拓撲結構科技名詞定義
中文名稱：拓撲結構 英文名稱：topological structure 定義：根據拓撲關系進行空間數據的組織方式。 所屬學科：地理學（一級學科）；地理信息系統（二級學科） 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布
網路名片
計算機網路拓撲結構是指網路中各個站點相互連接的形式，在區域網中明確一點講就是文件伺服器、工作站和電纜等的連接形式。現在最主要的拓撲結構有匯流排型拓撲、星型拓撲、環型拓撲以及它們的混合型。顧名思義，匯流排型其實就是將文件伺服器和工作站都連在稱為匯流排的一條公共電纜上，且匯流排兩端必須有終結器；星型拓撲則是以一台設備作為中央連接點，各工作站都與它直接相連形成星型；而環型拓撲就是將所有站點彼此串列連接，像鏈子一樣構成一個環形迴路；把這三種最基本的拓撲結構混合起來運用自然就是混合型了。
目錄
簡介
計算機網路拓撲1. 匯流排拓撲結構
2. 星型拓撲結構
3.環形拓撲結構
4. 樹型拓撲結構
5. 網狀拓撲結構
6.混合型拓撲結構
7.蜂窩拓撲結構
8.衛星通信拓撲結構
開關電源拓撲
優缺點對比
結構分類一、星型拓撲結構
二、環型拓撲結構
三、匯流排拓撲結構
四、樹型拓撲結構
六、網狀拓撲結構
結構特徵簡介
計算機網路拓撲 1. 匯流排拓撲結構
2. 星型拓撲結構
3.環形拓撲結構
4. 樹型拓撲結構
5. 網狀拓撲結構
6.混合型拓撲結構
7.蜂窩拓撲結構
8.衛星通信拓撲結構
開關電源拓撲
優缺點對比
結構分類 一、星型拓撲結構
二、環型拓撲結構
三、匯流排拓撲結構
四、樹型拓撲結構
六、網狀拓撲結構
結構特徵
展開 編輯本段簡介
計算機網路的最主要的拓撲結構有匯流排型拓撲、星型拓撲、環型拓撲以及它們的混合型。 計算機網路的拓撲結構是把網路中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網路的拓撲結構。 網路的拓撲結構：分為邏輯拓撲和物理拓撲結構這里講物理拓撲結構。 匯流排型拓撲：是一種基於多點連接的拓撲結構，所有的設備連接在共同的傳輸介質上。匯流排拓撲結構使用一條所有PC都可訪問的公共通道，每台PC只要連一條線纜即可但是它的缺點是所有的PC不得不共享線纜，優點是不會因為一條線路發生故障而使整個網路癱瘓。 環行拓撲：把每台PC連接起來，數據沿著環依次通過每台PC直接到達目的地，在環行結構中每台PC都與另兩台PC相連每台PC的介面適配器必須接收數據再傳往另一台一台出錯，整個網路會崩潰因為兩台PC之間都有電纜，所以能獲得好的性能。 樹型拓撲結構：把整個電纜連接成樹型，樹枝分層每個分至點都有一台計算機，數據依次往下傳優點是布局靈活但是故障檢測較為復雜，PC環不會影響全局。 星型拓撲結構：在中心放一台中心計算機，每個臂的端點放置一台PC，所有的數據包及報文通過中心計算機來通訊，除了中心機外每台PC僅有一條連接，這種結構需要大量的電纜，星型拓撲可以看成一層的樹型結構不需要多層PC的訪問權爭用。星型拓撲結構在網路布線中較為常見。
編輯本段計算機網路拓撲
計算機網路的拓撲結構是引用拓撲學中研究與大小，形狀無關的點，線關系的方法。把網路中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網路的拓撲結構。網路的拓撲結構反映出網中個實體的結構關系，是建設計算機網路的第一步，是實現各種網路協議的基礎，它對網路的性能，系統的可靠性與通信費用都有重大影響。 最基本的網路拓撲結構有：環形拓撲、星形拓撲、匯流排拓撲三個。
1. 匯流排拓撲結構
是將網路中的所有設備通過相應的硬體介面直接連接到公共匯流排上，結點之間按廣播方式通信，一個結點發出的信息，匯流排上的其它結點均可「收聽」到。 拓撲結構
優點：結構簡單、布線容易、可靠性較高，易於擴充，節點的故障不會殃及系統，是區域網常採用的拓撲結構。 缺點：所有的數據都需經過匯流排傳送，匯流排成為整個網路的瓶頸；出現故障診斷較為困難。另外，由於信道共享，連接的節點不宜過多，匯流排自身的故障可以導致系統的崩潰。最著名的匯流排拓撲結構是乙太網（Ethernet）。
2. 星型拓撲結構
是一種以中央節點為中心，把若干外圍節點連接起來的輻射式互聯結構。這種結構適用於區域網，特別是近年來連接的區域網大都採用這種連接方式。這種連接方式以雙絞線或同軸電纜作連接線路。 優點：結構簡單、容易實現、便於管理，通常以集線器（Hub）作為中央節點，便於維護和管理。 缺點：中心結點是全網路的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網路的癱瘓。
3.環形拓撲結構
各結點通過通信線路組成閉合迴路，環中數據只能單向傳輸，信息在每台設備上的延時時間是固定的。特別適合實時控制的區域網系統。 優點：結構簡單，適合使用光纖，傳輸距離遠，傳輸延遲確定。 缺點：環網中的每個結點均成為網路可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網路癱瘓，另外故障診斷也較困難。最著名的環形拓撲結構網路是令牌環網（Token Ring）
4. 樹型拓撲結構
是一種層次結構，結點按層次連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或 拓撲結構示意圖
同層結點之間一般不進行數據交換。 優點：連結簡單，維護方便，適用於匯集信息的應用要求。 缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網路的運行。
5. 網狀拓撲結構
又稱作無規則結構，結點之間的聯結是任意的，沒有規律。 優點：系統可靠性高，比較容易擴展，但是結構復雜，每一結點都與多點進行連結，因此必須採用路由演算法和流量控制方法。目前廣域網基本上採用網狀拓撲結構。
6.混合型拓撲結構
就是兩種或兩種以上的拓撲結構同時使用。 優點：可以對網路的基本拓撲取長補短。 缺點：網路配置掛包那裡難度大。
7.蜂窩拓撲結構
蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。它以無線傳輸介質(微波、a衛星、紅外線、無線發射台等)點到點和點到多點傳輸為特徵，是一種無線網，適用於城市網、校園網、企業網，更適合於移動通信。 在計算機網路中還有其他類型的拓撲結構，如匯流排型與星型混合、匯流排型與環型混合連接的網路。在區域網中，使用最多的是星型結構。
8.衛星通信拓撲結構
優點： 缺點：
編輯本段開關電源拓撲
隨著PWM技術的不斷發展和完善，開關電源以其高的性價比得到了廣泛的應用。開關電源的電路拓撲結構很多，常用的電路拓撲有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。其中， 在半橋電路中，變壓器初級在整個周期中都流過電流，磁芯利用充分，且沒有偏磁的問題，所使用的功率開關管耐壓要求較低，開關管的飽和壓降減少到了最小，對輸入濾波電容使用電壓要求也較低。由於以上諸多原因，半橋式變換器在高頻開關電源設計中得到廣泛的應用。 開關電源常用的基本拓撲約有14種。 每種拓撲都有其自身的特點和適用場合。一些拓撲適用於離線式(電網供電的)AC/DC變換 網路拓撲
器。其中有些適合小功率輸出(<200W)，有些適合大功率輸出；有些適合高壓輸入(≥220V AC)，有些適合120V AC或者更低輸入的場合；有些在高壓直流輸出(>～200V)或者多組(4～5組以上)輸出場合有的優勢；有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出紋波和雜訊也是選擇拓撲經常考慮的因素。 一些拓撲更適用於DC/DC變換器。選擇時還要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。另外，有些拓撲自身有缺陷，需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。 因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就註定失敗。 開關電源常用拓撲： buck開關型調整器拓撲 、boost開關調整器拓撲 、反極性開關調整器拓撲 、推挽拓撲 、正激變換器拓撲 、雙端正激變換器拓撲 、交錯正激變換器拓撲 、半橋變換器拓撲 、全橋變換器拓撲 、反激變換器 、電流模式拓撲和電流饋電拓撲 、SCR振諧拓撲 、CUK變換器拓撲 開關電源各種拓撲集錦先給出六種基本DC/DC變換器拓撲 依次為buck，boost，buck－boost，cuk，zeta，sepic變換器
編輯本段優缺點對比
1、星形拓撲 星形拓撲是由中央節點和通過點到到通信鏈路接到中央節點的各個站點組成。 比較圖
星形拓撲結構具有以下優點： （1）控制簡單。 （2）故障診斷和隔離容易。 （3）方便服務。 星形拓撲結構的缺點： （1）電纜長度和安裝工作量可觀。 （2）中央節點的負擔較重，形成瓶頸。 （3）各站點的分布處理能力較低。 2、匯流排拓撲 匯流排拓撲結構採用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應的硬體介面直接連到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為匯流排。 匯流排拓撲結構的優點： （1）匯流排結構所需要的電纜數量少。 （2）匯流排結構簡單，又是無源工作，有較高的可靠性。 （3）易於擴充，增加或減少用戶比較方便。 匯流排拓撲的缺點： （1）匯流排的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。 （2）故障診斷和隔離較困難。 （3）分布式協議不能保證信息的及時傳送，不具有實時功能。 3、環形拓撲 環形拓撲網路由站點和連接站的鏈路組成一個閉合環。 環形拓撲的優點： （1）電纜長度短。 （2）增加或減少工作站時，僅需簡單的連接操作。 （3）可使用光纖。 環形拓撲的缺點： （1）節點的故障會引起全網故障。 （2）故障檢測困難。 （3）環形拓撲結構的媒體訪問控制協議都採用令牌傳達室遞的方式，在負載很輕時，信道利用率相對來說就比較低。 4、樹形拓撲 樹形拓撲從匯流排拓撲演變而來，形狀像一棵倒置的樹，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個分支還可再帶子分支。 樹形拓撲的優點： （1）易於擴展。 （2）故障隔離較容易。 樹形拓撲的缺點： 各個節點對根的依賴性太大。
編輯本段結構分類
網路拓撲結構是指拋開網路電纜的物理連接來討論網路系統的連接形式，是指網路電纜構成的幾何形狀，它能從邏輯上表示出網路伺服器、工作站的網路配置和互相之間的連接。 網路拓撲結構按形狀可分為：星型、環型、匯流排型、樹型及匯流排/星型及網狀拓撲結構。
一、星型拓撲結構
星型布局是以中央結點為中心與各結點連接而組成的，各結點與中央結點通過點與點方式連接，中央結點執行集中式通信控制策略，因此中央結點相當復雜，負擔也重。 以星型拓撲結構組網，其中任何兩個站點要進行通信都要經過中央結點控制。中央結點主要功能有： 1、為需要通信的設備建立物理連接； 2、為兩台設備通信過程中維持這一通路； 拓撲示意圖
3、在完成通信或不成功時，拆除通道。 在文件伺服器/工作站(File Servers/Workstation )區域網模式中，中心點為文件伺服器，存放共享資源。由於這種拓撲結構，中心點與多台工作站相連，為便於集中連線，目前多採用集線器(HUB)。 星型拓撲結構優點：網路結構簡單，便於管理、集中控制，組網容易，網路延遲時間短，誤碼率低。缺點：網路共享能力較差，通信線路利用率不高，中央節點負擔過重，容易成為網路的瓶頸，一旦出現故障則全網癱瘓。
二、環型拓撲結構
環形網中各結點通過環路介面連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中，環路上任何結點均可以請求發送信息。請求一旦被批准，便可以向環路發送信息。環形網中的數據可以是單向也可是雙向傳輸。由於環線公用，一個結點發出的信息必須穿越環中所有的環路介面，信息流中目的地址與環上某結點地址相符時，信息被該結點的環路介面所接收，而後信息繼續流向下一環路介面，一直流回到發送該信息的環路介面結點為止。 環形網的優點：信息在網路中沿固定方向流動，兩個結點間僅有唯一的通路，大大簡化了路徑選擇的控制；某個結點發生故障時，可以自動旁路，可靠性較高。缺點：由於信息是串列穿過多個結點環路介面，當結點過多時，影響傳輸效率，使網路響應時間變長；由於環路封閉故擴充不方便。
三、匯流排拓撲結構
用一條稱為匯流排的中央主電纜，將相互之間以線性方式連接的工站連接起來的布局方式，稱為匯流排形拓撲。 在匯流排結構中，所有網上微機都通過相應的硬體介面直接連在匯流排上， 任何一個結點的信息都可以沿著匯流排向兩個方向傳輸擴散，並且能被匯流排中任何一個結點所接收。由於其信息向四周傳播，類似於廣播電台，故匯流排網路也被稱為廣播式網路。 電路拓撲
匯流排有一定的負載能力，因此，匯流排長度有一定限制，一條匯流排也只能連接一定數量的結點。 匯流排布局的特點：結構簡單靈活，非常便於擴充；可靠性高，網路響應速度快；設備量少、價格低、安裝使用方便；共享資源能力強，非常便於廣播式工作，即一個結點發送所有結點都可接收。 在匯流排兩端連接的器件稱為端結器（末端阻抗匹配器、或終止器）。主要與匯流排進行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號反射回匯流排產生不必要的干擾。 匯流排形網路結構是目前使用最廣泛的結構，也是最傳統的一種主流網路結構，適合於信息管理系統、辦公自動化系統領域的應用。
四、樹型拓撲結構
樹形結構是匯流排型結構的擴展，它是在匯流排網上加上分支形成的，其傳輸介質可有多條分支，但不形成閉合迴路，樹形網是一種分層網，其結構可以對稱，聯系固定，具有一定容錯能力，一般一個分支和結點的故障不影響另一分支結點的工作，任何一個結點送出的信息都可以傳遍整個傳輸介質，也是廣播式網路。一般樹形網上的鏈路相對具有一定的專用性，無須對原網做任何改動就可以擴充工作站。 五、匯流排/星型拓撲結構 用一條或多條匯流排把多組設備連接起來，相連的每組設備呈星型分布。採用這種拓撲結構，用戶很容易配置和重新配置網路設備。匯流排採用同軸電纜，星型配置可採用雙絞線。
六、網狀拓撲結構
將多個子網或多個區域網連接起來構成網際拓撲結構。在一個子網中，集線器、中繼器將多個設備連接起來，而橋接器、路由器及網關則將子網連接起來。根據組網硬體不同，主要有三種網際拓撲： 1、網狀網： 拓撲比較圖
在一個大的區域內，用無線電通信連路連接一個大型網路時，網狀網是最好的拓撲結構。通過路由器與路由器相連，可讓網路選擇一條最快的路徑傳送數據。 2、主幹網： 通過橋接器與路由器把不同的子網或LAN連接起來形成單個匯流排或環型拓撲結構，這種網通常採用光纖做主幹線。 3、星狀相連網： 利用一些叫做超級集線器的設備將網路連接起來，由於星型結構的特點，網路中任一處的故障都可容易查找並修復。 應該指出，在實際組網中，為了符合不同的要求，拓撲結構不一定是單一的，往往都是幾種結構的混用。
編輯本段結構特徵
綜合以上所述，可總結出以下計算機網路拓撲結構： 1、匯流排拓撲結構是將網路中的所有設備通過相應的硬體介面直接連接到公共匯流排上，結點之間按廣播方式通信，一個結點發出的信息，匯流排上的其它結點均可「收聽」到。 優點：結構簡單、布線容易、可靠性較高，易於擴充，是區域網常採用的拓撲結構。缺點：所有的數據都需經過匯流排傳送，匯流排成為整個網路的瓶頸；出現故障診斷較為困難。最著名的匯流排拓撲結構是乙太網（Ethernet）。 2、星型拓撲結構每個結點都由一條單獨的通信線路與中心結點連結。 優點：結構簡單、容易實現、便於管理，連接點的故障容易監測和排除。缺點：中心結點是全網路的可靠瓶頸，中心結點出現故障會導致網路的癱瘓。 3、環形拓撲結構各結點通過通信線路組成閉合迴路，環中數據只能單向傳輸。 優點：結構簡單，適合使用光纖，傳輸距離遠，傳輸延遲確定。缺點：環網中的每個結點均成為網路可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網路癱瘓，另外故障診斷也較困難。最著名的環形拓撲結構網路是令牌環網（Token Ring） 4、樹型拓撲結構是一種層次結構，結點按層次連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或同層結點之間一般不進行數據交換。優點：連結簡單，維護方便，適用於匯集信息的應用要求。缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網路的運行。 5、 網狀拓撲結構又稱作無規則結構，結點之間的聯結是任意的，沒有規律。優點：系統可靠性高，比較容易擴展，但是結構復雜，每一結點都與多點進行連結，因此必須採用路由演算法和流量控制方法。目前廣域網基本上採用網狀拓撲結構。 6、混合型拓撲結構就是兩種或兩種以上的拓撲結構同時使用。優點：可以對網路的基本拓撲取長補短。缺點：網路配置掛包那裡難度大。 7、蜂窩拓撲結構蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。它以無線傳輸介質(微波、a衛星、紅外線、無線發射台等)點到點和點到多點傳輸為特徵，是一種無線網，適用於城市網、校園網、企業網，更適合於移動通信。在計算機網路中還有其他類型的拓撲結構，如匯流排型與星型混合、匯流排型與環型混合連接的網路。在區域網中，使用最多的是星型結構。 8、衛星通信拓撲結構。
簡介計算機網路拓撲1. 匯流排拓撲結構2. 星型拓撲結構3.環形拓撲結構4. 樹型拓撲結構5. 網狀拓撲結構6.混合型拓撲結構7.蜂窩拓撲結構8.衛星通信拓撲結構開關電源拓撲優缺點對比結構分類一、星型拓撲結構二、環型拓撲結構三、匯流排拓撲結構四、樹型拓撲結構六、網狀拓撲結構結構特徵
2. 基於Zigbee的遠程家庭監護系統的應用研究
無線感測器網路是由大量的感測器節點採用無線自組織方式構成的網路 其應用前景廣闊[ ][ ] Zigbee技術是一種具有統一技術標準的短距離無線通信技術 其PHY層和MAC層協議基於IEEE ． ． 協議標准 該標准把低能耗 低成本作為重要目標 主要應用於低速傳輸 可以作為無線感測器網路的通信協議
隨著社會老齡化的加劇 解決長期慢性病的監護成為重要的社會問題 一些突發性疾病和家庭保健 如心血管疾病 老人的日常護理 孕婦 胎兒 嬰兒 幼兒的保健也需要長期的家庭監護 由於我國醫療資源緊缺 研究基於公用網路的家庭醫療監護 建立小區醫療網路 可以提高醫療服務水平 減輕病人負擔 以往的解決方案是採用有線方式或簡單的無線數據發射接收方式 被監護者身上安裝的感測設備難以自由靈活地移動和接入 系統沒有擴展性 成本高 Zigbee 技術的出現為感測器信號的無線傳輸提供了新的解決方案 Zigbee節點有幾十米的覆蓋范圍 且可以增加路由節點 擴展覆蓋范圍 因此適用於家庭住宅 同時由於生理監護信號的數據傳輸流量不大 傳輸速率為 kbps的Zigbee能夠滿足生理數據傳輸要求 Zigbee感測節點可自由靈活地加入和離開網路 具有低功耗和低成本的特點
Zigbee無線感測器網路的上述特點使其在個人生理信號監測和遠程家庭監護方面將有很好的應用前景 本文在分析Zigbee無線感測器網路技術的基礎上 對其在移動監護的應用進行了研究
基於Zigbee的無線網路家庭監護系統架構
． 遠程家庭監護系統對網路的要求
家庭監護網路需要考慮能耗 覆蓋面 傳輸速率和互聯網進行通信等因素 本研究採用基於Zigbee技術的無線網路實現在室內對生理信號的採集 通過互聯網將生理數據傳輸到遠程監護伺服器 人體攜帶可移動生理信號感測器終端 在網路的可覆蓋范圍內活動 通過網路內的路由節點接入互聯網 Zigbee網路具有自組織 動態路由 網路節點少等特點 同時Zigbee網路考慮了節點的能量節約 減少節點處理器的計算負擔等問題 醫院或社區的醫生可以隨時通過互聯網查看患者的生理信息 可以對生理感測器的採集方式進行控制 同時也可以獲得無線網路中其他監護設備的信息
． 網路拓撲結構
IEEE ． ． 協議的網路拓撲結構有三種類型 星形結構 網格狀伍凳結構和族狀結構．如圖 所示 其中網格狀結構和族狀結構屬於點對點的結構 在 ． ． 網路中 根據設備所具有的通信能力可肢燃以分為全功能設備(FFD)和精簡功能設備(fIFD) FFD設備之間以及FFB設備與RFD設備之間可以直接通信 RFD之間不能直接通信 在IEEE ． + 網路中 有一個稱為PAN網路協調器的FFD設備 是感測器網路中的主控制器 每個網路僅有一個主控制器 網路協調器除了直接參與應用以外 還要完成成員的身份管理 鏈路狀態信息管理以及分組轉發等功能[ ][ ]
星形網路中所有節點都與中心協調器通信 節點間不能直接通信 中心節點的能量消耗大 適合於網路節點較少 網路結構簡單 小范圍的網路應用 而點對點網路中只要通信雙方都在其輻射范圍之內 任何兩個設備之間都可以通信 點對點網路中的協調器主要負責實現管理鏈路狀態信息 認證設備身份等功能 點對點網路支持Ad Hoc網路 且可以構造更復雜的網路結構
在家庭監護系統中 被監護對象可能在多個房間內活動 為了能隨時擴大覆蓋范圍 且方便以後功能擴展 選用族狀網路拓撲結構 在與互聯網的連接方面 建立zi鹵ee無線網路與乙太網的網橋 將監護信息傳送到監控伺服器 實現監護信息的共享
家庭監護網路體系結構
基於上述分析 本文設計的遠程家庭監護網路體系結構如圖 所示 Zigbee無線系統主要由Zigbee無線感測器節點(脈搏感測器節點) 若干個具有路由功能的無線節點和zigbee中心網路協調器(連接家庭無線網橋)組成 無線網橋連接zigbee無線網路與乙太網 是家庭無線網路的核心部分 負責無線感測器網歷橘虛絡節點和設備節點的管理 圖中A B C D為具有路由功能的FFD節點 感測器節點與路由節點自主形成一個多跳的網路
脈搏感測器節點可以通過A B C D節點向網關發送數據 由於被監護者在家庭內自由活動 所以其攜帶的感測器節點的路由可能是動態變化的 所設計的 Zigbee無線節點的室內通信距離為 ～ m A B C D節點可根據房間的分布進行布置 以能夠最大程度地覆蓋活動區域 脈搏生理數據經過家庭網關傳輸到遠程監護伺服器 遠程監護伺服器負責脈搏生理數據的實時採集 顯示和保存 其他的監護信息如監護圖像 安全設備狀態等也可以傳輸到伺服器 醫院監護中心和醫生可以登錄監護伺服器查看被監護者的生理信息．也可以遠程式控制制家庭Zigbee無線網路中的感測器和設備 從而在被監護病人出現異常時 能及時檢測到並採取搶救措施 被監護者的親屬等也可以登錄監護伺服器隨時了解被監護者的健康狀況
Zigbee家庭無線網路監護系統硬體結構
對於感測器節點 需要具有小尺寸 低功耗 適應性強的特點 根據 Zigbee協議標准 Zigbee設備發射輸出為 ~ ． dbm 通信距離為 ~ m 能夠檢測能量和鏈路質量 根據這些檢測結果 可自動調整設備的發射功率 在保證通信鏈路質量的條件下 最小地消耗設備能量 目前市場上的無線發射 接收晶元典型的有Chipcon公司和Freeseale公司的產品 本文選用Freescale的 作為系統的射頻晶元 此晶元可以結合Freescale公司的控制器GT 一起組成低功耗的無線模塊 無線感測器節點的結構框圖如圖 所示
由於無線感測器具有隨身攜帶要求 因此採用紐扣電池 脈搏感測器採用PVDF壓電薄膜 其輸出阻抗很大 由調理電路實現信號放大和濾波 設計時考慮到高頻電路對感測器信號的干擾 感測器調理電路與高頻發射接收部分分開設計 天線設計是無線模塊設計的關鍵 直接影響到感測器節點的通信質量和通信距離 可以參照常用的 ． GHz天線的設計方法 本設計採用偶極子微帶PCB板天線 所有銅箔的走線均採用微帶傳輸線的原理 以減少反射引起的傳輸損耗 獲得較大的輸出功率和較高的接收靈敏度
家庭網關負責家庭無線感測器網路的控制和管理 實現信息的融合處理 並將信息傳輸到互聯網 家庭網關的數據傳輸和運算量較大 並且可以採用外部電力作為電源供應 因此採用具有較強的信息處理能力和網路功能的arm 系列作為控制器 本文採用三星的S C 作為控制器 無線發射晶元採用 Freeseale的MCl 無線控制器晶元採用GT 兩者通過SPI口通信 無線網關的硬體結構如圖 所示
Zigbee無線網路軟體系統
Zigbee協議棧由一系列分層結構組成 每一層為上一層提供服務 數據實體提供數據傳輸服務 管理實體提供其他功能服務 每種服務實體通過服務接入點CsAP)為上層提供介面 基於Zigtme網路軟體分層結構如圖 所示
PHY層和MAC層由IEEE ． ． 標准組制定 物理層定義了物理無線信道和MAC子層之間的介面 提供物理層數據服務和物理層管理服務 物理層數據服務從無線信道上收發數據 物理管理層維護一個由物理層相關數據組成的資料庫
Zigbee聯盟基於 ． ． 標准提供了網路層和應用支持層及應用層框架 Zigbee網路層提供加入和離開網路機制 對數據進行加密以及幀路由等功能 路由協議負責將數據分組從源節點通過網路轉發到目的節點 主要完成兩個功能 ( )尋找源節點和目的節點間的優化路徑 ( )將數據分組沿著優化路徑轉發 為了能夠高效利用能量 減少通信量 Zigbee網路允許樹形路由選擇 即樹形結構選址 有了樹形路由選擇 設備不必保存佔有龐大內存的路由表或者進行額外的空中下載操作來發現路徑 從而減小了網路流量 為避免錯誤信息超過一定長度的過渡路由而產生額外的流量 Zigbee路由允許路由器去發現捷徑
路由演算法採用AODV(Ad hoc On Demand Distance Vetor)演算法 每個路由器維護一張路由表 並定期與其鄰居路由器交換路由信息 根據最小路由矢量更新自己的路由表 應用層框架定義監護網路節點協議
無線網關連接內部無線網路與外部有線乙太網 網關設計模型如圖 所示 網關採用arm 系列實現 運行Linux操作系統 在Zigbee協議幀的基礎上 建立無線阿關的通信協議 包括設備編號 數據流方向 數據信息等 開機上電後．系統自檢 硬體初始化 與遠程監護伺服器連接後進入數據流中繼服務 實現數據協議的轉換等功能 遠程伺服器接受連接後 隨時接收傳輸的數據．並根據需要分類保存到資料庫伺服器
實驗結果分析
根據設計的zigbee無線監護網路平台 對人體隨身攜帶的脈搏壓力信號進行連續採集 並在監護伺服器上實時顯示 採用 位A/D轉換器 數據采樣頻率 Hz 有線網路環境為校園區域網 採集數據的波形如圖 所示 圖 為投有使用網路傳輸 直接經過計算機採集的脈搏信號的波形曲線 采樣頻率為 Hz
通過對比圖 和圖 可以看出 經過家庭監護網路採集到的脈搏數據信號波形基本沒有變形 只是網路的延時使信號產生了微小的抖動 當系統接入互聯網 延時會加大 抖動更加明顯 通過增加緩沖區等方法可以減小影響網路延時對實時信號採集 另一方面 由於人體的活動也會給信號帶來很大的干擾．可進一步採取濾波等措施減小干擾
lishixin/Article/program/qrs/201311/11071
3. 什麼是網路架構
問題一：網路架構是什麼 傳統的網路架構：星型、環形、匯流排型,其實最重要的還是交換技術：乙太網、令牌環和FDDI、atm。
網路架構，是物理層面的。交換技術是一種信息傳遞技術，網路架構是交換技術的載體。
OSI是一個開放性的通行系統互連參考模型，他是一個定義的非常好的協議規范。OSI模型有7層結構，每層都可以有幾個子層。七層都是什麼應該知道吧。
問題二：網路架構師是做什麼的？ 網路架構師英文叫Internet architect。
平時的工作就是負責網路技術架構選型、並主導功能模塊設計、數據結構設計、對外介面設計；負責與相關技術合作團隊的技術協調；對各種前瞻技術進行預研並形成企業內部是否引入以及如何引入的建議；負責現有產品的的運營數據分析、用戶反饋收集和功能優化；負責跟蹤競爭對手動態、新產品調研分析；負責協調網站產品的創意、策劃、改版、網站系統功能策劃等工作；負責網站產品欄目、需求的分析規劃和細化工作；負責項目上線後的日常運營管理，提供不同階段欄目規劃和實施狀態報告；負責優化項目的用戶體驗,提升親和力和易用性。
大學專業學的是計算機專業。年薪10-15萬。適合有出色的組織能力和表達能力，良好的溝通技巧，能夠承受工作壓力，良好的溝通、協調能力和團隊協作精神，邏輯分析能力強，具備快速抽象業務和分析問題的能力的人去做。
問題三：TCP/IP網路結構的核心是什麼？ 路由器和交換設備
問題四：LTE的網路結構是什麼 LTE網路特點
與傳統3G網路比較，LTE的網路結更加簡單扁平，降低組網成本，增加組網靈活性，主要特點表現在：
網路扁平化使得系統延時減少，從而改善用戶體驗，可開展更多業務；
網元數目減少，E-UTRAN只有一種節兄鎮點網元E-Node B，使得網路部署更為簡單，網路的維護更加容易；
取消了RNC的集中控制，避免單點故障，有利於提高網路穩定性；
LTE-扁平化接入網路架構
LTE的主要網元包括：
E-UTRAN(接入網)：e-NodeB組成
EPC(核心網)：MME，S-GW，P-GW
LTE的網路介麵包括：
X2介面：e-NodeB之間的介面，支持數據和信令的直接傳輸
S1介面：連接e-NodeB與核心網EPC的介面
S1-MME：e-NodeB連接MME的控制面介面
S1-U： e-NodeB連接S-GW 的用戶面介面桐汪
E-Node B
具有現3GPP Node B全部和RNC大部分功能，包括：
物理層功能
MAC、RLC、PDCP功能
RRC功能
資源調度和無線資源管理
無線接入控制
移動性管理
MME
NAS信令以及安全性功能
3GPP接入網路移動性導致的CN節點間信令
空閑模式下UE跟蹤和可達性
漫遊
鑒權
承載管理功能（包括專用承載的建立）
Serving GW
支持UE的移動性切換用戶面數據的功能
E-UTRAN空閑模式下行分組數據緩存和尋呼支持
數據包路羨輪粗由和轉發
上下行傳輸層數據包標記
PDN GW
基於用戶的包過濾
合法監聽
IP地址分配
上下行傳輸層數據包標記
DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）
問題五：什麼是網路架構？ 網路架構是網路的基本結構，可以分為功能上的架構，如行為/流程，和邏輯上的架構，如資源/需求
問題六：計算機網路結構分幾種？哪幾種？ 計算機網路的分類方式有很多種,可以按地理范圍、拓撲結構、傳輸速率和傳輸介質等分類。
⑴按地理范圍分類
①區域網LAN(Local Area Network)
區域網地理范圍一般幾百米到10km之內,屬於小范圍內的連網。如一個建築物內、一個學校內、一個工廠的廠區內等。區域網的組建簡單、靈活,使用方便。
②城域網MAN(Metropolitan Area Network)
城域網地理范圍可從幾十公里到上百公里,可覆蓋一個城市或地區,是一種中等形式的網路。
③廣域網WAN(Wide Area Network)
廣域網地理范圍一般在幾千公里左右,屬於大范圍連網。如幾個城市,一個或幾個國家,是網路系統中的最大型的網路,能實現大范圍的資源共享,如國際性的Internet網路。
⑵按傳輸速率分類
網路的傳輸速率有快有慢,傳輸速率快的稱高速網,傳輸速率慢的稱低速網。傳輸速率的單位是b/s(每秒比特數,英文縮寫為bps)。一般將傳輸速率在Kb/s―Mb/s范圍的網路稱低速網,在Mb/s―Gb/s范圍的網稱高速網。也可以將Kb/s網稱低速網,將Mb/s網稱中速網,將Gb/s網稱高速網。
網路的傳輸速率與網路的帶寬有直接關系。帶寬是指傳輸信道的寬度,帶寬的單位是Hz(赫茲)。按照傳輸信道的寬度可分為窄帶網和寬頻網。一般將KHz―MHz帶寬的網稱為窄帶網,將MHz―GHz的網稱為寬頻網,也可以將kHz帶寬的網稱窄帶網,將MHz帶寬的網稱中帶網,將GHz帶寬的網稱寬頻網。通常情況下,高速網就是寬頻網,低速網就是窄帶網。
⑶按傳輸介質分類
傳輸介質是指數據傳輸系統中發送裝置和接受裝置間的物理媒體,按其物理形態可以劃分為有線和無線兩大類。
①有線網
傳輸介質採用有線介質連接的網路稱為有線網,常用的有線傳輸介質有雙絞線、同軸電纜和光導纖維。
●雙絞線是由兩根絕緣金屬線互相纏繞而成,這樣的一對線作為一條通信線路,由四對雙絞線構成雙絞線電纜。雙絞線點到點的通信距離一般不能超過100m。目前,計算機網路上使用的雙絞線按其傳輸速率分為三類線、五類線、六類線、七類線,傳輸速率在10Mbps到600Mbps之間,雙絞線電纜的連接器一般為RJ-45。
●同軸電纜由內、外兩個導體組成,內導體可以由單股或多股線組成,外導體一般由金屬編織網組成。內、外導體之間有絕緣材料,其阻抗為50Ω。同軸電纜分為粗纜和細纜,粗纜用DB-15連接器,細纜用BNC和T連接器。
●光纜由兩層折射率不同的材料組成。內層是具有高折射率的玻璃單根纖維體組成,外層包一層折射率較低的材料。光纜的傳輸形式分為單模傳輸和多模傳輸,單模傳輸性能優於多模傳輸。所以,光纜分為單模光纜和多模光纜,單模光纜傳送距離為幾十公里,多模光纜為幾公里。光纜的傳輸速率可達到每秒幾百兆位。光纜用ST或SC連接器。光纜的優點是不會受到電磁的干擾,傳輸的距離也比電纜遠,傳輸速率高。光纜的安裝和維護比較困難,需要專用的設備。
②無線網
採用無線介質連接的網路稱為無線網。目前無線網主要採用三種技術：微波通信,紅外線通信和激光通信。這三種技術都是以大氣為介質的。其中微波通信用途最廣,目前的衛星網就是一種特殊形式的微波通信,它利用地球同步衛星作中繼站來轉發微波信號,一個同步衛星可以覆蓋地球的三分之一以上表面,三個同步衛星就可以覆蓋地球上全部通信區域。
⑷按拓撲結構分類
計算機網路的物理連接形式叫做網......>>
問題七：tcp/ip網路結構的核心是什麼 路由器和交換機
4. 畫無線網路拓撲結構圖用的什麼軟體
拓撲結構圖是指由網路節點設備和通信介質構成的網路結構圖。
一般這種平面的結構圖都用coreldraw來製作，簡單的用WORD,EXCEL就能完成，對圖片色彩和視覺感官要求高的可以結合PHOTOSHOP來完成
專業性要求使用VISIO5專業版，圖庫比較多，並且安裝一次後只需COPY安裝目錄即可。VISIO2000專業版，除了圖庫多外，使用也容易。