PLC网络系统配置指南：网络拓扑结构

网络拓扑结构指，网络站点之间物理连接的抽象图形，或者是它在物理上的连通性。拓扑结构与传输媒体及媒体访问控制方法的确定紧密相关，涉及网络的可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量等问题。PLC网络拓扑主要有：

1.两点连接

两点连接也就是站点间链接，比较简单。距离近时，如几十米、几百米，用通信接口、介质直接相连就可以了，如图1-8a所示。距离远的可用光纤，也可用电缆但要加中继器。也可通过公网，如电话网，用调制解调器连接，如图1-8b所示。后者的连接距离不受地理限制，凡是电话能到达的地方都可连接。此外，还可利用无线调制解调器，通过电波或光波进行连接。

在这种点到点的拓扑结构中，没有信道竞争，几乎不存在介质访问权控制问题。

图1-8 两点连接

2.多点连接

多点连接的拓扑结构有星形结构、总线结构、环形结构、树形结构、网状结构及混合结构，如图1-9所示。

图1-9 网络结构

（1）星形结构

这种结构有中心站点，网络上各站点都分别与中心站点连接。图1-9a所示为星形结构。它的通信由中心站点管理，并都通过中心站点。如非中心站点间通信，发送数据的站点需要把数据先传输给中心站点，然后再由中心站点把数据转送到目的站点。

在PLC连网中，若用一个计算机与多个PLC连网，有可能就是这种结构。计算机为其中心站，一切通信都由计算机管理，PLC与PLC通信也要通过计算机。

星形网络的特点是：网络结构简单，便于管理；控制简单，建网容易；网络延迟时间较短，误码率较低；网络共享能力较差；通信线路利用率不高；中央站点负荷太重。

（2）总线结构

这种结构靠公共传输介质（称为总线）实现各站点的连接，见图1-9b。所有站点通过硬件接口与总线相连。任何站点都可在总线上发送数据，并可随时在总线上接收数据。

用集线器把所有站点集成在一起，形状上看好像是星形结构，但实际是总线结构。因为连接后各个站点是对等的，没有主从关系。

这种结构比较简单，各站点间可直接进行数据交换，这也是PLC连网实现通信所要求的。问题是，仅有一个总线，若在同一时间内有多个站点都在发送数据，那么总线上的数据将相互混淆。其他站点接收的数据到底是什么就很难说了。为此，一定要解决好站点发送数据权的授予问题。

总线结构的优点是简单灵活，是一种很容易建造的网络。多个站点共用一条传输信道，所需电缆数量少，信道利用率高。结构简单又是无源工作，有较高的可靠性。易于扩充，增减用户方便。传输速率也高，可达1～100Mbit/s。

其缺点是传输距离有限，通信范围受到限制。故障诊断和隔离困难。要有媒体访问控制功能，增加了站点软件和硬件的开销。(www.xing528.com)

（3）环形结构

这种结构网上的所有站点都通过点对点的链路连接，并构成封闭环，如图1-9c所示。每一台设备只能和它的一个或两个相邻站点直接通信。要与其他站点通信，信息必须依次经过两者之间的每一个设备。

环形结构可以是单向的，也可以是双向的。双向时，数据能在两个方向上传输。因此一个站点可以和两个邻近站点直接通信。优点一是电缆长度短；二是增减工作站时只需简单连接；三是可用光纤。

环形结构的一个缺点是：当一个站点要往另一个站点发送数据时，它们之间的所有站点都得参与传输。这样，比起总线结构，更多的时间被花在替别的站点转发数据上。而且只要一个站点发生故障，就会导致环中的所有站点无法正常通信。

（4）树形结构

图1-9d所示为这种结构。它从总线拓扑演变而来，像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可带子分支。树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到全网。其优点是易于扩展，故障隔离较容易。缺点是站点对根依赖性太大，若重要的根发生故障，则全网不能正常工作。

我国电话网络即采用树形结构，由五级星形网构成。著名的因特网（Internet）从整体上看也是采用树形结构。图1-10所示为某小型校园网基础网络示意图，它也是典型的树形结构。如果有PLC站点，只要有相应的接口也可加入。

图1-10 某大学校园网结构示意图

树形网络的主要特点是结构比较简单，成本低。在网络中，任意两个站点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输。网络中站点扩充方便灵活，寻找链路路径比较方便。但在这种网络系统中，除叶站点及其相连的链路外，任何一个站点或链路产生的故障都会影响整个网络。

（5）网状结构

图1-9e所示为这种结构。最理想的状况是所有站点都能直接相连。这当然很浪费了，也没有必要。多数是重要站点间能直连。网状形结构特点是，网络可靠性高，它的任意两个站点之间，都存在着两条或两条以上的通信路径。这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路径传送。另外，可扩充性好，该网络无论是增加新功能，还是要将另一台新的计算机入网，以形成更大或更新的网络时，都比较方便。网络可建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。著名的中国教育科研计算机网络（CERNET）其主干网就是网状结构。

这个网络拓扑结构的特点是，任何城市站点到北京最多仅需相隔一个城市。而任何两个城市之间最多只要相隔两个城市。

这种结构的缺点是结构较复杂，建设成本高。只用于计算机的骨干网络，而PLC网络很少有这样的拓扑结构。

（6）混合结构

混合形拓扑是将两种单一拓扑结构混合起来，取两者优点构成的拓扑，如图1-9f所示。其优点是故障诊断和隔离方便。易于扩展。安装方便。缺点是需用智能集中器。集中器到各站点的电缆长度会增加。

3.网络互连

网络互连用的多是用路由组件或网桥的站点实现。其结构很多。可以是上述结构的任一组合。目的都是为了能在网络上的任何站点之间都可物理连接。