网格拓扑结构（4篇）

网格拓扑结构(4篇)
以下是网友分享的关于网格拓扑结构的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。

篇一：网格拓扑结构
33低，因此，在抗干扰方面，多跳拓扑占有一定的优势。

4．网络的鲁棒性方面
星型拓扑中的任何一个节点失效都不会对其他节点造成影响，整个网络仍然可以继续运行，直到所有节点都失效为止；而对于多跳拓扑结构的网络，如果有一个节点失效，会影响网络的连续性，必须对失效后的网络进行重组，因此，多跳拓扑结构的网络必须支持动态的网络重建，这对于网络的继续运行起着至关重要的作用。

通过上述对两种拓扑结构的比较，选用何种拓扑结构应视网络系统的应用场景而定。

对于规模很小的几个节点组成的网络，可以适当调整CU 在身体上的位置，保证CU 到
各节点的距离都比较近，这样就可以考虑采用星型拓扑，在保证能量小的同时，也能简化系统算法的复杂度；而对于室外场景下，规模大的网络，可以考虑选择多跳拓扑，设计优化的网络算法以尽可能降低节点的传输时延。

35
CU图4-2 无线体域网多跳树形拓扑结构图
Fig.4-2 Multihop Tree T opology of WBAN
4.2.3 两种拓扑比较
下面从以下四个方面对两种拓扑进行比较[34]。

1．能量消耗方面
对于星型拓扑，对于离CU 近的节点，较低的发射功率就能够满足数据准确度要求，然而对于离CU 比较远的节点，则要求更高的发射功率；而对于多跳拓扑，离CU 近的节点由于要承担转发数据业务，因此需要消耗更多的能量，但是远离CU 的节点的能量就可以比较小。

2．传输时延方面
对于星型拓扑，所有传感器节点只需要一跳就可以将数据传输到CU，因此，每个节点的数据传输时延都比较小；而对于多跳拓扑，离CU 近的节点，时延就比较小，而远离CU 的节点其时延就比较大。

3．干扰方面
星型拓扑中由于有些节点需要比较大的发射功率，因此，对其他用户的干扰相对来说就比较大；而多跳拓扑中，不
管是远离CU 还是靠近CU 的节点，其能量都比较34 CU图4-1 无线体域网星型拓扑结构图
Fig.4-1 Star T opology of WBAN
4.2.2 多跳树形拓扑
多跳树形拓扑是指远离中心控制节点的传感器节点可以借助其他传感器节点将
数据转发至中心控制节点。

多跳树形拓扑具有节点规模扩展容易，故障隔离简单的特点，比较适合于无线体域网。

中心控制节点作为树根节点控制整个网络数据的收发，控制信息和数据信息可以沿着树形路由进行传递。

这种网络拓扑的好处是网络的节点只需要知道其父节点和子节点的信息，而不需要知道整个网络所有节点的信息，这样既可以节省存储空间，又可以减少数据包的信息量，从而降低能量消耗。

图4-2 为无线体域网多跳树形拓扑结构图。

从图中可以看出，距离CU 最远的节点可以通过多跳将数据转发至CU，从而达到低发射功率的要求，还能够保证在低发功率的情况下数据的可靠传输。

因此，该拓扑更适合于无线体域网。

特别地当人体在室外活动时，这种拓扑结构是必须的，否则将造成非常大的丢包率，整个络将失去意义。

33低，因此，在抗干扰方面，多跳拓扑占有一定的优势。

4．网络的鲁棒性方面
星型拓扑中的任何一个节点失效都不会对其他节点造成影
响，整个网络仍然可以继续运行，直到所有节点都失效为止；而对于多跳拓扑结构的网络，如果有一个节点
失效，会影响网络的连续性，必须对失效后的网络进行重组，因此，多跳拓扑结构的
网络必须支持动态的网络重建，这对于网络的继续运行起着至关重要的作用。

通过上述对两种拓扑结构的比较，选用何种拓扑结构应视网络系统的应用场景而定。

对于规模很小的几个节点组成的网络，可以适当调整CU 在身体上的位置，保证
CU 到各节点的距离都比较近，这样就可以考虑采用星型拓扑，在保证能量小的同时，
也能简化系统算法的复杂度；而对于室外场景下，规模大的网络，可以考虑选择多跳
拓扑，设计优化的网络算法以尽可能降低节点的传输时延。

35
CU
图4-2 无线体域网多跳树形拓扑结构图
Fig.4-2 Multihop Tree T opology of WBAN
4.2.3 两种拓扑比较
下面从以下四个方面对两种拓扑进行比较
[34]。

1．能量消耗方面
对于星型拓扑，对于离CU 近的节点，较低的发射功率就能够满足数据准确度要求，然而对于离CU 比较远的节点，则要求更高的发射功率；而对于多跳拓扑，离
CU 近的节点由于要承担转发数据业务，因此需要消耗更多的能量，但是远离CU 的
节点的能量就可以比较小。

2．传输时延方面
对于星型拓扑，所有传感器节点只需要一跳就可以将数据传输到CU，因此，每个节点的数据传输时延都比较小；而对于多跳拓扑，离CU 近的节点，时延就比较小，
而远离CU 的节点其时延就比较大。

3．干扰方面
星型拓扑中由于有些节点需要比较大的发射功率，因此，对其他用户的干扰相对来说就比较大；而多跳拓扑中，不管是远离CU 还是靠近CU 的节点，其能量都比较34 CU
图4-1 无线体域网星型拓扑结构图
Fig.4-1 Star T opology of WBAN
4.2.2 多跳树形拓扑
多跳树形拓扑是指远离中心控制节点的传感器节点可以借助其他传感器节点将数据转发至中心控制节点。

多跳树形
拓扑具有节点规模扩展容易，故障隔离简单的特点，比较适合于无线体域网。

中心控制节点作为树根节点控制整个网络数据的收发，控制信息和数据信息可以沿着树形路由进行传递。

这种网络拓扑的好处是网络中的节点只需要知道其父节点和子节点的信息，而不需要知道整个网络所有节点的信息，这样既可以节省存储空间，又可以减少数据包的信息量，从而降低能量消耗。

图4-2 为无线体域网多跳树形拓扑结构图。

从图中可以看出，距离CU 最远的节点可以通过多跳将数据转发至CU，从而达到低发射功率的要求，还能够保证在低发射功率的情况下数据的可靠传输。

因此，该拓扑更适合于无线体域网。

特别地，当人体在室外活动时，这种拓扑结构是必须的，否则将造成非常大的丢包率，整个网络将失去意义。

星型拓扑是指放置在人体上的普通传感器节点以中心控制节点（一般为PDA、手机）为中心，直接将采集的数据传输到中心控制节点，中心控制节点管理汇集的数据。

因此，普通传感器节点和中心控制节点之间是单
跳路由。

图4-1 是一个典型的无线体域网星型拓扑结构图。

从图4-1 中可以看出，各节点可以通过体内信道或者体外信道直接与CU 通信，再由CU 将数据转发到外部网络。

星型拓扑结构简单，路由算法复杂度低，网络系统便于维护。

虽然星型拓扑使得系统的复杂度低，但是，根据[34]
中的实验结果得出，在多径丰富的室内环境下，由于各种物体的反射作用，采用这种结构可以勉强满足可接受的包传输率。

在室外环境，如果采用星型拓扑，必须提高传感器的发射功率，否则包丢失率增大，无法满足数据准确传输的要求，因此，在这种情况下，最好采用多跳拓扑结构。

篇二：网格拓扑结构
由于效率要求的不断增长，许多电源制造厂商开始将注意力转向无桥功率因数校正（PFC）拓扑结构。

一般而言，无桥接PFC可以通过减少线路电流通路中的半导体组件数目来降低传导损耗。

尽管无桥接PFC 的概念已经提出了许多年，但因其实施的难度和控制的复杂程度，阻碍了其成为一种主流。

一些专为电源而设计的低成本、高性能数字控制器上市以后，越来越多的电源公司开始为PFC 设计选择使用这些新型数字控制器。

相比传统的模拟控制器，数字控制器拥有许多优势，例如：可编程配置、非线性控制、低组件数目，以及最为重要的复杂功能实施能力（模拟方法通常较难实现）。

大多数现今的数字电源控制器，例如：TI 的融合数字电源（Fusion Digital Power™）控制器UCD30xx 等都有许多集成电源控制外设和一个电源管理内核，例如：数字环路补偿器、快速模数转换器（ADC）、内置停滞时间的
高分辨率数字脉宽调制器（DPWM）、低功耗微控制器等。

它们是如无桥接PFC 等复杂高性能电源设计的较好选择。

数字控制无桥接PFC在其他一些无桥接PFC 拓扑结构中［1］［2］，图 1 是一个已经为业界所广泛采用的无桥接PFC 实例。

它具有两个DC/DC 升压电路［3］［4］，一个由L1、D1 和S1 组成，而另一个则由L2、D2 和S2 组成。

D3 和D4 为慢速恢复二极管。

通过参考内部电源接地单独检测线压和中性点电压，测量得到输入AC 电压。

通过对比检测线压信号和中性点信号，固件便知道其为一个正半周期，还是一个负半周期。

在一个正半周期期间，第一个DC/DC 升压电路即L1-S1-D1 有效，同时升压电流回到二极管D4 的AC 中性点。

在一个负半周期期间，第二个DC/DC 升压电路即L2-S2-D2 有效，同时升压电流回到二极管D3 的AC 线。

像UCD3020 这样的数字控制器用于控制这种无桥接PFC。

图 1 数字控制无桥接PFC无桥接PFC 基本都由两个相升压电路组成，但在任何时候都只有一个相
有效。

对比使用相同功率器件的传统单相PFC，无桥接PFC 和单相PFC 的开关损耗应该是一样的。

但是，无桥接PFC 电流在任何时候都只通过一个慢速二极管（正半周期为D4，
负半周期为D3），而非两个。

因此，效率提高的多少取决于一个二极管和两个二极管之间的传导损耗差异。

另外，通过完全开启关闭的开关可以进一步提高无桥接PFC 效率。

例如，在一个正周期期间，S1 通过PWM 信号控制，而S2 则可以完全开启。

当流动的电流低于某个值时，MOSFET S2 的压降可能会低于二极管D4，因此返回电流部分或者全部流经L1-D1-RL-S2-L2，然后返回AC 源。

传导损耗可以降低，电路效率也可以得到提高，特别是在轻负载的情况下。

同样，在一个负周期期间，S2 开关时，S1 被完全开启。

图2 显示了S1 和S2 的控制波形。

图 2 无桥接PFC 的PWM 波形自适应总线电压和开关频率控制传统上，效率指的是满负载状态下
高线压和低线压的效率。

现在，如计算服务器和远距离通信电源等大多数应用，除满负载状态效率以外，还要求10%-50% 负载范围状态的效率也必须满足标准规范。

大多数AC/DC 应用中，系统有PFC 和下游DC/DC 级，因此我们根据整个系统来测量效率。

若想提高轻负载状态下的总系统效率，一种方法是降低PFC 输出电压和开关频率。

这要求了解负载信息，而这项工作通常是通过使用一些额外电路测量输出电流来实现的。

但是，利用数字控制器，便不再需要这些额外电路。

输入AC
电压和DC 输出电压相同时，输出电流与电压环路输出成正比。

因此，如果我们知道电压环路的输出，我们便可以相应地调节频率
和输出电压。

使用数字控制器以后，电压环路通过固件来实现，其输出已知，所以实现这种特性便十分容易，并且成本比使用模拟方法要低得多。

通过变流器实现电流检测无桥接PFC 的难题之一是如何检测整流后的AC 电流。

如前所述，AC 返回电流（部分或者全部）可能会流经处于非活动状态的开关，而非慢速二极管D3/D4。

因此，在接地通路中使用一个分路器来检测电流（通常在传统PFC 中使用），已不再适用。

取而代之的是，使用一个变流器（CT），每相一个（图1）。

这两个变流器的输出被整流，然后组合在一起，产生电流反馈信号。

由于在任何时候都只有一个变流器整流输出信号，即使在其组合时也是如此，因此任何时候都只有一个反馈电流信号。

图 3 连续导通模式的检测电流波形
图 4 非连续导通模式的检测电流波形如图3-4 所示，由于变流器放置在开关的右上方，因此其只检
测开关电流（只是电感电流的上升部分）。

数字控制实施时，在时间T a 的PWM 中间测量该开关电流信号。

它是一个瞬时值，在图3-4 中以Isense 表示。

仅当该电流为连续电流时，测得开关电流Isense 才等于平均PFC 电感电流（请参见图3）。

该电流变为如图 4 所示非连续电流时，Isense 不再等于平均PFC 电感电流。

为了计算电感平均电流，应该建立某个开关时间期间中间点检测电流Isense 和平均电感电流之间的关系，并且这种关系应该同时适用于连续导通模式（CCM）和非连续导通模式（DCM）。

就一个稳态运行的
升压型转换器而言，升压电感的第二电压应在所有开关期间都保持平衡：
方程式（1）其中，T a 为电流上升时间（PWM 导通时间），Tb
为电流下降时间（PWM 关闭时间），VIN 为输入电压，而VO 为输出电压，并假设所有电源器件均为理想状态。

由图3-4，我们可以通过Isense 计算出电感平均电流Iave ：
方程式（2）其中，T 为开关时间。

将（1）和（2
）组合，我们得到：
方程式（3）通过方程式3，平均电感电流Iave 表示为瞬时开关电
流Isense。

理想电流Iave 和Isense 为电流控制环路的电
流基准。

检测到现实瞬时开关电流后，将其与该基准对比，误差被发送至一个快速误差ADC （EADC），最终将数字化的误差信号发送至一个数字补偿器，以关闭电流控制环路。

动态调节环路补偿器总谐波失真（THD）和功率因数（PF）是两个判定PFC 性能非常重要的标准。

一个好的环路补偿器应该具有较好的THD 和PF。

但是，PFC 的输入范围如此之宽，其可以从80 Vac 扩展至高达265 Vac。

低线压状态下拥有较高性能的补偿器，在高线压状态下未必能够较好地工作。

最佳方法是根据输入电压相应地调节环路补偿器。

这对一个模拟控制器来说可能是一项不可能完成的任务，但对于如UCD3020 等一些数字控制器来说，则可以轻松地实现。

这种芯片中的数字补偿器是一种数字滤波器，其由一个与一阶IIR 滤波器级联的二阶无限脉冲响应（IIR）滤波器组成。

控制参数即所谓的系数，均保存在一组寄存器中。

该寄存
器组被称作记忆槽。

共有两条这种记忆槽，每条可存储不同的系数。

只有一条记忆槽的系数有效，用于补偿计算，而另一条则处于未激活状态。

固件始终都可以向未激活的记忆槽加载新的系数。

在PFC 运行期间，可在任何时候调换系数记忆槽，以便允许补偿器使用不同的控制参数，适应不同的运行状态。

有这种灵活性以后，我们可以存储两个不同的系数组（一个用于低线压，另一个用于高线压），并根据输
入电压调换系数。

环路带宽、相位余量和增益余量都可在低线压和高线压下得到优化。

利用这种动态调节控制环路系数，并使用固件来对变流器可能出现的偏移量进行补偿，可以极大地改善THD 和PF。

篇三：网格拓扑结构
Internet拓扑结构
因特网逐渐演变成基于ISP和NAP的多层次结构网络。

但今日的因特网由于规模太大，已经很难对整个网络的结构给出细致的描述。

但网络是把许多计算机连接在一起，而因特网（Internet）则把许多网络连接在一起。

所以，我们可以从网络的拓扑结构，了解Internet的拓扑结构。

计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小，形状无关的点，线关系的方法。

把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。

网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。

网络拓扑结构定义了网络中各种设备的连接方式，根据网
络拓扑结构划分，可以将计算机网络划分为总线拓扑结构、星型拓扑结构、环形拓扑结构、树型拓扑结构和网格型网络五种类型。

①总线拓扑结构
总线拓扑结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。

在总线型网络中，所有的计算机都联在一条主干电缆上，所有的节点共享一条数据通道。

总线型网络安装简单，需要铺设的电缆最短，成本较低。

其中一个节点发生故障一般不会影响整个网络，但主干电缆一旦出现问题则会导致整个网络瘫痪。

总线型网络安全性较低，并且监控网络工作状态和增加新的节点也比较困难，因此总线型网络目前已经被完全淘汰
优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，是局域网常采用的拓扑结构。

缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。

最著名的总线拓扑结构是以太网（Ethernet）。

②星型拓扑结构
星型拓扑结构每个结点都由一条单独的通信线路与中心结
点连结。

在星型网络中，每一个远程节点都能通过一条单独的通信线路直接通到中心节点，是目前应用最为广泛的网络结构。

尽管星型网络结构由于需要铺设较多的线缆而可能增加投资，但这种网络结构容错性非常好，任何一个节点出现问题一般不会影响整个网络，并且很容易添加或移除节点。

优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。

缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。

③环形拓扑结构
环形拓扑结构:各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输。

在环型网络中，所有节点被连接在一个闭合的环路中，信号沿着一个方向在闭合的环路中进行传输。

环型网络容易安装和监控，但其本身的容量有限，在完成网络的搭建后就很难增加新的节点。

环型网络节点不能过多，如果节点过多就会影响数据的寻址能力和传输性能。

并且在环型网络中，任何一个节点的损坏都会导致整个网络处于瘫痪状态。

优点：结构简单、蓉以是线，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。

缺点：环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。

最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网（T oken Ring）④树型拓扑结构
是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。

优点：连结简单，维护方便，适用于汇集信息的应用要求。

缺点：资源共享能力较低，可靠性不高，任何一个工作站或链路的故障都会影响整个网络的运行。

⑤网状拓扑结构
又称作无规则结构，结点之间的联结是任意的，没有规律。

在网格型网络结构中，每个节点都能连接到其他的节点。

其最大优点是单个节点或者区段线缆出现故障不会影响整个网络，当某个区段的线缆出现问题时可以通过其他节点重新确定通信线路，因此网格型网络的容错性是最好的。

不过由于这种网络实现成本很高，因此仅在一些对网络性能要求较高的环境中应用优点：系统可靠性高，比较容易扩展，但是结构复杂，每一结点都与多点进行连结，因此必须采用路由算法和流量控制方法。

目前广域网基本上采用网状拓扑结构。

由于计算机和网络技术的发展速度非常之快，因此现在的
网络不可能单纯属于某一类网络拓扑结构，而往往是多种网络结构的融合体。

在Internet中就融合了各种网络拓扑结构，使其成为一个综合性大型网络。

篇四：网格拓扑结构
拓扑结构对信号质量的影响
传输线：
PCB板上的走线将多个点连在一起形成了一个网络，理想情况下,我们会认为每个点的信号波形是一致的，PCB走线仅仅起到了连接的作用，即各点之间的信号是瞬间传递的,这时网络使用哪一种拓扑结构得到的结果都是
一样的。

然而实际的情况却并非如此,PCB走线本身具有电阻、电容和电感,信号在其上传输需要一定的时间，当这个信号延迟时间与信号本身的变化时间相比已不能忽略的时候（通常认为当信号的上升时间小于4倍的信号传输延迟时）PCB走线就呈现出传输线特性。

所谓的传输线可以看作是一个分布参数系统，其上寄生的电容、电阻、电感和电导分布于传输线的各个点上。

将寄生电阻、电容、电感、电导加到加到实际的PCB连线之后，连线上的最终阻抗称为传输线的特征阻抗Z0。

如果传输线上阻抗不连续或和接收端阻抗不匹配，那么输出的电流信号
和信号的最终稳定状态将不同，这就引起信号在接收端产生反射。

这个反射信号将传回信号发送端并再次反射回来。

随着能量的减弱反射信号的幅度将减小，信号的电压和电流最终趋于稳定。

这种来回的反射表现在信号波形上就是信号的振铃和过冲，如下图1所示。

图1 信号的过冲和振铃
另一方面，信号的传输需要一定的时间，传输线过长会导致信号的延迟，当有多个接收端时就会出现问题，产生时序上的错误。

传输线效应对信号的影响还表现在串扰、电磁辐射等。

避免传输线效应的方法有多种，如合理设置走线的拓扑结构、缩短走线长度，增加线间距等。

本文主要从拓扑结构对信号质量的影响方面讨论如何选择合适的拓扑结构来有效的避免传输线效应。

网络的拓扑结构和特点：
当信号在高速PCB板上沿传输线传输时遇到阻抗不匹配，将有部分能量从阻抗不连续点沿传输线传回，造成反射现象。

在高速电路设计中,正是由于传输线的存在和它的特性(主要是反射,除此之外还有串扰,但这里我们不考虑),导致了多端网络在使用不同的拓扑结构和阻抗匹配方式时,各点得
到的信号波形不一样。

拓扑结构主要有以下几种：
1. 点到点
电到点结构信号传输只有一个终端。

如图2所示。

这种结构比较简单，只要在发送端或接收端进行适当的阻抗匹配(通常情况下使用其中的一种就够了，有的电路会出现要求同时使用两种匹配的情况)，便可以得到较好的信号完整性。

图2 点到点的拓扑结构
图3 仿真得到的波形
2. 星型
图4 为星型拓扑结构的示意图。

星型结构节点T到各个负载端距离大致相等，各负载端相距较远，
彼此干涉小。

由于星形拓扑结构驱动端到各负载端的延迟相同，还可以有效的避免时钟信号的不同步问题。

通常适用于驱动端大于等于2个或有等长要求的网络（如时钟线等）。

图4 星型拓扑结构示意图
星形的拓扑结构要求对每个分支都要进行均衡设计,因此使用星形的拓扑结构时,每个分支的接收端负载要一致,并选。