPU 通信口的自由口模式实现 Modbus 通信协议， S7-200 PLC可使用STEP 7-Micro/WIN提供的Modbus库，使用用户程序模仿一个 Modbus从站。从而完成数据通信。
PLC原理及应用
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8.1 工业网络结构
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2. 工业网络结构
PLC原理及应用
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8.2 工业通信网络基础知识
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1. 数据编码
为什么要进行数据编码？ 常用的数据编码
NRZ MANCHESTER 单工 双工 半双工
PC Access
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
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11. SINAUT MICRO无线通信 SINAUT MICRO基于S7-200 PLC和WinCC flexible，是一种简单 的远程控制系统，它使用移动无线通信（GPRS）方式对分布式工 厂进行监视和控制，在传输少量数据，利用无线技术对远程站点进 行监视和控制时，SINAUT MICRO是最好的选择。 基于S7-200的SINAUT MICRO包含MD720-3 GSM/GPRS调制解调 器和SINAUT MICRO SC软件包。
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8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
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络通信技术及应用
3. S7-200 PLC的通信接口及网络部件
中继器 电缆
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
1.
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PPI通信（Point to Point Interface，PPI） 单主站PPI网络
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举例
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
6. 工业以太网 什么是工业以太网? CP243-1和CP243-1 IT
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举例
PLC原理及应用
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8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
1. 网络读、网络写指令 举例
● S7-200 PLC网
络通信技术及应用
PLC原理及应用
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8.5 S7-200 PLC的 通信指令与应用举例
2.
● S7-200 PLC网
络通信技术及应用
发送与接收指令 用途 用于当S7-200 PLC被定义为自由端口通信模式时，由通信端口 发送或接收数据。 指令
络通信技术及应用
USS协议 S7-200 PLC和变频器的连接 通过数字量（DI/DO）信号控制驱动装置的运行状态和速度； 通过数字量信号控制驱动装置的运行状态，通过模拟量（AI/AO）信号 控制转速等参数； 通过串行通信控制驱动装置的运行和各种参数。 USS(Universal Serial Interface) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议， USS 因其协议简单、硬件要 求较低，越来越多地用于和控制器（如 PLC）的通信，实现一般水平的 通信控制。 通过串行USS总线最多可接30台变频器（从站），然后用一个主站 （PLC）进行控制，包括变频器的启/停、频率设定、参数修改等操作。 S7200 PLC提供USS协议库指令，用户使用这些指令可以方便地实现对 变频器的控制。
PLC原理及应用
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8.2 工业通信网络基础知识
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8. 通信协议
基本概念 通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和 过程 种类
通用协议 公司专用协议
应用场合
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10
8.3 S7-200 PLC 通信网络概述
1. SIEMENS工业网络结构
络通信技术及应用
PLC原理及应用
21
8.4 S7-200 PLC的 通信与网络配置
3.
● S7-200 PLC网
络通信技术及应用
MPI （Multi-Point Interface） SIEMENS公司S7系列产品之间的一种专用通信协议。MPI协议可以 是主/主协议或主/从协议，协议如何操作有赖于通信设备的类型。