序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇淺析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

淺析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>結(jié)構(gòu)及應(yīng)用:淺談網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

【摘要】本文對初中信息技術(shù)課程中講授的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了學(xué)習(xí)和研究，詳細(xì)介紹了其優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的使用，對所學(xué)的知識進(jìn)行拓展，并對使用過程中出現(xiàn)的一系列問題進(jìn)行了分析研究，找到了解決的方法，對于網(wǎng)絡(luò)初學(xué)者提供了詳實(shí)的資料，對現(xiàn)代信息技術(shù)課程的研發(fā)和教學(xué)有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò) ； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ； 節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接起來。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷W(wǎng)絡(luò)形狀，或者是它在物理上的連通性，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種，拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接，它的結(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)。

1星型

星型結(jié)構(gòu)是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話屬于這種結(jié)構(gòu)。目前一般網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都被設(shè)計(jì)成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)是目前廣泛而又首選使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)之一。

星型結(jié)構(gòu)是指各工作站以星型方式連接成網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)有中央節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)（工作站、服務(wù)器）都與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，因此又稱為集中式網(wǎng)絡(luò)。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于集中控制，因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過中心站。由于這一特點(diǎn)，也帶來了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會影響其它端用戶間的通信。同時(shí)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。對此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理和聲音通信的信息網(wǎng)大多采用星型網(wǎng)，目前流行的專用小交換機(jī)PBX（Private Branch Exchange），即電話交換機(jī)就是星型網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的典型實(shí)例。它在一個(gè)單位內(nèi)為綜合語音和數(shù)據(jù)工作站交換信息提供信道，還可以提供語音信箱和電話會議等業(yè)務(wù)，是局域網(wǎng)的一個(gè)重要分支。

在星型網(wǎng)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信都必須經(jīng)過中央節(jié)點(diǎn)控制。因此，中央節(jié)點(diǎn)的主要功能有三項(xiàng)：當(dāng)要求通信的站點(diǎn)發(fā)出通信請求后，控制器要檢查中央轉(zhuǎn)接站是否有空閑的通路，被叫設(shè)備是否空閑，從而決定是否能建立雙方的物理連接；在兩臺設(shè)備通信過程中要維持這一通路；當(dāng)通信完成或者不成功要求拆線時(shí)，中央轉(zhuǎn)接站應(yīng)能拆除上述通道。

由于中央節(jié)點(diǎn)要與多機(jī)連接，線路較多，為便于集中連線，目前多采用一種稱為集線器（HUB）或交換設(shè)備的硬件作為中央節(jié)點(diǎn)。

2環(huán)型

環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶到另一個(gè)端用戶，直到將所有的端用戶連成環(huán)型。數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了端用戶通信時(shí)對中心系統(tǒng)的依賴性。

環(huán)行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：每個(gè)端用戶都與兩個(gè)相臨的端用戶相連，因而存在著點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，但總是以單向方式操作，于是便有上游端用戶和下游端用戶之稱；信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制；環(huán)路上各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡單；由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，勢必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長；環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充；可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對分支節(jié)點(diǎn)故障定位較難。

3總線型

總線上傳輸信息通常多以基帶形式串行傳遞，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)接口板硬件均具有收、發(fā)功能，接收器負(fù)責(zé)接收總線上的串行信息并轉(zhuǎn)換成并行信息送到PC工作站；發(fā)送器是將并行信息轉(zhuǎn)換成串行信息后廣播發(fā)送到總線上，總線上發(fā)送信息的目的地址與某節(jié)點(diǎn)的接口地址相符合時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的接收器便接收信息。由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過電纜直接連接，所以總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所需要的電纜長度是最小的，但總線只有一定的負(fù)載能力，因此總線長度又有一定限制，一條總線只能連接一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。

因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能由一個(gè)設(shè)備傳輸。需要某種形式的訪問控制策略、來決定下一次哪一個(gè)站可以發(fā)送.通常采取分布式控制策略。發(fā)送時(shí)，發(fā)送站將報(bào)文分成分組.然后一次一個(gè)地依次發(fā)送這些分組。有時(shí)要與其它站來的分組交替地在介質(zhì)上傳輸。當(dāng)分組經(jīng)過各站時(shí)，目的站將識別分組的地址。然后拷貝下這些分組的內(nèi)容。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)減輕了網(wǎng)絡(luò)通信處理的負(fù)擔(dān)，它僅僅是一個(gè)無源的傳輸介質(zhì)，而通信處理分布在各站點(diǎn)進(jìn)行。

在總線兩端連接有端結(jié)器（或終端匹配器），主要與總線進(jìn)行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號反射回總線產(chǎn)生不必要的干擾。

總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式，也就是說，連接端用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享，各工作站地位平等，無中央節(jié)點(diǎn)控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺發(fā)射的信息一樣，因此又稱廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。

使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個(gè)問題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突。在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí)，這是相當(dāng)簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶輪流工作。在一點(diǎn)到多點(diǎn)方式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而，在LAN環(huán)境下，由于所有數(shù)據(jù)站都是平等的，不能采取上述機(jī)制。對此，研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問方法：帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問，英文縮寫成CSMA/CD。

這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán)；媒體訪問獲取機(jī)制較復(fù)雜；維護(hù)難，分支節(jié)點(diǎn)故障查找難。盡管有上述一些缺點(diǎn)，但由于布線要求簡單，擴(kuò)充容易，端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作，所以是LAN技術(shù)中使用最普遍的一種。

4無線電通信

傳輸線系統(tǒng)除同軸電纜、雙絞線、和光纖外，還有一種手段是根本不使用導(dǎo)線，這就是無線電通信，無線電通信利用電磁波或光波來傳輸信息，利用它不用敷設(shè)纜線就可以把網(wǎng)絡(luò)連接起來。無線電通信包括兩個(gè)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)：移動網(wǎng)絡(luò)和無線LAN網(wǎng)絡(luò)。利用LAN網(wǎng)，機(jī)器可以通過發(fā)射機(jī)和接收機(jī)連接起來；利用移動網(wǎng)，機(jī)器可以通過蜂窩式通信系統(tǒng)連接起來，該通信系統(tǒng)由無線電通信部門提供。

網(wǎng)絡(luò)可采用以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，物理上由服務(wù)器，路由器，工作站，操作終端通過集線器形成星型結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成局域網(wǎng)。

總之，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，使人類構(gòu)造了一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界相對應(yīng)的虛擬的信息世界，了解網(wǎng)絡(luò)的連接和使用，處理現(xiàn)實(shí)生活中網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識做好鋪墊。

淺析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用:光纖有線電視網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

摘要：光纖網(wǎng)建設(shè)中采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)很重要的問題，既要考慮目前的需要，又要考慮以后的升級。現(xiàn)階段CATV是以光纜為干線的光纖加同軸電纜混合網(wǎng)（HFC），即干線和部分支干線采用光纜，支線或分配器以下部分由同軸電纜傳輸。不少網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者已在超干線、干線甚至支干線上采用光纖技術(shù)。光纖網(wǎng)建設(shè)中采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)很重要的問題，既要考慮目前的需要，又要考慮以后的升級。常見的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線形、環(huán)路形、樹枝形、星形等四種，下面逐一分析。

關(guān)鍵詞：光纖 有線電視 網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段CATV是以光纜為干線的光纖加同軸電纜混合網(wǎng)（HFC），即干線和部分支干線采用光纜，支線或分配器以下部分由同軸電纜傳輸。不少網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者已在超干線、干線甚至支干線上采用光纖技術(shù)。光纖網(wǎng)建設(shè)中采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)很重要的問題，既要考慮目前的需要，又要考慮以后的升級。常見的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線形、環(huán)路形、樹枝形、星形等四種，下面逐一分析。

1.總線形結(jié)構(gòu)

所謂總線網(wǎng)是以一種傳輸媒介作為公共總線（母線），各終端通過光耦合器與總線直接相連而構(gòu)成的網(wǎng)。總線網(wǎng)屬于串聯(lián)型結(jié)構(gòu)，但網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)是并在總線上，當(dāng)個(gè)別結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或毀壞時(shí)，不會影響其他結(jié)點(diǎn)的通信，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高；各結(jié)點(diǎn)共享傳輸線，成本較低，節(jié)省投資；設(shè)備簡單。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，該種結(jié)構(gòu)適合于計(jì)算機(jī)通信的“以太網(wǎng)”，有利于城市網(wǎng)絡(luò)的建立與發(fā)展。

在發(fā)射機(jī)功率范圍內(nèi)，光結(jié)點(diǎn)數(shù)不能太多，也就是總線網(wǎng)的網(wǎng)徑和容量較小。另外，在共享線上，容易發(fā)生信號碰撞，給系統(tǒng)的運(yùn)行造成一定的困難，只有在保證不小于10Mbit/s數(shù)據(jù)速率的情況下，矛盾才有所緩解。還有，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對光接收機(jī)的動態(tài)范圍要求較高。由于上述劣勢，限制了總線形光纖網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用，往往只能滿足區(qū)域網(wǎng)的需求。

2.環(huán)形結(jié)構(gòu)

環(huán)形結(jié)構(gòu)屬于串聯(lián)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)點(diǎn)共同用一條鏈路，自成一封閉結(jié)構(gòu)，采用雙向光纖。其優(yōu)點(diǎn)是：①節(jié)目可雙向傳輸，傳送的信號分為主路信號和備路信號，提高了網(wǎng)絡(luò)的自由度、靈活性及可靠性。②系統(tǒng)的鏈路損耗小，增加了網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)徑和容量，一般來說網(wǎng)的周長可達(dá)200km，結(jié)點(diǎn)數(shù)目可達(dá)幾百個(gè)。

由于環(huán)形結(jié)構(gòu)具有結(jié)點(diǎn)串聯(lián)的特點(diǎn)，各結(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號可在環(huán)上魚貫而行。充分利用了網(wǎng)的容量，因此適合于高速網(wǎng)。另外環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)對結(jié)點(diǎn)接收機(jī)的動態(tài)范圍要求較小，因?yàn)樵摼W(wǎng)中最大傳輸損耗與最小傳輸損耗之間差距不大。

在大型有線電視系統(tǒng)中采用光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)。由本地前端出發(fā)通過一級環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)中心前端相互傳輸信息，由中心前端通過二級環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和若干個(gè)主光結(jié)點(diǎn)相耳傳輸信息。主光結(jié)點(diǎn)可以輸出光信號和射頻信號，射頻信號通過三級放大器以后帶動電纜分配網(wǎng)絡(luò)；集中供電電源安裝在主光結(jié)點(diǎn)上，主光結(jié)點(diǎn)和以下的光結(jié)點(diǎn)之間既有光纜又有電纜連接，電源通過電纜向射頻放大器供電。

它的明顯不足之處是，環(huán)形網(wǎng)結(jié)點(diǎn)站的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對硬件和管理軟件要求較高； 從經(jīng)濟(jì)方面來看，環(huán)形網(wǎng)的代價(jià)較高，結(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與制造也比較困難。這在某種程度上限制了環(huán)形結(jié)構(gòu)在有線電視領(lǐng)域中的應(yīng)用和推廣。

3.樹形結(jié)構(gòu)

光纖樹形網(wǎng)類似于現(xiàn)有的同軸電纜樹形網(wǎng)，呈樹枝狀。樹形結(jié)構(gòu)包含有較多的光無源器件，除結(jié)點(diǎn)外，網(wǎng)絡(luò)中無任何有源器件，因而對帶寬、波長和傳輸方式無任何限制，是解決本地入網(wǎng)的最佳途徑。這是它明顯的優(yōu)點(diǎn)。

樹形網(wǎng)由于光無源器件多，一方面造成的鏈路損耗較大，在允許鏈路損耗范圍內(nèi)，為保證末端載噪比指標(biāo)，結(jié)點(diǎn)數(shù)目不能太多，即網(wǎng)徑和容量不會太大；另一方面，光無源器件較易產(chǎn)生光信號失真（包括反射和散射等），為保證系統(tǒng)的CTR、COS指標(biāo)，對光端機(jī)的接收性能要求較高。其缺點(diǎn)之二是，這種樹形結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是分支總，形結(jié)構(gòu)，不適合電話通信。因此，在CATV光纖網(wǎng)方案時(shí)較少采用樹形結(jié)構(gòu)。

4.星形結(jié)構(gòu)

所謂星形結(jié)構(gòu)，是每一個(gè)端局都設(shè)一根獨(dú)立的光纖與前端相連，光分配一次到位，光線除經(jīng)過光耦合器外，中間不再有任何分支， 所用光分路器少，光纖連接點(diǎn)也少，因此光路全程損耗小，也就決定了網(wǎng)絡(luò)的容量和網(wǎng)徑極大。

這種結(jié)構(gòu)屬于并聯(lián)型結(jié)構(gòu)，將具有控制和轉(zhuǎn)換功能的星形耦合器作為中心結(jié)點(diǎn)，通過光纖連接數(shù)個(gè)結(jié)點(diǎn)，以此構(gòu)成以中心結(jié)點(diǎn)為中心的網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)各結(jié)點(diǎn)間相互獨(dú)立，保密性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)多端無源網(wǎng)絡(luò)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，這正是星形光纖網(wǎng)易被CATV組網(wǎng)時(shí)廣泛采用的一個(gè)重要原因。

此外，星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)適應(yīng)性較強(qiáng)，易于升級，特別是隨著集中式交換機(jī)技術(shù)性能的提高和改進(jìn)，這種結(jié)構(gòu)更適合高速網(wǎng)，系統(tǒng)內(nèi)可進(jìn)行多功能開發(fā)，能與B–ISDN相銜接，在網(wǎng)內(nèi)向用戶傳送多媒體信息。

它的不足之處是：耗用光纖數(shù)目較多，提高了成本。

在大型網(wǎng)絡(luò)中，為充分發(fā)揮光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢，常利用長距離超級干線將光分路器置于遠(yuǎn)端構(gòu)成所謂雙（或多）星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

光纜CATV網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)階段以單向廣播型信號為主，網(wǎng)上各用戶的，號內(nèi)容相同，且信號為模擬殘留邊帶調(diào)制技術(shù)體制。故網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以距離最短為原則。因此，單向廣播型模擬信號光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)理論上的最佳結(jié)構(gòu)應(yīng)為星樹形網(wǎng)絡(luò)。對于數(shù)字視頻信號光纜傳輸系統(tǒng)，由于其無中繼而使傳輸距離可達(dá)50km以上。作為城市有線電視超干線的數(shù)字視頻光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)則應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)的安全性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)兼顧雙向業(yè)務(wù)的交換容量及業(yè)務(wù)流量分配，不再是距離最短原則。而是從其安全性與多路由保護(hù)代價(jià)來看，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)于星樹形網(wǎng)絡(luò)。

5.光纖CATV網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢

（1）光纖到結(jié)點(diǎn)（FTF） 國內(nèi)外新建的光纖CATV網(wǎng)主要采用FTF模式。該模式中從前端或分前端到各個(gè)分配光結(jié)點(diǎn)之間采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纜，在各結(jié)點(diǎn)處進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。而從各光結(jié)點(diǎn)處再以樹形方式敷設(shè)同軸電纜或用戶電纜到該區(qū)域內(nèi)各用戶家庭，在同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不再使用干線放大器，一個(gè)光結(jié)點(diǎn)的服務(wù)區(qū)域的大小一般在2000～5000戶家庭，一條支線上放大器為3～5個(gè)。

（2）光纖到路邊（FTC） 光纖CATV網(wǎng)正逐步狗寬帶綜合業(yè)務(wù)用戶網(wǎng)過渡，即還要利用該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)許多非廣播電視業(yè)務(wù)的雙向業(yè)務(wù)，如電話、計(jì)算機(jī)通信、影視點(diǎn)播及各類交互式視頻業(yè)務(wù)等。若一個(gè)光結(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)太多，則雙向傳輸?shù)纳闲蓄l道就會存在兩個(gè)問題：一是若接在一條同軸電纜支線上的成百上千用戶的回傳信號，同時(shí)搶占同一放大器狹窄的上行頻道，將會造成通信阻塞；二是在樹形或星形網(wǎng)絡(luò)中，一多個(gè)反向放大器的輸出噪聲向一個(gè)通路匯集，加上上行頻道處于低頻頻段，易受外界干擾，導(dǎo)致上行通路的信噪比很小。為此，必須縮小模式中光結(jié)點(diǎn)的服務(wù)區(qū)域，讓光纖盡可能地滲透到用戶附近，置路邊（Curb）平臺，一個(gè)Curb管轄的范圍最好在500戶以下，且只含有一級或兩級放大器。可在FTF模式基礎(chǔ)上改造為FTC模式，即逐步增加光結(jié)點(diǎn)的光接收機(jī)與回傳光發(fā)射機(jī)，相當(dāng)于增加了光結(jié)點(diǎn)，使每個(gè)光結(jié)點(diǎn)所服務(wù)的用戶數(shù)相應(yīng)減少，且隨著發(fā)展逐步地把光接收機(jī)和回傳光發(fā)射機(jī)向用戶推進(jìn)。

（3）光纖到最后一個(gè)放大器（FTLA） 目前國外正在研究FTLA，該模式為無源同軸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在光接收機(jī)后不再使用放大器，完全靠無源同軸電纜及部件把射頻信號直接分配給每一用戶，這樣網(wǎng)絡(luò)的可靠性得到進(jìn)一步提高，而信息的回傳也將非常暢通。

淺析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用:廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

摘 要：廣域繼電保護(hù)是針對傳統(tǒng)后備保護(hù)中存在的突出問題所提出的的一種電力繼電保護(hù)新思路，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，擁有實(shí)時(shí)、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的重要基礎(chǔ)，廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是針對這一要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。本文主要結(jié)合廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從廣域繼電保護(hù)的IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)以及廣域繼電保護(hù)的IED接入電力通信網(wǎng)等方面，對于基于MSTP平臺的廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析論述，以推進(jìn)廣域繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信水平的發(fā)展提升。

關(guān)鍵詞：廣域；繼電保護(hù)；分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；通信網(wǎng)絡(luò)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；分析

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展提升以及智能化電網(wǎng)建設(shè)的不斷加快，在現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)中，先進(jìn)計(jì)算機(jī)信息應(yīng)用技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電力電子技術(shù)等，不僅在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更為廣泛，并且對于電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的促進(jìn)作用也越來越明顯。電網(wǎng)建設(shè)與電力系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，傳統(tǒng)的后備保護(hù)方式不僅保護(hù)整定比較復(fù)雜，并且保護(hù)動作延時(shí)較長，電網(wǎng)運(yùn)行過程中，一旦電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者運(yùn)行工況發(fā)生預(yù)設(shè)以外的變化時(shí)，電網(wǎng)的后備保護(hù)功能與作用很難得到保障，因而會對于整個(gè)電網(wǎng)的工作運(yùn)行以及穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，基于網(wǎng)絡(luò)通信以及廣域測量技術(shù)的廣域繼電保護(hù)就是針對這種傳統(tǒng)后備保護(hù)模式的問題，提出的一種電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)新思路和新模式。廣域繼電保護(hù)模式在進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)中，根據(jù)該保護(hù)模式的保護(hù)算法與分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況，進(jìn)行高效以及雙向、實(shí)時(shí)、自愈、安全、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，是廣域繼電保護(hù)模式實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本文將結(jié)合廣域繼電保護(hù)模式的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征，從廣域繼電保護(hù)模式中IED與變電站網(wǎng)絡(luò)的接入實(shí)現(xiàn)，以及廣域繼電保護(hù)IED與電力通信網(wǎng)絡(luò)的接入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面，對于基于MSTP平臺的廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)進(jìn)行分析論述。

1 廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征分析

廣域繼電保護(hù)作為電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)的一種新模式以及電力系統(tǒng)的新增業(yè)務(wù)，其分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要將整個(gè)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)結(jié)構(gòu)層次，即接入層、匯聚層以及核心層。廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是對于與數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)以及電力通信網(wǎng)絡(luò)的接入進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以在滿足廣域繼電保護(hù)功能的同時(shí)，不對于變電站以及電力通信網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的業(yè)務(wù)功能產(chǎn)生影響。在該廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，主要采用的是變電站信息集中和區(qū)域集中決策相協(xié)調(diào)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。在該分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，變電站以及調(diào)度中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中IED1到IEDn均表示智能電子設(shè)備，其中，子站中的廣域繼電保護(hù)IED被定義為TCU，主站中的廣域繼電保護(hù)的IED被定義為DCU，而調(diào)度中心的廣域繼電保護(hù)IED則被定義為MU，而目前所謂的廣域繼電保護(hù)主要是指實(shí)現(xiàn)同一電壓等級下的線路保護(hù)；在廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，通常情況下，從廣域通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)層面上來看，同一電壓等級的整個(gè)電網(wǎng)廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，即接入層以及匯聚層、核心層，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，將整個(gè)廣域電網(wǎng)看作是若干個(gè)有限區(qū)域共同組成，然后在每個(gè)區(qū)域選擇其中的一個(gè)變電站作為主站，將所有區(qū)域的主站設(shè)置為匯聚層，對于子站TCU上傳的信息內(nèi)容進(jìn)行匯聚，同時(shí)以主站為中心進(jìn)行區(qū)域劃分實(shí)現(xiàn)，將區(qū)域內(nèi)部除主站外的其他變電站歸結(jié)設(shè)置為子站，這樣一來整個(gè)廣域電網(wǎng)內(nèi)的子站就構(gòu)成了接入層，而廣域電網(wǎng)的調(diào)度中心MU則是整個(gè)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心層。

在廣域繼電保護(hù)的分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，子站中的廣域繼電保護(hù)主要由信息采集單元和跳閘執(zhí)行單元兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分組成，其中，信息采集單元的主要功能作用包括，進(jìn)行啟動元件的判斷以及被保護(hù)線路模擬量與開關(guān)量的測量等，并且在進(jìn)行被保護(hù)線路模擬量測量中，進(jìn)行模擬量測量預(yù)處理后，進(jìn)行相量值的計(jì)算，并將計(jì)算所得的相量值與開關(guān)量通過遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)傳送到主站中；而在子站廣域繼電保護(hù)的跳閘執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)部分，其主要功能為接受主站的控制命令，并在與本地的傳統(tǒng)在后備保護(hù)進(jìn)行綜合決策后，進(jìn)行相應(yīng)斷路器的跳合閘操作控制，同時(shí)上傳指令到廣域電網(wǎng)主站與調(diào)度中心結(jié)構(gòu)部分。而在廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，主站中的廣域繼電保護(hù)主要由信息采集單元與綜合決策單元兩個(gè)部分組成，其中信息采集單元在承擔(dān)主站中的TCU任務(wù)，進(jìn)行本區(qū)域內(nèi)TCU上傳信息的收集同時(shí)，進(jìn)行調(diào)度中心下指令的接受；而主站中的廣域繼電保護(hù)綜合決策單元，則具有定時(shí)根據(jù)子站上傳信息進(jìn)行廣域繼電保護(hù)運(yùn)算，并且在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故障問題后，進(jìn)行故障問題處理決策的制定與下發(fā)，以實(shí)現(xiàn)對于相關(guān)故障問題的切除控制。最后，廣域繼電保護(hù)的調(diào)度中心結(jié)構(gòu)部分，主要是進(jìn)行各區(qū)域廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況以及全網(wǎng)實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障記錄查詢等的實(shí)施協(xié)調(diào)與監(jiān)控。

2 廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)與電力通信網(wǎng)

2.1 廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)

對于廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)，需要結(jié)合數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)計(jì)方案，在確定數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的通信方案后，進(jìn)行廣域繼電保護(hù)IED接入變電站網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)。通常情況下，在數(shù)字化變電站通信中，應(yīng)用較多的通信網(wǎng)絡(luò)方案主要有獨(dú)立過程網(wǎng)絡(luò)與全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)兩種網(wǎng)絡(luò)通信方案。其中，獨(dú)立過程網(wǎng)絡(luò)是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)通信方案，而全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)具有信息高度共享的特征優(yōu)勢，是數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的最終方案形態(tài)。以220kV的兩電壓等級數(shù)字化變電站為例，在廣域繼電保護(hù)TCU/DCU接入數(shù)字化變電站的全站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，數(shù)字化變電站的低壓側(cè)主要采用的是集中備用的雙星形冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而在數(shù)字化變電站的高壓側(cè)，對于每一套單一間隔設(shè)備通過間隔交換機(jī)和本間隔內(nèi)的合并單元以及斷路器智能終端等過程層設(shè)備進(jìn)行相互連接實(shí)現(xiàn)從而形成一個(gè)通信子網(wǎng)，數(shù)字化變電站的低壓側(cè)單一間隔設(shè)備則通過間隔交換機(jī)與集中備用交換機(jī)，與本間隔內(nèi)的過程層設(shè)備進(jìn)行相互連接實(shí)現(xiàn)。此外，對于上述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，跨間隔設(shè)備在高壓側(cè)是通過公共交換機(jī)與本間隔內(nèi)過程層設(shè)備相連實(shí)現(xiàn)，低壓側(cè)保護(hù)則是通過另一公共交換機(jī)與連接實(shí)現(xiàn)。

2.2 廣域繼電保護(hù)IED接入電力通信網(wǎng)

廣域繼電保護(hù)IED與電力通信網(wǎng)的接入實(shí)現(xiàn)，則是在以MSTP作為傳輸平臺的情況下，通過將廣域繼電保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)接入到電力通信網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)IED接入電力通信網(wǎng)，即為廣域繼電保護(hù)業(yè)務(wù)與變電站其他業(yè)務(wù)通過MSTP平臺設(shè)備接入到電力通信網(wǎng)的傳輸模型結(jié)構(gòu)。

3 廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

根據(jù)上文所述可知，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，主要是以MSTP設(shè)備的接入或者說是以MSTP作為平臺設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

首先，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的HVPLS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，接入MSTP平臺設(shè)備的以太網(wǎng)接口業(yè)務(wù)主要包括，廣域繼電保護(hù)數(shù)據(jù)網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)等，各種業(yè)務(wù)通過不同以太網(wǎng)接口的接入，并以各自獨(dú)立的虛擬網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)相互連接。在廣域繼電保護(hù)模式中，分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的廣域繼電保護(hù)是一種集中式業(yè)務(wù)形式，保護(hù)區(qū)域內(nèi)子站廣域繼電保護(hù)信息均向主站匯集，并最終匯集到核心層結(jié)構(gòu)中，以組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸結(jié)構(gòu)形式。此外，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中信息傳輸方式以及過程的設(shè)計(jì)中，由于MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)處理單板具有匯聚功能，能夠通過以太網(wǎng)進(jìn)行多個(gè)接口的數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)，因此，在進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息傳輸方式與過程設(shè)計(jì)中，主要是以這種子站、調(diào)度中心以及主站等結(jié)構(gòu)相互連接的方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以滿足廣域網(wǎng)運(yùn)行過程中，運(yùn)行傳輸業(yè)務(wù)對于傳輸通道的帶寬需求，同時(shí)對于降低廣域網(wǎng)通信傳輸過程中的故障率也有著積極的作用。。

結(jié)語

總之，高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信是廣域繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，進(jìn)行廣域繼電保護(hù)分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，有利于促進(jìn)廣域繼電保護(hù)在電網(wǎng)運(yùn)行與建設(shè)中的推廣應(yīng)用，對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)有著積極作用和意義。

淺析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

摘要：通過對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念、分類、特點(diǎn)的介紹，在分析其復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探討出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的有效構(gòu)建，對其在實(shí)際應(yīng)用中的冗余設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；冗余設(shè)計(jì)

作者簡介：吳亞軍(1974-)，男，江蘇如皋人，江蘇教育學(xué)院如皋分院如皋高等師范學(xué)校講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

0引言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析是指從邏輯上抽象出網(wǎng)上計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及傳輸媒介所構(gòu)成的線與節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系加以研究。

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念和分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)上計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳輸媒介所構(gòu)成的線與節(jié)點(diǎn)的物理構(gòu)成模式。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)一般有兩大類：一是交換和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)信息的轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)，主要有：終端控制器、集線器、交換機(jī)等；二是各訪問節(jié)點(diǎn)，主要是終端和計(jì)算機(jī)主機(jī)等。其中線主要是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸媒介，其有有形的，也有無形的，有形的叫“有線”，無形的叫“無線”。根據(jù)節(jié)點(diǎn)和線的連接形式，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為：總線型、星型、樹型、環(huán)型、網(wǎng)狀型、全互聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 如圖1所示。

圖1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

總線型主要是由一條高速主干電纜也就是總線跟若干節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接而成的網(wǎng)絡(luò)形式。此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)在于其靈活簡單，容易構(gòu)建，性能較好；缺點(diǎn)是總線故障將對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，即主干總線將決定著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的命運(yùn)。星型網(wǎng)絡(luò)主要是通過中央節(jié)點(diǎn)集線器跟周圍各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)通信必須通過中央節(jié)點(diǎn)方可實(shí)現(xiàn)。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于其構(gòu)網(wǎng)簡便、結(jié)構(gòu)靈活，便于管理等；缺點(diǎn)是其中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重，容易形成系統(tǒng)的“瓶頸”，線路的利用率也不高。樹型拓?fù)涫且环N分級結(jié)構(gòu)。在樹型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不產(chǎn)生回路，每條通路都支持雙向傳輸。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是擴(kuò)充方便、靈活，成本低，易推廣，適合于分主次或分等級的層次型管理系統(tǒng)。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是通過各節(jié)點(diǎn)首尾的彼此連接從而形成一個(gè)閉合環(huán)型線路，其信息的傳送是單向的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需安裝中繼器，以接收、放大、發(fā)送信號。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，便于管理；其缺點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，將影響傳輸效率，不利于擴(kuò)充。網(wǎng)狀型主要用于廣域網(wǎng)，由于節(jié)點(diǎn)之間有多條線路相連，所以網(wǎng)絡(luò)的可靠性較高。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建設(shè)成本較高。

2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越呈現(xiàn)出一種復(fù)雜性。近些年來對于計(jì)算機(jī)拓?fù)涞难芯浚絹碓节呄蛴谟?jì)算機(jī)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)度的冪律分布特點(diǎn)。這種分布在規(guī)模不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲斜憩F(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，也就是指，在規(guī)模不同的計(jì)算機(jī)拓?fù)渲校鼈兊墓?jié)點(diǎn)度表現(xiàn)出一種冪律分布，即：P(k)=k-β。其中，β一般在2―3這個(gè)小范圍內(nèi)進(jìn)行波動，k是指節(jié)點(diǎn)度，P(k)表示度為k的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的概率，即分布率。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，從其通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目的來說，其實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間平均距離最小化、網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)最小化是其拓?fù)鋬?yōu)化的主要目標(biāo)，即未來通信網(wǎng)絡(luò)的趨勢就是小世界網(wǎng)絡(luò)。可是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的范圍非常巨大，具有全球性，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展還面臨著許多技術(shù)上的問題。所以，對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有點(diǎn)不大可能。但盡管計(jì)算機(jī)的發(fā)展并不能實(shí)現(xiàn)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的整體優(yōu)化，它的小世界、較少邊、高聚集等特性足以表明其還是具有小范圍優(yōu)化的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)的產(chǎn)生可表現(xiàn)出其一些規(guī)律，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)先連接和生長的規(guī)律。生長表示的是計(jì)算機(jī)具有動態(tài)增長的特性，所以計(jì)算機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是一個(gè)動態(tài)的過程。優(yōu)先連接規(guī)律表示新節(jié)點(diǎn)進(jìn)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則，即在新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)會選擇擁有較大連接數(shù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建

3.1一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?

在世人發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度具有冪律分布的規(guī)律之后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)變。大家更多的選擇從優(yōu)先連接和生長等這一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)律入手進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣＃渲饕菫榱俗尫犀F(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)拓?fù)湫再|(zhì)的模型通過一些簡單規(guī)則的演化讓其自動地產(chǎn)生出來。利用優(yōu)先連接來對新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的過程進(jìn)行描述還比較粗糙，首先是因?yàn)樾鹿?jié)點(diǎn)在加入之前，對網(wǎng)絡(luò)全局的信息進(jìn)行了解和把握具有很大的難度，其次一個(gè)原因是單一的優(yōu)先連接不能夠描述復(fù)雜的加入決策過程，而且在全網(wǎng)中容易形成少量的集散節(jié)點(diǎn)。所以要建立更加符合現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)拓?fù)涮卣鞯木W(wǎng)絡(luò)模型則需要考慮更完善的加入規(guī)則。

現(xiàn)在對于構(gòu)建計(jì)算機(jī)模型主要是依據(jù)自治域級和路由器級，但由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦栽诓煌瑢哟魏筒煌?guī)模中表現(xiàn)出某種本質(zhì)上的相似性，所以，本拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建都適應(yīng)于這兩個(gè)級。此模型主要的規(guī)則是前面提到的通過生長和局部優(yōu)先連接，來形成計(jì)算機(jī)拓?fù)淠Ｐ停@種形成機(jī)制就好像一個(gè)層次化比較強(qiáng)的選舉過程，如圖2所示：

圖2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?

此模型首先假設(shè)在一個(gè)平面中分布著n個(gè)節(jié)點(diǎn)，并存在著一個(gè)離散的均勻走動的時(shí)鐘，這些節(jié)點(diǎn)都清楚自己是何時(shí)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的，這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)刻分布是從零時(shí)刻開始至具體某一特定時(shí)刻內(nèi)的隨機(jī)分布。每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)前后的動作就是接收和發(fā)送消息及依據(jù)所接收的消息產(chǎn)生響應(yīng)。發(fā)送和接收的消息中包括了自己的優(yōu)先度以及消息傳達(dá)的范圍等內(nèi)容。并且這些節(jié)點(diǎn)優(yōu)先度將對其消息傳送的范圍即輻射半徑產(chǎn)生直接的影響。在節(jié)點(diǎn)接收消息之后往往是按照消息源的優(yōu)先度來確定其是否跟發(fā)送消息的節(jié)點(diǎn)建立連接，若所接收到的許多消息源節(jié)點(diǎn)存在相近的優(yōu)先度，其將會隨機(jī)地選擇一個(gè)消息源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。通過這種規(guī)則進(jìn)行不斷的演化和發(fā)展，將會得出圖2的結(jié)果。其中a圖表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成的初始階段，那時(shí)僅僅只有一小部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行活動，每個(gè)節(jié)點(diǎn)度都比較小，其發(fā)送和接收消息的范圍還比較小，所以這些節(jié)點(diǎn)往往只跟自己相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。而隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)，節(jié)點(diǎn)度的不斷增加，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息所能到達(dá)的距離越來越遠(yuǎn)，即所形成的連接會越來越大、越來越多。在局部區(qū)域勝出的節(jié)點(diǎn)代表整個(gè)區(qū)域參與更大范圍的競爭，以致形成更大區(qū)域的代表。這個(gè)過程將持續(xù)下去，直到網(wǎng)絡(luò)中形成幾個(gè)較大的聚集中心。如圖2(b)、(c)所示，這種自組織的層次網(wǎng)絡(luò)并不具有預(yù)先設(shè)置的層次數(shù)。這就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。

3.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)置

由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋偷亩鄻有裕沟糜?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。在這個(gè)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供給者和請求者之間的通信是在一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的。對于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的問題，必須建立起符合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。具體問題如下：①語言不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體如何才可實(shí)現(xiàn)彼此通信?②如何才能保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)體正確接收數(shù)據(jù)?③怎樣實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體之間的聯(lián)系？④數(shù)據(jù)怎樣傳送給指定的接收者?⑤怎樣避免網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸沖突問題，怎樣對數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制以避免數(shù)據(jù)信息丟失?⑥如何通過介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的傳輸？⑦在物理上的各種傳輸線路是如何建立的？

對于上述問題的解決，建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系是一種有效途徑。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系主要是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能進(jìn)行有效的分解，接著對各種分解后的功能進(jìn)行設(shè)定，以滿意用戶的需求。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系其實(shí)就是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)主要是任何一層都是在前一層的基礎(chǔ)上建立起來的，其低層總是為高層服務(wù)。比如，第N層中的實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí)，就充分利用N-1層提供的服務(wù)，由于N-1層同樣使用了N-2層的服務(wù)，所以N層也間接利用了N-2 層提供的功能。N層是將以下各層的功能“增值”，即加上自己的功能，為N+1提供更完善的服務(wù)，同時(shí)屏蔽具體實(shí)現(xiàn)這些功能的細(xì)節(jié)。其中，最低層是只提供服務(wù)而不使用其他層服務(wù)的基本層；而最高層肯定是應(yīng)用層，它是系統(tǒng)最終目標(biāo)的體現(xiàn)。

因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系的核心是如何合理地劃分層次，并確定每個(gè)層次的特定功能及相鄰層次之間的接口。由于各種局域網(wǎng)的不斷出現(xiàn)，迫切需要不同機(jī)種互聯(lián)，以滿足信息交換、資源共享及分布式處理等需求，這就要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)體系中，通常把每一層在通信中用到的規(guī)則與約定稱為協(xié)議。協(xié)議是一組形式化的描述，它是計(jì)算機(jī)通信的語言，也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件開發(fā)的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)如果要相互“交談”，它們就必須使用一種標(biāo)準(zhǔn)的語言，有了共同的語言，交談的雙方才能相互“溝通”。考慮到環(huán)境及通信介質(zhì)的不可靠性，通信雙方要密切配合才能完成任務(wù)。通信前，雙方要取得聯(lián)絡(luò)，并協(xié)商通信參數(shù)、方式等；在通信過程中，要控制流量，進(jìn)行錯誤檢測與恢復(fù)，保證所傳輸?shù)男畔?zhǔn)確無誤；在通信后，要釋放有關(guān)資源(如通信線路等)。由于這種通信是在不同的機(jī)器之間進(jìn)行，故只能通過雙方交換特定的控制信息才能實(shí)現(xiàn)上述目的，而交換信息必須按一定的規(guī)則進(jìn)行，只有這樣雙方才能保持同步，并能理解對方的要求。

4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計(jì)分析

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計(jì)主要是指節(jié)點(diǎn)之間的鏈路冗余，也就是指在一條鏈路發(fā)生斷路時(shí)，可以通過其他冗余的鏈路進(jìn)行通信，以保證數(shù)據(jù)的安全。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計(jì)一般是包括核心層和接入層兩個(gè)方面的冗余設(shè)計(jì)，核心層冗余設(shè)計(jì)主要是采用了節(jié)點(diǎn)之間的連線的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行，即在一條線路斷路時(shí)可以通過其他的兩條或者兩條以上的線路進(jìn)行通信；接入層冗余設(shè)計(jì)一般是通過雙上聯(lián)或者三上聯(lián)的方式進(jìn)行的。

5結(jié)束語

在實(shí)際應(yīng)用中，為了適應(yīng)不同的要求，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一定是單一的，往往都是幾種結(jié)構(gòu)的混用。這些結(jié)構(gòu)的混合使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性極強(qiáng)，在其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建和形成中表現(xiàn)出來、具體所形成的拓?fù)湟?guī)則是：Internet網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的生長性和優(yōu)先連接。通過其不斷的生長以及生長出的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先連接，從而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫纬梢环N消息自組織和傳遞的過程，最終發(fā)展成一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系，其核心是一種層次結(jié)構(gòu)，通過協(xié)議加以溝通，進(jìn)行信息的傳遞。此外在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的冗余設(shè)計(jì)，最大限度地保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性、安全性。