交通数据传输与网络cha 1_4

1、交通数据传输与网络交通数据传输与网络 李志慧李志慧 联系方式联系方式: 第一章 绪论 交通系统特点 人、车、路、环境 系统 智能化信息化 系统的可控制性、智能性 交通系统特点 检测设备布设在不同的位置； 系统的分布性 检测设备提供者为不同的供应商； 系统的兼容性 交通系统特点 部分子系统需要集中控制 交通系统表现为集散控制系统 分布式集中控制 交通数据特点 模拟量与数字量共存 分散性 海量性 安全性 系统兼容性 交通数据传输关注的问题 数据表示 数据压缩 数据安全性 数据通信传输 协议 网络 第二章 数据通信 数据传输关注的基本问题 拓扑问题 连接问题 数据表达问题 传输问题 2.1 网络拓扑

2、结构 总线结构 设备侦听总线，检测 数据传输。 带冲突检测的载波侦 听多路访问 以太网为总线网，其 最主要的优点为网络 添加新的设备非常容 易。 每一个设备通过相应的接口侦听 总线，检测数据传输。 带冲突检测的载波侦听多路访问 以太网为总线网，其最主要的优 点为网络添加新的设备非常容易。 星形拓扑结构 集中控制，所有的设备受 中心计算机控制与管理， 一旦中心计算机崩溃，则 网络瘫痪 环形拓扑结构 令牌环 缺点：1）当一个 节点要发送数据时， 它们之间的所有节 点都参与传输。 2）只要一个节点 发小故障、就会导 致环小的所有节点 无法正常通信。 全连接拓扑结构 任何设备之间可 直接通信 通信成本

3、增加 组合拓扑结构 2.2 通信介质 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 光纤光纤 或辐射性媒体或辐射性媒体 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线（Twisted Pair） 双绞线分为：双绞线分为： UTP（非屏蔽双绞线）非屏蔽双绞线） STP （屏蔽双绞线）屏蔽双绞线） 水晶头水晶头 （RJ-45） 比较：比较： STP （屏蔽双绞线） UTP（非屏蔽双绞线） 光纤光纤 光纤由单根玻璃光纤，紧靠纤光纤由单根玻璃光纤，紧靠纤 芯的包层以及塑料保护图层组成。芯的包层以及塑料保护图层组成。 v FDDI 无线无线 无线网络：红外线，微波。无线网络：红外线，微波。 v 卫星卫星 2.3 数据表达 数字信号与

4、模拟信号数字信号与模拟信号 数字信号与模拟信号数字信号与模拟信号 模拟信号是指信号的幅值和模拟信号是指信号的幅值和 频率是连续变化的信号。频率是连续变化的信号。 数字信号是离散的信号。数字信号是离散的信号。 模拟信号是连续变化的信号，衰减得较慢，模拟信号是连续变化的信号，衰减得较慢， 适合长距离传输。适合长距离传输。 信号的特性表现为时间特性和频率特性。信号的特性表现为时间特性和频率特性。 信号的时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号的时间特性主要指信号随时间变化的特性。 即在一个周期内信号变化的速率以及相应的振即在一个周期内信号变化的速率以及相应的振 幅。幅。 信号的频率特性可用信号的频谱

5、函数来表示，信号的频率特性可用信号的频谱函数来表示， 频谱函数可看成是表征信号的各频率成分，以频谱函数可看成是表征信号的各频率成分，以 及各频率成分的振幅和相位及各频率成分的振幅和相位 例如：信号 其时频特性 信号的时域特性与频域特性 调制与解调 调制：欲传输的原始信号f(t)控制高频简谐波 或周期性脉冲信号的某一个参量，使它随信号 f(t)线性变化。 被调制的高频简谐波或周期性脉冲信号起着运 载原始信号的作用，因此称为载波。 解调也称检波，它的作用与调制恰好相反。解 调就是从接收到的已调波中无失真地恢复出调 制信号。 调制 高频简谐波三个参数：振幅、频率和相 位 调制方式: (1)振幅调制;

6、 (2) 频率调制; (3)相位调制 数字信号与模拟信号的转换数字信号与模拟信号的转换: :由调制解调器由调制解调器 （modem）完成完成 第三章 数据传输 3.1 数据通信系统的构成数据通信系统的构成 数据通信系统是通过数据电路将分布在远端的数据通信系统是通过数据电路将分布在远端的 数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数 据传输、交换、存储和处理的系统。典型的数据传输、交换、存储和处理的系统。典型的数 据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端 设备、数据电路三部分构成设备、数据电路三部分构成. 数字信道与模拟

7、信道数字信道与模拟信道 信道信道是指向某一方向传输信息是指向某一方向传输信息 的媒体。的媒体。 通信线路通信线路 发送信道发送信道 接收信道接收信道 数字信道数字信道 - - 数字信号数字信号 模拟信道模拟信道 - - 模拟信号模拟信号 基带信号与宽带信号基带信号与宽带信号 基带信号（基带信号（BasebandBaseband），），一次一次 只在介质上发送一个信号。只在介质上发送一个信号。 宽带信号（宽带信号（BroadbandBroadband），），基带基带 信号经过调制后形成的频分复用信号。信号经过调制后形成的频分复用信号。 传输速率传输速率 传输速率有两种表示方法：传输速率有两种表示

8、方法： 比特比特/ /秒（秒（b/sb/s） 单位时间传送的信息量。单位时间传送的信息量。 波特（波特（baudbaud） 指信号在调制过程中，调制状态每秒指信号在调制过程中，调制状态每秒 转换次数转换次数 3.2通信编码 ASCII码 BCD码 不归零编码 0-高电平 1-低电平 设备时钟同步？ 曼彻斯特编玛 用信号的变化保持发送设备和接收设备之间的同步 0-高电平到低电平的跳变 1-从低电平到高电平 缺点：双倍带宽 差分曼彻斯特编玛 同曼彻斯特编码一样，每个比特时间的 中间发生跳变 区别 ：0-每个时间间隔的开始处跳变。 1- 信号保持前一个时间间隔尾 部的取值 3.3 通信传输方式通信传

9、输方式 通信方式是指通信双方的信息交互方式，通信方式是指通信双方的信息交互方式， 可分为：可分为：并行传输与串行传输并行传输与串行传输 并行传输并行传输 串行传输串行传输 异步传输和同步传输，解决信号的同步 问题。 异步传输，指比特被划分成小组独立传指比特被划分成小组独立传 送，送，每个字符都有起止位，传输效率低 同步传输 同步传输通常数据的发送以组（或帧） 为单位，一组数据包含多个字符代码或 多个比特，在组或帧的开始和结束需加 上预先规定的起始序列和结束序列作为 标志，传输效率高，较复杂。 同步传输同步传输 数据包数据包-数据帧数据帧 串行通信方式串行通信方式 单工通信单工通信 半双工通信半

10、双工通信 全双工通信全双工通信 单工通信单工通信 单工通信就是指传送的信息始终是一单工通信就是指传送的信息始终是一 个方向，而不进行与此相反方向的传送个方向，而不进行与此相反方向的传送 。无线电广播和电视信号传播都是单工。无线电广播和电视信号传播都是单工 传送的例子。传送的例子。 半双工通信半双工通信 半双工通信是指信息流可在两个方半双工通信是指信息流可在两个方 向上传输，但同一时刻只限于一个方向传向上传输，但同一时刻只限于一个方向传 输。如无线电收发报机。输。如无线电收发报机。 全双工通信全双工通信 全双工通信是指能同时做双向通信。全双工通信是指能同时做双向通信。 如电话系统。如电话系统。

11、串行通信：RS232接口 针脚信号定义 1DCD载波检测 2RXD接收数据 3TXD发送数据 4DTR数据终端准备好 5SGND信号地 6DSR数据准备好 7RTS请求发送 8CTS清除发送 9RI振铃提示 RS232接口 传输距离有限，最大传输距离标准值为 50英尺，实际上也只能用在15米左右。 传输速率较低，设置通信波特率通常 9600， 串口编程：MSComm控件 简单的初始化串口的代码： HANDLE hCom=CreateFile(COM2, GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0, NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|

12、FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL); if(hCom=(HANDLE)-1) AfxMessageBox(打开COM失败!); return FALSE; SetupComm(hCom,1024,1024); COMMTIMEOUTS TimeOuts; TimeOuts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD; TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0; TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=100; TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=500; Se

13、tCommTimeouts(hCom, /设置超时 DCB dcb; GetCommState(hCom, dcb.BaudRate=9600; /波特率为9600 dcb.ByteSize=8; /每个字节有8位 dcb.Parity=NOPARITY; /无奇偶校验位 dcb.StopBits=1; /1个停止位 SetCommState(hCom, PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR); / CKeyBoardDlg:EnableWindow(false); 第四章 计算机网络 数据传输方式 网络传输 串口 传输 并口 传输 交通 数据

14、传输 串行接口传 输（RS232、 RS485） 定定 义：义： 计算机网络计算机网络，是用通信线路，是用通信线路 和通信设备将分布在不同地点的具和通信设备将分布在不同地点的具 有独立功能的多个计算机系统互相有独立功能的多个计算机系统互相 连接起来，在网络软件的支持下实连接起来，在网络软件的支持下实 现彼此之间的数据通信和资源共享现彼此之间的数据通信和资源共享 的系统。的系统。 1.1 什么是计算机网络？什么是计算机网络？ 参考定义： 把分布在不同地理位置上的具 有独立功能的多台计算机、终端及 其附属设备在物理上互连，按照网 络协议相互通信，以共享硬件、软 件和数据资源为目标的系统称作 计 算

15、机网络。 计算机网络是多个计算机的集合系统 国际互联网，即因特网（Internet） 网络中的计算机分为服务器和工作站 网络软件 网络软件包括： 网络操作系统软件 UNIX、Netware、Windows NT和和 Linux等。等。 网络数据库软件 Oracle、Sybase、SQL Server 、 Informix等。等。 网络应用软件 Internet Explorer (IE)等。等。 计算机网络的发展计算机网络的发展 远程终端联机阶段 计算机网络阶段 计算机网络互联阶段 信息高速公路阶段 远程终端联机阶段远程终端联机阶段 通信通信 控制控制 计算机网络阶段计算机网络阶段 ARPAN

16、ET 计算机网络互联阶段计算机网络互联阶段 1984年，国际标准化组织公布了开放年，国际标准化组织公布了开放 系统互联模式（系统互联模式（OSI）。）。 信息高速公路阶段信息高速公路阶段 是以光纤为传输媒体，传输速率极高是以光纤为传输媒体，传输速率极高 的信息高速公路网的信息高速公路网。 信息高速公路的主要特点：信息高速公路的主要特点： 多媒体信息的高速传递 高速度、高准确度地传递数字化的 多媒体信息 新的方式存储大量数据 开放型交互式的大系统 计算机网络的分类计算机网络的分类 从覆盖范围进行分类，网络分为： 局域网 LAN 广域网 WAN 城域网 MAN （ Local Area Netwo

17、rk） （ Wide Area Network） （ Metropolitan Area Network） 计算机网络的通信协议计算机网络的通信协议 1974年，美国的IBM公司宣布了它研 制的系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。 1977年，国际标准化组织（ISO）提 出一个试图使各种计算机在世界范围内互 连成网的标准框架，即著名的开放系统互 连基本参考模型OSI/RM（Open Systems Interconnection Reference Model），简称 为OSI。 OSI参考模型采用参考模型采用 7个层次的体系结构：个层次的体系结构

18、： 应用层应用层 Application 表示层表示层 Presentation 会话层会话层 Session 传输层传输层 Transport 网络层网络层 Network 数据链路层数据链路层 Data Link 物理层物理层 Physical 高层高层 底层底层 层次化模型 物理层 物理层包括设备间的物理接口和一个设备到另 一个设备间比特流的传输规则，主要包括以下四个 重要特性： (1)机械特性：如连接用接插件的机械结构； (2)电气特性：如“o”码和“1”码的电气参数 (3)功能特性：如接插件每插脚的功能； (4)规程特性：如比特传输顺序。 数据链路层 数据链路层在物理层的基础上，以保

19、证 数据在用户终端与网络之间，以及网络 相邻节点之间的数据链路进行可靠传输。 提供数据链路的启动、保持和撤消功能。 数据链路向较高层提供的差错检测和控 制，保证上层的无差错控制。 网络层 通常把计算机网分为用户子网(资源 子网)和通信子网(数据通信网)两部分 用户子网向用户提供了访问网络的机 会，通信子网则是提供了网络通信的 能力 网络层的功能用于完成对通信子网的 控制，向高层提供数据在网络内透明 传输的服务，使用户终端的传输实体 无需知道网络的结构和交换方式。 网络层提供建立、保持和终止通信中 间节点的连接，负责通信子网内的路 由选择、顺序控制、流量控制和阻塞 控制等功能。 传输层 传输层的基本功能是接收来自会话层的 数据，如果有需要，把这些数据分成较