平湖網(wǎng)絡(luò)接口廠家
發(fā)布時(shí)間:2022-06-16 01:42:16
平湖網(wǎng)絡(luò)接口廠家
嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)了各種應(yīng)用系統(tǒng)中對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等的嚴(yán)格要求,因此它贏得了巨大的市場(chǎng),在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各種通用計(jì)算機(jī)。嵌入式接入Internet是近幾年隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興概念和技術(shù),它通過(guò)為現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)增加因特網(wǎng)接入能力來(lái)擴(kuò)展其功能,一般指設(shè)備通過(guò)嵌入式模塊而非PC系統(tǒng)直接接入Internet,以Internet為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息交互的過(guò)程,通常又稱(chēng)為非PC接入。嵌入式系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的通信功能,成本低,控制方便可靠,滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)通信的要求。考慮到本身的特點(diǎn),在大量工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用嵌入式設(shè)備功能比較單一,在上述網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片接口程序的基礎(chǔ)上只需要開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化的嵌入式協(xié)議棧,就可滿(mǎn)足許多情況下的應(yīng)用需求。目前,許多公司和組織致力于將以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接,使以太網(wǎng)越來(lái)越向底層延伸。以太網(wǎng)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的應(yīng)用研究和基于以太網(wǎng)的智能芯片的開(kāi)發(fā)等也日益成為研究的熱點(diǎn)。1 嵌入式接入網(wǎng)的主要方式目前嵌入式系統(tǒng)接入Internet通常有以下兩種主要方式:(1)采用高速的16/32Bit微控制器直接實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,這種方法的實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。這種方式可以使嵌入式系統(tǒng)直接與Internet相連,有很大的靈活性。缺點(diǎn)是占用的系統(tǒng)資源較多,對(duì)微控制器的要求也很高,無(wú)法在8/16Bit低速微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。(2)使用嵌入式網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖2所示。各個(gè)嵌入式系統(tǒng)首先和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信,通信方式采用傳統(tǒng)的RS-232、RS-485等,由嵌入式網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,完成嵌入式系統(tǒng)的信息與Internet的信息交互。這種方案解決了以低速8/16Bit微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)接入Internet的問(wèn)題。缺點(diǎn)是需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的嵌入式網(wǎng)關(guān),而且和各個(gè)嵌入式系統(tǒng)之間的通信同樣受到速度和距離的限制,這種方法的實(shí)現(xiàn)成本將會(huì)增加。2 嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和30端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作)和應(yīng)用程序編程。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式互聯(lián)的目標(biāo)是嵌入式設(shè)備工作在以網(wǎng)絡(luò)為中心的環(huán)境中,把“孤立的目標(biāo)系統(tǒng)”相互連接起來(lái)。為適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上網(wǎng)需求,嵌入式系統(tǒng)必需配有一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口,使嵌入式微控制器不僅能執(zhí)行傳統(tǒng)的控制功能,而且還能執(zhí)行與連接因特網(wǎng)相關(guān)的功能,從而把標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(TCP/IP)一直擴(kuò)展到嵌入設(shè)備,由嵌入式系統(tǒng)自身實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器功能,這是解決嵌入式Internet問(wèn)題的最佳方案;嵌入式設(shè)備接入Intranet/Internet網(wǎng)原則上講,只要實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就可以。針對(duì)嵌入式設(shè)備連接涉及的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題即傳送信息的媒質(zhì)和采用的協(xié)議。最常用的聯(lián)接模式是以太網(wǎng)通信介質(zhì)的有線連接與TCP/IP協(xié)議。其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層如圖1所示。利用網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC-Network InteRFace Controller)來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層和鏈路層協(xié)議,同時(shí)微處理器運(yùn)行嵌入式TCP/IP協(xié)議通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)與Intranet/Internet網(wǎng)的連接。一旦這個(gè)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn),就能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在任何時(shí)間從任何地點(diǎn)對(duì)位于任何其它地方的系統(tǒng)中的微控制器進(jìn)行監(jiān)控,利用傳統(tǒng)的Web和因特網(wǎng)機(jī)制遠(yuǎn)程監(jiān)視數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況控制,而且還能在合適的條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、升級(jí)和維護(hù)。 技術(shù)難點(diǎn)分析3.1 發(fā)送數(shù)據(jù)的封裝把一組數(shù)據(jù)發(fā)送到基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上,首要條件是產(chǎn)生符合TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)格式。首先從一個(gè)物理幀的格式來(lái)分析。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3的物理幀如圖4所示:如果與嵌入式系統(tǒng)的通信只是局限于局域網(wǎng)之中,在物理幀的數(shù)據(jù)域內(nèi)可以直接放置要發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果需要和其他的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,在物理幀的數(shù)據(jù)域中需要封裝更高層的協(xié)議,嵌入式系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)應(yīng)該封裝在高層協(xié)議的數(shù)據(jù)域內(nèi)。這些數(shù)據(jù)的層層封裝和物理幀的形成對(duì)于速度沒(méi)有特殊的要求,普通的低速微控制器完全可以實(shí)現(xiàn)。3.2 發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送以10M以太網(wǎng)為例說(shuō)明,發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該做的工作是,首先對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼,而后對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行扭曲處理,使發(fā)送的數(shù)據(jù)適合在 10M以太網(wǎng)上傳輸,最后把處理好的數(shù)據(jù)以10M的速度發(fā)送到以太網(wǎng)上。同時(shí),為了保證數(shù)據(jù)的有效發(fā)送,系統(tǒng)還應(yīng)具有沖突檢測(cè)和重發(fā)的功能。從以上的發(fā)送過(guò)程可以看出,直接用普通的微控制器是很困難的,應(yīng)該考慮用其他的方法實(shí)現(xiàn)。4 一種嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的實(shí)現(xiàn)方案基于因特網(wǎng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的核心問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口。在眾多實(shí)現(xiàn)方案中,以MCU為核心的實(shí)現(xiàn)方案,雖然實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定困難,仍因其極低的成本,受到格外重視。在此實(shí)現(xiàn)了一種網(wǎng)絡(luò)接口芯片與MCU相結(jié)合的方案,如圖5所示。RTL8019AS與硬件實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口芯片中,選用RTL8019AS。由臺(tái)灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器,由于其優(yōu)良的性能、低廉的價(jià)格,使其在市場(chǎng)上的10Mbps網(wǎng)卡中占有相當(dāng)?shù)谋壤?。使?051/52兼容單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL8019AS的控制,電路圖如圖6所示。RTL8019AS采用8位數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶€模式(IOCS16接地, JP接高電平)。P0口通過(guò)地址鎖存器實(shí)現(xiàn)地址數(shù)據(jù)復(fù)用。P3.4片選RTL8019AS。數(shù)據(jù)收發(fā)不使用中斷驅(qū)動(dòng),全部由軟件查詢(xún)實(shí)現(xiàn)。基地址選擇引腳IOS[3:0]空,I/O基地址為300H。使用雙絞線為通信介質(zhì),所使用的引腳有:TPIN+,TPIN-,POUT+,TPOUT-,連入耦合隔離變壓器FB2022,通過(guò)RJ 45插頭實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接。通常TCP/IP是指Internet協(xié)議簇,而不單單是TCP/IP。因此,在8bitMCU不大的ROM空間里,不可能實(shí)現(xiàn)所有的TCP/IP協(xié)議??紤]到嵌入式應(yīng)用中硬件系統(tǒng)的多樣性,完成特定功能的應(yīng)用程序也各不相同,因而軟件的設(shè)計(jì)在保證滿(mǎn)足功能前提下,最好短小,易于被移植,尤其是應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件應(yīng)具備一定的獨(dú)立性。因此,選擇TCP/IP作為嵌入式網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議,同時(shí)必須對(duì)TCP/IP協(xié)議簇根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行必要的刪減,即實(shí)現(xiàn)一個(gè)thinTCP/IP協(xié)議簇。通常的thinTCP/IP的層次結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP的一樣,也是四層結(jié)構(gòu)(圖7)。以太網(wǎng)接口層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)接口芯片的控制,IP層根據(jù)實(shí)際需要選擇實(shí)現(xiàn)ARP(地址解析協(xié)議)、RARP(反向地址解析協(xié)議)、ICMP(因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議)以及IGMP(網(wǎng)絡(luò)組管理協(xié)議)。傳輸層主要由TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)組成,在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí),根據(jù)需要可只實(shí)現(xiàn)其中一個(gè)。CIP(控制信息協(xié)議)是專(zhuān)為控制設(shè)備、基于對(duì)象的一種方法,它是獨(dú)立于特定網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議,提供了訪問(wèn)數(shù)據(jù)和控制設(shè)備操作的服務(wù)集。CIP的制定需要根據(jù)具體應(yīng)用加以考慮,與通常協(xié)議的格式相似,也為“命令+數(shù)據(jù)”模式。

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路由器是一種負(fù)責(zé)尋徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,它在互連網(wǎng)絡(luò)中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡(luò)路徑提供給用戶(hù)通信。路由器有兩大典型功能,即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、背板轉(zhuǎn)發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等,一般由特定的硬件來(lái)完成??刂乒δ芤话阌密浖?lái)實(shí)現(xiàn),包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。交換是一個(gè)涵義廣泛的詞語(yǔ),當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時(shí),實(shí)際指的是一個(gè)橋接設(shè)備。而當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時(shí),又指的是一個(gè)路由設(shè)備。即交換機(jī)和路由器都可用來(lái)交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,只是所交換的網(wǎng)絡(luò)層次不同。同時(shí)交換機(jī)和路由器都可以用來(lái)上網(wǎng),都是用來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的。傳統(tǒng)的交換機(jī)只能分割沖突域,不能分割廣播域;而路由器可以分割廣播域。由交換機(jī)連接的網(wǎng)段仍屬于同一個(gè)廣播域,廣播數(shù)據(jù)包會(huì)在交換機(jī)連接的所有網(wǎng)段上傳播,在某些情況會(huì)導(dǎo)致通信擁護(hù)和安全漏洞。連接到路由器上的網(wǎng)段會(huì)被分配成不同的廣播域,廣播數(shù)據(jù)不會(huì)穿過(guò)路由器。雖然第三層以上交換機(jī)具有VLAN功能,也可以分割廣播域,但是各子廣播域之間是不能通信交流的,它們之間的交流仍然需要路由器。路由器提供了防火墻的服務(wù),它僅僅轉(zhuǎn)發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包,不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和求知目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳送,從而可以防止廣播風(fēng)暴。

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RJ45網(wǎng)絡(luò)連接器也就是指防水等級(jí)達(dá)到IP68的防水接頭。如今,防水接頭的市場(chǎng)需求越來(lái)越廣,嚴(yán)格來(lái)講,是市場(chǎng)對(duì)能夠達(dá)到IP68防水標(biāo)準(zhǔn)的防水接頭的需求越來(lái)越廣。RJ45連接器的插頭分為非屏蔽和屏蔽兩種。屏蔽RJ45連接器插頭外圍用屏蔽包層覆蓋,其實(shí)物外形與非屏蔽的插頭沒(méi)有區(qū)別。還有一種專(zhuān)為工廠環(huán)境特殊設(shè)計(jì)的工業(yè)用的屏蔽RJ45插頭,與屏蔽模塊搭配使用。RJ45網(wǎng)絡(luò)連接器的性能指標(biāo)包括衰減、近端串?dāng)_、插入損耗、回波損耗和遠(yuǎn)端串?dāng)_等。RJ45的各項(xiàng)性能:接觸電阻為2.5mΩ,絕緣電阻為1000mΩ,抗電強(qiáng)度為DC1000V(AC700V)時(shí),一分鐘無(wú)擊穿和飛弧現(xiàn)象。RJ45連接器在我們生活中常常出現(xiàn),細(xì)心的你是否發(fā)現(xiàn)了呢?我們電腦用于網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)線、路由器、交換機(jī)都是通過(guò)RJ45連接器連接通訊。

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一些朋友會(huì)問(wèn),關(guān)于六類(lèi)網(wǎng)線可以運(yùn)行1000M,想購(gòu)買(mǎi)1000M交換機(jī)作為主網(wǎng),在一棟樓里,不超過(guò)100M,用六類(lèi)網(wǎng)線設(shè)計(jì)的通用數(shù)據(jù)是500M的意思,還沒(méi)有明白它的意思嗎?上面提到的1000米和500米指的是帶寬,M是兆位,而不是米。6條線是千兆位網(wǎng)絡(luò)的配置。6類(lèi)網(wǎng)線、6類(lèi)網(wǎng)線能跑1000米嗎?1000M網(wǎng)絡(luò),要求物理頻率100MHz超五類(lèi)0.5線徑 OFC無(wú)氧銅線,最大頻率155MHz六類(lèi)0.57線徑 OFC無(wú)氧銅線,最大頻率250MHz看起來(lái)超五類(lèi)和六類(lèi)跑千兆似乎沒(méi)什么區(qū)別。所以說(shuō)六類(lèi)網(wǎng)線跑千兆是可以的。1000M交換機(jī)全稱(chēng)為1000Mbps網(wǎng)絡(luò),指的是傳輸速率,并非指帶寬,帶寬單位為MHz.CAT6的標(biāo)準(zhǔn)帶寬為250MHz,四對(duì)雙向傳輸輕松達(dá)到1000Mbps.此類(lèi)是為千兆網(wǎng)量身定作的。使用CAT5E也是沒(méi)有錯(cuò)的。但是,一定要選擇像Enri-Link Enrique Intelligence這樣的大品牌,以確保它真正滿(mǎn)足千兆網(wǎng)絡(luò)的要求,因?yàn)樵贑AT 5E方面,這需要高水平的制造要求。

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摘要 基于VxWorks操作系統(tǒng),以S3C4480為核心CPU,用RTL8019作網(wǎng)絡(luò)控制器,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口。本方案在兼顧成本的同時(shí),更加注重較高的可靠性和較強(qiáng)的實(shí)用性,因此具有一定的推廣價(jià)值。VxWorks操作系統(tǒng)以其高度的可靠性、優(yōu)秀的實(shí)時(shí)性、靈活的可裁減性等優(yōu)勢(shì)在嵌入式系統(tǒng)中備受關(guān)注,廣泛應(yīng)用于許多行業(yè);而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,嵌入式技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合已成必然。VxWorks是最早在其內(nèi)核中加入TCP/IP協(xié)議的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。如何設(shè)計(jì)基于VxWorks的網(wǎng)絡(luò)接口,是擺在嵌入式開(kāi)發(fā)人員面前的首要課題。本設(shè)計(jì)以三星公司的ARM7(S3C44B0)為核心CPU,開(kāi)發(fā)了VxWorks下的網(wǎng)絡(luò)接口,包括硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部分。1 硬件設(shè)計(jì)核心CPU采用三星公司的S3C4480。S3C4480采用ARM7TDMI內(nèi)核,它通過(guò)提供全面的、通用的片上外設(shè),大大減少了系統(tǒng)電路除處理器以外的元器件配置,降低了系統(tǒng)成本。網(wǎng)絡(luò)接口芯片采用Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS。它是一款高度集成的以太網(wǎng)控制器,不僅集成了MAC(介質(zhì)訪問(wèn)控制)子層和物理層的性能,而且與NE200O兼容,具有軟件可移植性強(qiáng)以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。S3C4480與RTL8019AS的硬件接口原理如圖l所示。從圖1中可以看出,RTL8019AS的使能端連到S3C44B0的nGCS3,因此它的地址映射在系統(tǒng)的Bank3上,基地址為Ox06000000。RTL8019AS支持8位/16位數(shù)據(jù)總線,在本電路中采用16位方式。RTL8019AS共有32個(gè)輸入/輸出地址,對(duì)應(yīng)地址偏移量為Ox00~Oxlf。現(xiàn)分別說(shuō)明如下:①Ox00~OxOf的16個(gè)地址,為寄存器地址。②0xlO~0x17的8個(gè)地址,為數(shù)據(jù)讀寫(xiě)端口地址。它們都是一樣的,每個(gè)都可以用來(lái)做數(shù)據(jù)讀寫(xiě)端口,只要用其中一個(gè)就可以了。③Oxl8~0xlf的8個(gè)地址,為復(fù)位端口。它們的功能都是一樣的。但需要注意,實(shí)際上只有0x18、0xla、Oxk、Oxle這幾個(gè)復(fù)位端口是有效的,其他不要使用;因?yàn)橛行┘嫒菘ú恢С?x19、0xlb、0xld等奇數(shù)地址的復(fù)位。在軟件設(shè)計(jì)時(shí),尤其要注意以下兩點(diǎn):①RTL8019As的地址線從SAO~SA4依次連到S3Cd480的ADDRl~ADDR5上,因此,RTL8019的寄存器地址要左移1位。②RTL8019AS使用EXINTl中斷,且上升沿觸發(fā)。

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RJ45帶變壓器不但增強(qiáng)了傳輸信號(hào)和改善傳輸距離,還增加了連接器的實(shí)用性和適應(yīng)性,使網(wǎng)絡(luò)接口更方便,減輕用戶(hù)負(fù)擔(dān),達(dá)到事半功倍的效果,可以說(shuō)是一個(gè)非常重要的電子組件。RJ45連接器主要用于信號(hào)電平耦合。首先可以增強(qiáng)信號(hào),使傳輸距離更遠(yuǎn),其次芯片端可以與外界隔離,使抗干擾性能得到了大大提升,芯片還具有很強(qiáng)的保護(hù)作用(如仿雷擊)。當(dāng)連接到不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)端口(如果PHY芯片為2.5V且某些PHY芯片為3.3V)時(shí),它不會(huì)影響彼此的設(shè)備的性能。從理論上來(lái)說(shuō),可以不需要接變壓器,直接接到RJ45上也是能正常工作的。但是傳輸距離就很受限制,而且當(dāng)接到不同電平網(wǎng)口時(shí),也會(huì)有影響。而且外部對(duì)芯片的干擾也很大。當(dāng)接了網(wǎng)絡(luò)變壓器后,它主要用于信號(hào)電平耦合。可以有以下作用:可以增強(qiáng)信號(hào),使其傳輸距離更遠(yuǎn);使芯片端與外部隔離,抗干擾能力大大增強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)連接器具有在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間牢靠傳送信息的才能。為了提高互連的網(wǎng)絡(luò)的牢靠性,常選用一下一些辦法:防止分組在若干個(gè)網(wǎng)關(guān)中無(wú)限制的循環(huán);向源站或者其他網(wǎng)關(guān)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告;對(duì)分組從源站到目的站之間的途徑進(jìn)行盯梢;供給網(wǎng)間信息的重傳功用