以太網(wǎng)是現(xiàn)實世界中最普遍的一種計算機網(wǎng)絡，以太網(wǎng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡上無線電系統(tǒng)多個節(jié)點發(fā)送信息的想法。為增進大家對以太網(wǎng)的認識，本文將對以太網(wǎng)拓撲結構、工業(yè)以太網(wǎng)可擴展性予以介紹。如果你對以太網(wǎng)或是對本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、以太網(wǎng)拓撲結構

網(wǎng)絡拓撲結構就是指用傳輸媒體把計算機等各種設備互相連接起來的物理布局，是指互連過程中構成的幾何形狀，它能表示出網(wǎng)絡服務器、工作站的網(wǎng)絡配置和互相之間的連接。

沒有兩個網(wǎng)絡的設計和構建是相同的。一家企業(yè)的網(wǎng)絡部署目標可能與另一家企業(yè)截然不同。網(wǎng)絡專業(yè)人員需要根據(jù)業(yè)務目標定制每個系統(tǒng)以滿足訪問、控制和性能級別。

以太網(wǎng)的拓撲結構通常采用總線型或星型拓撲結構。在總線型拓撲結構中，所有計算機都連接到同一條總線上，數(shù)據(jù)通過總線進行傳輸。在星型拓撲結構中，每個計算機都連接到一個中央設備(如交換機或集線器)上，數(shù)據(jù)通過中央設備進行傳輸。此外，還有一些其他的拓撲結構，如環(huán)型拓撲結構和樹型拓撲結構，但它們在以太網(wǎng)中的應用較少。

以太網(wǎng)采用的拓撲結構基本是總線型。

總線型拓撲是采用單根傳輸作為共用的傳輸介質，將網(wǎng)絡中所有的計算機通過相應的硬件接口和電纜直接連接到這根共享的總線上。使用總線型拓撲結構需解決的是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時不能出現(xiàn)沖突。

在點到點的鏈路配置時，如鏈路是半雙工操作，只需使用簡單的機制便可保證兩個用戶輪流工作。在一點到多點方式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。

以太網(wǎng)是現(xiàn)實世界中最普遍的一種計算機網(wǎng)絡。以太網(wǎng)有兩類：第一類是經(jīng)典以太網(wǎng)，第二類是交換式以太網(wǎng)，使用了一種稱為交換機的設備連接不同的計算機。經(jīng)典以太網(wǎng)是以太網(wǎng)的原始形式，運行速度從3~10 Mbps不等;而交換式以太網(wǎng)正是廣泛應用的以太網(wǎng)，可運行在100、1000和10000Mbps那樣的高速率，分別以快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)的形式呈現(xiàn)。

以太網(wǎng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡上無線電系統(tǒng)多個節(jié)點發(fā)送信息的想法，每個節(jié)點必須獲取電纜或者信道的才能傳送信息，有時也叫作以太(Ether)。(這個名字來源于19世紀的物理學家假設的電磁輻射媒體-光以太。后來的研究證明光以太不存在。) 每一個節(jié)點有全球唯一的48位地址也就是制造商分配給網(wǎng)卡的MAC地址，以保證以太網(wǎng)上所有節(jié)點能互相鑒別。由于以太網(wǎng)十分普遍，許多制造商把以太網(wǎng)卡直接集成進計算機主板。

二、工業(yè)以太網(wǎng)如何提高網(wǎng)絡的可擴展性

1、是什么推動了工業(yè)以太網(wǎng)的采用?

以太網(wǎng)解決方案在傳統(tǒng)現(xiàn)場總線上獲得如此大優(yōu)勢的原因主要涉及以太網(wǎng)電源的卓越帶寬和速度，以及由于大型、成熟的產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)而具有出色的靈活性和成本效益。此外，以太網(wǎng)是一種熟悉的技術，幾十年前首次進入辦公室局域網(wǎng)。

以太網(wǎng)采用的另一個主要驅動力是：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的興起。IIoT的巨大規(guī)模及其無數(shù)的設備和IP網(wǎng)絡正在將硬連線發(fā)射器和串行現(xiàn)場總線推向極限。例如，這種趨勢可以在HART協(xié)議系列的發(fā)展中看到。

更具體地說，WirelessHART的普及意味著許多用于測量的動態(tài)變量現(xiàn)在正在由設備交換，而不是許多傳統(tǒng)自動化協(xié)議的單一變量運動。在Modbus RTU寄存器中映射所有這些數(shù)字將是緩慢而艱苦的工作。像Modbus RTU等基于串行的協(xié)議也不足以執(zhí)行智能設備管理，而智能設備管理對IIoT越來越重要。

2、IIoT正在將硬連線發(fā)射器推向極限

因此，HART-IP的開發(fā)支持標準IEEE 802.3以太網(wǎng)和IEEE 802.11 Wi-Fi。與許多其他工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議一樣，它通過處理實時數(shù)據(jù)和其他形式的流量，使企業(yè)IT和自動化及控制系統(tǒng)更緊密地結合在一起。這允許工廠網(wǎng)絡的更大可擴展性，同時能夠使用一組技術(以太網(wǎng))而不是許多技術來節(jié)省成本。

3、基于以太網(wǎng)的融合網(wǎng)絡與自組織系統(tǒng)

由于上述許多優(yōu)點，以太網(wǎng)是IIoT的理想物理層。在其上運行的工業(yè)協(xié)議可以幫助整合曾經(jīng)由不同的基于串行的現(xiàn)場總線完成的大部分工作，從而允許將離散的工廠設備池整合到融合網(wǎng)絡中。為給定設置選擇實際的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議將在很大程度上取決于確定性要求、已經(jīng)到位的基礎設施以及組織是否需要或需要額外的硬件和軟件組件等因素。

4、以太網(wǎng)簡化工業(yè)網(wǎng)絡

HART-IP適用于處理實時數(shù)據(jù)和其他形式的流量，因為它與HART和WirelessHART共享一個應用層。在其他應用中，像EtherNet/IP這樣的東西可能更適合在標準以太網(wǎng)基礎設施中工作并連接TCP / IP流量?；蛘?，EtherCAT可能是動態(tài)處理的正確選擇，它可以減少CPU負載并消除對交換機和集線器的依賴。

對于許多制造商來說，混合以太網(wǎng)解決方案將是最佳途徑。使用解決方案，例如具有PriorityChannel的RapID網(wǎng)絡平臺接口?可以幫助支持所有領先的協(xié)議，同時消除以太網(wǎng)網(wǎng)絡流量的不利影響。

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