第五章,5.11,高速鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng),5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,5.11.2,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,2,5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,3,5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),4,（一）網(wǎng)絡(luò)的定義,網(wǎng)絡(luò)是指由介質(zhì)鏈路連接在一起的一系列設(shè)備（常常被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)），設(shè)備之間的鏈路常被稱為通信信道二）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),拓?fù)涫侵妇W(wǎng)絡(luò)在物理上或邏輯上的布置方式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫撬墟溌泛玩溄釉O(shè)備（通常稱為節(jié)點(diǎn)）互相之間關(guān)系的幾何表示共有五種可能的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕W(wǎng)狀、星型、樹型、總線以及環(huán)型5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),5,1網(wǎng)狀拓?fù)洌?每一臺設(shè)備都與,其他所有設(shè)備有一條專用的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路優(yōu)點(diǎn)：,避免了共享鏈路中的通信量問題；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂薪研?；安全性；點(diǎn)到點(diǎn)鏈路便于故障識別和故障隔離缺點(diǎn)：,所需要的電纜和設(shè)備輸入輸出端口的數(shù)量過于巨大設(shè)備的安裝和重新配置十分困難5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),6,2,星型拓?fù)洌?每臺設(shè)備只與通常,稱為集線器的中心控制器有點(diǎn)到點(diǎn)的專用鏈路設(shè)備并不是彼此直接鏈接的優(yōu)點(diǎn)：,經(jīng)濟(jì)；安裝和重新配置容易；安全性；點(diǎn)到點(diǎn)鏈路,便于,故障識別和故障隔離。

缺點(diǎn)：,星型拓?fù)淙孕枰绕渌W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ɡ鐦湫屯負(fù)?、環(huán)型拓?fù)浜涂偩€型拓?fù)洌└嗟碾娎|5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),7,3樹型拓?fù)洌?是星型拓?fù)涞?一種變體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都連接到控制網(wǎng)絡(luò)通信量的中央集線器上絕大多數(shù)設(shè)備是首先連接到一個(gè)次級集線器上，再由次級集線器連接到中央集線器上的優(yōu)點(diǎn)：,次級集線器的引入帶來了兩個(gè)優(yōu)勢：,1,）允許更多的設(shè)備連接到中央集線器上，并且增加了信號在設(shè)備間的傳輸距離；,2,）允許網(wǎng)絡(luò)隔離不同計(jì)算機(jī)之間的通信或者為不同計(jì)算機(jī)設(shè)定通信的優(yōu)先級5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),8,4總線拓?fù)洌?多點(diǎn)配置，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過引出線和抽頭連接到總線電纜上優(yōu)點(diǎn)：,易安裝；所用電纜少缺點(diǎn)：,難于進(jìn)行故障隔離和重新配置；加入新設(shè)備困難；另外，總線的故障或斷裂會終止所有的傳輸5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),9,5環(huán)型拓?fù)洌?每個(gè)設(shè)備只與,兩側(cè)的兩個(gè)設(shè)備之間有點(diǎn)到點(diǎn)連接信號在環(huán)中從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備單向傳輸，直至到達(dá)目的地優(yōu)點(diǎn)：,比較容易安裝和重新配置；加入或刪除一個(gè)設(shè)備只需要改動兩條連接；故障隔離簡單缺點(diǎn)：,唯一的限制是介質(zhì)和通信量的因素（環(huán)的最大長度和設(shè)備的數(shù)量）；單向傳輸是一個(gè)缺點(diǎn)。

這個(gè)缺點(diǎn)可以通過引入雙環(huán)或者一個(gè)可以對故障進(jìn)行旁路的開關(guān)來解決5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),10,6混合型拓?fù)?通常，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)會把幾個(gè)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的子網(wǎng)鏈接在一起以形成一個(gè)更大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比如，一個(gè)公司的某個(gè)部門可能會采用總線拓?fù)?，而另一個(gè)部門則選擇了環(huán)型拓?fù)溥@兩個(gè)不同拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)可以直接連到一個(gè)中央集線器上以形成一個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),11,（三）網(wǎng)絡(luò)分類,網(wǎng)絡(luò)按照,范圍,劃分可以分為,局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)；,按照,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以劃分為,總線型、環(huán)型、星型、和網(wǎng)狀網(wǎng),及其他們的,混合型,網(wǎng)絡(luò)5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),12,1局域網(wǎng)：,通常是用于連接一個(gè)辦公室、一幢建筑物或一所校園內(nèi)的設(shè)備一般來說，局域網(wǎng)的,范圍,被限定在幾公里之內(nèi)局域網(wǎng)為個(gè)人電腦和工作站之間共享資源而設(shè)計(jì)的被,共享的資源,可以是硬件（如打印機(jī)）、軟件（如一個(gè)應(yīng)用程序）或者數(shù)據(jù)通常，一個(gè)局域網(wǎng),只采用一種傳輸介質(zhì),最常見的,局域網(wǎng)拓?fù)?是總線、環(huán)型和星型5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),13,2城域網(wǎng)：,將網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍延伸至整,個(gè)城市從而使得不僅局域網(wǎng)之,間可以共享資源，設(shè)備之間也可,以共享資源。

例如，一個(gè)鐵路局可以利用城域網(wǎng)來把它在路局所在,地所有辦公場所內(nèi)的局域網(wǎng)連接起來5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),14,3廣域網(wǎng),可以跨越遼闊,的地理區(qū)域進(jìn)行長距離的數(shù)據(jù)、語音、圖像和視頻傳輸廣域網(wǎng)可以使用公用的、租用的或?qū)Ｓ玫耐ㄐ旁O(shè)備（通常是組合起來使用），因此可以無距離限制地延伸5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),15,4網(wǎng)際互連,當(dāng)連接兩個(gè)或兩個(gè)以上,的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就形成了一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)際互連設(shè)備來加入互聯(lián)網(wǎng)這些設(shè)備包括,路由器和網(wǎng)關(guān),注意,互聯(lián)網(wǎng)（internet）,這個(gè)術(shù)語和,因特網(wǎng)（Internet）,是不同的，第一個(gè)術(shù)語指網(wǎng)絡(luò)之間相互連接的普遍含義，而第二個(gè)則是一個(gè)特定的全球網(wǎng)絡(luò)的名稱5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)之間溝通、交流的橋梁16,（一）OSI層次,5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,17,OSI各層的功能,各層名稱,功能,信息單元,地址類型,應(yīng)用層,用戶功能,程序,表示層,字符顯示、壓縮和安全性,字符和字,會話層,建立、和終止會話,傳輸層,從發(fā)送計(jì)算機(jī)進(jìn)程項(xiàng)接收計(jì)算機(jī)進(jìn)程發(fā)送消息,消息,在應(yīng)用程序之間,從進(jìn)程到進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò)層,通過網(wǎng)絡(luò)傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包,識別接收方網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)位置的數(shù)據(jù)包地址,數(shù)據(jù)鏈路層,通過一條鏈路路由向最終的地址發(fā)送含有數(shù)據(jù)包的幀,網(wǎng)卡（或網(wǎng)絡(luò)中的,下一個(gè)節(jié)點(diǎn)）,物理層,通過物理介質(zhì)以信號的形式傳輸二進(jìn)制數(shù),比特,5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,18,OSI模型的七層功能的特點(diǎn),1.,對等過程：,在單臺機(jī)器中，每一層調(diào)用下層的服務(wù)。

比如第三層使用第二層的服務(wù)，同時(shí)也向第四層提供服務(wù)在發(fā)送端，每一層都在從直接上層傳來的報(bào)文中加上本層必須的信息并將整個(gè)包傳到下層5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,19,OSI模型的七層功能的特點(diǎn),2,.,層次組織：,ISO的七個(gè)層次可以分為三個(gè)功能組：,第一、二、和三層是網(wǎng)絡(luò)的支持層；,第五、六、七層（會話層、表示層、應(yīng)用層）是用戶支持層，允許不相關(guān)的軟件系統(tǒng)間的互操作；,第四層是傳輸層，將以上二個(gè)功能組聯(lián)系起來，并保證下層是以上層可以使用的形式傳輸?shù)?.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,20,（二）TCP/IP協(xié)議：,1TCP/IP概述,TCP/IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)傳輸如何通過因特網(wǎng)進(jìn)行傳送交換5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,21,（二）TCP/IP與OSI模型,5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,22,1,）,IP地址：,給每個(gè)連接在IP網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)分配一個(gè)32位的地址用二進(jìn)制來表示，每個(gè)IP地址長32位IP地址根據(jù)網(wǎng)絡(luò)ID的不同分為5種類型，A類地址、B類地址、C類地址、D類地址和E類地址2,）,MAC地址,：,物理地址、硬件地址，通俗地說也就是網(wǎng)卡的物理地址，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商生產(chǎn)時(shí)寫在硬件上。

MAC地址的長度為48位（6個(gè)字節(jié)），通常表示為12個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，每二個(gè)十六進(jìn)制數(shù)之間用冒號隔開5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,23,2網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)層主要包含了四種協(xié)議：ARP、RARP、ICMP和IGMP3傳輸層協(xié)議,提供應(yīng)用程序之間的通信TCP，提供端到端的數(shù)據(jù)流服務(wù)；UDP，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，為不需要可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳送應(yīng)用程序提供端到端的高效服務(wù)4應(yīng)用層協(xié)議,主要包括Telnet，F(xiàn)TP，POP3，SNMP，DNS，HTTP5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,24,2網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)層主要包含了四種協(xié)議：ARP、RARP、ICMP和IGMP3傳輸層協(xié)議,提供應(yīng)用程序之間的通信TCP，提供端到端的數(shù)據(jù)流服務(wù)；UDP，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，為不需要可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳送應(yīng)用程序提供端到端的高效服務(wù)4應(yīng)用層協(xié)議,主要包括Telnet，F(xiàn)TP，POP3，SNMP，DNS，HTTP5.11.1,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)原理,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,25,主要有以下5種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：,1.,物理層中繼系統(tǒng)，即中繼器2.,數(shù)據(jù)鏈路層，即網(wǎng)橋或交換機(jī)3.,網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)，即路由器4.,兼有網(wǎng)橋和路由器的功能的三層交換機(jī)（或路由交換機(jī)）。

5.,在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)5.11.2,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng),26,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)包括骨干網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)5.11.2,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,骨干網(wǎng)絡(luò),27,由大區(qū)節(jié)點(diǎn)組成，匯聚、轉(zhuǎn)接來自本大區(qū)范圍內(nèi)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)5.11.2,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,區(qū)域網(wǎng)絡(luò),28,由核心節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)組成,5.11.2,鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,高速鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的主要業(yè)務(wù),29,1會議電視系統(tǒng),2GPRS業(yè)務(wù),3綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng),旅客服務(wù)系統(tǒng),辦公自動化系統(tǒng),動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),綜合網(wǎng)管系統(tǒng),。