計算機輔助工程網(wǎng)絡技術(shù)

摘 要：本文通過分析計算機輔助工程網(wǎng)絡的技術(shù)和通信要求，并結(jié)合具體實例研究，探討計算機輔助工程網(wǎng)絡的典型私有體系結(jié)構(gòu)，并探討了計算機輔助工程網(wǎng)絡由共存到開放的發(fā)展趨勢，并提出計算機輔助工程網(wǎng)絡的未來發(fā)展目標。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡；計算機輔助工程網(wǎng)絡；網(wǎng)絡工程；網(wǎng)絡技術(shù)

中圖分類號：TP393

如今計算機逐漸滲入到工業(yè)生產(chǎn)制作過程當中的各個復雜繁瑣的應用領(lǐng)域，大大促進了生產(chǎn)效率。如計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助過程規(guī)劃（CAPP）等。其中CAD是非常典型工程網(wǎng)絡設(shè)計，能讓計算機完成如計算、繪圖、設(shè)計圖紙及其的存儲于檢索等等比較機械、繁瑣的工作，高速的32位超微機、數(shù)兆的實內(nèi)存、多任務、多窗口的顯示管理系統(tǒng)、飛速的通信信道等特點是保證高性職能的關(guān)鍵，追其根源在于高性能圖形智能工作站。

工作站雖然可以輔助工程網(wǎng)絡，但仍然會出現(xiàn)若干技術(shù)問題。文章筆者首先分析CAD網(wǎng)絡的基本通信要求，然后闡述GM的MAP計劃和波音的TOP計劃，最后總結(jié)計算機輔助工程網(wǎng)絡技術(shù)需要進行的發(fā)展和未來目標。

1 CAD的具體介紹

1.1 CAD所需的通信要求

1.1.1 通信支持中的較低層次。這類通信傳輸數(shù)據(jù)一般要求在預期內(nèi)能夠到達預期計算機或以預期的正確格式呈獻給目的系統(tǒng)，即需要計算機系統(tǒng)之間可靠地傳送數(shù)據(jù)需要的一切支持。總的來說，這類通信要求包括了數(shù)據(jù)傳送中的一切網(wǎng)絡服務。

1.1.2 網(wǎng)絡訪問與系統(tǒng)支持。由于在CAD中，計算機系統(tǒng)在地理上很可能是散步的，因此通過網(wǎng)絡訪問將各種不同的計算機設(shè)備與CAD設(shè)備連接是對CAD的重要的通信要求，切這種鏈接應當是使用符號名或相應信息。此外，一個完善的CAD網(wǎng)絡應該在故障發(fā)生時將網(wǎng)絡資源不可用性控制在課管理的情況中，這就要求CAD網(wǎng)絡配置可很快、很容易地修改。

1.1.3 信息格式的處理與共享。CAD網(wǎng)絡需要能夠成功地共享大量工程數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)共享時要求信息格式處理透明化以及文件系統(tǒng)讀取的通用化。

1.1.4 機器的監(jiān)控。完善的CAD需要有良好的網(wǎng)絡資源監(jiān)控能力，這種監(jiān)控能力包括：狀態(tài)與問題的及時報告；資源共享與利用的情況報告；網(wǎng)絡運行實時情況；動態(tài)配置網(wǎng)絡等等。良好的遠程監(jiān)控能力能讓網(wǎng)絡管理員有充足的網(wǎng)絡資源調(diào)度能力。

2 以SUN總線網(wǎng)絡為實例

下文將以SUN總線網(wǎng)絡為例著重分析其網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)及特點。它在設(shè)計時選擇了廣泛采用工業(yè)標準作為其網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，并用OSI參考模型來描述其分層結(jié)構(gòu)域協(xié)議（如下圖）聲稱其為一個開放式網(wǎng)絡。SUN網(wǎng)絡遵循802.3局域網(wǎng)標準，采用CSMA/CD的總先送取法解決總線爭用的問題。而同軸電纜則保證了數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Mbps。SUN實現(xiàn)DoD TCP/IP及其應用協(xié)議等上層協(xié)議，以RPC為主要通信機制的工程應用網(wǎng)絡。這大體完成了OSI運輸層所提供的服務與功能，且由于RPC的簡歷保證了端端可靠通信。而根據(jù)RPC提供網(wǎng)絡服務則是SUN網(wǎng)絡的特點之一。而DoD的各種應用標準，如電子郵件、文件傳輸、虛擬中斷服務、遠程登錄與拷貝等等都通過SUN網(wǎng)絡實現(xiàn)。

圖1

3 CAD網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

SUN的體系結(jié)構(gòu)是公司私有的體系結(jié)構(gòu)，能比較好地實現(xiàn)各自系統(tǒng)間的互連問題，但仍然不是一個開放性的CAD網(wǎng)絡。一個開放性的CAD網(wǎng)絡是采用開放性網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，能將任何支持這個開放性體系結(jié)構(gòu)的設(shè)備或系統(tǒng)互通通信。

3.1 背景

1984年由ISO頒布的“開放系統(tǒng)互連參考模型”即著名的OSI七層模型以O(shè)SI為基礎(chǔ)的開放性挽留過的諸多努力中，最著名的是美國兩大公司的計劃，即GM的MAP計劃和波音公司的TOP計劃。MAP/TOP本身是兩個規(guī)范，MAP規(guī)范旨在適合于生產(chǎn)制造環(huán)境；而TOP則是為技術(shù)與辦公壞境而制定的。這兩套規(guī)范在應用層面由適合各自應用的OSI標準組成，但最終目的都是使各種不同的制造設(shè)備與計算設(shè)備能彼此互通。

3.2 開放性CAD網(wǎng)絡體系

MAP/TOP體系基本已經(jīng)完善地定義了一個支持開放性CAD網(wǎng)絡體系所需要的服務與協(xié)議。物理層中，MAP選用IEEE802.4，而TOP在LAN技術(shù)上主要采用IEEE802.3基帶，也支持EEE802.4。在數(shù)據(jù)鏈路層中，MAP只支持總線拓樸下的令牌傳送，而TOP支持CSMA/CD與總線或環(huán)形拓樸的令牌傳送。MAP/TOP都采用IEEE802.2邏輯鏈路控制（LLC）在網(wǎng)絡層中，MAP/TOP都主張使用無連接方式的網(wǎng)絡服務（CLNS）MAP/TOP采用統(tǒng)一的OSI運輸層標準ISO8072，且都采用第四類服務。與運輸層一樣，MAP/TOP采用單一的一套會話層標準，即ISO8326和ISO8327。在表示層以上，MAP與TOP才開始表示出各自的特色和去唄。在表示層中，TOP的電文處理服務（MHS）并不使用表示服務，而利用可靠傳送服務（RTS）MAP/TOP所要求的應用層規(guī)范為ACSE、FTAM、NH和DS。MAP要求使用制造信息規(guī)范（MMS：ISO9506）而TOP規(guī)定了VT和MHS兩個附加的應用層標準.

3.3 共存性CAD網(wǎng)絡體系

至此，我們描述了工程網(wǎng)絡的兩個極端的情景，一個是封閉式的私有網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，另一個是開放性網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。前者雖被普遍運用，但局限太大；后者雖為發(fā)展趨勢，但很不成熟，更難以在市場上流行。在這種情況上，克服局限性并向最終開放性網(wǎng)絡，即“共存性”的概念的提出無疑是必要的，即一個共存性的網(wǎng)絡無論哪種廠家，哪種網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)都能在一定技術(shù)環(huán)境內(nèi)共存。

實現(xiàn)共存性網(wǎng)絡的技術(shù)主要是：以TCP/IP為基礎(chǔ)、設(shè)置專用互連設(shè)備以及保證開放性。首先，TCP/IP是美國國防部定義的一組通信協(xié)議標準，其中IP負責主機之間傳送數(shù)據(jù)的路由選擇，TCP則負責端端之間數(shù)據(jù)的可靠傳送。隨著TCP/IP協(xié)議的日益流行，以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)網(wǎng)絡體系共存技術(shù)也可以說指日可待了。其次，專用互連設(shè)備在把CAD網(wǎng)連到后院系統(tǒng)是常用的一種技術(shù)途徑。最后，OSI的日益普及與流行，使得各家計算機廠商與OSI合作穩(wěn)定，這為各廠商的易購系統(tǒng)之間的互連提供了另一現(xiàn)實的途徑。

4 結(jié)束語

綜上分析，真正的工程網(wǎng)絡如果能支持從CAD到FMS，則必然涉及到編程控制器整個譜系，而單一的封閉的體系無法支持的。隨著計算機輔助網(wǎng)絡工程發(fā)展，雖然以私有網(wǎng)絡系題為基礎(chǔ)網(wǎng)絡仍在發(fā)展并占據(jù)絕大多數(shù)的市場，但實際操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡的開放性已成為一個明顯的發(fā)展趨勢，這要求我們必須把開放性作為工程網(wǎng)絡建設(shè)戰(zhàn)略上指導性原則，通過實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)技術(shù)、路由器技術(shù)、網(wǎng)橋技術(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等不同程度上的“共存”并加強工程數(shù)據(jù)應用層中交換與轉(zhuǎn)送力的規(guī)范，力求諸多設(shè)備能在網(wǎng)絡中共存。

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作者簡介：于林 （1974.04-），男，湖北荊州人，本科，工程師。

作者單位：荊州市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，湖北荊州 434000