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无论是模拟的还是数字的通信设备,调制解调器和数字适配器的状态必须由接到节点上的设备来控制,这里必定有一个物理的或电气的接口来执行这种功能,执行某种适当的协议来达到这一控制目的。
(2)在计算机通信网中,许多信息源都是突发性的(bursty),问题是要利用信息的这种突发性质来降低消耗在线路上的费用,由此开发了许多共享通信资源的技术。
所谓共享,是指允许多个用户使用同一通信资源,这就产生了多用户的接入问题。
多路接入
技术必须与所使用的设备配合,也必须执行某种协议。
(3)将传输的比特组合成字符、帧、分组或报文等,并提供自动的差错处理,以保证所接收到的比特流是所发送的比特流的精确复制。
极大多数的差错处理采用自动重发请求(ARQ协议。
以上这些功能的完成,也都是由两个端设备之间运行的协议来处理的<
(4)必须保证消息抵达正确的目的地。
一些寻址和路由协议用来处理这项功能。
(5)在端节点或交换节点上存储所收到的信息,直至这些信息能够得到服务或再转发出去。
缓冲器的大小,所希望的快速响应时间,对输入的信息流所需做的差错检验而无须额外的重发时间,都已导致了将长报文分割成分组,并再从分组组合成一个完整的报文的技术。
为了达到这一点,两个端设备之间需要有良好的默契。
(6)必须进行流量控制,以避免缓冲器溢出,防止过分地拥挤,从而产生了流量控制协议。
流控协议可能在网络的若干个层次上存在。
(7)最后,必须保证接入通路能与用户的特性相协调一致。
例如消息的格式、字符编码、器件控制和数据库接入等。
通常必须提供协议转换功能,以便处理这些不同的特性,并提供正确的数据表达形式。
应该指出,上面提到的这些功能,在通信的双方都必须具备,也就是说功能是成对的,而且,每一对的两个相同功能之间才相互通信。
在某一处由协议加上去的额外的位(称为overhead)由另一处的相应协议加以解释。
例如,寻址和路由所用的数据仅仅是为了寻找目的地址和路由控制,与其他功能无关,所以只在相应的协议之间才进行对等的
通信(peer-to-peercommunication)
入协这2
终端
图1通信协议的类型
2、协议的分类
图1表示了通信协议的各种类型,其中包括以下几种。
(1)面向应用的协议:
为完成某些特定应用而制定的协议。
从分层的协议结构来看,包括应用层的专用服务元素,例如,TCP/IP协议模型中的FTP,TELNETSMTP等,OSI/RM中的FTAMVT,JTM,MHSDS等。
面向应用的协议也可称为进程到进程的协议。
(2)系统到系统协议:
支持端系统中特定应用进程之间的数据交换,为应用进程提供网络通信服务,包括应用层的公用服务元素、表示层协议(如完成数据的加密/解密)等。
(3)端到端协议:
完成端到端的可靠传输,建立、保持及维护端到端连接,包括会话层协议(保持对话的同步等)、TCP和UDP等。
(4)其他网内协议:
包括流控协议、寻址和路由控制等。
(5)点到点协议:
实现直接相连的节点之间的数据传输,女口数据链路层协议HDLC和Internet中的PPP协议等。
(6)网络接入协议:
如介质接入控制(MAC)等o
(7)网间互联协议:
从网络介质的延伸,不同网络用户的寻址,到异构网络间协议的转换。
从以上对协议的分类中可以看出,任何计算机(端系统)之间的通信,实际上是在不同层次上对等的通信单元(在分层体系结构中称为“实体”)的各自协调工作来配合完成的。
对计算机通信网的研究都是基于这种功能上的通信概念,从而形成了分层的协议体系结构。
3、协议的三个要素
协议为传输的信息定义严格的格式(语法)和传输顺序(时序或同步),而且,协议还定义所传输信息的词汇表和这些词汇所表示的意义(语义)。
因此,任何协议都有下列三个要素:
(1)语法(Syntax):
指互通的信息结构,包括诸如数据格式、编码、有用信号电平的表示等。
例如,IS08473规定的无连接网络层协议数据单元的格式有五个部分:
①固定控制部分(9字节);
②地址部分(不定长);
③分段部分(6字节);
④选项部分(不定长);
⑤数据部分(不定长)。
其中前四个部分是控制部分,其最大长度不超过254字节,第五部分的最大长度不超过64,512宇节。
(2)语义(Semantics):
指所互换信号的意义,包括用于协调及差错处理的控制信息
“NAK'
则可被定义
等。
例如,“ACK可被定义为接收方正确收到数据包之后的应答,为未正确接收到所期望的数据包或传输出错时的应答。
(3)时序(Timing):
指数据应传送或被接收机寻找的时间、信息的排序、速率匹配等。
这是协议中最复杂、最关键的部分,它规定用什么样的方法和算法去完成所定义的协议功能。
协议功能除了包括连接管理、通信方式管理、协议数据单元的发送和接收以及装配和拆卸等之外;
还包括数据包的编码和解码、分解和组合、流量控制、拥塞控制、发送顺序控制、发送速率控制以及差错处理等,协议的时序用来完成这些工作。
3、RS-232、RS-485通信协议
语义及应答三部份。
语法指通信帧结构,一般帧幀格式:
语义是对语法中每一个部份的解释
应答指通信双方的勾通
例如:
对时幀:
STX
C0
年、月、日、时、分
CRC—16
END
校时幀:
C1
数据幀:
C2
幀号DATACRC—16
图2)
A、回应ACK结束;
B回应NAK或T时刻无回应就重发,重发N次仍回应NAK或仍无回应就出错结束。
等)。
(a)(b)©
(d)
图2等待式ARQ方案中数据帧在链路上的传输
(a)正常情况(b)数据帧出错(c)数据帧丢失(d)应答帧丢失
4、PELCO-D与PELCO-P协议介绍
图像监控系统中,硬盘录像机、矩阵、云台等均采用这两个协议。
(1)PELCO-D:
字格式:
1位起始位、8位数据、1位停止位,无效验位。
波特率:
2400B/S
帧格式:
字节1
字节2
字节3
字节4
字节5
字节6
字节7
同步字节
地址码
指令码1
指令码2
数据码1
数据码2
校验码
1、同步字节始终为FFH
2、地址码为摄像机的逻辑地址号,地址范围:
00H-FFH
3、指令码表示不同的动作
4、数据码1、2分别表示水平、垂直方向速度(00-3FH),FFH表示“turbo”速度
5、校验码=MOD[(字节2+字节3+字节4+字节5+字节6)/100H]
以地址码0x01为例:
{0xff,0x01,0x00,0x08,0x00,0xff,0x08,}〃上
{0xff,0x01,0x00,0x10,0x00,0xff,0x10,}〃下
{0xff,0x01,0x00,0x04,0xff,0x00,0x04,}〃左
{0xff,0x01,0x00,0x02,0xff,0x00,0x02,}〃右
{0xff,0x01,0x00,0x20,0x00,0x00,0x21,}〃
变倍短
{0xff,0x01,0x00,0x40,0x00,0x00,0x41,}〃
变倍长
{0xff,0x01,0x00,0x80,0x00,0x00,0x81,}〃
聚焦近
{0xff,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x02,}〃
聚焦远
{0xff,0x01,0x02,0x00,0x00,0x00,0x03,}〃
光圈小
{0xff,0x01,0x04,0x00,0x00,0x00,0x05,}〃
光圈大
{0xff,0x01,0x00,0x0b,0x00,0x01,0x0d,}〃
灯光关
{0xff,0x01,0x00,0x09,0x00,0x01,0x0b,}〃
灯光开
{0xff,0x01,0x00,0x07,0x00,0x01,0x09,}〃
转至预置点
001
{0xff,0x01,0x00,0x03,0x00,0x01,0x05,}〃
设置预置点
{0xff,0x01,0x00,0x05,0x00,0x01,0x07,}〃
删除预置点
以上对应的停命令均是:
{0xff,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,}〃
停命令
(2)PELCO-P:
9600B/S
字节8
ETX
1、STX始终为A0H
00H-1FH
4、数据码1、2分别表示水平、垂直方向速度(00-3FH),在有关预制点的操作时,数据码2表示预制点值
5、ETX始终为AFH
6、校验码(XORsumofBytes2-6)=字节2A字节3A字节4A字节5A字节
6
{0xa0,0x01,0x00,0x08,0x00,0x30,0xaf,0x39,}〃上
{0xa0,0x01,0x00,0x10,0x00,0x30,0xaf,0x21,}〃下
{0xa0,0x01,0x00,0x04,0x10,0x00,0xaf,0x15,}//
左
{0xa0,0x01,0x00,0x02,0x10,0x00,0xaf,0x13,}//
右
{0xa0,0x01,0x00,0x40,0x00,0x00,0xaf,0x41,}//
{0xa0,0x01,0x00,0x20,0x00,0x00,0xaf,0x21,}//
{0xa0,0x01,0x02,0
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- 各种 通信协议