工业以太网常用网络拓扑结构特点比较

内

蒙

电

古

力技

术

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∀

年

增 刊第

#

卷%∃%& ∋

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工

业以太网 2

3 46 75 .3 8 9 40 7 :

8;

常用

网 拓 扑 结络 构特 点 比

较6

8

8

9

4

.8

+

> ; ?3

≅ /8

= 830 8+ : + Α 47 56

3

6 57 3

;

3

5

宏武

张北方联 电合 公力 司 都仑昆 热 电厂

、,

蒙古内

,包

头Δ #Χ ! ΧΔΧ。

〔 摘 要 〕

析分 单了 形显 网 络 结 双构 形星网 络

结构 环 单单节 汽网 络 结 构环单 双 节点 网络 结 构

、

Ε

构 双 具较 有高的传 输效率

Ν

、

、

Ο

Π

,Ο

Ν环 网形络 结构 星 环结 合 网络 构 结的 点特 并对其

进

、,

行了 较

比。

关 键 〔词 」 业 工以太 网 拓 扑 构结Φ 星 形Φ 节点 Φ

形 环 Φ星 环合

结Γ

中 分 图 号 」 即类ΗΙ Γ 文Η 献标 识 码 」

Εϑ

ΔΔ

Γ 文

编 章号Κ !

+

Λ∀ ΔΛ一

!

!∀ΧΜ !一Ι Η一 Χ

圈 Δ#

单

形 网 络结 星 构

,

圈 随 着动 自控制 系 统 术技的发展

对控 系制统 自动 化 要 求 提的

,

,高

以

及 工 用 业户

! 设 备数 量

少投 资

小 为因 单 形 星 网的 结 构 未 络任作 链何 路 和 备设的

,

太 以 网 交 机及换 其

它 以

太网产 品 在 工 业中 尤 其 是工 控制业 络 网系统 的 应 越 来 越 广用 泛 何如根 据 同行 业不 同不 用户

的具体 求需 择 最适 当 的选 网 络构 结合理 构 建 工 业以 太网成 为 工 业 太 网以 设 计的关 键步 骤 本 文通 过对 目

前主 要的 几种 业 以工太 网拓扑结 构 的 具体 分析 和较比见

Δ Δ

ΔΕ

,

冗

余配置

,

所 以采 用 的 设数 备量 少

较,

可

以 节约投

。

、

Ε

资

,。

,

ΔΔ

Ε

构结 缺陷

,

。

!+ ! Δ

ΗΔΕ

Ε

冗 余无 功能 可 靠性 低

很

,。

中

心节 的 核 心 点换交 是机 系 瓶 颈

统适用

,性

。

,

为

相 用关 和户设 计技 术 员 人 提供 一些 参 考意

。

因

为 单 星形 网 结 构 的 可络靠性 较 低

传

输 效率

较

高 且 投 较 小资

,

所

以通 常适 用 于数 据传 输突 发性。

,

用 网 络 常 拓结扑构单 星

形络 结构网

强数 量 大 但据对 传 输 时性实和 可 靠性要 求 较 低的

,

, 通普民用 办公 环 境 工 在业 环 中 这 种境简 单 而 没

,有

单星 形 网 络结构 是 传 最 统的以 太 网拓 结 扑

在 构通 普办公 以 网太 应中 最 为用 广泛

。, 。,

,

何 任冗余 功 能 的 网 络 结 较 少构 用采

Δ

Ε

,

。

其 主要

结 构如

双 星 网形络结 构

图 Δ 所示所 的谓 单星 形 网结络 构 最是基本 的 以

网太拓 结构 扑之一 其 特 点 是 将所有

的 下 层 点 二节

级双

星形 网 络结 构 是在 单 形 网 络星结构 的 基础上

发 展 而 来 的 其 本质 就 是在 同一 网个络 系统 中 置设

,,

交换 机 ! 单 均独连 接 中 心至节 点 心 交换 核 机

Δ!Δ

ΔΕΕ

。

全完独 立 的

套单

形星 构

结,

有 所节 均点冗 余设 台置 交换

机结构 优势

台交换 机!

,

所 终有端 设 备均 同时 在。

!

+

构 结单 传简 效输 高

率,

上,

从

解决而 单了星 形 网 络构结没 有 冗 余功 能 的

根

,因

为 下各层 节 均 点与上 层 节点直 连 接接

所以

本缺

陷 避免 了网 络系统 的单 故点障 双 星 形 网的

络扑拓结 构 如 图 示

。

单 所 星形 络网其 结 构 一 目 了 然

Γ 收 稿日期〕 Χ

一 Δ Χ一∀Μ

,

是 一

种分 层的 网 络 结

Ι

Γ 作简者介 Κ 张 宏武Δ

一! 男 毕业 于首 都 济 贸经 大 易 学 士 工 程学 主师要 从 火事力发 电 厂 基 本建 设 热 控专 业技术 管 工 理作,

,

,

,

。,

内古旅 电力 技术 链 路条 发 故生 障 断而开 时造成

影 响

−ΗΕ + 。

,

仪拓

年增刊第

# 卷

环单结 构会 自动变 为

一,

种 单 星 形 或总 线形! 结 构 不 会 对 整 个 系 的统 适

用结构 优

势!

+

结

简单 设 备构数 少 投量资 低最

! 有具 链 的路冗 余 功能,

,

,

。

网络 可 靠 性 有所 提 ,

高

圈−Ε Δ 一形 的双 网 络 拓扑 结构

圈。

单

环单 点 的 网节 络 结 构 过通最 单简的 方 法使

络网系 具 有 了链 路统冗 余功能

,。 ,

,

最 多

允 许现出 一

”处

,

”结

构 势

优

链 故路 障 此 因 种 这结构 可 以 称 为 路链自 型愈

的, 。

!

+Δ Ε

Ε

结构简 单 传

效率输 高,

网结 络构在 保证 设数 备 量 增不加 的基 础 上 与 星

单

!具 完整 的冗有 功 余能 网 可络靠 性高 结 构缺

陷

形 网

络 相 比可 靠其有 性 所 高 最 提 可 允 多许出 现

一 处链路故 障

。

,

,!

+

核心 交换 机 根 网 !是 系统瓶 桥颈! 设 备

和 链 数路量 投 资 高多

,。 ,

。

Η! 不存 在 根桥 瓶网颈Θ

。 !

ΔΗ

ΕΕ

Χ

构 结对 相杂复 网 络愈 时间自长 Δ 适用性

#! 网络 自愈时 间 短Δ

Χ

9

;

级!

。

级

!。

ΔΗ Ε

Ε

构缺结陷

Η

数! 据 传输 率效较 ∃

低。

因

双为 星 形 网络 构 结的 可靠 性高 和输传 效较

率

Δ! ΕΗ Η

Ε 不 备设 备 具冗余 功 能 可 靠 性 高不 适 性

用,

。

但高 投 资 较 大 以所适 合 对 数据 传输 实 时 性 网 络

系 统 可靠性 和数 据 传输 效 率 要 求较 高

比比 充 裕较的用

。 户 ,

,,

,

、

并 且

金

、资

它

因为 工业 网 络 的 中 数据 传 输

量 较小但 数据周

这种结 普构遍 的应 用 金 融于电

,性 持续 期性 时实性较 强 所 以 环形 结 构 是 业 工

行业 中 用应 为广最 的 泛 种 网 络一 结构 同 时由 于单环

。 ,

、、

,

,

信

等民用 行业 的 关键 业 务系统 中

Δ Η

Ε

几近年 在关 注 网

。络系 统可

靠 的性工 行业 中应 业用 也比较广 泛

单 环 单点节 网络 结 构

单 点 结 节构 经已 具 备 了 路链 冗 功 能

余小规模 工 业 以 太 网 用 户

Δ# Ε

,

所 以 种结这

构 更

用 于 适对 可 靠性有 基 本要 求但 资 非金常 有 限

。的

环

结形 是 构 业工 业行 应 用 最中广 的 一泛 网种络

结构

,

,

其

特 是 将 中点心节 点 各和 层 下 节串点接成 环

,

单环 双节点 网 结络构

形 因 而

在节约投 资 基的 础上 使 网络 系 统 具 有 了最

本 基链 路冗的 余功 能所 单 环 谓 单点 网节 结 构 是络最 基 本 的环 结形

, ,

单 环 双 构 节点 络结 构

网。

, 是 在环 单节单点 网 络结

,

。

,

构基的 础上 扩 展 而 的 来顾 名 思 义所 谓单环 双 节点就

是在单一 的 环 网 形 络中

互冗为余 的网 络设 备 两

台交换 机 上,

,

,只在 各节 点均 采 用单套 网 络 设

。

在每个节 点设均置 两 套

备 各 设 之备间 采 用 一单 链 路进行连 接其 网络结构

如图 Η所 示

。

有 所终端 设 备 均同时 连 接 在

使单环 形网络 也具备 了设 备冗余

的

国Ρ

早

Φ

明、月 卜

百 屁阴 口粗 ,

月由上

述 结构 图 可 以 看 出所 谓 的 形 环 结 构 经

已 有具 基了本 的链 路 冗 余功

能

,,

, 网络当 系 中 统的 一某

圈#

单环

双 节点 络 网结 圈构

!

Ε

∀Ε

年增 刊第

结构 优势

#

卷内

蒙 电古力 技 术!

有具完 整的 冗 余功能 网 络 可 性 靠最 高,

,, , 。

Δ #

Δ

! +

结 构 简单

不 存在 根 网桥 颈 网瓶络 愈自

时

9

,

;

,

在 环双形 网 络结 构 中结

构 的 自 愈功 能

。 ,

所有 的链 路和 络网设

备间短

+!

!

级

!

。均 余 冗置 配从根本 上避 免 的 单 点 故障在 加 上 环 形

, 。

具

有整 完冗的余 功 能 络 可 网性 靠较比

高其

可 靠性 级别 至甚 超过了 双 星

形,。

! Η 加

比

。 ,

与单环 单节 点网 络相 比

,

,

链 路 度长 有没增

络 网 这在 种 结 构的网络 系 统 中 最 多 允 许 同时 出 现

三 处故 障 链路 障故和网 络设 备 故 障总计 三 处!

在

提 可 靠 性高 的 础基上

与 单环 单 点节网 络 相

环 单 节双点 网络结 构的链 路 度长基 没 本有增

结 构 缺陷

!

Η

与双星 形 网 络 相 比具有 部分优

势 ,

,,

。

加Δ

#

ΕΕ

。

由 于

环双形 网 络结 构无 需将 下 各 层节点 接直 连 至 接中心 点节 此因 双与 星 形 比 相 该结 在构链 路长。

!+

数 据 输效 传率 低

较

度 网络 设 备 端口 数 投 资 额 均 具 有 一 上定 的优 势

。

、

、

。

!虽 没 有然 单故点 障 可但 性靠级 别仍 不高,

ΔΘ

Ε

Ε

结构 缺 陷

Η !

网 络设 数备量 增 加 投资 较 高

,

。 +

!!

,

数

传据输 效 较低

。

率#ΔΕ

ΗΕ

适 性

用 络网设 备 数 量 增加 链路增 加 投 较资高

,

。,

,

。

由

于 有 效 避 了免网 络系 的统单点 故 障 环 形

结 本构 身 更适用 于 工业 行

,

业再

加上

双

环形结构 网的 络设 数 量备和 链 路长 度 单 环

与所 以 单 环

双节点

、

节 单相 点均增比 加 了 倍一因此 资投较高 级!

Ε

网 络 结 构多用 于 较 关 注系 比 可统靠

性投

资 比 较

充。

Η

两 个独! 的立环单 之 切间换间时长

较Δ

Θ

裕

的工 业 以 网 用 太户

ΔΘΕ

。

双

形 环网络结 构

Δ

ΘΕ

,Η

适用 性

与

双 星 形 网 的概络 念类 似

双

环形 结构也 在

是,

在

上以 述所的 几 种 网 结络 构中

。

,,

可 靠性最 高 的、

一 网络 个 系统 同时中 设 置了两 套 完 全 立 的独 单 形环

就

是 双环 形 构结 因此 这 种结构 非在 常关 注系统 可

网 络所 有 节点 冗均 余设 置 两台交 换机 ! 所 有 端终

靠 性 的大

型 工 业 太以 中

、 网 、

、

,

尤其是 在 制造 业,

水处

设备 均时 同两 在台换交 机

上了

单,

而从即 解 了决 单 单

环,Ε

理能 源交 通 电 力 等大型 业工用 户 中 应用 最 为 泛

广Ε

点节 形网络结 构没 有设备 冗余 功 能的 缺 问陷题

避也 免

。

能

同时 出 现 链 路 故障和 设 故备 障的系

统 可的靠 性达到 了很 高 的 水平 图 所示

Θ服 务器。

Δ

∀

星 环结 合 网 络 构结

论无星形 构还结是 环形 结构所

固 有的优 势 不和 足

。

,

,

都 具有一 些身

其网

自

星形结 构 的优 势 是 数 据 输传

效

率高 但存 在核 心 换 机 交 网 根 桥 的瓶 颈! 并且

络网 故障 恢 复 时间 Φ 长 环而形 结 则构 数据传 输 效率 低 但较没 有 根 网 问桥 题且 具 自愈 有功能 如何 灵 活的 下

’

,

。

中 节点心

下

运用这 几种 网络结构

,

,

最大 限 地 度 高提 络 网可靠 性。

,

Σ 节层点

层

节 点

和 传输 效 是率所 有 网络 设 人 员 计最关 注 的 问 题

节 点随

点

着

近 几年 网 技 络术的 飞 速 发展

一 种 扩 和展 充

, ,

补最

为 对以 结 上 构的

也。出 现了一 些 比 较 新 的颖网 结

,

络0−

.

构 星 环结 合就 是 其 最中有 代 表性 的 一 种

这 种 特 殊 构结的 设计思 路

、

是 将 与 下 终 层设端

圈Θ Δ

Θ Δ

Ε Ε

环 形 网双络 结构

备图生 现 产 设场 备 ! 接连对 故 恢障复 时 间要 较 求

且高 据数 量较小 的层下 节点 连接 成 双环 形网 络 飞 将

结 构优而势

+!

不

存在根网 桥 瓶 颈

。

、每

个单 环 网 络 自 时

愈,

数

量据较 大,

,、

连

终接端 设备较多 的 心 节 点 中 组 成双, ,

间 +短8 ; +级 ! 由 于 环

形 星 网络这 样 计设 即 充可 分保 证 整 个 系 统的 靠可

双

环形 网结络 构仍

、

性

保 证底 层 网了络 具 有非 常 快 的 自 时 愈 又间保

了证 中 心节 点核 心 交换 机的 数据流 量和 传 效 输

率。

具

有 中 节心 所 点采用 交 换 机的 需所要 的 端 口数

。

量目

交换

能 力的 求 较低 无要 网根 瓶 颈 桥特 等 单点个 环

形 络 自愈 网 间时 最 不 高 会 超过 Θ Χ9

;。

前,

这

种网 络 构结 已经 三在 左峡岸 水 电站等 大 型

工。

业 以

太网 项 目 中 得到 了成 功 的 应 用

内

古 电象力技术

衰

琪・

Χ 拓

增年刊 第#

卷

Δ

种 网Θ络 拓 结构 扑特 性比 较

单 环 单节点 网 绪 结 简单

部分

+

目

单 构星形 络网结 构简 单

有不 允许不

允许

双

星 网 络形结 构

杂 Δ 无

豁

单 环 双节 点 络结 网构

较 单 简无

双环 网 形络构

结

构结复 程杂

有 度无 点 单障

故

复杂无

乓广谁故阵路数允许

设 备 降数故Ε

多 许允降故 数链数路 5 +套 设 备数5 +套 数据 传 效抽 率 统瓶颐 系 落心 节中点 端 数 口故 库愈 自时

间可 性

靠不

许允

+ ++ Η

不 许

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Θ

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最 大!;9

较 高

;

环 内 !

,

环。 间!

最

低

高

高

最要主 络网拓 扑 构 结 特 比性较

Δ 表 对单星 形 双 形星 环单 单节 点 单环 双 节

、

、

Η

语

结综上 述所 如 何根 据不 同 行 不 同 业用 的户 体具,

、

、

、点

双

环 形 Θ这 种 网络拓扑 结构的 性 进行特了 简 单。

需

求

,

,

选择最 当 适的 网络 结构

,合理 构

建工 业 以 太。

的对

网 比将 是 业 工以太 网 成功 应用 的关

键 样 Τ 编王 丽

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第Η ΘΥΕ

页! 改造 后为 Λ Ε # Δ Υ

,

比 改造 前提 高

#

结

束语

+ ! 流通改造 Θ后号机 组 一次 动 启 成功,

。。

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・

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,

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Η

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!

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组 率 和效热 耗都 达 到 了目 标

值,

,

热 耗

达

ς

Ξ’

Β

。

到了 内国 类 机 组同改造 先进的水 平

Η Δ

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经

济性明 提显

! 发# 煤电耗 为

・

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・

Β 比 改

造 前 低

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! 机 设 组 备性 能好良Ε

Χ

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安全性 到得了进 一

,

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,

比 改 前造降

(

1

负 荷 长稳 定期 行 运保证 了 机 出组 力 提 高。

,

Φ,低 Χ #Λ ςΛ

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・Β

了。 经济 效益 社 和 效益

会经 性 分析

Τ 按 年济可 用 Θ ;8 Β计

算

「 今考文献 〕

节 约年标煤

・

ΘΕ;8

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8

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样编Τ 刘宇

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