
圖1 無線通信原理示意圖
這種方式類似于我們的部門管理,市場或銷售部門收集產品信息、客戶需求等數據,通過E-mail或調研報告等方式傳送給領導者,領導者做出決策,安排產品開發、生產等環節,這樣就形成了一個過程,實施過程中會遇到各種各樣的問題,領導就會做出各種各樣的反應來應對,這樣,就形成了一套復雜的管理系統。
在沒有思維能力的各種設備之間,數據是怎樣來傳輸的呢?可以說這是一門關于管理藝術的學科,它包含計算機技術、電子技術、加工工藝、通信技術等。要想熟知這門學科,必須先了解一些基本知識。
首先,數據需要編碼才能傳輸,也就是說,數據傳輸的時候需要按照一定的規則編排起來;然后,接收的設備再把它按規則翻譯過來,就能知道是什么意思了,這里的規則就是編碼規則。
無規矩,不成方圓;沒有交通規則,高速公路就得經常撞車;同樣的道理,沒有數據的編碼規則,我們就不能把數據傳輸到遠方。
有了規則,數據傳輸還必須借助網絡。計算機網絡的種類繁多,分類方法各異。按地域范圍可分為遠程網和局域網。遠程網的跨越范圍可從幾十公里到幾萬公里,其傳輸線造價很高。考慮到信道上的傳輸衰減,其傳輸速度不能太高,一般小于100kbps。若要提高傳輸速度,就要大大增加通信費用,或采用通信衛星、微波通信技術等。
影響網絡性能的主要因素是網絡拓撲結構、信號方式、訪問控制方式、傳輸介質等。網絡的拓撲結構是指網絡中節點的互聯形式。在圖2所示的網絡拓撲結構中,星形、環形、總線形和樹形較為常見。

圖2 四種網絡拓撲結構示意圖
星形網絡拓撲結構
在星形拓撲結構中,任何兩站之間的通信都必須通過中央節點進行。一個站要傳送數據,首先向中央節點發出請求,要求與目的站建立連接。連接建立后,該站才向目的站發送數據。這種拓撲結構采用的是集中式通信控制策略,所有通信均由中央節點控制,中央節點必須建立和維持許多并行數據通路,因此中央節點的結構顯得非常復雜,而每個站的通信處理負擔相對很小,只需滿足點一點鏈路的簡單通信要求,結構很簡單。星形拓撲采用電路交換,可實現數據通信量的綜合,適用于低數據率設備。因為這種拓撲的網絡終端只需承擔很小的通信處理負擔,因而很適合要求終端密集的地方。它具有如下特點:結構簡單,便于管理;控制簡單,便于建網;網絡延遲時間較小,傳輸誤差較低。但缺點也是明顯的:成本高,可靠性較低,資源共享能力也較差。
大家思考:在中央節點工作的領導真的很累,什么事情都要管理,而其他節點就不用這么辛苦了,如果中央節點因領導生病了,可怎么辦?
在環形拓撲結構中,網絡中有許多中繼器進行點一點鏈路連接,構成一個封閉的環路。中繼器接收前驅站發來的數據,然后按原來速度一位一位地從另一條鏈路發送出去。鏈路是單向的,數據沿一個方向(順時針或逆時針)在網上環行。每個工作站通過中繼器再連至網絡。一個站發送數據,按分組進行,數據被拆成分組方式,然后加上控制信息,插入環上,通過其他中繼器到達目的站。由于多個工作站要共享環路,這就需要建立一種規則,也就是訪問控制方式,由這個規則來確定每個站在什么時候能向環上插入分組。一般采用分布控制,毎個站有存取邏輯和收發控制。環形拓撲正好與星形拓撲相反。星形拓撲的網絡設備需要較復雜的網絡處理功能,而工作站負擔最小,而環形拓撲的網絡設備只是很簡單的中斷器,而工作站則需提供拆包和存取控制邏輯等非常復雜的功能。環形網絡的中繼器之間可使用高速鏈路(如光纖),因此,環形網絡與其他拓撲相比,可提供更大的吞吐量,適用于工業環境,但在網絡設備數量、數據類型、可靠性方面存在某些局限。
在總線型拓撲結構中,傳輸介質是一條總線,工作站通過標準的硬件接口接至總線上。一個站發送數據,所有其他站都能接收。樹形拓撲結構是總線形拓撲結構的擴展形式,傳輸介質是不封閉的分支電纜。它和總線形拓撲結構一樣,一個站發送數據,其他站都能接收。因此,總線形和樹形拓撲結構的傳輸介質稱作多點式或廣播式。因為所有節點共享一條傳輸鏈路,一次只允許一個站發送信息,這種方式也需要有某種存取控制方式,也就是規則,這樣可以確定下一個被允許發送數據的站是哪一個。信息也是按分組發送,達到目的站后,經過地址識別,將信息復制下來。
做個形象一些的比喻,根據規則,在開會的時候,每次只允許一個人講話,人家聽,只有和自己有關系的事情,我們才記下了,然后執行,否則,“左耳朵聽,右耳朵出”。
樹形拓撲結構的適應性很強,可適用于很寬范圍,如對網絡設備的數量、數據率和數據類型等沒有太多限制,可達到很高的帶寬。樹形結構在單個局域網系統中采用不多,如果把多個總線形或星形網連在一起,或連到另一個大型機或一個環形網上,就形成了樹形拓撲結構,這在實際應用環境中是非常需要的,樹形結構非常適合于分主次、分等級的層次型管理系統。
有了編碼規則,又有了網絡,就要制訂傳輸的規則,也就是管理規則,現場總線應該是一種數字通信網絡,是智能化儀表與管理系統連接的開放系統。類似于我們的局域網,只不過這個網連接的是智能儀表等現場設備,至少形式上是這樣的。
有系統就必須有管理制度,否則就不能按要求工作,因此在總線上主動發起信息傳輸的設備叫主設備,顯而易見,被領導的就是從設備,它只能被動接收主設備的信息,讓它改地址它就改地址,讓它傳數據它就傳數據。當這個系統里有多個主設備的時候,就需要協同工作,就需要制訂一套規則-總線協議(bus protocol)。由此可見,現場總線技術其實是一門管理技巧,編制各個執行部門,各司其職,協同工作,完成人的各種需求。那么這個協議-也就是管理規則都做哪些工作呢?
總線操作
在公司里,我們經常會與領導溝通,一般的方式都是這樣進行的;領導電話找你過去,你帶著匯報資料與領導交流,談得不錯,領導表揚你幾句,你回到座位上繼續工作,領導又找別人交流。這個過程在這里把它表述為連接-數據傳輸-斷開,這樣一個操作順序叫一次總線交易,或一次總線操作。斷開(disconnect)的目的是讓主設備可以與其他從設備進行交易。很早以前的電話局里面的人工交換操作就類似一次總線操作,說反了,應該是總線操作類似人工接線。
數據傳輸
剛才說到的與領導交流就是數據傳輸,也就是交換意見,互通有無。提問的是“讀-read”,回答的是“寫-write”,溝通的方式大概有幾種:一問一答,一問多答,有沒有只問不答呢?有,說明不是網絡有問題就是從設備故障,得到的結果很可能是“下崗”。還應該有一種情況,不問也答的情況,這個是可以的,從設備只管說,接不接受是主設備的事兒,需要了就接受,否則不接受,這也是一種傳輸方式。所以,無論什么時候都要搞清楚“主”是誰,為“主”服務。
通信請求各個部門職能不同,完成的工作就不同,有些時候我們就必須要求別的部門給予配合,就得發出請求-通信請求。對于不同的標準,請求的方式就有多種方式。
經過以上一些操作,我們完成了數據傳輸,形成了傳輸標準,OSI模型。