拓扑结构控制.ppt
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计算机网络的拓扑结构ppt课件
知识结构
计算机网络的发展 计算机网络的定义 计算机网络的功能 计算机网络的特点 计算机网络的应用
按覆盖范围分类 按传播方式分类 按传输介质分类 按传输技术分类
国际组织与机构 美国组织与机构 欧洲组织与机构 中国国家2标准局
网络的逻辑结构 网络的拓扑结构 网络软件的组成 网络硬件的组成
计算机网络支撑技术 计算机网络的关键技术 计算机网络的研究热点
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§1.1 计算机网络的基本概念
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它 的诞生使计算机的体系结构发生了巨大变化。在当今社会 发展中，计算机网络起着非常重要的作用，并对人类社会 的进步做出了巨大贡献。
ISO于1977年成 立了专门的机构 来研究该问题， 并且在1984年正 式颁布了“开放 系统互联基本参 考模型” 的国际 标准OSI,这就产 生了第三代计算 机网络。
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经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.1.3 计算机网络的主要功能
3、分布处理 把要处理的任务分散到各个计算机上运行，而不是集中在
一台大型计算机上。这样，不仅可以降低软件设计的复杂性， 而且还可以大大提高工作效率和降低成本。
4、集中管理 对地理位置分散的组织和部门,可通过计算机网络来实现集 中管理,如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军 事指挥系统等。
3
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
计算机网络拓扑结构公开课内容PPT演示
状
结
构
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
A．总线型 B．树型 C．环型
D．星型
例题：
例3：所有计算机都连接到一个中心节点上，传输数据时，节点
首先将数据传输到中心节点上，然后由中心节点转发到目的节
点 的 网 络 拓 扑 结 构 是 （C ）
A．总线结构
B．环形结构
C
．
星
型
结
构 D ． 网 它生活在沙漠里，不需要水源也可以生存，它的形状像手掌一样，并且满身长着细细的像针一样的刺。记得上次妈妈刚买回的仙人掌，不知道是谁把它放在凳子上了，我也没注意一屁股坐上去了疼得我嗷嗷大叫。
容
易
造
成
拥
塞
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。 它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
PPT- 机构拓扑学(1-4)-11-07
P副
R副
(2)结构单元之间的联接关系
● ● ●
H副
(3)尺度约束类型(构件对运动副轴线的几何约束类型 ) ● 共点 ( RRR) ● 平行 R // R // R ● 同轴 R / H
扭角 0 扭角 0 杆长 a 0
杆长 a 0 轴长 d 0
■
什么是拓扑不变性(不变量)
几何图形在连续改变形状时还能保持不变的特性 , 简称为拓扑不变性(不变量). 例如, 拓扑图的独立回路数 .
■
什么是机构拓扑结构
为功能要求与性能要求 , 机构的运动副、构件等元素就以一定的方式进行连接 , 这种连接方式就称为”拓扑结构”. 它不考虑诸元素的大小和元素距离之间的大小 , 但要保持”尺度约束类型”不变. ● 运动副类型 例如, 机构拓扑结构3要素 ● 尺度约束类型 ● 结构单元之间的联接关系 显然,相对于数学的拓扑学不考虑诸元素的距离和大小,机构的拓扑结构增加了一个 约束条件：保持”尺度约束类型”不变.
如, Bricard机构存在条件: 轴长 d i 0 ,扭角 i / 2 , 2 2 2 2 2 2 杆长 a1 a3 a5 a2 a4 a6 .
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2. 拓扑结构及其符号表示
2.5 什么是机构拓扑结构 ?
■
什么是拓扑学---数学的一个分支
拓扑学研究橡皮薄膜上几何图形在连续改变形状时还能保持不变的一些特性 , 它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的距离和大小 .
[1] Merlet J.P., 2002, “An initiative for the kinematics study of parallel manipulators, ” Proc. of the workshop on Fundamental Issues and Future Research Directions for Parallel Mechanisms and Manipulators, Quebec, pp.2-9.
开关电源常见拓扑结构ppt课件
隔离室电路主要分为正激式和反激式两种
❖ 正激式：就是只有在开关管导通的时候，能量才通过变压 器或电感向负载释放，当开关关闭的时候，就停止向负载 释放能量。目前属于这种模式的开关电源有：串联式开关 电源，buck拓扑结构开关电源，激式变压器开关电源、推 免式、半桥式、全桥式都属于正激式模式。
❖ 反激式：就是在开关管导通的时候存储能量，只有在开关 管关断的时候释放才向负载释放能量。属于这种模式的开 关电源有：并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、 反激式变压器开关电源。
在K关断期间，IL线性下降，若周期结束即K导通瞬间IL不等 BUCK-BOOST输出的是一个反极性的电压
反激式❖变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压
器初级线圈于的激0励，电压则被关I断L后呈才向现负载左提侧供功图率输(出c，)这中种的变压波器开形关电，源称电为反流激式连开关续电源。。 若K导通之前 IL就已经降为0，IL就会呈现断流的情形，为右侧图（c）的 波形。
CCM模式下，电压增益M就是 占空比D1，
DCM模式下，电压增益M和占 空比D1则呈现非线性关系。
总体上来看，随着D1的增大M 值会增加。
BUCK电路的效率问题
❖ 一般而言，BUCK电路的损耗可以分为导通状态下的直流损 耗和导通过程中的交流损耗。
❖ 其中直流损耗主要是指晶体管T和二极管D在直流导通情况 下，自身压降同流过电流 的压降
❖ 下面就将按照以上三种模 式对电路做具体的分析。
❖ 注意：Uo,Io作为输出电压 电流，均认为是稳定的直 流量。
CCM，DCM模式下的各点电压
开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分 上图是简化之后的BUCK电路主回路。 属于这种模式的开关电源有：并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。 在K由闭合到断开的瞬间，N2侧产生了一定大小的反激电压和电流，如果N2直接接在负载R上则会有一个非常大的脉冲。 另一方面，流过N3绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场强度恢复到初始状态。 1、可以吸收当控制开关K关断瞬间变压器次级线圈产生的高压反电动势能量，防止整流二极管D1击穿； 在整流二极管D1两端并联一个高频电容: 在K关断期间，IL线性下降，若周期结束即K导通瞬间IL不等于0，则IL呈现左侧图(c)中的波形，电流连续。 上图就是二次侧电流临界连续时，电压U2,电容C两端的电压Uc的变化过程 控制回路一般采用PWM控制方式，通过输出信号和基准的比较来控制主回路中的开关器件 2、在K关断期间Toff，L将产生反电动势，流过电流IL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D，最后回到反电动势 eL的负极。 开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分 当K由接通转为关断的时候，为了保持励磁不变，L也会产生反电动势eL。 1、当K导通时→IL线性增加， D1截止此时C向负载供电 最终电压增益比就是两者增益比的乘积即 属于这种模式的开关电源有：并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。 开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分 下面分析输出电压的产生 N3两端是反接到输入Ui上，电压为-Ui,其过程相当于向Ui充电，即磁能转化为电能 K断开，由于N3绕组的磁复位和二次侧的二极管D1断流作用，二次侧输出相当于开路，相当于BUCK电路的开关器件关断，如上方右 图所示
❖ 正激式：就是只有在开关管导通的时候，能量才通过变压 器或电感向负载释放，当开关关闭的时候，就停止向负载 释放能量。目前属于这种模式的开关电源有：串联式开关 电源，buck拓扑结构开关电源，激式变压器开关电源、推 免式、半桥式、全桥式都属于正激式模式。
❖ 反激式：就是在开关管导通的时候存储能量，只有在开关 管关断的时候释放才向负载释放能量。属于这种模式的开 关电源有：并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、 反激式变压器开关电源。
在K关断期间，IL线性下降，若周期结束即K导通瞬间IL不等 BUCK-BOOST输出的是一个反极性的电压
反激式❖变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压
器初级线圈于的激0励，电压则被关I断L后呈才向现负载左提侧供功图率输(出c，)这中种的变压波器开形关电，源称电为反流激式连开关续电源。。 若K导通之前 IL就已经降为0，IL就会呈现断流的情形，为右侧图（c）的 波形。
CCM模式下，电压增益M就是 占空比D1，
DCM模式下，电压增益M和占 空比D1则呈现非线性关系。
总体上来看，随着D1的增大M 值会增加。
BUCK电路的效率问题
❖ 一般而言，BUCK电路的损耗可以分为导通状态下的直流损 耗和导通过程中的交流损耗。
❖ 其中直流损耗主要是指晶体管T和二极管D在直流导通情况 下，自身压降同流过电流 的压降
❖ 下面就将按照以上三种模 式对电路做具体的分析。
❖ 注意：Uo,Io作为输出电压 电流，均认为是稳定的直 流量。
CCM，DCM模式下的各点电压
开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分 上图是简化之后的BUCK电路主回路。 属于这种模式的开关电源有：并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。 在K由闭合到断开的瞬间，N2侧产生了一定大小的反激电压和电流，如果N2直接接在负载R上则会有一个非常大的脉冲。 另一方面，流过N3绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场强度恢复到初始状态。 1、可以吸收当控制开关K关断瞬间变压器次级线圈产生的高压反电动势能量，防止整流二极管D1击穿； 在整流二极管D1两端并联一个高频电容: 在K关断期间，IL线性下降，若周期结束即K导通瞬间IL不等于0，则IL呈现左侧图(c)中的波形，电流连续。 上图就是二次侧电流临界连续时，电压U2,电容C两端的电压Uc的变化过程 控制回路一般采用PWM控制方式，通过输出信号和基准的比较来控制主回路中的开关器件 2、在K关断期间Toff，L将产生反电动势，流过电流IL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D，最后回到反电动势 eL的负极。 开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分 当K由接通转为关断的时候，为了保持励磁不变，L也会产生反电动势eL。 1、当K导通时→IL线性增加， D1截止此时C向负载供电 最终电压增益比就是两者增益比的乘积即 属于这种模式的开关电源有：并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。 开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分 下面分析输出电压的产生 N3两端是反接到输入Ui上，电压为-Ui,其过程相当于向Ui充电，即磁能转化为电能 K断开，由于N3绕组的磁复位和二次侧的二极管D1断流作用，二次侧输出相当于开路，相当于BUCK电路的开关器件关断，如上方右 图所示
无线局域网拓扑结构课件
02
无线局域网基础知识
无线局域网组成要素
无线接入点（AP）
负责无线信号的发射和接收，连接有线网络和无线网络。
无线终端设备
包括无线网卡、无线路由器、无线摄像头等，用于实现无线网络的 接入和数据传输。
无线网络控制器（AC）
负责管理无线网络中的AP和终端设备，实现无线网络的集中管理 和控制。
无线传输媒介与频段划分
发展趋势预测与挑战分析
5G与Wi-Fi 6融合
预测5G网络与Wi-Fi 6技术在 无线局域网中的融合趋势，提 高网络性能。
物联网与无线局域网融合
分析物联网设备接入无线局域 网的需求与挑战，提出解决方 案。
人工智能在无线局域网优 化中的应用
探讨AI技术在无线局域网性能 优化、故障排查等方面的应用 前景。
特点
高可靠性，某个AP故 障时，客户端可连接 其他AP继续通信。
覆盖范围更广，通过 多个AP覆盖更大区域 。
适用于大型公共场所 、园区等需要高可靠 性和大范围覆盖的场 景。
04
各类无线局域网拓扑结构优缺点 分析
独立型拓扑结构优缺点分析
优点
构建简单，成本低廉，易于维护，适用于小型网络。
缺点
覆盖范围有限，信号干扰大，数据传输速率低，扩展性差。
07
总结与展望
关键知识点总结回顾
无线局域网拓扑结构类型
包括基础架构模式、自组织网络模式和混合 模式等。
无线局域网特点与优势
阐述无线局域网在灵活性、可扩展性、移动 性等方面的优势。
无线局域网组成要素
包括无线网卡、无线接入点、无线路由器等 关键设备及其功能。
无线局域网安全策略
总结加密技术、认证机制、访问控制等安全 策略在无线局域网中的应用。
网络拓扑结构PPT课件
中央设备必须具有极高的可靠性因为中心系统一旦损坏整个系统便趋于瘫1010混合型网络拓扑结构混合型网络拓扑结构1111混合型网络拓扑结构混合型网络拓扑结构树型结构1212混合型网络拓扑结构混合型网络拓扑结构1313混合型网络拓扑结构混合型网络拓扑结构总线星型1414混合型网络拓扑结构混合型网络拓扑结构1515网络拓扑结构实例网络拓扑结构实例1616网络拓扑结构实例网络拓扑结构实例1717网络拓扑结构实例网络拓扑结构实例1818课堂练习课堂练习675159601919选择硬件和软件选择硬件和软件1尽量采用同一产家产品2必须考虑网络规模如
8
缺 点:
环上传输的任何 信息都必须穿过所 有节点,因此,一个 用户发生故障可能 使整个网络瘫痪, 网中用户越多,响 应时间就越长。网 络不易于扩展。
星型拓扑结构
数据传送方式: 优 点:
用户将数据 发送到中心设 备,再由中心设 备将数据转发 到包含目标节 点的网络段。
由于中央设备的 使用,便于集中控 制,易于维护和保 障安全。可以在不 影响其他用户工作 的情况下,非常容 易地增加和减少设 备。
软件选择：
如：一 1、“动手组建小型局域网”
2、上网查找相关材料 3、在“信息技术教学网论坛”上发布
20
Add Your Company Slogan
Thank you!
Your site here
21
COMPANY LOGO
17
课堂练习
1.课本P67实践第2题
~ 2.实践指导书P51、P59 P60对应习题, 分组讨论并完成
18
选择硬件和软件
硬件选择：
1、尽量采用同一产家产品 2、必须考虑网络规模，如：交换机的端口必须能
够容纳足够多的工作站。 3、等等。。。。
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缺 点:
环上传输的任何 信息都必须穿过所 有节点,因此,一个 用户发生故障可能 使整个网络瘫痪, 网中用户越多,响 应时间就越长。网 络不易于扩展。
星型拓扑结构
数据传送方式: 优 点:
用户将数据 发送到中心设 备,再由中心设 备将数据转发 到包含目标节 点的网络段。
由于中央设备的 使用,便于集中控 制,易于维护和保 障安全。可以在不 影响其他用户工作 的情况下,非常容 易地增加和减少设 备。
软件选择：
如：一 1、“动手组建小型局域网”
2、上网查找相关材料 3、在“信息技术教学网论坛”上发布
20
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21
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17
课堂练习
1.课本P67实践第2题
~ 2.实践指导书P51、P59 P60对应习题, 分组讨论并完成
18
选择硬件和软件
硬件选择：
1、尽量采用同一产家产品 2、必须考虑网络规模，如：交换机的端口必须能
够容纳足够多的工作站。 3、等等。。。。
1.计算机网络概述及拓扑结构ppt课件
图1-3的标准化计算机网络 分组交换网以通信子网为中心，主机与终端都处于网 络的外围，构成了用户资源网，可以共享的资源得到了 有效的扩充，如图1-4所示。
图1-4 开放式的标准化计算机网络
4. 新一代的综合性、智能化、宽带高速网络 20世纪90年代中期至21世纪初期，宽带网络技术的发 展为社会信息化提供了技术基础，网络与信息安全技术为 网络应用提供了重要安全保障，基于光纤通信技术的宽带 城域网与接入技术，以及移动计算机网络、网络多媒体计 算、网络并行计算、网格计算等新技术的应用，使计算机 网络与Internet(即因特网)向着全面互连、高速和智能化发展， 并得到了广泛的应用。
为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工 作，利用通信设备和线路将地理位置分散的、各自具备自 主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由功能完善的 网络操作系统和通信协议进行管理的计算机复合系统就是 计算机网络。概括地说，一个计算机网络必须具备以下三 个基本要素：
(1) 至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间 有相互共享某种资源的需求。
1.1 计算机网络的发展历史
Internet的起源和发展:
➢20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（SemiAutomatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术 与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷 达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机 上进行集中处理与控制。 ➢1969年美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的前身ARPAnet投入使 用,标志现代计算机网络的诞生 。 ➢1983年，ARPAnet分裂为两部分，民用 NFSnet和纯军事 用的MILNET。 ➢1991年底 NSFnet正式对美国公民个人开放，更名为 Internet。
图1-4 开放式的标准化计算机网络
4. 新一代的综合性、智能化、宽带高速网络 20世纪90年代中期至21世纪初期，宽带网络技术的发 展为社会信息化提供了技术基础，网络与信息安全技术为 网络应用提供了重要安全保障，基于光纤通信技术的宽带 城域网与接入技术，以及移动计算机网络、网络多媒体计 算、网络并行计算、网格计算等新技术的应用，使计算机 网络与Internet(即因特网)向着全面互连、高速和智能化发展， 并得到了广泛的应用。
为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工 作，利用通信设备和线路将地理位置分散的、各自具备自 主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由功能完善的 网络操作系统和通信协议进行管理的计算机复合系统就是 计算机网络。概括地说，一个计算机网络必须具备以下三 个基本要素：
(1) 至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间 有相互共享某种资源的需求。
1.1 计算机网络的发展历史
Internet的起源和发展:
➢20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（SemiAutomatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术 与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷 达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机 上进行集中处理与控制。 ➢1969年美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的前身ARPAnet投入使 用,标志现代计算机网络的诞生 。 ➢1983年，ARPAnet分裂为两部分，民用 NFSnet和纯军事 用的MILNET。 ➢1991年底 NSFnet正式对美国公民个人开放，更名为 Internet。
第3章WSN拓扑结构、覆盖技术PPT课件
图3-8用7个圆实现最优覆盖的样例
课件制作人：谢希仁 21
3.6.1覆盖理论基础
无线传感器网络的覆盖问题在本质上和上面的几何计算问题是一 致的：需要知道是否某个特定的区域被充分覆盖和完全处于监视之下。 就成本而言，配置的传感器节点的数量是非常重要的。在典型的无线传 感器网络应用当中，放置或配置一些传感器节点来监视一个区域或点集 。
拓扑控制技术是无线传感器网络中的基本问题。动态 变化的拓扑结构是无线传感器网络最大特点之一，因此拓 扑控制策略在无线传感器网络中有着重要的意义，它为路 由协议、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等很 多方面奠定了基础。
MAC层可以提供给拓扑控制算法邻居发现等消息，如 图3-7所示。
课件制作人：谢希仁 9
1. LEACH算法
p
T
(n)
1 p (r mod 1 ) p
0
if n G otherwise
课件制作人：谢希仁 13
2. GAT算法
GAT算法是一种依据节点的地理位置进行分簇，并对簇内的节点 选择性的进行休眠的路由算法。其核心思想是：在各数据源到数 据目的地之问存在有效通路的前提下，尽量减少参与数据传输的 节点数，从而减少用于数据包侦听和接收的能量开销。它将无线 传感器网络划分成若干个单元格(簇)，各单元格内任意一个节点 都可以被选为代表，代替本单元格内所有其他节点完成数据包向 相邻单元格的转发。被选中的节点成为本单元格的簇头节点；其 他节点都进行休眠，不发送、接收和侦听数据包。
如图3-6所示，采用分级网络结构技术可使Mesh网络路由设计要简单得多， 由于一些数据处理可以在每个分级的层次里面完成，因而比较适合于无线传 感器网络的分布式信号处埋和决策。
课件制作人：谢希仁 21
3.6.1覆盖理论基础
无线传感器网络的覆盖问题在本质上和上面的几何计算问题是一 致的：需要知道是否某个特定的区域被充分覆盖和完全处于监视之下。 就成本而言，配置的传感器节点的数量是非常重要的。在典型的无线传 感器网络应用当中，放置或配置一些传感器节点来监视一个区域或点集 。
拓扑控制技术是无线传感器网络中的基本问题。动态 变化的拓扑结构是无线传感器网络最大特点之一，因此拓 扑控制策略在无线传感器网络中有着重要的意义，它为路 由协议、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等很 多方面奠定了基础。
MAC层可以提供给拓扑控制算法邻居发现等消息，如 图3-7所示。
课件制作人：谢希仁 9
1. LEACH算法
p
T
(n)
1 p (r mod 1 ) p
0
if n G otherwise
课件制作人：谢希仁 13
2. GAT算法
GAT算法是一种依据节点的地理位置进行分簇，并对簇内的节点 选择性的进行休眠的路由算法。其核心思想是：在各数据源到数 据目的地之问存在有效通路的前提下，尽量减少参与数据传输的 节点数，从而减少用于数据包侦听和接收的能量开销。它将无线 传感器网络划分成若干个单元格(簇)，各单元格内任意一个节点 都可以被选为代表，代替本单元格内所有其他节点完成数据包向 相邻单元格的转发。被选中的节点成为本单元格的簇头节点；其 他节点都进行休眠，不发送、接收和侦听数据包。
如图3-6所示，采用分级网络结构技术可使Mesh网络路由设计要简单得多， 由于一些数据处理可以在每个分级的层次里面完成，因而比较适合于无线传 感器网络的分布式信号处埋和决策。
计算机网络体系结构和拓扑结构课件
网状拓扑
总结词
网状拓扑是一种复杂的网络拓扑结构，其中任意两个节点之间都可能存在通信路径。
详细描述
网状拓扑提供了高度的灵活性和可靠性，因为多个路径可用于数据传输和故障恢复。然而，网状拓扑 结构的实现和维护成本较高，且需要复杂的路由协议来管理通信路径。
03 网络设备与互联技术
路由器
路由器是用于连接不同网络的 设备，能够根据IP地址将数据 包从一个网络转发到另一个网络。
交换机是一种基于MAC地址识别数据交换的设 备，能够根据MAC地址将数据帧从一个端口转 发到另一个端口。
交换机的主要功能包括数据帧的过滤和转发、 VLAN划分等。
网关
01
网关是用于连接不同协议网络的 设备，能够实现不同协议之间的 转换和数据交换。
02
网关可以用于实现局域网与广域 网之间的连接、不同协议之间的
计算机网络体系结构 和拓扑结构课件
目录
CONTENTS
• 计算机网络体系结构 • 计算机网络拓扑结构 • 网络设备与互联技术 • 网络协议与网络安全
01 计算机网络体系结构
OSI参考模型
• OSI简介：OSI（Open Systems Interconnection）参考模型 是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于描述计算机网络协 议的分层模型。它定义了网络协议的七个层次，从上到下分别 是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 和物理层。
DNS协议
01
02
03
DNS（域名系统）协议用于将域 名转换为IP地址。
通过DNS协议，用户可以在浏览 器中输入域名，系统会自动将其 转换为相应的IP地址，从而实现 网页的访问。
DNS协议采用分布式数据库系统， 将域名和IP地址映射关系分散存 储在多个DNS服务器中，提高了 系统的可靠性和可扩展性。
BUCK拓扑结构.pptx
ossesfficiency当然开关损耗的计算非常复杂因为这种损耗与半导体特性的许多变量和开关器件的驱动方法有关此外与实际的电路设计包括缓冲电路负载和能量回馈的设计因素有关
BUCK 拓扑结构分析
1.BUCK 拓扑结构分析
• 1.buck电路的拓扑结构
• 2.在连续模式下，输出电压U 0,电感的平均电流IL,电感电
6效率计算
• 假设电流上升的时间和 • 电压下降的时间相等， • Tcr=Tvf=Ts则开通损耗为：
P(Ton) VdcI 0 * Tcr I 0Vdc * Tvf 2T 2 T
VdcI 0(Ts / T )
• 假设下降时间和上升一样断开损耗： P(Toff ) VdcI 0 * Tvr I 0Vdc * Tcf 2T 2T VdcI 0(Ts / T )
D1T
W电感
(VS -V 0)ISdt
0
D1T
W负载 V 0I 0dt
• 此时电容总的能量为0 零
• 当 Il I0 时，这时负载的能量来自电感和电容
• 当 Il I0 时，电容充电，电感的能量传递到电
容和负载
7能量的传递方式
• 当开关管关闭阶段，所有电路的能量就是 来自导通时电感储存的能量：
6效率计算
• 开关损耗：右边为 最理想的晶体管开关 波形图，但实际上很 难达到。
导通的功率：
P(Ton) 1
Ton IVdT I 0Vdc / 6
T0
整个周期的平均功率为：
P(Ton) (I 0Vdc / 6)(Ton / T )
6效率计算
• 开关损耗：右边为 最理想的晶体管开关 波形图，但实际上很 难达到。
P0
P0 DCLosses ACLosses
BUCK 拓扑结构分析
1.BUCK 拓扑结构分析
• 1.buck电路的拓扑结构
• 2.在连续模式下，输出电压U 0,电感的平均电流IL,电感电
6效率计算
• 假设电流上升的时间和 • 电压下降的时间相等， • Tcr=Tvf=Ts则开通损耗为：
P(Ton) VdcI 0 * Tcr I 0Vdc * Tvf 2T 2 T
VdcI 0(Ts / T )
• 假设下降时间和上升一样断开损耗： P(Toff ) VdcI 0 * Tvr I 0Vdc * Tcf 2T 2T VdcI 0(Ts / T )
D1T
W电感
(VS -V 0)ISdt
0
D1T
W负载 V 0I 0dt
• 此时电容总的能量为0 零
• 当 Il I0 时，这时负载的能量来自电感和电容
• 当 Il I0 时，电容充电，电感的能量传递到电
容和负载
7能量的传递方式
• 当开关管关闭阶段，所有电路的能量就是 来自导通时电感储存的能量：
6效率计算
• 开关损耗：右边为 最理想的晶体管开关 波形图，但实际上很 难达到。
导通的功率：
P(Ton) 1
Ton IVdT I 0Vdc / 6
T0
整个周期的平均功率为：
P(Ton) (I 0Vdc / 6)(Ton / T )
6效率计算
• 开关损耗：右边为 最理想的晶体管开关 波形图，但实际上很 难达到。
P0
P0 DCLosses ACLosses
计算机网络拓扑结构完美版PPT
3、局域网采用星形拓朴结构时,所有计算机都连接到一个中 心点,该中心点是 〔集线器 〕 4、〔 星形 〕拓扑故障诊断容易，〔 总线形 〕拓扑使用的 线路短〔 可靠性 〕高。 5、以太网的拓扑结构是( 总线形 )。
课堂练习
二、选择题
1、属于集中控制方式的网络拓扑结构是 〔 A 〕
A．星形结构 B、环形结构 C、总线结构 D、树形结构
星形结构以中央结点为中心，用单独的线路使中央结点与其 他各站点直接相连，采用集中式通信控制策略。
HUUBB（（中中央央控控制器制）器）
星型（Star）拓扑
3.1 网络拓扑结构
〔2〕：优缺点：
优点：配置方便、每个连接点只接一个设备、集中控制和故障 诊断容易、简单的访问协议。 缺点：安装需大量电缆，增加费用、扩展困难、全网工作依赖 于中央结点。
导入学习内容：
提问1：影响局域网性能的因素有哪些？
拓扑结构、介质访问控制方法、传输介质
拓扑的特性将决定网络如何运行，并影响 到网络的安装和故障诊断等方面。
3.1 网络拓扑结构
知识点1：什么是拓扑结构？
网络的拓扑是指网络中计算机及其他设备的连接关 系。是网络中的通信线路和结点间的几何排序，并 用以表示网络的整体结构外貌，同时也反映了各个 模块之间的结构关系。 注意： 1、结点：网络内部的主机、终端、交换机等。 2、拓扑结构可以指：计算机和其他设备之间、结点 和结点之间、终端和终端之间、计算机和计算机之间 〔工作站和工作站〕的连接关系。
网(LAN). 缺点：安装需大量电缆，增加费用、扩展困难、全网工作依赖于中央结点。
2、网络的物理连接的构型称为〔
〕。
A.接入的计B算机多少 B.接入的计算机类型 缺点：故障诊断困难、故障隔离困难、扩展干线时，需重新配置中断器、站点必须是智能的，增加费用。
课堂练习
二、选择题
1、属于集中控制方式的网络拓扑结构是 〔 A 〕
A．星形结构 B、环形结构 C、总线结构 D、树形结构
星形结构以中央结点为中心，用单独的线路使中央结点与其 他各站点直接相连，采用集中式通信控制策略。
HUUBB（（中中央央控控制器制）器）
星型（Star）拓扑
3.1 网络拓扑结构
〔2〕：优缺点：
优点：配置方便、每个连接点只接一个设备、集中控制和故障 诊断容易、简单的访问协议。 缺点：安装需大量电缆，增加费用、扩展困难、全网工作依赖 于中央结点。
导入学习内容：
提问1：影响局域网性能的因素有哪些？
拓扑结构、介质访问控制方法、传输介质
拓扑的特性将决定网络如何运行，并影响 到网络的安装和故障诊断等方面。
3.1 网络拓扑结构
知识点1：什么是拓扑结构？
网络的拓扑是指网络中计算机及其他设备的连接关 系。是网络中的通信线路和结点间的几何排序，并 用以表示网络的整体结构外貌，同时也反映了各个 模块之间的结构关系。 注意： 1、结点：网络内部的主机、终端、交换机等。 2、拓扑结构可以指：计算机和其他设备之间、结点 和结点之间、终端和终端之间、计算机和计算机之间 〔工作站和工作站〕的连接关系。
网(LAN). 缺点：安装需大量电缆，增加费用、扩展困难、全网工作依赖于中央结点。
2、网络的物理连接的构型称为〔
〕。
A.接入的计B算机多少 B.接入的计算机类型 缺点：故障诊断困难、故障隔离困难、扩展干线时，需重新配置中断器、站点必须是智能的，增加费用。
计算机网络拓扑结构PPT幻灯片
任何一个站发送 的信号都沿着传 输媒体传播，而 且能被所有其
他站接收
总线型拓扑结构采用一个信 道作为传输媒体，所有站点
都通过相应的硬件接口 直接连到这一公共媒 体上，公共传 输媒体就是 总线
9
总线型拓扑结构优点
1 总线结构所需的电缆数量少
2
总线结构简单，是无源工 作，有较高可靠性；
3
易于扩充，增加或减少 用户比较方便。
节点的故障会引起全网
1 故障。因为环上的数据 传输要通过接在环上的 每一个节点，一旦环中 某一节点发生故障就会 引起全网的故障
2 故障检测困难。这与总 线型拓扑结构相似，因 为不是集中控制，故障 检测需在网上各个节点 进行，因此，实施起来 有困难。
15
其他类型
拓扑结构
16
树型拓扑结构
树型拓扑结构是从总线型拓 扑演变而来的，形状像一颗 倒立的树，顶端是根，树根 以下带分支，每个分支再带 分支。由树根接收各站发送 来的数据，然后再广播发送 到全网。树型拓扑的特点大 多与总线型拓扑的特点相同， 但也有其特殊之处。
计算机 网络拓扑结构
1
拓扑学是几何学的一个分支，它是从图论演变过来的。 拓扑学首先把实体的线路抽象成线，而研究点、线、面之间的关系。
计算机网络拓扑是通过网中节点或节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构， 反映同一网络中各实体的结构关系。
拓扑设计是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础， 它对网络的性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
$
10
总线型拓扑结构缺点
总线的传输距离有限， 通信范围受到限制 故障诊断 隔离较困难
ADD YOUR TITLE
11
环型
拓扑结构
他站接收
总线型拓扑结构采用一个信 道作为传输媒体，所有站点
都通过相应的硬件接口 直接连到这一公共媒 体上，公共传 输媒体就是 总线
9
总线型拓扑结构优点
1 总线结构所需的电缆数量少
2
总线结构简单，是无源工 作，有较高可靠性；
3
易于扩充，增加或减少 用户比较方便。
节点的故障会引起全网
1 故障。因为环上的数据 传输要通过接在环上的 每一个节点，一旦环中 某一节点发生故障就会 引起全网的故障
2 故障检测困难。这与总 线型拓扑结构相似，因 为不是集中控制，故障 检测需在网上各个节点 进行，因此，实施起来 有困难。
15
其他类型
拓扑结构
16
树型拓扑结构
树型拓扑结构是从总线型拓 扑演变而来的，形状像一颗 倒立的树，顶端是根，树根 以下带分支，每个分支再带 分支。由树根接收各站发送 来的数据，然后再广播发送 到全网。树型拓扑的特点大 多与总线型拓扑的特点相同， 但也有其特殊之处。
计算机 网络拓扑结构
1
拓扑学是几何学的一个分支，它是从图论演变过来的。 拓扑学首先把实体的线路抽象成线，而研究点、线、面之间的关系。
计算机网络拓扑是通过网中节点或节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构， 反映同一网络中各实体的结构关系。
拓扑设计是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础， 它对网络的性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
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总线型拓扑结构缺点
总线的传输距离有限， 通信范围受到限制 故障诊断 隔离较困难
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环型
拓扑结构
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功率控制
传感器网络中节点发射功率的控制也称功 率分配问题。节点通过设置或动态调整节 点的发射功率 , 在保证网络拓扑结构连通、 双向连通 或者多连通 的基 础上 , 使得 网络 中节点的能量消耗最小 , 延长整个网络的生 存时间。当 传感 器节 点部署 在二 维或三 维空 间中时 , 传感器网络的功率控制是一 个 NP 难 的问题 。因 此 , 一般的 解决 方 案都 是寻 找近似解法。
网络的拓扑结构控制与优化意义
( 1) 影响整个网 络的 生存 时间 ( 2) 减小节点间通信干扰 , 提高网络通信效率。 ( 3) 为路由协议提供基础。 ( 4) 影响数据融合。 ( 5) 弥补节点失效的影响。
拓扑控制主要研 究的问 题
在 满足网 络覆 盖度和 连通 度的 前 提下 , 通过功率控制 和骨干网节点选择 , 剔除节点之间不必要的通信链路 , 形 成一个数据转发的优化网络结构。具体地讲 , 传感器网络 中的 拓扑控 制按 照研 究方向 可以 分为两 类 : 节点功率 控制和层次型拓扑结构组织 。功率控制机制调节网络中 每个节点的发射功 率 , 在满足网络连通度的前提下 , 均衡 节点的单跳可达邻居数目。层次型拓扑控制利用分簇机 制 ,让一些节点作为簇头节点 , 由簇头节点形成一个处理 并转发数据的骨干网 , 其他非骨干网节点可以暂时关闭通 信模块 , 进入休眠状态以节省能量。
本 地邻 居 平均 算 法 LMN
本地邻居 平 均 算 法 L MN 与 本 地 平 均 算 法 L MA 类 似 , 惟 一 的 区 别 是 在 邻 居 数NodeResp 的计算方法上。在 L MN 算法 中 , 每 个节 点 发送 LifeAckMsg 消 息 时 , 将自己的邻居数放入消息中 , 发送 LifeMsg 消息的节点在收集完所有 LifeAckMs g 消息后 , 将所有邻居的邻居数 求平均值并作为自己的邻居数。
其它功率控制算法
基于邻近图的算法
基于邻近图的算法
1 . 邻近图
基于邻近图的功率控制算法是指 : 所有节点都使用最 大功率发射时形成的拓扑图为图 G, 按照一定的规则 q 求出该图的邻近 图 G′ 最 后 G 中每 个节点 以自 己 所邻 接的 最远通信节点来确定发射功率。这是一种
解决功率分配问题的近似解法 。考虑到传感器网络
拓扑结构控制
概述
在传感器网络中 , 传感器节 点 是体 积微 小的 嵌 入 式 设备 , 采 用能量有限的电池供电 , 它的计算 能力 和通 信能 力十分有限 , 所 以除了要设计能 量高效的 MAC 协 议、 l路由协议以及应用层协议 之外 , 还 要设计优化的网络拓扑控制机制。对于 自组织的无线传感器网络而言 ,网络拓扑控制对网 络性能影响很大。良好的拓扑结构能够提高路由 协议和 MAC 协议的效率 , 为数 据融 合、时间同 步 和目 标 定位 等 很多方面提供基础 , 有利于延 长 整个 网络 的生 存 时间。所 以 , 拓 扑控 制是 传感器网络中的一个基本问题。
中两个节点形成的边是有向的 , 为了避免形成单向边 , 一般在运用基于邻近图的算法形成网络拓扑之 后 , 还 需要进行节点之间边的增删,以使最后得 到 的 网 络 拓 扑 是 双 向 连通的。
DRNG 算法和 DLSS 算法
层次型拓扑结构控制
在传感器网络中 , 传感器节点的无线通信模块 在空 闲状 态时的 能
NP难问题
NP难问题
功率控制算法
基于节点度的算法
一个节点的度数是指所有距离该节点一跳的邻居节点的 数目。
基于节点度算法的核心思想是给定节点度的上限和下限需 求 , 动态调整节点的发射功率 , 使得节点的度数落在上限 和下限之间。基于节点度的算法利用局部 信息 来调 整相 邻 节点 间的连 通性 , 从 而保证整个网络的连通性 , 同时 保证节点间的链路 具有一 定的 冗余 性和可 扩展 性。
基于节点度的算法的优缺点
这两种算法都缺少严格的理论推导。通过计算机 仿真结果确定 : 这两 种算法 的收敛性和网络的连 通性是可以保证的 , 它们通过少量的局部信息达 到了一定程度的优化效果。
这两种算法对无线传感器节点的要求不高 , 不 需 要严 格的 时钟 同步。但 是算法 还存 在一些明显 不完善的地方 , 例如 , 需要进一步研究 合理的 邻 居 节点判 断条 件 , 对从邻 居节 点得到的信息是 否根据信号的强弱给予不同的权重等。
( 3) 每个节点在下一次发送 LifeMsg 时 , 首先检 查 已经收到 的 LifeAckM sg 消息 , 利用这些消息 统计出自己的邻居数 NodeResp。
本地平均算法（2）
(4) 如果 NodeResp 小于邻居数下限NodeMinThresh , 那 么节点在这轮发送中将增大发射功率 , 但发射功率不能超 过初始发射功率的 Bmax 倍 , 如式 (4-1 ) 所示; 同理 , 如果 NodeResp大于邻居节 点 数 上 限 NodeMaxThresh , 那 么 节点 将 减 小 发 射功 率 , 用 式 (4-2) 表 示, 其 中Bm ax , Bmin , Ainc 和 Ade c 是四个可调参数 , 它们会影响功 率调节的精度和范围。
本地平均算法 LM A ( local mean algorit hm ) 和 本 地邻 居 平均 算 法 L MN ( local mean of neighbors algorithm ) 是两种周期性动态调整节 点发 射功 率的算 法。它们 之 的区别在于计算节点度的策略不同
本地平均算法（1）
( 1) 开始时所有节点都有相同的发射功率 TransPowe r , 每个 节点定期 广播一 个包含己 ID 的 Life Msg 消息。
( 2) 如果节点接收 到 LifeMs g 消 息 , 发送 一个 LifeAckMsg 应 答消 息。该 消 息中 包含所应答 的 LifeMsg 消息中的节点 ID。