什么是局部区域网?

[拼音]：jubuquyuwang

[外文]：local area network

通信范围较小的计算机网或数据通信网。典型范围是一座办公楼、一个仓库或一所学校，使用低误码率物理信道，数据传输率一般在1兆比特/秒以上。局部区域网能够为用户提供的服务包括数据库和集中式文件存取、报文处理和电子邮政、批量和实时屏面信息传输等，适用于办公室自动化、分布式控制、分布式数据处理等环境。自60年代后期以来，随着计算机硬件价格迅速下降，特别是微处理器和各种智能设备的发展，出现了将计算功能分散的趋向，从而产生了对局部区域网的广泛需要。80年代，局部区域网已作为商品出售，并已提出一些有关局部区域网的标准建议。

局部区域网和广域计算机网一样采用分层的体系结构，网络结点的功能典型地分为物理层、数据链路层，以及网络层、转送层、会晤层、表示层、应用层。网络结点之间通过物理信道（传输媒质）互相连接。为适应局部区域应用的特点，数据链路层再分为逻辑链路控制子层和媒质访问控制子层。逻辑链路控制子层采用一般计算机网的数据链路控制规程，如高级数据链路控制(HDLL)规程，但修改了帧标志，增加了地址域，并将帧校验功能移至媒质访问控制子层等。媒质访问控制子层负责分配共享物理信道的访问权。

局部区域物理信道采用高抗干扰媒质，如同轴电缆和光导纤维和双绞线或微波线路。在数据传输率高达 1兆比特/秒以上的情况下，一般将时钟信号与数据一起编码，并常用调相制和改进的调频制编码。调相制亦称曼彻斯特编码，用码元中心由低到高跳变表示“1”，由高到低跳变表示“0”;当连续出现两个“1”或两个“0”时，在码元边界处也跳变一次。改进的调频制亦称密勒编码，“1”码元中心处要反相；“0”码元中心则不反相，但连续出现两个“0”时在码元边界处反相一次。

局部区域网的布局通常为总线形、环形、星形和树形。物理信道总长度比较短，一般连接有几十至几百个属于同一组织的工作站（网络结点）。它的网络安全性好，通信费用较低。一个局部区域网内部可以包含若干个互连的子网，通常它又与外部的广域计算机网连接。

总线形局部区域网采用广播式物理信道，各结点共享信道的控制方法有集中式控制和分布式控制两类。按集中式控制方法，网络中存在一个主控结点(主站N0)，由它选择使用信道的次站（主控结点以外的其余结点），常用链式、查询和独立请求等选择法。链式选择法适用于并行传输信道，专有一选择信号线链式地穿过每一结点，选择信号（电平或脉冲）传至某一结点（Ni）时，若Ni有数据发送，则将另一条各结点公用的“忙”线置忙态。当Ni使用完信道后把“忙”线恢复为闲态，并将选择信号传至下一结点(Ni+1)。查询选择法适用于串行传输信道，N0通过发“查询序列”选择Ni，Ni或者回答“无通信量”;或者向信道发送数据报文，接收报文的不限于N0而可能是任何网络结点。各结点被查询的次序和频率是可变的，由N0中的查询表控制。独立请求选择法让希望使用信道的Ni主动向N0发请求，N0根据这些请求的优先级排序，然后有选必中地选择有关结点。上述三种选择法也适用于分布式控制方法。

按分布式控制方法各网络结点处于平等地位，在一定限制之下可以独立、随机地向广播式信道发送报文。分布式控制方法包括非分片式和分片式两类。非分片式方法包括完全随机式及其各种改进方法。按完全随机式控制方法，每个结点可完全独立而随机地使用信道，一旦出现使用冲突，与冲突有关结点各自延迟一段时间后重发，延迟时间值分别取一伪随机数。为了减少冲突，各结点在发送前先监测信道状态，只有当信道空闲时才发送，但仍有可能发生冲突。如果在发送时也监测信道，一旦检测到冲突，便及时中止冲突报文的发送，则可进一步提高信道利用率。上述经改进的随机式控制方法即是“载波监测多站访问-冲突检测”(CSMA/CD)方法。

分片式控制方法是将信道传输时间分为定长的时间片。在第i个时间片内各结点到达的报文均在第i+1时间片定时出现时开始发送，使可能出现的冲突报文完全重叠，减少冲突机会。采用适当的冲突报文重发控制方法，可以进一步提高信道利用率，例如，在一次冲突解决以前，可以禁止与此次冲突无关的结点发送，并且按树形规则分解冲突，即在时间片i发生冲突的各结点各自等概率地选择时间片i+1或i+2进行重发，把一个大重发组结点分解为两个小重发组结点（相当于一树分左右两支），再按先左后右(或相反)原则继续分解每一小重发组，直至冲突完全分解。

这种分片随机式控制方法存在着时间片争用现象，分片预约式控制方法能保证信道使用避免冲突，如采用时分复用方法固定分配各结点使用信道的时间片；或先用一个测试时间片测试当前各结点使用信道的请求，然后动态地把时间片分配给有关请求结点。当广播式信道负荷轻时，随机方式有利于使报文传输延迟减小；当负荷重时，预约方式有利于充分利用信道。因此，还可以将这两种方式结合，使分布式控制方式动态地与信道负荷相适应。

局部区域网常用的另一类媒质访问控制方法是通信证传递方式，它主要适用于环形局部区域网，也可以应用于总线形或其他拓扑结构的局部区域网。“通信证”是一特定的比特串（如11111111），它沿环路（在总线形或其他拓扑结构的局部区域网指逻辑环路）逐站（结点）传递。若i站需要使用环路，则将通信证取下，先向环路发送一个“暂停证”（如11111110），通知其他各站暂停，然后发送数据报文。当i站发给j站的数据报文到达j站时，j站除了收下数据报文外，并在数据报文中的应答域给出确认或否认应答。i站回收到绕环一周的数据报文时，根据其应答域状态决定是否重发。待i站使用完环路后再将通信证传递给i+1站。如果i+1站无数据报文发送，则将通信证继续往下传递。通信证传递方式的变型有“报文包”方式。“报文包”像列车运行在一条环路上一样，各站需要发送的数据待空报文包途经本站时装入；报文包经过目的站时卸下数据。报文包变为空包后则供其他站再度使用。还可将随机方式与通信证传递方式结合，在环路负荷轻时按随机方式工作，环路负荷重时则按通信证方式工作，综合两者的优点。

一般说，采用通信证传递方式的局部区域网有一定的最大传输延迟和较高的信道利用率，比较适宜于实时应用。采取将失效站旁路或双环路等方法，可以改进环形局部区域网可靠性差的缺点。