工业以太网的结构与专业术语：解析总线技术

在工业领域，电力通信和电网信息化不可或缺的网络平台是工业以太网。其中，交换机扮演了重要角色。为了更好地理解这些概念，让我们一起来探索工业以太网的结构及相关专业术语。

拓扑结构

拓扑是指网络中电缆布置方式。在传统的EIA-485或CAN总线系统中，通常采用总线型拓扑。但在现代工业以太网中，由于广泛使用集线器或交换机，拓扑结构转变为星型或分散星型。

接线

工业以太网主要使用屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP)、多模光缆以及单模光纤。对于10Mbps速率来说，对双绞线没有特别高要求，但100Mbps速率下建议至少使用五类或超五类双绞线。而光纤连接时，一对光纤即可，其中多模光纤波长为62.5/125μm或者50/125μm；单模光纤内芯非常细，只有10μm左右。在10Mbps时期，大多数应用采用多模光纤，而100Mbps下，无论是单模还是多模都适用。

接头和连接

RJ-45接头是最常见的一种，它包含两对导体，一对用于发送数据，一对用于接收数据。在媒介相关接口(MDI)定义中，这四个信号分别标识为RD+、RD-、TD+、TD-。

工业以太网与普通商用以太网产品

所谓“什么是工业以太网？”它不仅仅兼容IEEE802.3标准，还必须满足诸如高温、高湿、高振动环境等特殊需求。此外，还需要考虑到安装方便性以及适配各种电源类型（如低压交流直流）。此外，在EMC方面也需严格遵守标准，以确保设备能在恶劣环境下稳定运行。

速度和距离

讨论共享型以太网络时，我们不能忽略碰撞域(CollisionDomain)这一概念。当谈及半双工通讯方式时，我们了解到发送和接收不能同时进行，以避免数据包碰撞。当一个站点准备发送前，它首先要检查信道是否空闲，如果空闲，则开始发送，并且会在一定时间后再次侦听，以确保其他站点不会在这个时间段内进行同步传送。如果发生碰撞，则源站点会产生阻塞信号来通知其他站点延迟重试，这种机制确保了所有设备都处于同一个碰撞域内。

集线器和交换机

集连器是一种构成局域网络拓扑基本元素的设备，可以提供四、八甚至十二个端口，有助于级联构建分散星形拓扑。它们符合IEEE802.3中的继承单元要求，如前导码生成、幅度补偿等功能。这意味着集连器能够检测出不完整的数据包并产生阻塞信号，从而隔离问题端口维持网络稳定运作。

另一方面，接口转换器允许将一种媒介转换为另一种媒介，比如从双绞线转向光纤。这些设备透明工作，不存储帧也不检测冲突，只负责信号媒体之间的相互兼容性。

最后，交换式集连器（交换机）可以取代传统物理层设备—集连器，并显著提高网络性能。相较于物理层设备—集连器，每个端口实际上是一个独立的小桥，即使是在半双工模式下，也能终结每个端口上的碰撞域，使得级联更多地实现大规模扩展。此外，与物理层集中者不同的是，当两个端口协商完成后，可以实现全双工通信，而且流量控制也是通过协商实现，而不是通过硬件调整来达到的效果。

7 半双工与全双工

半同步意味着同一条媒体上的发射与接受都是异步进行。而全同步则允许有独立的发射通路与接受通路，全同步链路正是快速乙 太 (100 Mbps) 的关键之所在。不过需要注意的是，全同步链路只限于两个节点之间，即两块卡片或者一个卡片的一个输入输出组合.

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