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网络拓扑

 联网毕竟是连接很多台电脑的问题，接错了线就意味着玩不了Dota, 众多电脑的网口如何接线事先得合计合计。就像盖房子先要画设计图纸，装修先要讨论设计方案一样，在接线之前也要熟悉与设计网络的结构，也就是网络拓扑。拓扑结构很像是装修中水电图，告诉你各条线路是如何走线和连接的。常见的拓扑结构有线形（菊花链）、星形、树形、环形。下面来详细介绍一下各种网络拓扑结构。

 1. 线形拓扑主要体现在宿舍的两台电脑进行双机互连，一般用于玩家单挑。双机互连的意义是深远的，让大家第一次体会到网络对战的魅力，原来游戏可以这么玩，正所谓“与人斗其乐无穷”，比起单机只能虐电脑来说简直不知道要刺激多少倍。这种结构只用一根网线连接两台电脑，但对于当时不支持自动交叉的网卡来说，这种双机互连需要使用交叉网线。这种拓扑连接简单，花费是极少的，不过能一起玩的人数太少，越来越不能适应魔兽或CS等需要很多人一起参与的游戏，所以逐渐升级到后面的拓扑结构了。不过工业现场使用线形网络不太一样，因为每个PROFINET IO设备会有一个带交换功能的双网口，所以很多台设备可以依次连接形成“菊花链”，适合搭建工业流水线，不过这种拓扑结构尤其要注意当网络中间的节点故障会影响后续节点通信。

图 线形拓扑结构

2. 星形拓扑可以想象成大家的电脑都连接一台交换机上玩Dota或CS，这是当时主流的宿舍联网游戏的接线方式。一段时间的对战修炼产生了一些单挑高手，而高手终归是寂寞的，菜鸟也不愿总是被虐，于是增加参与人数和游戏胜负的不确定性催生了宿舍网络的发展。多人参与、团队作战、高低搭配成为游戏的宗旨，而这一切都需要将很多电脑连在一起，解决办法就是在一个宿舍中使用交换机搭建一个星形拓扑。而对于工厂自动化来说，当设备靠的比较近时，比如设备都安装在控制柜中，适合使用星形拓扑。使用交换机连接各个终端，用于短距离的区域，如小生产单元或机器。而这里的交换机就显得极其重要，坏了这个玩意儿就不好玩啦，使用工业以太网交换机提高网络可用性才是上策。

图 星形拓扑结构

3.    随着游戏玩家越来越多，狭小的宿舍很难再容下众多汗渍渍、臭乎乎的男生，想象一下很多男屌丝打完球顾不上擦拭一把，马上投入到网络混战的场景，当时宿舍可没有空调，只有一个可怜巴巴的吸顶风扇，风力开到Zui大增加的也只是风扇本身“吱呀吱呀”的噪声，这种场景你懂的。让局域网扩展到好几个宿舍，从而减少每个宿舍游戏的人数已经是迫在眉睫，需要空间感的需求催生了树形拓扑，它将若干宿舍的子网再连接组成一个大网，这是比较牛X的结构，也是当时宿舍局域网的zhongji模样，可以实现好几个宿舍一起玩，一起大呼小叫，一起哈啤（happy）。这种拓扑结构在工业领域的典型应用就是在组建工厂网络时，连接多个自动化信息岛，几个星形连成一个树形网络，Zui后构成工厂自动化分层网络。          

4.    环形拓扑太高大上了，换句话说就是太费钱了，诸位同学的主要任务还是学习嘛，游戏只是业余生活，就算在游戏时万一哪台电脑断线了又短时间解决不了的话，那么大不了就不联网了，先小范围耍耍，然后慢慢找问题就行了，所以宿舍联网一般不使用环网。不过对于工厂自动化网络，环形网络是zuijia选择，因为环形增加了网络的冗余，防止线路中断或故障。生产线控制系统一般会使用若干交换机使用光纤（红线）连接形成主干环网，生产线中的现场设备往往会使用混合的拓扑结构，通过线缆（绿线）、光纤或无线连接，而现场网络和上层网络也通过交换机连接。

由此可以看出“有趣性”推动了宿舍网络拓扑结构的不断发展，而工业现场网络使用什么拓扑结构需要考虑“可靠性”。

PROFINET的传输介质

 随着机动车越来越普及，长途自助游成为大家假期放松身心的好办法，因此过去的一个十一黄金周，大伙儿应该又一次体会到拥堵的闹心感觉吧。经常开开长途的朋友们都会使用导航或地图来指引方向，国内的道路当然是错综复杂的，不过可以根据以下常识去看地图和找路线：

    道路是供各种无轨车辆和行人通行的基础设施，PROFINET的传输介质是传输是传输相关信息的通路，如果把PROFINET的传输介质看成道路，那么互通、立交桥、十字路口就相当于交换机，而出入口就是工业连接器了。

    Zui近参与了一个关于《工业以太网诊断及问题处理探讨》的主题讨论，其中多位工程师各抒己见让人受益匪浅，获得一个重要体会就是针对抗干扰性而言，使用工业以太网比RS485要强大得多，也比普通以太网要强。这是因为PROFINET在接线和安装方面有特殊的讲究，可以满足苛刻的工业环境。

    PROFINET选择哪种传输介质可以从以下因素考虑：设备位置、传输距离、EMC要求、电气隔离、一致性类别、可靠性、网络负载。尤其在针对比办公室环境更加严苛的工业现场环境时，考虑了诸如温湿度、电、机械等方面，如表所示。

下面我们就来看看PROFINET用了哪些传输介质，各种介质又是考虑了哪些因素，介质与介质之间用了什么样的连接，才使得能满足苛刻的现场环境。

PROFINET电缆

估计有人会觉得电缆不就是一根灰色的线嘛，有什么要了解。考虑到PROFINET的特点是全面性和灵活性，那么对于不太起眼的网线，是不是也能提供根据不同场合满足选择不要求的线缆呢？告诉你，答案是肯定的，这里的网线可不只一条线缆这么简单。

 同样是省道，开车走不一定都感觉舒服，这是因为路况不同。比如说偶经常会走S243省道去机场，这条路限速是100km/h，所以走这条省道会有开高速的感觉。而上周走了一次S122省道，路况就不太好，Zui高只能开50km/h。同理一样是电缆，但外形会会不同之处，比如说PROFINET导线颜色与普通以太网就不同，那么应用的场合也会不一样。电缆外形可以如图1所示。

 电缆有了样子还会有名字，比如说100 BASE-T，图2是命名规则。

     PROFINET采用铜介质传输数据，保证了电缆类别的一致，能达到100米的通信距离，均具有阻燃的特点，分为实心电缆（A类）、多股电缆（B类）和特殊电缆（C类），安装要求如图3所示。

PROFINET光缆

 信号不仅可以通过电信号来传播，也可以通过光信号传播，而传播光信号的介质就是光纤（FO）。相比于电缆，光缆传输的优点是：

1、可以桥接更长的距离；

2、保证生产线区域之间的电气隔离；

3、 电缆完全不受电磁干扰（EMI）。

     光缆就像是道路中的国家高速公路，距离长、路况好、限速120km/h、除了限速没有什么信号灯之类的干扰，但就是造价非常高。

  PROFINET的特点是全面性和灵活性，可以使用有四种类型的光缆：

1、塑料光缆（POF）；

2、 塑料护套光缆（PCF）；

3、多模玻璃光缆（GOF-MM）；

4、 单模玻璃光缆（GOF-SM）。

     光缆安装也有B类（灵活，允许偶尔移动或振动）和C类（高度灵活，允许不停移动甚至扭曲）两种可供选择。除了考虑光缆的基本参数，在选择光缆时还需考虑其它参数，如衰减和波长，这将对传输距离会有影响，具体应用参数如下表所示。

线缆连接器

 对于RJ45（网线的水晶头）大家一定不陌生，宿舍联网游戏和办公室网络都离不开这个其貌不扬的小家伙儿，伴随着“嘎嘣”一声脆响，你的电脑从此告别单身，跨入了网络时代。还记得本章开篇讲的直连和交叉线缆接线吗，下图详细解释了两种接线方法。

  PROFINET在IP20环境下使用RJ45连接器，和办公室环境下所使用的一样，可以轻松、快速的连接诸如笔记本电脑等办公设备。而PROFINET在严酷的工业现场环境下也需要RJ45连接器，只不过需要使用满足IP65或IP67等级的推拉式RJ45连接器，以及遵循M12标准的连接器，这样不仅防护要求高，而且方便现场安装。

    PROFINET在使用光纤时要遵循ISO/IEC61754-24或者EN50377-6-1标准，zuihao使用SC-RJ连接器。此连接器具有鲁棒性、外形小、方便现场安装等优点，而且连接器的形状有IP20和IP67两种防护等级。

 相比于大家游戏要使用的电脑，如果说线缆不容易引起关注的话，那么线缆的连接器就更显得不那么起眼了。但正是因为这些不起眼的连接器，成就了很多德国小公司的大事业，这里不得不对德国企业的专著与细致肃然起敬，在此也真心希望本文也能写得专心、细致与独特。