時(shí)間：2022-07-27 04:58:48
序論：在您撰寫(xiě)淺析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【摘要】本文對(duì)初中信息技術(shù)課程中講授的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了學(xué)習(xí)和研究，詳細(xì)介紹了其優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的使用，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行拓展，并對(duì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，找到了解決的方法，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)初學(xué)者提供了詳實(shí)的資料，對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)課程的研發(fā)和教學(xué)有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò) ； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ； 節(jié)點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接起來(lái)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷W(wǎng)絡(luò)形狀，或者是它在物理上的連通性，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種，拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接，它的結(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。
1星型
星型結(jié)構(gòu)是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話(huà)屬于這種結(jié)構(gòu)。目前一般網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都被設(shè)計(jì)成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)是目前廣泛而又首選使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)之一。
星型結(jié)構(gòu)是指各工作站以星型方式連接成網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)有中央節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)（工作站、服務(wù)器）都與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，因此又稱(chēng)為集中式網(wǎng)絡(luò)。
星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于集中控制，因?yàn)槎擞脩?hù)之間的通信必須經(jīng)過(guò)中心站。由于這一特點(diǎn)，也帶來(lái)了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。端用戶(hù)設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶(hù)間的通信。同時(shí)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。對(duì)此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理和聲音通信的信息網(wǎng)大多采用星型網(wǎng)，目前流行的專(zhuān)用小交換機(jī)PBX（Private Branch Exchange），即電話(huà)交換機(jī)就是星型網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的典型實(shí)例。它在一個(gè)單位內(nèi)為綜合語(yǔ)音和數(shù)據(jù)工作站交換信息提供信道，還可以提供語(yǔ)音信箱和電話(huà)會(huì)議等業(yè)務(wù)，是局域網(wǎng)的一個(gè)重要分支。
在星型網(wǎng)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)中央節(jié)點(diǎn)控制。因此，中央節(jié)點(diǎn)的主要功能有三項(xiàng)：當(dāng)要求通信的站點(diǎn)發(fā)出通信請(qǐng)求后，控制器要檢查中央轉(zhuǎn)接站是否有空閑的通路，被叫設(shè)備是否空閑，從而決定是否能建立雙方的物理連接；在兩臺(tái)設(shè)備通信過(guò)程中要維持這一通路；當(dāng)通信完成或者不成功要求拆線(xiàn)時(shí)，中央轉(zhuǎn)接站應(yīng)能拆除上述通道。
由于中央節(jié)點(diǎn)要與多機(jī)連接，線(xiàn)路較多，為便于集中連線(xiàn)，目前多采用一種稱(chēng)為集線(xiàn)器（HUB）或交換設(shè)備的硬件作為中央節(jié)點(diǎn)。
2環(huán)型
環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶(hù)到另一個(gè)端用戶(hù)，直到將所有的端用戶(hù)連成環(huán)型。數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)顯而易見(jiàn)消除了端用戶(hù)通信時(shí)對(duì)中心系統(tǒng)的依賴(lài)性。
環(huán)行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：每個(gè)端用戶(hù)都與兩個(gè)相臨的端用戶(hù)相連，因而存在著點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，但總是以單向方式操作，于是便有上游端用戶(hù)和下游端用戶(hù)之稱(chēng)；信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動(dòng)的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；環(huán)路上各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡(jiǎn)單；由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，勢(shì)必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充；可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對(duì)分支節(jié)點(diǎn)故障定位較難。
3總線(xiàn)型
總線(xiàn)上傳輸信息通常多以基帶形式串行傳遞，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)接口板硬件均具有收、發(fā)功能，接收器負(fù)責(zé)接收總線(xiàn)上的串行信息并轉(zhuǎn)換成并行信息送到PC工作站；發(fā)送器是將并行信息轉(zhuǎn)換成串行信息后廣播發(fā)送到總線(xiàn)上，總線(xiàn)上發(fā)送信息的目的地址與某節(jié)點(diǎn)的接口地址相符合時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的接收器便接收信息。由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)電纜直接連接，所以總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所需要的電纜長(zhǎng)度是最小的，但總線(xiàn)只有一定的負(fù)載能力，因此總線(xiàn)長(zhǎng)度又有一定限制，一條總線(xiàn)只能連接一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。
因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能由一個(gè)設(shè)備傳輸。需要某種形式的訪(fǎng)問(wèn)控制策略、來(lái)決定下一次哪一個(gè)站可以發(fā)送.通常采取分布式控制策略。發(fā)送時(shí)，發(fā)送站將報(bào)文分成分組.然后一次一個(gè)地依次發(fā)送這些分組。有時(shí)要與其它站來(lái)的分組交替地在介質(zhì)上傳輸。當(dāng)分組經(jīng)過(guò)各站時(shí)，目的站將識(shí)別分組的地址。然后拷貝下這些分組的內(nèi)容。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)減輕了網(wǎng)絡(luò)通信處理的負(fù)擔(dān)，它僅僅是一個(gè)無(wú)源的傳輸介質(zhì)，而通信處理分布在各站點(diǎn)進(jìn)行。
在總線(xiàn)兩端連接有端結(jié)器（或終端匹配器），主要與總線(xiàn)進(jìn)行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號(hào)反射回總線(xiàn)產(chǎn)生不必要的干擾。
總線(xiàn)結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶(hù)的一種方式，也就是說(shuō)，連接端用戶(hù)的物理媒體由所有設(shè)備共享，各工作站地位平等，無(wú)中央節(jié)點(diǎn)控制，公用總線(xiàn)上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺(tái)發(fā)射的信息一樣，因此又稱(chēng)廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。
使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個(gè)問(wèn)題是確保端用戶(hù)使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突。在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí)，這是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡(jiǎn)單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶(hù)輪流工作。在一點(diǎn)到多點(diǎn)方式中，對(duì)線(xiàn)路的訪(fǎng)問(wèn)依靠控制端的探詢(xún)來(lái)確定。然而，在LAN環(huán)境下，由于所有數(shù)據(jù)站都是平等的，不能采取上述機(jī)制。對(duì)此，研究了一種在總線(xiàn)共享型網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪(fǎng)問(wèn)方法：帶有碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)，英文縮寫(xiě)成CSMA/CD。
這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶(hù)入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶(hù)失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶(hù)通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)端用戶(hù)發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶(hù)必須等待到獲得發(fā)送權(quán)；媒體訪(fǎng)問(wèn)獲取機(jī)制較復(fù)雜；維護(hù)難，分支節(jié)點(diǎn)故障查找難。盡管有上述一些缺點(diǎn)，但由于布線(xiàn)要求簡(jiǎn)單，擴(kuò)充容易，端用戶(hù)失效、增刪不影響全網(wǎng)工作，所以是LAN技術(shù)中使用最普遍的一種。
4無(wú)線(xiàn)電通信
傳輸線(xiàn)系統(tǒng)除同軸電纜、雙絞線(xiàn)、和光纖外，還有一種手段是根本不使用導(dǎo)線(xiàn)，這就是無(wú)線(xiàn)電通信，無(wú)線(xiàn)電通信利用電磁波或光波來(lái)傳輸信息，利用它不用敷設(shè)纜線(xiàn)就可以把網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。無(wú)線(xiàn)電通信包括兩個(gè)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)LAN網(wǎng)絡(luò)。利用LAN網(wǎng)，機(jī)器可以通過(guò)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)連接起來(lái)；利用移動(dòng)網(wǎng)，機(jī)器可以通過(guò)蜂窩式通信系統(tǒng)連接起來(lái)，該通信系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)電通信部門(mén)提供。
網(wǎng)絡(luò)可采用以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，物理上由服務(wù)器，路由器，工作站，操作終端通過(guò)集線(xiàn)器形成星型結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成局域網(wǎng)。
總之，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，使人類(lèi)構(gòu)造了一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界相對(duì)應(yīng)的虛擬的信息世界，了解網(wǎng)絡(luò)的連接和使用，處理現(xiàn)實(shí)生活中網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)做好鋪墊。
摘要：光纖網(wǎng)建設(shè)中采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)很重要的問(wèn)題，既要考慮目前的需要，又要考慮以后的升級(jí)?，F(xiàn)階段CATV是以光纜為干線(xiàn)的光纖加同軸電纜混合網(wǎng)（HFC），即干線(xiàn)和部分支干線(xiàn)采用光纜，支線(xiàn)或分配器以下部分由同軸電纜傳輸。不少網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者已在超干線(xiàn)、干線(xiàn)甚至支干線(xiàn)上采用光纖技術(shù)。光纖網(wǎng)建設(shè)中采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)很重要的問(wèn)題，既要考慮目前的需要，又要考慮以后的升級(jí)。常見(jiàn)的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線(xiàn)形、環(huán)路形、樹(shù)枝形、星形等四種，下面逐一分析。
關(guān)鍵詞：光纖 有線(xiàn)電視 網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
現(xiàn)階段CATV是以光纜為干線(xiàn)的光纖加同軸電纜混合網(wǎng)（HFC），即干線(xiàn)和部分支干線(xiàn)采用光纜，支線(xiàn)或分配器以下部分由同軸電纜傳輸。不少網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者已在超干線(xiàn)、干線(xiàn)甚至支干線(xiàn)上采用光纖技術(shù)。光纖網(wǎng)建設(shè)中采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)很重要的問(wèn)題，既要考慮目前的需要，又要考慮以后的升級(jí)。常見(jiàn)的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線(xiàn)形、環(huán)路形、樹(shù)枝形、星形等四種，下面逐一分析。
1.總線(xiàn)形結(jié)構(gòu)
所謂總線(xiàn)網(wǎng)是以一種傳輸媒介作為公共總線(xiàn)（母線(xiàn)），各終端通過(guò)光耦合器與總線(xiàn)直接相連而構(gòu)成的網(wǎng)?？偩€(xiàn)網(wǎng)屬于串聯(lián)型結(jié)構(gòu)，但網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)是并在總線(xiàn)上，當(dāng)個(gè)別結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或毀壞時(shí)，不會(huì)影響其他結(jié)點(diǎn)的通信，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高；各結(jié)點(diǎn)共享傳輸線(xiàn)，成本較低，節(jié)省投資；設(shè)備簡(jiǎn)單。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，該種結(jié)構(gòu)適合于計(jì)算機(jī)通信的“以太網(wǎng)”，有利于城市網(wǎng)絡(luò)的建立與發(fā)展。
在發(fā)射機(jī)功率范圍內(nèi)，光結(jié)點(diǎn)數(shù)不能太多，也就是總線(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)徑和容量較小。另外，在共享線(xiàn)上，容易發(fā)生信號(hào)碰撞，給系統(tǒng)的運(yùn)行造成一定的困難，只有在保證不小于10Mbit/s數(shù)據(jù)速率的情況下，矛盾才有所緩解。還有，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍要求較高。由于上述劣勢(shì)，限制了總線(xiàn)形光纖網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用，往往只能滿(mǎn)足區(qū)域網(wǎng)的需求。
2.環(huán)形結(jié)構(gòu)
環(huán)形結(jié)構(gòu)屬于串聯(lián)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)點(diǎn)共同用一條鏈路，自成一封閉結(jié)構(gòu)，采用雙向光纖。其優(yōu)點(diǎn)是：①節(jié)目可雙向傳輸，傳送的信號(hào)分為主路信號(hào)和備路信號(hào)，提高了網(wǎng)絡(luò)的自由度、靈活性及可靠性。②系統(tǒng)的鏈路損耗小，增加了網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)徑和容量，一般來(lái)說(shuō)網(wǎng)的周長(zhǎng)可達(dá)200km，結(jié)點(diǎn)數(shù)目可達(dá)幾百個(gè)。
由于環(huán)形結(jié)構(gòu)具有結(jié)點(diǎn)串聯(lián)的特點(diǎn)，各結(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)可在環(huán)上魚(yú)貫而行。充分利用了網(wǎng)的容量，因此適合于高速網(wǎng)。另外環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)結(jié)點(diǎn)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍要求較小，因?yàn)樵摼W(wǎng)中最大傳輸損耗與最小傳輸損耗之間差距不大。
在大型有線(xiàn)電視系統(tǒng)中采用光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)。由本地前端出發(fā)通過(guò)一級(jí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)中心前端相互傳輸信息，由中心前端通過(guò)二級(jí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和若干個(gè)主光結(jié)點(diǎn)相耳傳輸信息。主光結(jié)點(diǎn)可以輸出光信號(hào)和射頻信號(hào)，射頻信號(hào)通過(guò)三級(jí)放大器以后帶動(dòng)電纜分配網(wǎng)絡(luò)；集中供電電源安裝在主光結(jié)點(diǎn)上，主光結(jié)點(diǎn)和以下的光結(jié)點(diǎn)之間既有光纜又有電纜連接，電源通過(guò)電纜向射頻放大器供電。
它的明顯不足之處是，環(huán)形網(wǎng)結(jié)點(diǎn)站的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)硬件和管理軟件要求較高； 從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，環(huán)形網(wǎng)的代價(jià)較高，結(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與制造也比較困難。這在某種程度上限制了環(huán)形結(jié)構(gòu)在有線(xiàn)電視領(lǐng)域中的應(yīng)用和推廣。
3.樹(shù)形結(jié)構(gòu)
光纖樹(shù)形網(wǎng)類(lèi)似于現(xiàn)有的同軸電纜樹(shù)形網(wǎng)，呈樹(shù)枝狀。樹(shù)形結(jié)構(gòu)包含有較多的光無(wú)源器件，除結(jié)點(diǎn)外，網(wǎng)絡(luò)中無(wú)任何有源器件，因而對(duì)帶寬、波長(zhǎng)和傳輸方式無(wú)任何限制，是解決本地入網(wǎng)的最佳途徑。這是它明顯的優(yōu)點(diǎn)。
樹(shù)形網(wǎng)由于光無(wú)源器件多，一方面造成的鏈路損耗較大，在允許鏈路損耗范圍內(nèi)，為保證末端載噪比指標(biāo)，結(jié)點(diǎn)數(shù)目不能太多，即網(wǎng)徑和容量不會(huì)太大；另一方面，光無(wú)源器件較易產(chǎn)生光信號(hào)失真（包括反射和散射等），為保證系統(tǒng)的CTR、COS指標(biāo)，對(duì)光端機(jī)的接收性能要求較高。其缺點(diǎn)之二是，這種樹(shù)形結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是分支總，形結(jié)構(gòu)，不適合電話(huà)通信。因此，在CATV光纖網(wǎng)方案時(shí)較少采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)。
4.星形結(jié)構(gòu)
所謂星形結(jié)構(gòu)，是每一個(gè)端局都設(shè)一根獨(dú)立的光纖與前端相連，光分配一次到位，光線(xiàn)除經(jīng)過(guò)光耦合器外，中間不再有任何分支， 所用光分路器少，光纖連接點(diǎn)也少，因此光路全程損耗小，也就決定了網(wǎng)絡(luò)的容量和網(wǎng)徑極大。
這種結(jié)構(gòu)屬于并聯(lián)型結(jié)構(gòu)，將具有控制和轉(zhuǎn)換功能的星形耦合器作為中心結(jié)點(diǎn)，通過(guò)光纖連接數(shù)個(gè)結(jié)點(diǎn)，以此構(gòu)成以中心結(jié)點(diǎn)為中心的網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)各結(jié)點(diǎn)間相互獨(dú)立，保密性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)多端無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，這正是星形光纖網(wǎng)易被CATV組網(wǎng)時(shí)廣泛采用的一個(gè)重要原因。
此外，星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)適應(yīng)性較強(qiáng)，易于升級(jí)，特別是隨著集中式交換機(jī)技術(shù)性能的提高和改進(jìn)，這種結(jié)構(gòu)更適合高速網(wǎng)，系統(tǒng)內(nèi)可進(jìn)行多功能開(kāi)發(fā)，能與B–ISDN相銜接，在網(wǎng)內(nèi)向用戶(hù)傳送多媒體信息。
它的不足之處是：耗用光纖數(shù)目較多，提高了成本。
在大型網(wǎng)絡(luò)中，為充分發(fā)揮光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，常利用長(zhǎng)距離超級(jí)干線(xiàn)將光分路器置于遠(yuǎn)端構(gòu)成所謂雙（或多）星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
光纜CATV網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)階段以單向廣播型信號(hào)為主，網(wǎng)上各用戶(hù)的，號(hào)內(nèi)容相同，且信號(hào)為模擬殘留邊帶調(diào)制技術(shù)體制。故網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以距離最短為原則。因此，單向廣播型模擬信號(hào)光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)理論上的最佳結(jié)構(gòu)應(yīng)為星樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于數(shù)字視頻信號(hào)光纜傳輸系統(tǒng)，由于其無(wú)中繼而使傳輸距離可達(dá)50km以上。作為城市有線(xiàn)電視超干線(xiàn)的數(shù)字視頻光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)則應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)的安全性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)兼顧雙向業(yè)務(wù)的交換容量及業(yè)務(wù)流量分配，不再是距離最短原則。而是從其安全性與多路由保護(hù)代價(jià)來(lái)看，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)于星樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)。
5.光纖CATV網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）光纖到結(jié)點(diǎn)（FTF） 國(guó)內(nèi)外新建的光纖CATV網(wǎng)主要采用FTF模式。該模式中從前端或分前端到各個(gè)分配光結(jié)點(diǎn)之間采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纜，在各結(jié)點(diǎn)處進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。而從各光結(jié)點(diǎn)處再以樹(shù)形方式敷設(shè)同軸電纜或用戶(hù)電纜到該區(qū)域內(nèi)各用戶(hù)家庭，在同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不再使用干線(xiàn)放大器，一個(gè)光結(jié)點(diǎn)的服務(wù)區(qū)域的大小一般在2000～5000戶(hù)家庭，一條支線(xiàn)上放大器為3～5個(gè)。
（2）光纖到路邊（FTC） 光纖CATV網(wǎng)正逐步狗寬帶綜合業(yè)務(wù)用戶(hù)網(wǎng)過(guò)渡，即還要利用該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)許多非廣播電視業(yè)務(wù)的雙向業(yè)務(wù)，如電話(huà)、計(jì)算機(jī)通信、影視點(diǎn)播及各類(lèi)交互式視頻業(yè)務(wù)等。若一個(gè)光結(jié)點(diǎn)的用戶(hù)數(shù)太多，則雙向傳輸?shù)纳闲蓄l道就會(huì)存在兩個(gè)問(wèn)題：一是若接在一條同軸電纜支線(xiàn)上的成百上千用戶(hù)的回傳信號(hào)，同時(shí)搶占同一放大器狹窄的上行頻道，將會(huì)造成通信阻塞；二是在樹(shù)形或星形網(wǎng)絡(luò)中，一多個(gè)反向放大器的輸出噪聲向一個(gè)通路匯集，加上上行頻道處于低頻頻段，易受外界干擾，導(dǎo)致上行通路的信噪比很小。為此，必須縮小模式中光結(jié)點(diǎn)的服務(wù)區(qū)域，讓光纖盡可能地滲透到用戶(hù)附近，置路邊（Curb）平臺(tái)，一個(gè)Curb管轄的范圍最好在500戶(hù)以下，且只含有一級(jí)或兩級(jí)放大器。可在FTF模式基礎(chǔ)上改造為FTC模式，即逐步增加光結(jié)點(diǎn)的光接收機(jī)與回傳光發(fā)射機(jī)，相當(dāng)于增加了光結(jié)點(diǎn)，使每個(gè)光結(jié)點(diǎn)所服務(wù)的用戶(hù)數(shù)相應(yīng)減少，且隨著發(fā)展逐步地把光接收機(jī)和回傳光發(fā)射機(jī)向用戶(hù)推進(jìn)。
（3）光纖到最后一個(gè)放大器（FTLA） 目前國(guó)外正在研究FTLA，該模式為無(wú)源同軸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在光接收機(jī)后不再使用放大器，完全靠無(wú)源同軸電纜及部件把射頻信號(hào)直接分配給每一用戶(hù)，這樣網(wǎng)絡(luò)的可靠性得到進(jìn)一步提高，而信息的回傳也將非常暢通。
摘 要：廣域繼電保護(hù)是針對(duì)傳統(tǒng)后備保護(hù)中存在的突出問(wèn)題所提出的的一種電力繼電保護(hù)新思路，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，擁有實(shí)時(shí)、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的重要基礎(chǔ)，廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是針對(duì)這一要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。本文主要結(jié)合廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從廣域繼電保護(hù)的IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)以及廣域繼電保護(hù)的IED接入電力通信網(wǎng)等方面，對(duì)于基于MSTP平臺(tái)的廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析論述，以推進(jìn)廣域繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信水平的發(fā)展提升。
關(guān)鍵詞：廣域；繼電保護(hù)；分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；通信網(wǎng)絡(luò)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；分析
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展提升以及智能化電網(wǎng)建設(shè)的不斷加快，在現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)中，先進(jìn)計(jì)算機(jī)信息應(yīng)用技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電力電子技術(shù)等，不僅在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更為廣泛，并且對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的促進(jìn)作用也越來(lái)越明顯。電網(wǎng)建設(shè)與電力系統(tǒng)工作運(yùn)行過(guò)程中，傳統(tǒng)的后備保護(hù)方式不僅保護(hù)整定比較復(fù)雜，并且保護(hù)動(dòng)作延時(shí)較長(zhǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者運(yùn)行工況發(fā)生預(yù)設(shè)以外的變化時(shí)，電網(wǎng)的后備保護(hù)功能與作用很難得到保障，因而會(huì)對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的工作運(yùn)行以及穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，基于網(wǎng)絡(luò)通信以及廣域測(cè)量技術(shù)的廣域繼電保護(hù)就是針對(duì)這種傳統(tǒng)后備保護(hù)模式的問(wèn)題，提出的一種電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)新思路和新模式。廣域繼電保護(hù)模式在進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)中，根據(jù)該保護(hù)模式的保護(hù)算法與分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況，進(jìn)行高效以及雙向、實(shí)時(shí)、自愈、安全、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，是廣域繼電保護(hù)模式實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本文將結(jié)合廣域繼電保護(hù)模式的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征，從廣域繼電保護(hù)模式中IED與變電站網(wǎng)絡(luò)的接入實(shí)現(xiàn)，以及廣域繼電保護(hù)IED與電力通信網(wǎng)絡(luò)的接入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面，對(duì)于基于MSTP平臺(tái)的廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)進(jìn)行分析論述。
1 廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征分析
廣域繼電保護(hù)作為電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)的一種新模式以及電力系統(tǒng)的新增業(yè)務(wù)，其分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要將整個(gè)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)結(jié)構(gòu)層次，即接入層、匯聚層以及核心層。廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是對(duì)于與數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)以及電力通信網(wǎng)絡(luò)的接入進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以在滿(mǎn)足廣域繼電保護(hù)功能的同時(shí)，不對(duì)于變電站以及電力通信網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的業(yè)務(wù)功能產(chǎn)生影響。在該廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，主要采用的是變電站信息集中和區(qū)域集中決策相協(xié)調(diào)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。在該分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，變電站以及調(diào)度中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中IED1到IEDn均表示智能電子設(shè)備，其中，子站中的廣域繼電保護(hù)IED被定義為T(mén)CU，主站中的廣域繼電保護(hù)的IED被定義為DCU，而調(diào)度中心的廣域繼電保護(hù)IED則被定義為MU，而目前所謂的廣域繼電保護(hù)主要是指實(shí)現(xiàn)同一電壓等級(jí)下的線(xiàn)路保護(hù)；在廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，通常情況下，從廣域通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)層面上來(lái)看，同一電壓等級(jí)的整個(gè)電網(wǎng)廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，即接入層以及匯聚層、核心層，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過(guò)程中，將整個(gè)廣域電網(wǎng)看作是若干個(gè)有限區(qū)域共同組成，然后在每個(gè)區(qū)域選擇其中的一個(gè)變電站作為主站，將所有區(qū)域的主站設(shè)置為匯聚層，對(duì)于子站TCU上傳的信息內(nèi)容進(jìn)行匯聚，同時(shí)以主站為中心進(jìn)行區(qū)域劃分實(shí)現(xiàn)，將區(qū)域內(nèi)部除主站外的其他變電站歸結(jié)設(shè)置為子站，這樣一來(lái)整個(gè)廣域電網(wǎng)內(nèi)的子站就構(gòu)成了接入層，而廣域電網(wǎng)的調(diào)度中心MU則是整個(gè)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心層。
在廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，子站中的廣域繼電保護(hù)主要由信息采集單元和跳閘執(zhí)行單元兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分組成，其中，信息采集單元的主要功能作用包括，進(jìn)行啟動(dòng)元件的判斷以及被保護(hù)線(xiàn)路模擬量與開(kāi)關(guān)量的測(cè)量等，并且在進(jìn)行被保護(hù)線(xiàn)路模擬量測(cè)量中，進(jìn)行模擬量測(cè)量預(yù)處理后，進(jìn)行相量值的計(jì)算，并將計(jì)算所得的相量值與開(kāi)關(guān)量通過(guò)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)傳送到主站中；而在子站廣域繼電保護(hù)的跳閘執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)部分，其主要功能為接受主站的控制命令，并在與本地的傳統(tǒng)在后備保護(hù)進(jìn)行綜合決策后，進(jìn)行相應(yīng)斷路器的跳合閘操作控制，同時(shí)上傳指令到廣域電網(wǎng)主站與調(diào)度中心結(jié)構(gòu)部分。而在廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，主站中的廣域繼電保護(hù)主要由信息采集單元與綜合決策單元兩個(gè)部分組成，其中信息采集單元在承擔(dān)主站中的TCU任務(wù)，進(jìn)行本區(qū)域內(nèi)TCU上傳信息的收集同時(shí)，進(jìn)行調(diào)度中心下指令的接受；而主站中的廣域繼電保護(hù)綜合決策單元，則具有定時(shí)根據(jù)子站上傳信息進(jìn)行廣域繼電保護(hù)運(yùn)算，并且在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故障問(wèn)題后，進(jìn)行故障問(wèn)題處理決策的制定與下發(fā)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)故障問(wèn)題的切除控制。最后，廣域繼電保護(hù)的調(diào)度中心結(jié)構(gòu)部分，主要是進(jìn)行各區(qū)域廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況以及全網(wǎng)實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障記錄查詢(xún)等的實(shí)施協(xié)調(diào)與監(jiān)控。
2 廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)與電力通信網(wǎng)
2.1 廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)，需要結(jié)合數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)計(jì)方案，在確定數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的通信方案后，進(jìn)行廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)。通常情況下，在數(shù)字化變電站通信中，應(yīng)用較多的通信網(wǎng)絡(luò)方案主要有獨(dú)立過(guò)程網(wǎng)絡(luò)與全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)兩種網(wǎng)絡(luò)通信方案。其中，獨(dú)立過(guò)程網(wǎng)絡(luò)是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)通信方案，而全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)具有信息高度共享的特征優(yōu)勢(shì)，是數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的最終方案形態(tài)。以220kV的兩電壓等級(jí)數(shù)字化變電站為例，在廣域繼電保護(hù)TCU/DCU接入數(shù)字化變電站的全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，數(shù)字化變電站的低壓側(cè)主要采用的是集中備用的雙星形冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而在數(shù)字化變電站的高壓側(cè)，對(duì)于每一套單一間隔設(shè)備通過(guò)間隔交換機(jī)和本間隔內(nèi)的合并單元以及斷路器智能終端等過(guò)程層設(shè)備進(jìn)行相互連接實(shí)現(xiàn)從而形成一個(gè)通信子網(wǎng)，數(shù)字化變電站的低壓側(cè)單一間隔設(shè)備則通過(guò)間隔交換機(jī)與集中備用交換機(jī)，與本間隔內(nèi)的過(guò)程層設(shè)備進(jìn)行相互連接實(shí)現(xiàn)。此外，對(duì)于上述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，跨間隔設(shè)備在高壓側(cè)是通過(guò)公共交換機(jī)與本間隔內(nèi)過(guò)程層設(shè)備相連實(shí)現(xiàn)，低壓側(cè)保護(hù)則是通過(guò)另一公共交換機(jī)與連接實(shí)現(xiàn)。
2.2 廣域繼電保護(hù)IED接入電力通信網(wǎng)
廣域繼電保護(hù)IED與電力通信網(wǎng)的接入實(shí)現(xiàn)，則是在以MSTP作為傳輸平臺(tái)的情況下，通過(guò)將廣域繼電保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)接入到電力通信網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)IED接入電力通信網(wǎng)，即為廣域繼電保護(hù)業(yè)務(wù)與變電站其他業(yè)務(wù)通過(guò)MSTP平臺(tái)設(shè)備接入到電力通信網(wǎng)的傳輸模型結(jié)構(gòu)。
3 廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
根據(jù)上文所述可知，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要是以MSTP設(shè)備的接入或者說(shuō)是以MSTP作為平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。
首先，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的HVPLS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，接入MSTP平臺(tái)設(shè)備的以太網(wǎng)接口業(yè)務(wù)主要包括，廣域繼電保護(hù)數(shù)據(jù)網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)等，各種業(yè)務(wù)通過(guò)不同以太網(wǎng)接口的接入，并以各自獨(dú)立的虛擬網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)相互連接。在廣域繼電保護(hù)模式中，分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的廣域繼電保護(hù)是一種集中式業(yè)務(wù)形式，保護(hù)區(qū)域內(nèi)子站廣域繼電保護(hù)信息均向主站匯集，并最終匯集到核心層結(jié)構(gòu)中，以組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸結(jié)構(gòu)形式。此外，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中信息傳輸方式以及過(guò)程的設(shè)計(jì)中，由于MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)處理單板具有匯聚功能，能夠通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行多個(gè)接口的數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)，因此，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息傳輸方式與過(guò)程設(shè)計(jì)中，主要是以這種子站、調(diào)度中心以及主站等結(jié)構(gòu)相互連接的方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以滿(mǎn)足廣域網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行傳輸業(yè)務(wù)對(duì)于傳輸通道的帶寬需求，同時(shí)對(duì)于降低廣域網(wǎng)通信傳輸過(guò)程中的故障率也有著積極的作用。。
結(jié)語(yǔ)
總之，高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信是廣域繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，有利于促進(jìn)廣域繼電保護(hù)在電網(wǎng)運(yùn)行與建設(shè)中的推廣應(yīng)用，對(duì)于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)有著積極作用和意義。
摘要：通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念、分類(lèi)、特點(diǎn)的介紹，在分析其復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探討出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的有效構(gòu)建，對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用中的冗余設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；冗余設(shè)計(jì)
作者簡(jiǎn)介：吳亞軍(1974-)，男，江蘇如皋人，江蘇教育學(xué)院如皋分院如皋高等師范學(xué)校講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
0引言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析是指從邏輯上抽象出網(wǎng)上計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及傳輸媒介所構(gòu)成的線(xiàn)與節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系加以研究。
1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念和分類(lèi)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)上計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳輸媒介所構(gòu)成的線(xiàn)與節(jié)點(diǎn)的物理構(gòu)成模式。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)一般有兩大類(lèi)：一是交換和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)信息的轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)，主要有：終端控制器、集線(xiàn)器、交換機(jī)等；二是各訪(fǎng)問(wèn)節(jié)點(diǎn)，主要是終端和計(jì)算機(jī)主機(jī)等。其中線(xiàn)主要是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸媒介，其有有形的，也有無(wú)形的，有形的叫“有線(xiàn)”，無(wú)形的叫“無(wú)線(xiàn)”。根據(jù)節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)的連接形式，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為：總線(xiàn)型、星型、樹(shù)型、環(huán)型、網(wǎng)狀型、全互聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 如圖1所示。
圖1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
總線(xiàn)型主要是由一條高速主干電纜也就是總線(xiàn)跟若干節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接而成的網(wǎng)絡(luò)形式。此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)在于其靈活簡(jiǎn)單，容易構(gòu)建，性能較好；缺點(diǎn)是總線(xiàn)故障將對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，即主干總線(xiàn)將決定著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的命運(yùn)。星型網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)集線(xiàn)器跟周?chē)鞴?jié)點(diǎn)進(jìn)行連接而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)通信必須通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)方可實(shí)現(xiàn)。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于其構(gòu)網(wǎng)簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)靈活，便于管理等；缺點(diǎn)是其中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重，容易形成系統(tǒng)的“瓶頸”，線(xiàn)路的利用率也不高。樹(shù)型拓?fù)涫且环N分級(jí)結(jié)構(gòu)。在樹(shù)型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不產(chǎn)生回路，每條通路都支持雙向傳輸。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是擴(kuò)充方便、靈活，成本低，易推廣，適合于分主次或分等級(jí)的層次型管理系統(tǒng)。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是通過(guò)各節(jié)點(diǎn)首尾的彼此連接從而形成一個(gè)閉合環(huán)型線(xiàn)路，其信息的傳送是單向的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需安裝中繼器，以接收、放大、發(fā)送信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易，便于管理；其缺點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，將影響傳輸效率，不利于擴(kuò)充。網(wǎng)狀型主要用于廣域網(wǎng)，由于節(jié)點(diǎn)之間有多條線(xiàn)路相連，所以網(wǎng)絡(luò)的可靠性較高。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建設(shè)成本較高。
2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來(lái)越呈現(xiàn)出一種復(fù)雜性。近些年來(lái)對(duì)于計(jì)算機(jī)拓?fù)涞难芯浚絹?lái)越趨向于計(jì)算機(jī)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)度的冪律分布特點(diǎn)。這種分布在規(guī)模不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲斜憩F(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，也就是指，在規(guī)模不同的計(jì)算機(jī)拓?fù)渲校鼈兊墓?jié)點(diǎn)度表現(xiàn)出一種冪律分布，即：P(k)=k-β。其中，β一般在2―3這個(gè)小范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，k是指節(jié)點(diǎn)度，P(k)表示度為k的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的概率，即分布率。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，從其通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目的來(lái)說(shuō)，其實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間平均距離最小化、網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)最小化是其拓?fù)鋬?yōu)化的主要目標(biāo)，即未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)就是小世界網(wǎng)絡(luò)。可是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的范圍非常巨大，具有全球性，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展還面臨著許多技術(shù)上的問(wèn)題。所以，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有點(diǎn)不大可能。但盡管計(jì)算機(jī)的發(fā)展并不能實(shí)現(xiàn)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的整體優(yōu)化，它的小世界、較少邊、高聚集等特性足以表明其還是具有小范圍優(yōu)化的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)的產(chǎn)生可表現(xiàn)出其一些規(guī)律，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)先連接和生長(zhǎng)的規(guī)律。生長(zhǎng)表示的是計(jì)算機(jī)具有動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的特性，所以計(jì)算機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。優(yōu)先連接規(guī)律表示新節(jié)點(diǎn)進(jìn)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則，即在新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)選擇擁有較大連接數(shù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。
3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建
3.1一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?
在世人發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度具有冪律分布的規(guī)律之后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)變。大家更多的選擇從優(yōu)先連接和生長(zhǎng)等這一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)律入手進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣?，其主要是為了讓符合現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)拓?fù)湫再|(zhì)的模型通過(guò)一些簡(jiǎn)單規(guī)則的演化讓其自動(dòng)地產(chǎn)生出來(lái)。利用優(yōu)先連接來(lái)對(duì)新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程進(jìn)行描述還比較粗糙，首先是因?yàn)樾鹿?jié)點(diǎn)在加入之前，對(duì)網(wǎng)絡(luò)全局的信息進(jìn)行了解和把握具有很大的難度，其次一個(gè)原因是單一的優(yōu)先連接不能夠描述復(fù)雜的加入決策過(guò)程，而且在全網(wǎng)中容易形成少量的集散節(jié)點(diǎn)。所以要建立更加符合現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)拓?fù)涮卣鞯木W(wǎng)絡(luò)模型則需要考慮更完善的加入規(guī)則。
現(xiàn)在對(duì)于構(gòu)建計(jì)算機(jī)模型主要是依據(jù)自治域級(jí)和路由器級(jí)，但由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦栽诓煌瑢哟魏筒煌?guī)模中表現(xiàn)出某種本質(zhì)上的相似性，所以，本拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建都適應(yīng)于這兩個(gè)級(jí)。此模型主要的規(guī)則是前面提到的通過(guò)生長(zhǎng)和局部?jī)?yōu)先連接，來(lái)形成計(jì)算機(jī)拓?fù)淠Ｐ?，這種形成機(jī)制就好像一個(gè)層次化比較強(qiáng)的選舉過(guò)程，如圖2所示：
圖2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?
此模型首先假設(shè)在一個(gè)平面中分布著n個(gè)節(jié)點(diǎn)，并存在著一個(gè)離散的均勻走動(dòng)的時(shí)鐘，這些節(jié)點(diǎn)都清楚自己是何時(shí)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的，這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)刻分布是從零時(shí)刻開(kāi)始至具體某一特定時(shí)刻內(nèi)的隨機(jī)分布。每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)前后的動(dòng)作就是接收和發(fā)送消息及依據(jù)所接收的消息產(chǎn)生響應(yīng)。發(fā)送和接收的消息中包括了自己的優(yōu)先度以及消息傳達(dá)的范圍等內(nèi)容。并且這些節(jié)點(diǎn)優(yōu)先度將對(duì)其消息傳送的范圍即輻射半徑產(chǎn)生直接的影響。在節(jié)點(diǎn)接收消息之后往往是按照消息源的優(yōu)先度來(lái)確定其是否跟發(fā)送消息的節(jié)點(diǎn)建立連接，若所接收到的許多消息源節(jié)點(diǎn)存在相近的優(yōu)先度，其將會(huì)隨機(jī)地選擇一個(gè)消息源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。通過(guò)這種規(guī)則進(jìn)行不斷的演化和發(fā)展，將會(huì)得出圖2的結(jié)果。其中a圖表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成的初始階段，那時(shí)僅僅只有一小部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行活動(dòng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)度都比較小，其發(fā)送和接收消息的范圍還比較小，所以這些節(jié)點(diǎn)往往只跟自己相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。而隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)，節(jié)點(diǎn)度的不斷增加，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息所能到達(dá)的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，即所形成的連接會(huì)越來(lái)越大、越來(lái)越多。在局部區(qū)域勝出的節(jié)點(diǎn)代表整個(gè)區(qū)域參與更大范圍的競(jìng)爭(zhēng)，以致形成更大區(qū)域的代表。這個(gè)過(guò)程將持續(xù)下去，直到網(wǎng)絡(luò)中形成幾個(gè)較大的聚集中心。如圖2(b)、(c)所示，這種自組織的層次網(wǎng)絡(luò)并不具有預(yù)先設(shè)置的層次數(shù)。這就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。
3.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)置
由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕?lèi)型的多樣性，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。在這個(gè)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供給者和請(qǐng)求者之間的通信是在一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的。對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題，必須建立起符合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。具體問(wèn)題如下：①語(yǔ)言不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體如何才可實(shí)現(xiàn)彼此通信?②如何才能保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)體正確接收數(shù)據(jù)?③怎樣實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體之間的聯(lián)系？④數(shù)據(jù)怎樣傳送給指定的接收者?⑤怎樣避免網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸沖突問(wèn)題，怎樣對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制以避免數(shù)據(jù)信息丟失?⑥如何通過(guò)介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的傳輸？⑦在物理上的各種傳輸線(xiàn)路是如何建立的？
對(duì)于上述問(wèn)題的解決，建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系是一種有效途徑。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能進(jìn)行有效的分解，接著對(duì)各種分解后的功能進(jìn)行設(shè)定，以滿(mǎn)意用戶(hù)的需求。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系其實(shí)就是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)主要是任何一層都是在前一層的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，其低層總是為高層服務(wù)。比如，第N層中的實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí)，就充分利用N-1層提供的服務(wù)，由于N-1層同樣使用了N-2層的服務(wù)，所以N層也間接利用了N-2 層提供的功能。N層是將以下各層的功能“增值”，即加上自己的功能，為N+1提供更完善的服務(wù)，同時(shí)屏蔽具體實(shí)現(xiàn)這些功能的細(xì)節(jié)。其中，最低層是只提供服務(wù)而不使用其他層服務(wù)的基本層；而最高層肯定是應(yīng)用層，它是系統(tǒng)最終目標(biāo)的體現(xiàn)。
因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系的核心是如何合理地劃分層次，并確定每個(gè)層次的特定功能及相鄰層次之間的接口。由于各種局域網(wǎng)的不斷出現(xiàn)，迫切需要不同機(jī)種互聯(lián)，以滿(mǎn)足信息交換、資源共享及分布式處理等需求，這就要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)體系中，通常把每一層在通信中用到的規(guī)則與約定稱(chēng)為協(xié)議。協(xié)議是一組形式化的描述，它是計(jì)算機(jī)通信的語(yǔ)言，也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件開(kāi)發(fā)的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)如果要相互“交談”，它們就必須使用一種標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言，有了共同的語(yǔ)言，交談的雙方才能相互“溝通”?？紤]到環(huán)境及通信介質(zhì)的不可靠性，通信雙方要密切配合才能完成任務(wù)。通信前，雙方要取得聯(lián)絡(luò)，并協(xié)商通信參數(shù)、方式等；在通信過(guò)程中，要控制流量，進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)與恢復(fù)，保證所傳輸?shù)男畔?zhǔn)確無(wú)誤；在通信后，要釋放有關(guān)資源(如通信線(xiàn)路等)。由于這種通信是在不同的機(jī)器之間進(jìn)行，故只能通過(guò)雙方交換特定的控制信息才能實(shí)現(xiàn)上述目的，而交換信息必須按一定的規(guī)則進(jìn)行，只有這樣雙方才能保持同步，并能理解對(duì)方的要求。
4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計(jì)分析
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計(jì)主要是指節(jié)點(diǎn)之間的鏈路冗余，也就是指在一條鏈路發(fā)生斷路時(shí)，可以通過(guò)其他冗余的鏈路進(jìn)行通信，以保證數(shù)據(jù)的安全。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計(jì)一般是包括核心層和接入層兩個(gè)方面的冗余設(shè)計(jì)，核心層冗余設(shè)計(jì)主要是采用了節(jié)點(diǎn)之間的連線(xiàn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行，即在一條線(xiàn)路斷路時(shí)可以通過(guò)其他的兩條或者兩條以上的線(xiàn)路進(jìn)行通信；接入層冗余設(shè)計(jì)一般是通過(guò)雙上聯(lián)或者三上聯(lián)的方式進(jìn)行的。
5結(jié)束語(yǔ)
在實(shí)際應(yīng)用中，為了適應(yīng)不同的要求，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一定是單一的，往往都是幾種結(jié)構(gòu)的混用。這些結(jié)構(gòu)的混合使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性極強(qiáng)，在其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建和形成中表現(xiàn)出來(lái)、具體所形成的拓?fù)湟?guī)則是：Internet網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的生長(zhǎng)性和優(yōu)先連接。通過(guò)其不斷的生長(zhǎng)以及生長(zhǎng)出的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先連接，從而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫纬梢环N消息自組織和傳遞的過(guò)程，最終發(fā)展成一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系，其核心是一種層次結(jié)構(gòu)，通過(guò)協(xié)議加以溝通，進(jìn)行信息的傳遞。此外在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的冗余設(shè)計(jì)，最大限度地保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性、安全性。
