现场总线及其应用技术：局域网范围、传输技术和拓扑结构的特点

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：局域网，是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里地域内的专用网络。LAN有和其他网络不同的三个特征：范围、传输技术和拓扑结构。LAN的覆盖范围比较小，这意味着即使是在最坏情况下其传输时间也是有限的，并且可以预先知道传输时间。广播式LAN可以有多种拓扑结构，图2-17给出了其中的两种。IEEE 802.3，即通常所说的以太网，就是一种基于总线的广播式网络，它使用分布式控制，速率为10 Mbit/s或100 Mbit/s。这种LAN实际上是微缩的广域网。

局域网（Local Area Network，LAN），是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里地域内的专用网络。局域网常被用于连接公司办公室或工厂里的个人计算机和工作站，以便共享资源（如打印机）和交换信息。LAN有和其他网络不同的三个特征：范围、传输技术和拓扑结构。

LAN的覆盖范围比较小，这意味着即使是在最坏情况下其传输时间也是有限的，并且可以预先知道传输时间。知道了传输的最大时间，就可以使用某些设计方法，而在其他情况下是不能这样做的。这同样也简化了网络的管理。

LAN通常使用这样一种传输技术，即用一条电缆连接所有的机器。这有点像电话公司曾经在乡村使用的公用线。传统的LAN速率为10～100 Mbit/s，传输延迟低（几十ms），并且出错率低。新的LAN运行速度更快，可达到每秒数百兆位。

广播式LAN可以有多种拓扑结构，图2-17给出了其中的两种。在总线形（如线性电缆）网络中，任一时刻只有一台机器是主站并可进行发送，而其他机器则不能发送。当两台或更多机器都想发送信息时，需要一种仲裁机制来解决冲突。该机制可以是集中式的，也可是分布式的。IEEE 802.3，即通常所说的以太网（Ethernet），就是一种基于总线的广播式网络，它使用分布式控制，速率为10 Mbit/s或100 Mbit/s。以太网上的计算机在任意时刻都可以发送信息，如果两个或更多的分组发生冲突，计算机就等待一段时间，然后再次试图发送。

图2-17 两种广播式网络(https://www.chuimin.cn)

a）总线形 b）环形

第二种广播式系统是环网。在环中，每个比特独自在网内传播而不必等待它所在分组里的其他比特。典型地，每个比特环绕一周的时间仅相当于发出几个比特的时间，因此，可能导致分组中的部分比特已经绕环一周，而有些比特尚未发送到环上。和其他所有广播系统一样，也需要某种机制来仲裁对环网的同时访问。

根据信道的分配方式，广播式网络还可以进一步划分为静态和动态两类。典型的静态分配方法是把时间分为离散的区间，采用循环算法，每台机器只能在自己的时段到来时才能进行广播。在不需要发送时，静态分配算法就会浪费信道的容量。因此，有些系统试图动态分配信道。

公共信道的动态分配算法既可以是集中式的也可以是分散式的。在集中式信道分配算法中存在一个独立的实体，例如总线仲裁单元，由它决定下一个发送者是谁。仲裁单元可根据某种内部算法接受申请和做出决定。在分散式信道分配算法中，没有这样的中央实体，每台机器必须自己决定是否发送。

还有使用点到点电缆组建的LAN。每一条电缆连接某两台特定的机器。这种LAN实际上是微缩的广域网。

现场总线及其应用技术：局域网范围、传输技术和拓扑结构的特点

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