现场总线技术的精彩揭秘工业以太网结构与术语之谜
重构后的文本：
工业以太网的精彩：揭秘现场总线技术的优点与术语之谜
拓扑结构与专业术语
工业以太网采用星型或分散星型拓扑结构，利用集线器或交换机。EIA-485和CAN采用总线型拓扑，但工业以太网中的网络设计更为灵活。
接线技术
工业以太网使用屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线、多模光缆以及单模光纤。速率越高，所需电缆质量就越高。10Mbps适用于双绞线，而100Mbps则需要五类或超五类电缆。在光纤通信中，多模光纤波长通常为62.5/125μm或50/125μm；单模光纤内芯细小，只有10μm左右。
接头与连接方式
RJ-45接头是最常见的，它包括两对导体，一对用于发送，一对用于接收。在MDI定义中，这四个信号分别标识为RD+，RD-，TD+，TD-。DTE和DCE组成一条通信链路，其端口标识为MDI-X表明DTE和DCE可以直接连接。而当两个DTE或两个DCE相连时，可以通过集线器提供的上连端口进行连接，不需要交叉电缆。
工业以太网与普通商用产品
工业以太网兼容IEEE802.3标准，但其设计和包装考虑了工业环境特有的要求，如高温、高湿、振动等，以及易于安装在控制柜内、低压交流直流电源需求及特殊安全标准等。因此，它不能简单地将市场上可用的商用产品应用到现场环境中。
速度与距离限制
在讨论共享型以太网距离时，我们必须考虑碰撞域概念。半双工网络通过CSMA/CD确定媒体访问方式，在发送前会检测信道是否空闲，并在传输过程中监听是否有其他设备正在同步传送。如果发生碰撞，则延迟后重新尝试。此机制下所有站点必须位于同一碰撞域内。
6 中继器与交换机功能比较
- 集线器（中继器）：构建以太网拓扑基础设备，可级联形成分散星形网络，对数据包完整性进行检测并产生阻塞信号隔离问题端口。
- 接口转接器：实现媒介类型转换，如将双绞线转换至光纤，是支持网络扩展至含有光纤应用场景的一种工具。
- 交换机（交换型集線器）：不仅能像物理层设备那样工作，还能终结每个端口上的碰撞域，因此能够大规模扩展网络性能，并且自动学习并维护一个端口地址表，以提高吞吐量。当一个端口收到的信息需广播发送时，将信息发往所有端口。但不同于集中式存储帧并再次广播到整个局域网的中心桥梁，每个交换机只负责自己的子区域，使得数据处理更加快速而不引入额外延迟。
7 半双工&全双工技术解析
半双工意味着同一媒体上同时只能进行发送或者接收操作；全双工则允许同时独立进行发送和接收操作。这使得全双工成为100Mbps高速网络中的关键因素，因为它能够有效提升数据传输效率。不过，由于集林器无法实现全雙工模式，全雙工通訊需要至少兩块網卡或者一個網卡與一個具有全雙工能力的交換機之间建立連結。此外，全雙工網段长度限制较短，最多只能包含两个设备，即两块網卡或者一个網卡與一個具有全雙工能力的交換機之间建立連結的情况下才可能实现此种模式。如果要达到更长距離傳輸，這種情況則必須考慮使用專門設計為長距離傳輸而設置好的單獨節點間連結，並將這些節點通過無衝突區域進行聯繫，這樣才能實現較長距離傳輸而不會導致資料損壩問題出現。此外，由於沒有第三方干擾，全雙功也能夠避免因第三方干擾導致錯誤發生，从而提高了數據傳輸準確性。但是，如果要實現長距離傳輸時，就需要考慮如何確保數據在過程中的完整性及安全性，因為即便是在無衝突區域內，也可能存在第三方對數據進行監聽甚至竊取的情況。在這種情況下，可以考慣採用加密技術來保護數據，以防止未經授權的人士從數據中獲取敏感信息。在此之前還應該做好充分調研並評估當地環境下的可能性風險，以及採取適當措施來保護這些重要資源。一旦確定了這些基礎事項後，那麼你就可以開始設計你的系統架構，並根據具體情況選擇合適的地理位置布局以及相關設備配置，以滿足你的需求並保持系統運行穩定。此外，你還應該注意的是，在實際應用過程中，你會遇到許多挑戰，比如如何管理大量設備？如何維護整個系統？以及如果某個部分故障怎么辦？等等。你可能需要尋求專業人士幫助來解決這些問題，這是一個複雜且涉及很多細節的事情，所以一定要謹慎處理。
