高速以太网技术
以太网在高速动车组通讯网络中的原理及故障分析
以太网在高速动车组通讯网络中的原理及故障分析发布时间：2023-03-21T03:05:19.528Z 来源：《工程管理前沿》2023年1月1期作者：张柠[导读] 车载网络系统作为列车的“大脑”，负责列车的控制、监控和信息传递。
随着高速动车组智能设备的应用及列车服务系统的逐步升级，TCN网络已逐步无法满足高速动车组对网络带宽的需求。
工业以太网以其传输速率高、结构简单等已在工业领域取得重大应用，但以太网络的不确定性和非实时性在高速动车组领域发展较为缓慢。
张柠中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062摘要：车载网络系统作为列车的“大脑”，负责列车的控制、监控和信息传递。
随着高速动车组智能设备的应用及列车服务系统的逐步升级，TCN网络已逐步无法满足高速动车组对网络带宽的需求。
工业以太网以其传输速率高、结构简单等已在工业领域取得重大应用，但以太网络的不确定性和非实时性在高速动车组领域发展较为缓慢。
关键词：网络系统 TCN网络工业以太网一、高速动车组网络列车网络作为现代列车的关键技术之一，连接列车上的各车载设备，实现列车的控制、监测、信息传递等关键作用。
随着高速列车的发展，车载智能设备的应用与日俱增。
为了列车安全运行，在快速、可靠的基础上实现列车上设备间数据交互成为了必备功能。
随着人民对出行舒适度要求的不断升高，各式各样的人机交互设备在新型动车组中使用。
导致大量的数据充斥于列车组通讯网络系统中，列车通讯网络系统面临着前所未有的挑战，一方面要确保网络的实时性和稳定性，另一方面大容量数据能够实现传输。
1.TCN网络TCN网络采用绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两级结构。
TCN列车通讯网络采用分级的网络拓扑结构，属于局域网系统。
上层WTB绞线式列车总线，连接列车的各网络节点，负责节点间的信息传递。
下层为MVB多功能车辆总线，负责连接车辆内部的可编程终端设备，实现车辆内部的信息传递[1]。
高速千兆位以太网络技术分析
与 ＡＴＭ 技 术 的 比 较 ， 果 表 明 ： 兆 位 以 太 网 技 术 是 高 性 能 以 太 网 的 优 选 方 案 。 结 千 关 键 词 ：千 兆 位 以太 网 ； ＡＴＭ ；组 网 技 术 中 图 分 类 号 ： ３ ３ １ ＴＰ ９ ． １ 文献标 识码 ： Ｂ
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高速以太网的发展历程和实际应用
2
高速以太网的实际应用
高速以太网的发展，为 各种实际应用提供了可 能。以下是一些高速以
太网的实际应用
高速以太网的实际应用
云计算服务
云计算服务需要处理大量的数据和请求。 高速以太网可以提供稳定的数据传输能
力，满足云计算服务的需求
远程医疗
在远程医疗中，需要通过网络传输大量的 医疗数据。高速以太网可以提供高效、稳 定的数据传输能力，满足远程医疗的需求
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1 高速以太网的发展历程 2 高速以太网的实际应用
1
高速以太网的发展历程
以太网作为局域网的标准，自其诞生以来，经历了多 年的发展，从最初的10Base-T到现在的100Base-T、 1000Base-T(千兆以太网)，甚至更高速的以太网技术，
其发展历程可谓波澜壮阔
高速以太网的发展历程
10Base-T时代
高速以太网的实际应用
6
总的来说，高速以太 网的发展和应用为我 们的生活和工作带来
了极大的便利
7
在未来，随着技术的进步和应 用的需求增长，高速以太网将 会继续发展，为我们提供更高 效、更稳定的数据传输服务
Hale Waihona Puke -演讲完毕 感谢聆听
汇报人：XXXX
100Base-T保留了以太网的帧结构和CSMA/CD，使 10Base-T和100Base-T站点间进行数据通信时不需要 进行转换。这意味着，只要设备支持，就可以直接接 入网络，无需进行复杂的配置
高速以太网的发展历程
千兆以太网时代
然而，随着数据量的进一步增长，100Mbps的带宽也变得捉襟见肘。于是，千兆以太网技 术应运而生。千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的 有效解决方案 千兆以太网技术继承了传统以太技术价格便宜的优势，同时不改变传统以太网的桌面应用 、操作系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。此外，为了能够侦测到 64Bytes资料框的碰撞，Gigabit Ethernet所支持的距离更短。这意味着在短距离内，千 兆以太网可以提供更高的传输效率
eoc工作原理
eoc工作原理
EOC（Ethernet over Copper）是一种通过铜线传输以太网信号的技术，它利用现有的电话线路（铜线）来传输高速以太网数据。
其工作原理如下：
1. 信号调制与解调：EOC设备将数字以太网信号进行调制，使其能够在铜线上传输。
调制过程包括将数字信号转换为模拟信号，并通过改变信号的参数（例如频率、相位等）将其编码为模拟基带信号。
接收端的EOC设备对接收到的模拟信号进行解调，将其转换回数字信号。
2. 频段管理：EOC设备将铜线划分为多个不同的频段，每个频段用于传输不同的数据流。
根据信号调制和解调的原理，高频段能够传输更多的数据，而低频段传输速率较低。
EOC设备根据需求和铜线的特性，选择合适的频段进行数据传输。
3. 载波传输：EOC设备通过将信号与载波叠加在一起，利用铜线的传导特性将信号传输到远端。
在传输过程中，其它设备和干扰信号可能会对载波信号造成干扰，因此EOC设备会采用一些技术来减小干扰，例如信号调制方式的选择、均衡器的应用等。
4. 误码纠正：由于铜线的长度、老化等因素，信号在传输过程中可能会出现衰减、失真、干扰等问题，导致出现误码。
为了确保数据传输的可靠性，EOC设备会采用一些纠错码和差错校验算法来检测和纠正传输中出现的误码。
5. 数据接口转换：EOC设备通常提供各种接口，如RJ-45、BNC等，用于与不同类型的设备进行连接。
综上所述，EOC的工作原理主要包括信号调制与解调、频段管理、载波传输、误码纠正和数据接口转换等步骤，以实现通过铜线传输高速以太网数据的目的。
ethercat原理
ethercat原理
EtherCAT是一种高速实时以太网通信协议，它采用了
Master-Slave结构，并利用了分布式时钟同步技术来实现高速的数据通信。
在EtherCAT网络中，主节点会将控制命令发送给从节点，从节点会实时响应并将处理后的数据返回给主节点。
这种通信方式使得EtherCAT适用于高速、实时的控制系统。
EtherCAT网络中的从节点必须具备较高的通信速度和响应能力。
为了实现这一点，EtherCAT采用了一种称为“EtherCAT Frame”的通信帧结构。
这种通信帧可以在传输过程中实时处理，从而降低了通信时延和CPU占用率。
除了高速实时通信外，EtherCAT还具备了很好的扩展性。
由于它采用了以太网作为物理层，因此可以利用现有的以太网设备进行扩展。
此外，EtherCAT还支持多种拓扑结构，如星形、环形、树形等，可以根据实际应用场景进行选择。
总之，EtherCAT是一种高速、实时、可扩展的控制网络协议，它在工业自动化领域得到了广泛应用。
- 1 -。
以太网的三种以太网标准
以太网的三种以太网标准以太网是一种局域网技术，它使用双绞线或光纤作为传输介质，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议来实现数据的传输。
在以太网的发展历程中，出现了多种不同的标准，其中最为常见的有以太网、快速以太网和千兆以太网。
本文将对这三种以太网标准进行介绍和比较。
首先，以太网是最早的以太网标准，它使用10Mbps的传输速率，采用基带传输技术，传输距离最远为100米。
在以太网中，数据帧的最小长度为64字节，最大长度为1518字节。
以太网使用CSMA/CD协议来解决数据冲突问题，但随着网络规模的扩大，以太网的传输速率已经无法满足需求，因此出现了更高速的以太网标准。
其次，快速以太网是在以太网的基础上进行改进的，它使用100Mbps的传输速率，采用基带传输技术，传输距离最远为100米。
快速以太网在数据帧的最小长度和最大长度上与以太网保持一致，但由于传输速率的提升，快速以太网能够更快地传输数据，适用于对传输速度要求较高的场景。
快速以太网的出现，使得局域网的传输速度得到了显著提升，大大改善了网络性能。
最后，千兆以太网是目前应用最为广泛的以太网标准，它使用1Gbps的传输速率，采用基带传输技术，传输距离最远为100米。
千兆以太网在数据帧的最小长度和最大长度上与以太网和快速以太网保持一致，但由于传输速率的进一步提升，千兆以太网能够更快地传输大容量数据，适用于对传输带宽要求较高的场景。
千兆以太网的出现，进一步提升了局域网的传输速度和带宽，满足了现代网络应用对高速数据传输的需求。
综上所述，以太网的发展经历了以太网、快速以太网和千兆以太网三种不同的标准，它们分别采用了不同的传输速率和技术，适用于不同的网络场景。
随着网络应用的不断发展，以太网标准也在不断演进，未来可能会出现更高速的以太网标准，以满足日益增长的网络传输需求。
在选择以太网标准时，需要根据实际需求和网络环境来进行合理的选择，以实现最佳的网络性能和传输效果。
计算机网络——高速以太网.
FDDI的四种应用环境
（1）计算机机房网（称为后端网络），用于计算机机房 中大型计算机与高速外设之间的连接，以及对可靠性、 传输速率与系统容错要求较高的环境。
51.2us，即以太网的争用期。 一个网上的最大站数为1024。 每个同轴电缆最多只能安装100个站点。 网络的每个段最长为185m。 细缆以太网采用BNC T标准型接头。
以太网的最大作用距离（2.8KM）
共享型以太网及其特点
包括10BASE 5、10BASE 2和10BASE T 系统。
万兆位以太网
其次，万兆以太网技术基本承袭了以太网、 快速以太网及千兆以太网技术，因此在用 户普及率、使用方便性、网络互操作性及 简易性上皆占有极大的引进优势。
第三，万兆标准意味着以太网将具有更高 的带宽（10G）和更远的传输距离（最长 传输距离可达40公里）。
万兆位以太网
第四、在企业网中采用万兆以太网可以最 好地连接企业网骨干路由器，这样大大简 化了网络拓扑结构，提高网络性能。
所有站点共享带宽，站点越多，带宽越窄。
交换型以太网及其特点
以交换型集线器为核心设备连接网络站点。 摆脱CSMA/CD的访问控制方式束缚。 系统带宽可达端口带宽的n倍（n为交换机
端口数）。
交换式集线器（交换机）
特点：平时所有端口不开通，工作站需要 通信时，交换式集线器同时连通许多对端 口，使每一对相互通信的工作站能够像独 享通信媒体一样，进行无冲突的传输数据。 通信完成后，断开连接。
快速以太网体系结构
OSI
数据链路层 物理层
高速网络技术的发展现状与未来趋势
高速网络技术的发展现状与未来趋势近年来，随着科技的不断进步和互联网的普及，高速网络技术成为了当今社会发展的重要基石。
从以太网到无线网络，从4G到5G，高速网络技术在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
那么，高速网络技术的发展现状是怎样的？未来又会有怎样的趋势呢？一、发展现状目前，全球范围内的高速网络技术正在迅猛发展，不断提升用户的网络体验。
尤其是5G技术的推广和应用，为高速网络发展注入了新的动力。
5G技术的高带宽、低延迟和大容量特点，将使人们在移动互联网上的使用体验达到新的高度。
除了移动网络，家庭和企业网络也在不断升级和发展。
光纤宽带的普及，让家庭用户能够享受到更加快速和稳定的网络连接。
同时，企业在网络建设方面也越来越注重高速网络技术的应用，以提高工作效率和数据传输的稳定性。
二、未来趋势随着人工智能、物联网等新兴技术的发展，对高速网络技术的需求也会愈发增长。
未来，高速网络技术将朝着以下几个方向发展。
1. 量子通信技术：量子通信作为一种新兴的高速网络技术，具有非常高的安全性和传输速度。
借助于量子纠缠和量子隐形传态等原理，量子通信能够实现绝对安全的通信，将在未来得到广泛应用。
2. 视频传输技术：随着高清视频和虚拟现实等技术的普及，对高速网络传输的需求也会大幅增加。
为了满足这一需求，高速网络技术在视频传输方面将会有更加创新的发展，提高视频的清晰度和流畅度。
3. 云计算和边缘计算：随着云计算的兴起，越来越多的应用将以云端方式提供。
高速网络技术的发展将为云计算提供更加便捷和快速的支持。
而边缘计算则是未来的一个重要发展方向，它将使计算和存储靠近用户，减少网络延迟。
4. 无线网络技术的进一步发展：虽然5G已经成为当前的热点，但是高速无线网络技术还有进一步的发展空间。
例如，6G将会成为下一个技术突破，提供更高的传输速度和更低的延迟。
总结起来，高速网络技术的发展现状是充满活力的，未来也将朝着更加快速、稳定、安全的方向发展。
快速以太网标准
快速以太网标准快速以太网（Fast Ethernet）是一种局域网技术，它是以太网的一种改进版本，能够以更快的速度传输数据。
快速以太网标准是在以太网标准的基础上进行了改进，使得局域网能够更快速地传输数据，满足了日益增长的网络带宽需求。
快速以太网标准的出现，极大地推动了局域网技术的发展，也为现代网络通信提供了更高效的解决方案。
快速以太网标准的主要特点之一是其传输速度。
它的传输速度是以太网的10倍，能够达到100Mbps，这对于当时的网络通信来说是一个巨大的飞跃。
快速以太网的高速传输能力，大大提高了网络数据传输的效率，使得用户能够更快地访问网络资源，传输大容量的数据文件。
这对于当时的企业和机构来说，意味着更高效的办公和生产效率。
另一个重要特点是快速以太网标准的兼容性。
它能够与传统的以太网技术兼容，这意味着用户可以在不更换现有网络设备的情况下，升级到快速以太网，从而节省了成本。
这种兼容性也为企业和机构提供了更加灵活的网络升级方案，使得他们能够更好地适应不断变化的网络需求。
此外，快速以太网标准还具有较低的成本。
相比于其他更高速的局域网技术，快速以太网的成本相对较低，这使得它成为了当时网络升级的首选方案。
较低的成本意味着更多的企业和机构能够承担得起快速以太网的升级费用，从而更快地享受到高速网络带来的便利。
快速以太网标准的出现，极大地推动了网络通信技术的发展。
它为企业和机构提供了更高效、更快速的网络通信解决方案，有力地支撑了当时的信息化进程。
同时，快速以太网标准也为后续更高速的局域网技术奠定了基础，为今后网络通信技术的发展奠定了坚实的基础。
总的来说，快速以太网标准是局域网技术发展的重要里程碑，它以更快的传输速度、较低的成本和良好的兼容性，为企业和机构提供了更高效的网络通信解决方案。
随着时代的发展，网络通信技术也在不断进步，但快速以太网标准作为其发展历程中的重要一环，将永远被铭记在网络通信技术的史册上。
高速千兆位以太网络技术分析及应用
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维普资讯
高速千兆位 以太 网络技术分析及应用
李春林 李腊元 （ 武汉理王大学计算机 系， 武汉 ４０６ ３０ ３ ）
摘 要 千 兆位 太 日络是一种 高性能网络技术． 它在 姐建托中型 Ｉｉ ｎｔ ｎ ａ ｅ 的主干网络 中ｌ 有广泛的应 用前景。 ￣ 具 为此 ， 荫
快速以太网标准
快速以太网标准快速以太网（Fast Ethernet）是一种局域网技术，它提供了比传统以太网更快的数据传输速度。
快速以太网标准定义了一种能够以100兆比特每秒的速度传输数据的网络。
它是IEEE 802.3u标准的一部分，这一标准于1995年发布，迅速成为了当时大多数网络的标配。
快速以太网标准的出现，使得局域网的数据传输速度得到了显著提升，这对于当时的网络应用来说是一大进步。
在当今互联网高速发展的背景下，快速以太网标准仍然具有重要的意义。
本文将对快速以太网标准进行详细介绍，包括其技术特点、应用场景和未来发展趋势。
首先，快速以太网标准的技术特点主要包括以下几点，1. 传输速度快，快速以太网标准的传输速度达到了100Mbps，是传统以太网的10倍。
这种高速传输能力使得网络用户能够更快地传输大容量数据，提高了网络的整体性能。
2. 兼容性强，快速以太网标准兼容传统以太网，可以在不改变原有网络结构的情况下进行升级，降低了网络升级的成本和风险。
3. 成本低廉，由于快速以太网标准兼容传统以太网，因此网络设备的升级成本相对较低，这也是其受到广泛应用的重要原因之一。
其次，快速以太网标准的应用场景非常广泛。
它可以用于各种企业、学校、医院、政府机关等组织的局域网中，为这些组织提供了高速、稳定的网络传输服务。
同时，快速以太网标准也逐渐在家庭网络中得到应用，为家庭用户提供了更快速、更稳定的网络连接，满足了他们对高清视频、在线游戏等高带宽应用的需求。
最后，随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的发展，对网络传输速度的要求越来越高。
因此，快速以太网标准在未来仍然具有重要的发展前景。
未来的快速以太网标准可能会进一步提高传输速度，提升网络的带宽，满足更多应用的需求。
同时，快速以太网标准也可能会与其他新兴技术相结合，为用户提供更加丰富、便捷的网络体验。
总的来说，快速以太网标准作为局域网技术的重要发展阶段，为网络传输速度的提升做出了重要贡献。
高速以太网
高速以太网速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。
一、高速以太网的特点高速以太网系统分两类：由共享型集线器组成的共享型高速以太网系统和有高速以太网交换机构成的交换性高速以太网系统。
100Base-FX因使用光缆作为媒体充分发挥了全双工以太网技术的优势。
100Base-T的网卡有很强的自适应性，他能够自动识别能够自动识别10Mb/s和100Mb/s。
10Mb/s和100Mb/s的自适应系统是指端口之间10Mb/s和100Mb/s传输率的自动匹配功能。
自适应处理过程具有以下两种情况：（1）原有10Base-T网卡具备自动协商功能，即具有10Mb/s和100Mb/s自动适应功能，则双方通过FLP信号进行协商和处理，最后协商结果在网卡和100Base-TX集线器的相应端口上均形成100Base-TX的工作模式。
（2）原有10Base-T网卡不具备自动协商功能的，当网卡与具备10Mb/s和100Mb/s自动协商功能的集线器端口连接后，集线器端口向网卡端口发出FLP信号，而网卡端口不能发出快速链路脉冲（FLP）信号，但由于在以往的10Base-T系统中，非屏蔽型双绞线（UTP）媒体的链路正常工作时，始终存在正常链路脉冲（NLP）以检测链路的完整性。
所以在新系统的自动协调过程中，集线器的10Mb/s和100Mb/s自适应端口接收到的信号是NLP信号；由于NLP信号在自动协调协议中也有说明，FLP向下兼容NLP，这样集线器的端口就自动形成了10Base-T工作模式与网卡相匹配。
二、高速以太网的体系结构从OSI层次模型看，与10Mb/s以太网相同，仍有数据链路层、物理层和物理媒体。
从IEEE802模型看，它具有MAC子层和物理层的功能。
三、高速以太网的类型（1）、共享型快速以太网系统：使用共享型集线器。
（2）、交换型以太网系统：使用快速以太网交换器。
四、高速以太网使用的介质光纤：作为网络的物理介质，提供基本带宽。
40g以太网标准
40G以太网标准介绍以太网是一种局域网标准，用于在计算机之间传输数据。
随着网络需求的增长，40G以太网标准应运而生。
本文将介绍40G以太网的基本概念、技术特点和应用场景。
基本概念40G以太网是指传输速率达到40 Gbps（Gigabits per second）的以太网标准。
它是高速以太网技术的进一步发展，主要用于大规模数据中心、云计算和高性能计算等领域。
技术特点1. 高带宽40G以太网提供了比传统的以太网更高的传输速率，可以满足大规模数据传输的需求。
它能够同时传输更多的数据包，提供更高的带宽和吞吐量。
2. 低延迟40G以太网通过优化数据传输的方式，降低了网络传输延迟。
这对于需要实时数据传输的应用特别重要，如在线游戏、高频交易等。
3. 高可靠性40G以太网采用了一系列高可靠性的技术，如冗余链路、流控制和错误校正等。
这些技术能够提高网络的可用性和容错能力，确保数据的安全和可靠传输。
4. 兼容性40G以太网与现有的网络设备兼容性良好，可以无缝连接到现有的以太网基础设施上。
这样可以降低升级成本，提高网络的可扩展性。
应用场景1. 数据中心随着大数据时代的到来，数据中心对高速、高带宽的网络需求越来越大。
40G以太网能够满足数据中心对于大规模数据传输和处理的要求，支持大规模虚拟化和云计算应用。
2. 高性能计算40G以太网在高性能计算领域具有广泛的应用。
它能够提供更高的带宽和更低的延迟，满足对于大规模数据并行计算的需求。
3. 视频监控视频监控系统需要传输大量的视频数据，对网络带宽和稳定性要求很高。
40G 以太网可以提供足够的带宽和稳定性，以保证视频流的实时传输和高清显示。
总结40G以太网是一种高速、高带宽的以太网标准，适用于大规模数据中心、云计算和高性能计算等领域。
它具有高带宽、低延迟、高可靠性和兼容性等技术特点。
通过满足现代应用对于大规模数据传输和处理的需求，40G以太网在不同行业有着广泛的应用前景。
高速以太网——精选推荐
高速以太网定义：速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。
一、高速以太网的特点高速以太网系统分两类：由共享型集线器组成的共享型高速以太网系统和有高速以太网交换机构成的交换性高速以太网系统。
100Base-FX因使用光缆作为媒体充分发挥了全双工以太网技术的优势。
100Base-T的网卡有很强的自适应性，他能够自动识别能够自动识别10Mb/s和100Mb/s。
10Mb/s和100Mb/s的自适应系统是指端口之间10Mb/s和100Mb/s传输率的自动匹配功能。
自适应处理过程具有以下两种情况：（1）原有10Base-T网卡具备自动协商功能，即具有10Mb/s和100Mb/s自动适应功能，则双方通过FLP信号进行协商和处理，最后协商结果在网卡和100Base-TX集线器的相应端口上均形成100Base-TX的工作模式。
（2）原有10Base-T网卡不具备自动协商功能的，当网卡与具备10Mb/s和100Mb/s自动协商功能的集线器端口连接后，集线器端口向网卡端口发出FLP信号，而网卡端口不能发出快速链路脉冲（FLP）信号，但由于在以往的10Base-T系统中，非屏蔽型双绞线（UTP）媒体的链路正常工作时，始终存在正常链路脉冲（NLP）以检测链路的完整性。
所以在新系统的自动协调过程中，集线器的10Mb/s和100Mb/s自适应端口接收到的信号是NLP信号；由于NLP信号在自动协调协议中也有说明，FLP向下兼容NLP，这样集线器的端口就自动形成了10Base-T工作模式与网卡相匹配。
二、高速以太网的体系结构高速以太网的体系结构如图所示：从OSI层次模型看，与10Mb/s以太网相同，仍有数据链路层、物理层和物理媒体。
从IEEE802模型看，它具有MAC子层和物理层的功能。
三、高速以太网的类型（1）、共享型快速以太网系统：使用共享型集线器。
（2）、交换型以太网系统：使用快速以太网交换器。
四、高速以太网的适用范围适用于较远距离的传输五、高速以太网使用的介质光纤：作为网络的物理介质，提供基本带宽。
计算机网络课件第十三讲 以太网高速
3. 快速以太网与普通以太网的共同点与区别是 什么？ 什么？ 答：快速以太网保留着传统以太网的所有 特征，包括相同的数据帧格式、 特征，包括相同的数据帧格式、介质访问控制 方法与组网方法。快速以太网将传输速率从普 方法与组网方法。 通以太网10Mbps提高到 提高到100Mbps，将每个比特 通以太网 提高到 ， 的发送时间由100ns降低到 降低到10ns。 的发送时间由 降低到 。
源节点 高速缓存 数据帧
交换机
端口－ 端口－地址表
高速缓存
目标节点
特点：误码率低，数据传输时延大。 特点：误码率低，数据传输时延大。
b. 直通交换方式 直通交换方式(Cuthrough)
源节点
交换机
端口－ 端口－地址表
目标节点
特点：误码率高，数据传输时延小。 特点：误码率高，数据传输时延小。 c. 无碎片直通交换方式(Modified Cutthrough) 无碎片直通交换方式
交换机
交换机
总线
5.4.2 局域网交换机 1. 局域网交换机工作原理 交换机检测从端口接收的数据帧中的源地址和目 标地址，根据“端口号/MAC地址映射表” 标地址，根据“端口号/MAC地址映射表”找出对应帧 /MAC地址映射表 的输出端口，从而实现端口之间数据直接传输，并可 的输出端口，从而实现端口之间数据直接传输， 在交换机多个端口之间进行并发数据传输。 在交换机多个端口之间进行并发数据传输。
（2）环型拓扑结构中的结点通过网卡，使用点 点线路连 ）环型拓扑结构中的结点通过网卡，使用点-点线路连 接构成闭合的环型。 接构成闭合的环型。环中数据沿着一个方向绕环逐站 传输。环型拓扑中的多个结点共享一条环通路， 传输。环型拓扑中的多个结点共享一条环通路，要确 定环中结点何时可以插入传送数据帧， 定环中结点何时可以插入传送数据帧，同样需要解决 介质访问控制的问题。 介质访问控制的问题。 （3）星型结构往往包含了逻辑结构和物理结构，逻辑结 ）星型结构往往包含了逻辑结构和物理结构， 构是指局域网的结点间相互关系， 构是指局域网的结点间相互关系，而物理结构是指局 域网的外部连接形式。逻辑结构属于总线型与环型的 域网的外部连接形式。 局域网，在物理结构上可以看成星型的， 局域网，在物理结构上可以看成星型的，最典型的是 总线型的以太网和环型的令牌环网。 总线型的以太网和环型的令牌环网。
PPT2高速以太网技术
高速以太网技术
以太网从10Mb/s到10Gb/s的演进证明了以太网 是： （1）可扩展的（从10Mb/s到10Gb/s ）； （2）灵活的（多种媒体、全/半双工、共享/交 换）； （3）易于安装； （4）稳健性好。
高速以太网技术
高速以太网：速率达到或超过100Mb/s的以太 网称为高速以太网。 几种高速以太网： 一、100BASE-T快速以太网 100BASE-T是在双绞线上传送100Mb/s基带 信号的星形拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的 CSMA/CD协议。基于10BASE-T以太网发展 而来，速度快十倍，保留了核心以太网的细节 规定。
高速以太网技术
100Mb/s以太网的新标准规定了三种不同的物理层 标准： ①100BASE-TX ②100BASE-FX ③100BASE-T4 二、吉比特以太网（千兆以太网） 千兆以太网使用原有以太网的帧结构、帧长及 CSMA/CD协议，只是在低层将数据速率提高到了 1Gbps。因此，它与标准以太网（10Mbps）及快速 以太网（100Mbps）兼容。该技术采用IEEE 802.3帧 格式，CSMA/CD访问控制技术，通信介质采用100M STP屏蔽双绞线。有全双工和半双工两种工作方式。
高速以太网技术
实现千兆以太网最通用的办法是采用三层设计。最下面的一层由 10Mbps以太网交换机加100Mbps上行链路组成，第二层由 100Mbps以太网交换机加千兆以太网上行链路组成，最高层由 千兆交换机或ATM交换机组成. 吉比特以太网的物理层标准 ： ①1000BASE-X（IEEE802.3z标准） 1000BASE CX 传输距离25m；5类UTP 1000BASE SX 距离275m和550m；多模光纤 1000BASE LX可达3km；单模光纤 ②1000BASE-T （802.3ab标准） 距离100m； 5类UTP “载波延伸”、“分组突发”……
六种工业以太网比较
六种工业以太网比较集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]六种工业以太网比较摘要：当前，工业以太网技术是控制领域中的研究热点。
所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网(即标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。
随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet技术也得到了迅速的发展，Ethernet传输速率的提高和Ethernet 交换技术的发展，给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望，并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。
目前，几种典型的工业以太网有HSE、PROFInet、Modbus/TCP、EtherNet/IP、Powerlink、EPA六种。
本文通过对这六种工业以太网比较，以便更好的应用于系统集成。
关键词：工业以太网、HSE、PROFInet、Modbus、EtherNet、Powerlink、EPA与传统控制网络相比，工业以太网具有应用广泛、为所有的编程语言所持、软硬件资源丰富、易于与Internet连接、可实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接等诸多优点。
由于这些优点，特别是与信息传输技术的无缝集成以及传统技术无法比拟的传输宽带，以太网得到了工业界的认可。
1．HSE(高速以太网)HSE(High Speed Ethernet Fieldbus)由现场总线基金会组织(FF)制定，是对FF-H1的高速网段的解决方案，它与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。
FF HSE的1-4层由现有的以太网、TCP/IP和IEEE标准所定义，HSE和H1使用同样的用户层，现场总线信息规范（FMS）在H1中定义了服务接口，现场设备访问代理（FDA）为HSE提供接口。
用户层规定功能模块、设备描述（DD）、功能文件（CF）以及系统管理（SM）。
高速以太网介绍
40GBASE-SR4
在单模光纤上传输至少 10 km 在单模光纤上传输至少 40 km
40GBASE-LR4 *40GBASE-ER
100GE
100GBASE-CR10 100GBASE-SR10， *100GBASE-SR4 100GBASE-LR4 100GBASE-ER4
端到端的以太网传输
以太网的工作范围已经从局域网（校园网、企业网）扩大到城域网和 广域网，从而实现了端到端的以太网传输。
这种工作方式的好处有： 1. 技术成熟； 2. 互操作性很好； 3. 在广域网中使用以太网时价格便宜； 4. 采用统一的以太网帧格式，简化了操作和管理。
4 使用以太网进行宽带接入
IEEE 在 2001 年初成立了 802.3 EFM 工作组，专门研究高速以太网 的宽带接入技术问题。
将突发计时器设定为 1500 字节
争用期 512 字节
分 组
载波 监听
突
载波延伸
发
发送的 数据 帧#1 RRRRRRRR 帧#2 RRRR 帧#3 RRR 帧#4
全双工方式工作的吉比特以太网
当吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和 接收数据），不使用载波延伸和分组突发。
3 10 吉比特以太网和更快的以太网
网段最大长度
特点
550 m 5000 m
多模光纤（50 和 62.5 m） 单模光纤（10 m）多模光纤（50 和 62.5 m）
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100BASE-TX 的发送编码序列
自动协商
• 在使用UTP媒体的环境中，希望在网卡和集线器的 RJ-45端口上能支持多种工作模式；
• 希望能提供从10Mb/s以太网平滑过渡到100Mb/s以 太网；
• 希望具有“即插即用”特性。
自动协商的基本特性
强制特性
•加电后发送“快速链路突发脉冲” •识别“快速链路突发脉冲” •选择最优工作模式工作
MAC字节与MII半位元组之间的关系
来自于MAC的第一位
来自于MAC地半行位流
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
第一个半位元组
MS D0 B D1
D2 LSB D3
第二个半位元组
MII半位元组流
（摘自IEEE Std. 802.3u-1995）
媒质与拓扑结构选项
• 100BASE-T4 —— 4对线，Cat 3或更高 • 100BASE-TX —— 2对线，Cat 5 • 100BASE-FX —— 1对纤，MMF或SMF • 100BASE-T2 —— 2对线， Cat 3或更高*
100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4 100BASE-T2
2对 5类UTP
光纤
4对 3类UTP
2对 3类UTP
100 BASE-T的应用
——10Mb/s和100Mb/s产品在市场上共存
• 许多网络并未达到网络带宽实际上或将要 成为系统性能的瓶颈；
• 由于标准充分考虑了原有投资的保护，所 以对新技术的直接采用存在一个很自然的 市场延迟；
可选特性
•支持“下一页功能”冲(NLP)被 重新定义为 快速链路脉 冲（FLP)
优先级解析表
优先级 1（最高）
2 3 4 5 6 7（最低）
技术 100BASE-T2（全双工） 100BASE-TX（全双工） 100BASE-T2（半双工） 100BASE-T4 100BASE-TX（半双工） 10BASE-T（全双工） 10BASE-T（半双工）
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEEE 802.3 CSMA/CD模型
更高层
逻辑链路控制层（LLC）
媒质存取控制层（MAC）
PLS
RS
PMA MDI 媒质
PCS PMA PMD 自动协商 MDI 媒质
10Mb/s
100Mb/s
（摘自IEEE Std. 802.3u-1995）
数据链路层 物理层
LLC子层 MAC子层
物理信号子层
媒体
两种意见
保留原MAC协议
（802.3任务组)
定义新MAC协议
(802.12任务组)
1995年6月13日，802.3u和802.12 均被接受为IEEE的正式标准
在统一的MAC子层下面有4种不同的 100Mb/s快速以太网的物理层：
MAC子层
• 介质无关接口（MII）和AUI • 增加协调子层（RS） • 双速10/100Mb/s MAC功能 • 曼彻斯特编码 • I级和II级中继器规范 • 增加自动协商功能 • 对全双工操作的包含 • 媒体 • 更新管理 • 拓扑结构
802.3u 10/100Mb/s DTE层次模型
OSI 参考模型
• 与10 Mb/s设备相比，100 Mb/s产品还有 一些相关的额外费用，这在初期相当明显。
100 Mb/s快速以太网满足基本要求
• 与现存网络的无缝集成 • 低成本 • 提供更大的累计带宽 • 标准化的和被多供应商支持 • 具有提供限时传送解决方案的潜力
10BASE-T和100BASE-T之间的差别
• 100Mb/s快速以太网的帧结构、媒体访问控制方式沿袭 IEEE 802.3标准。
• 快速以太网也分为共享型和交换型两种。
• 使用光缆作为媒体的快速以太网可充分发挥全双工以太网 技术的优势。
• 10M/100M 自适应特点保证了10Mb/s系统向100Mb/s 系统的平滑过渡。
快速以太网体系结构
高速以太网技术
——向高带宽网络迁移
版权所有， 2003 (c) 南京邮电学院光信息技术系
4.1 100Mb/s快速以太网
• 100 Mb/s快速以太网是在10 Mb/s 以太网的基础上发展 起来的。
• 100 Mb/s快速以太网的拓扑结构和媒体布局与10 Mb/s 以太网中的10 BASE-TX和 10 BASE-FL完全相同，速率 相差10倍。
最低电缆要求 2对，Cat3 2对，Cat5 2对，Cat3 4对，Cat3 2对，Cat5 2对，Cat3 2对，Cat3
100Mb/s中继器
Ⅰ级中继器——允许在端口上连接不同的媒质
类型，即各端口上的编码模式 可以不同。但编码转换将增加 额外的延迟开销。 只允许出现一个Ⅰ级中继器。
Ⅱ级中继器——所有端口上连接相同媒质类型，
即是为某一种特定编码模式进 行优化的。 在一个冲突域中可有1到2个Ⅱ 级中继器。
• 工作于2对 5类电缆上 • DTE与集线器之间的
距离限于100米以内； • 其PHY采用4B/5B块编
码技术，并采用扰码 和MLT-3以降低线路 速率。
100BASE-FX
• 工作于两根独立的光 纤上；
• 其PHY采用4B/5B块编 码技术；
• 允许全双工操作； • 传输速率为125Mb/s
100BASE-TX PHY的4B/5B及MLT-3发送编码进程
* 该项并不是最初的802.3u快速以太网规范的一部分
100BASE-T4
• 工作于4对3类（或更 好）电缆上；
• DTE与集线器之间的 距离限于100米以内；
• 其PHY采用8B/6T编码。
100BASE-T4 PHY采用8B/6T编码
100BASE-T4线对上的发送编码序列
100BASE-TX