《交通运输概论》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 交通运输信号与通信技术 5.11 高速铁路数据网

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版权所有©北京交通大学 交通运输概论 电子信息工程学院学院 李旭 教授 第五章

5.11高速铁路数据网5.11.1数据通信网原理5.11.2铁路数据通信网结构及应用交通运输概论版权所有北京交通大学2

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11 高速铁路数据网 5.11.1 数据通信网原理 5.11.2 铁路数据通信网结构及应用 2

5.11.1数据通信网原理>数据通信网络>网络协议>网络设备交通运输概论版权所有北京交通大学3

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 ➢ 网络协议 ➢ 网络设备 3

5.11.1数据通信网原理>数据通信网络（一）网络的定义网络是指由介质链路连接在一起的一系列设备（常常被称为网络节点），设备之间的链路常被称为通信信道（二）网络的拓扑结构拓扑是指网络在物理上或逻辑上的布置方式。网络拓扑是所有链路和链接设备（通常称为节点）互相之间关系的几何表示。树型、总共有五种可能的基本网络拓扑：网状、星型、线以及环型。交通运输概论版权所有北京交通大学4

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 4 （一）网络的定义 网络是指由介质链路连接在一起的一系列设备（常常被 称为网络节点），设备之间的链路常被称为通信信道。 （二）网络的拓扑结构 拓扑是指网络在物理上或逻辑上的布置方式。网络拓扑 是所有链路和链接设备（通常称为节点）互相之间关系的 几何表示。 共有五种可能的基本网络拓扑：网状、星型、树型、总 线以及环型

5.11.1数据通信网原理>数据通信网络1·网状拓扑：每一台设备都与其他所有设备有一条专用的点到点链路。优点：避免了共享链路中的通信量问题；网络拓扑具有健壮性；安全性；点到点链路便于故障识别和故障隔离，缺点：所需要的电缆和设备输入输出端口的数量过于巨大设备的安装和重新配置十分困难交通运输概论版权所有北京交通大学5

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 5 1．网状拓扑：每一台设备都与 其他所有设备有一条专用的点到点链路。 优点：避免了共享链路中的通信量问题；网络拓扑具有健 壮性；安全性；点到点链路便于故障识别和故障隔离。 缺点：所需要的电缆和设备输入输出端口的数量过于巨大。 设备的安装和重新配置十分困难

5.11.1数据通信网原理>数据通信网络2.星型拓扑：每台设备只与通常称为集线器的中心控制器有点到点的专用链路。设备并不是彼此直接链接的。优点：经济；安装和重新配置容易；安全性；点到点链路便于故障识别和故障隔离，缺点：星型拓扑仍需要比其他网络拓扑（例如树型拓扑环型拓扑和总线型拓扑）更多的电缆。交通运输概论版权所有北京交通大学6

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 6 2．星型拓扑：每台设备只与通常 称为集线器的中心控制器有点到点的专用链路。设备并不 是彼此直接链接的。 优点：经济；安装和重新配置容易；安全性；点到点链路 便于故障识别和故障隔离。 缺点：星型拓扑仍需要比其他网络拓扑（例如树型拓扑、 环型拓扑和总线型拓扑）更多的电缆。 集线器

5.11.1数据通信网源理>数据通信网络3.树型拓扑：是星型拓扑的一种变体。网络节点都连接到控制网络通信量的中央集线器上。绝大多数设备是首先连接到一个次级集线器上，再由次级集线器连接到中央集线器上的。优点：次级集线器的引入带来了两个优势：1）允许更多的设备连接到中央集线器上，并且增加了信号在设备间的传输距离：2）允许网络隔离不同计算机之间的通信或者为不同计算机设定通信的优先级交通运输概论版权所有北京交通大学

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 7 3．树型拓扑：是星型拓扑的 一种变体。网络节点都连接到控制网络通信量的中央集线 器上。绝大多数设备是首先连接到一个次级集线器上，再 由次级集线器连接到中央集线器上的。 优点：次级集线器的引入带来了两个优势：1）允许更多的 设备连接到中央集线器上，并且增加了信号在设备间的传 输距离；2）允许网络隔离不同计算机之间的通信或者为不 同计算机设定通信的优先级。 集线器 集线器 集线器 集线器

5.11.1数据通信网原理>数据通信网络引出线引出线引出线引出线抽头抽头抽头抽头4．总线拓扑：电缆头电缆头多点配置，网络节点通过引出线和抽头连接到总线电缆上。优点：易安装；所用电缆少。缺点：难于进行故障隔离和重新配置；加入新设备困难：另外，总线的故障或断裂会终止所有的传输。交通运输概论版权所有北京交通大学8

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 8 4．总线拓扑： 多点配置，网络节点通过引出线和抽头连接到总线电缆 上。 优点：易安装；所用电缆少。 缺点：难于进行故障隔离和重新配置；加入新设备困难； 另外，总线的故障或断裂会终止所有的传输。 引出线 引出线 引出线 引出线 抽头 抽头 抽头 抽头 电缆头 电缆头

5.11.1数据通信网原理>数据通信网络5.环型拓扑：每个设备只与两侧的两个设备之间有点到点连接。信号在环中从一个设备到另一个设备单向传输，直至到达目的地。优点：比较容易安装和重新配置；加入或删除一个设备只需要改动两条连接；故障隔离简单缺点：唯一的限制是介质和通信量的因素（环的最大长度和设备的数量）；单向传输是一个缺点。这个缺点可以通过引入双环或者一个可以对故障进行旁路的开关来解决交通运输概论版权所有北京交通大学9

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 9 5．环型拓扑：每个设备只与 两侧的两个设备之间有点到点连接。信号在环中从一个设 备到另一个设备单向传输，直至到达目的地。 优点：比较容易安装和重新配置；加入或删除一个设备只 需要改动两条连接；故障隔离简单。 缺点：唯一的限制是介质和通信量的因素（环的最大长度 和设备的数量）；单向传输是一个缺点。这个缺点可以通 过引入双环或者一个可以对故障进行旁路的开关来解决

5.11.1数据通信网原理器>数据通信网络总线拓扑环型拓扑星型拓扑6.混合型拓扑通常，一个网络会把几个不同拓扑结构的子网链接在一起以形成一个更大的拓扑结构。比如，一个公司的某个部门可能会采用总线拓扑，而另一个部门则选择了环型拓扑。这两个不同拓扑的网络可以直接连到一个中央集线器上以形成一个星型拓扑结构交通运输概论版权所有北京交通大学10

版权所有©北京交通大学 交通运输概论 5.11.1 数据通信网原理 ➢ 数据通信网络 10 6．混合型拓扑 通常，一个网络会把几个不同拓扑结构的子网链接在一 起以形成一个更大的拓扑结构。 比如，一个公司的某个部门可能会采用总线拓扑，而另 一个部门则选择了环型拓扑。这两个不同拓扑的网络可以 直接连到一个中央集线器上以形成一个星型拓扑结构。 集线器 星型拓扑 星型拓扑 环型拓扑 总线拓扑 集线器