圖1 無(wú)線通信原理示意圖
這種方式類似于我們的部門管理，市場(chǎng)或銷售部門收集產(chǎn)品信息、客戶需求等數(shù)據(jù)，通過(guò)E-mail或調(diào)研報(bào)告等方式傳送給領(lǐng)導(dǎo)者，領(lǐng)導(dǎo)者做出決策，安排產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，這樣就形成了一個(gè)過(guò)程，實(shí)施過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，領(lǐng)導(dǎo)就會(huì)做出各種各樣的反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)，這樣，就形成了一套復(fù)雜的管理系統(tǒng)。
在沒(méi)有思維能力的各種設(shè)備之間，數(shù)據(jù)是怎樣來(lái)傳輸?shù)哪?可以說(shuō)這是一門關(guān)于管理藝術(shù)的學(xué)科，它包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、加工工藝、通信技術(shù)等。要想熟知這門學(xué)科，必須先了解一些基本知識(shí)。
首先，數(shù)據(jù)需要編碼才能傳輸，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候需要按照一定的規(guī)則編排起來(lái)；然后，接收的設(shè)備再把它按規(guī)則翻譯過(guò)來(lái)，就能知道是什么意思了，這里的規(guī)則就是編碼規(guī)則。
無(wú)規(guī)矩，不成方圓；沒(méi)有交通規(guī)則，高速公路就得經(jīng)常撞車；同樣的道理，沒(méi)有數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則，我們就不能把數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方。
有了規(guī)則，數(shù)據(jù)傳輸還必須借助網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的種類繁多，分類方法各異。按地域范圍可分為遠(yuǎn)程網(wǎng)和局域網(wǎng)。遠(yuǎn)程網(wǎng)的跨越范圍可從幾十公里到幾萬(wàn)公里，其傳輸線造價(jià)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(fèi)用，或采用通信衛(wèi)星、微波通信技術(shù)等。
影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信號(hào)方式、訪問(wèn)控制方式、傳輸介質(zhì)等。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)形式。在圖2所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，星形、環(huán)形、總線形和樹(shù)形較為常見(jiàn)。
圖2 四種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖
星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
在星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，任何兩站之間的通信都必須通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。一個(gè)站要傳送數(shù)據(jù)，首先向中央節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，要求與目的站建立連接。連接建立后，該站才向目的站發(fā)送數(shù)據(jù)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用的是集中式通信控制策略，所有通信均由中央節(jié)點(diǎn)控制，中央節(jié)點(diǎn)必須建立和維持許多并行數(shù)據(jù)通路，因此中央節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)顯得非常復(fù)雜，而每個(gè)站的通信處理負(fù)擔(dān)相對(duì)很小，只需滿足點(diǎn)一點(diǎn)鏈路的簡(jiǎn)單通信要求，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。星形拓?fù)洳捎秒娐方粨Q，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信量的綜合，適用于低數(shù)據(jù)率設(shè)備。因?yàn)檫@種拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)終端只需承擔(dān)很小的通信處理負(fù)擔(dān)，因而很適合要求終端密集的地方。它具有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理；控制簡(jiǎn)單，便于建網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。但缺點(diǎn)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(jié)點(diǎn)工作的領(lǐng)導(dǎo)真的很累，什么事情都要管理，而其他節(jié)點(diǎn)就不用這么辛苦了，如果中央節(jié)點(diǎn)因領(lǐng)導(dǎo)生病了，可怎么辦？
在環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中有許多中繼器進(jìn)行點(diǎn)一點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路。中繼器接收前驅(qū)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后按原來(lái)速度一位一位地從另一條鏈路發(fā)送出去。鏈路是單向的，數(shù)據(jù)沿一個(gè)方向(順時(shí)針或逆時(shí)針)在網(wǎng)上環(huán)行。每個(gè)工作站通過(guò)中繼器再連至網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，按分組進(jìn)行，數(shù)據(jù)被拆成分組方式，然后加上控制信息，插入環(huán)上，通過(guò)其他中繼器到達(dá)目的站。由于多個(gè)工作站要共享環(huán)路，這就需要建立一種規(guī)則，也就是訪問(wèn)控制方式，由這個(gè)規(guī)則來(lái)確定每個(gè)站在什么時(shí)候能向環(huán)上插入分組。一般采用分布控制，毎個(gè)站有存取邏輯和收發(fā)控制。環(huán)形拓?fù)湔门c星形拓?fù)湎喾础Ｐ切瓮負(fù)涞木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)處理功能，而工作站負(fù)擔(dān)最小，而環(huán)形拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備只是很簡(jiǎn)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(fù)雜的功能。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的中繼器之間可使用高速鏈路(如光纖)，因此，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與其他拓?fù)湎啾龋商峁└蟮耐掏铝浚m用于工業(yè)環(huán)境，但在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量、數(shù)據(jù)類型、可靠性方面存在某些局限。
在總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，傳輸介質(zhì)是一條總線，工作站通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口接至總線上。一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，所有其他站都能接收。樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的擴(kuò)展形式，傳輸介質(zhì)是不封閉的分支電纜。它和總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，其他站都能接收。因此，總線形和樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳輸介質(zhì)稱作多點(diǎn)式或廣播式。因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)共享一條傳輸鏈路，一次只允許一個(gè)站發(fā)送信息，這種方式也需要有某種存取控制方式，也就是規(guī)則，這樣可以確定下一個(gè)被允許發(fā)送數(shù)據(jù)的站是哪一個(gè)。信息也是按分組發(fā)送，達(dá)到目的站后，經(jīng)過(guò)地址識(shí)別，將信息復(fù)制下來(lái)。
做個(gè)形象一些的比喻，根據(jù)規(guī)則，在開(kāi)會(huì)的時(shí)候，每次只允許一個(gè)人講話，人家聽(tīng)，只有和自己有關(guān)系的事情，我們才記下了，然后執(zhí)行，否則，“左耳朵聽(tīng)，右耳朵出”。
樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的適應(yīng)性很強(qiáng)，可適用于很寬范圍，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量、數(shù)據(jù)率和數(shù)據(jù)類型等沒(méi)有太多限制，可達(dá)到很高的帶寬。樹(shù)形結(jié)構(gòu)在單個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)中采用不多，如果把多個(gè)總線形或星形網(wǎng)連在一起，或連到另一個(gè)大型機(jī)或一個(gè)環(huán)形網(wǎng)上，就形成了樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中是非常需要的，樹(shù)形結(jié)構(gòu)非常適合于分主次、分等級(jí)的層次型管理系統(tǒng)。
有了編碼規(guī)則，又有了網(wǎng)絡(luò)，就要制訂傳輸?shù)囊?guī)則，也就是管理規(guī)則，現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，是智能化儀表與管理系統(tǒng)連接的開(kāi)放系統(tǒng)。類似于我們的局域網(wǎng)，只不過(guò)這個(gè)網(wǎng)連接的是智能儀表等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，至少形式上是這樣的。
有系統(tǒng)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(dòng)發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備叫主設(shè)備，顯而易見(jiàn)，被領(lǐng)導(dǎo)的就是從設(shè)備，它只能被動(dòng)接收主設(shè)備的信息，讓它改地址它就改地址，讓它傳數(shù)據(jù)它就傳數(shù)據(jù)。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)里有多個(gè)主設(shè)備的時(shí)候，就需要協(xié)同工作，就需要制訂一套規(guī)則-總線協(xié)議(bus protocol)。由此可見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)其實(shí)是一門管理技巧，編制各個(gè)執(zhí)行部門，各司其職，協(xié)同工作，完成人的各種需求。那么這個(gè)協(xié)議-也就是管理規(guī)則都做哪些工作呢？
總線操作
在公司里，我們經(jīng)常會(huì)與領(lǐng)導(dǎo)溝通，一般的方式都是這樣進(jìn)行的；領(lǐng)導(dǎo)電話找你過(guò)去，你帶著匯報(bào)資料與領(lǐng)導(dǎo)交流，談得不錯(cuò)，領(lǐng)導(dǎo)表?yè)P(yáng)你幾句，你回到座位上繼續(xù)工作，領(lǐng)導(dǎo)又找別人交流。這個(gè)過(guò)程在這里把它表述為連接-數(shù)據(jù)傳輸-斷開(kāi)，這樣一個(gè)操作順序叫一次總線交易，或一次總線操作。斷開(kāi)(disconnect)的目的是讓主設(shè)備可以與其他從設(shè)備進(jìn)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(shuō)反了，應(yīng)該是總線操作類似人工接線。
數(shù)據(jù)傳輸
剛才說(shuō)到的與領(lǐng)導(dǎo)交流就是數(shù)據(jù)傳輸，也就是交換意見(jiàn)，互通有無(wú)。提問(wèn)的是“讀-read”，回答的是“寫-write”，溝通的方式大概有幾種：一問(wèn)一答，一問(wèn)多答，有沒(méi)有只問(wèn)不答呢？有，說(shuō)明不是網(wǎng)絡(luò)有問(wèn)題就是從設(shè)備故障，得到的結(jié)果很可能是“下崗”。還應(yīng)該有一種情況，不問(wèn)也答的情況，這個(gè)是可以的，從設(shè)備只管說(shuō)，接不接受是主設(shè)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(wú)論什么時(shí)候都要搞清楚“主”是誰(shuí)，為“主”服務(wù)。
通信請(qǐng)求各個(gè)部門職能不同，完成的工作就不同，有些時(shí)候我們就必須要求別的部門給予配合，就得發(fā)出請(qǐng)求-通信請(qǐng)求。對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)求的方式就有多種方式。
經(jīng)過(guò)以上一些操作，我們完成了數(shù)據(jù)傳輸，形成了傳輸標(biāo)準(zhǔn)，OSI模型。
