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学习报告
第一:摄像头(CAMERA)
摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。模拟摄像头是将前端设备采集的视频图像的模拟信号在特定的视频采集卡下进行压缩,然后存储到计算机的硬盘中;数字摄像头不需要进行采集卡的压缩,而直接将图像通过传输设备直接存储到计算机的硬盘中。
摄像头按结构划分为:光学部分、电子部分、镜头三大类
光学部分:在选择摄像头时,镜头是很重要的,按感光器件类别来分,现在市场上摄像头使用的镜头大多为CCD和CMOS两种,其中CCD是应用在摄像、图像扫描方面的高端技术组件,CMOS则大多应用在一些低端视频产品中。
CCD(Charge Coupled Device),即“电荷耦合器件”,以百万像素为单位,现市面上的数码相机规格中有几百万像素,指的就是CCD的分辨率,CCD是一种感光半导体芯片,用于捕捉图形,广泛运用于扫描仪、复印件以及无胶片相机等设备,与胶卷的原理大致相似,光线穿过镜头,将图形信息投射到CCD上,与胶卷不同的是CCD既没有记录图形数据记录的能力,也没有永久保存下来的能力,甚至不具备“曝光”能力;所有图形数据都会不停地传送到“模-数”转换器、信号处理器、以及存储设备(如内存卡或内存芯片),CCD有各式各样的尺寸和形状,目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸,在相同的分辨率下,宜选择元件尺寸较大的为好。
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),即“互补金属氧化物半导体”,它是计算机系统内的一种重要芯片,保存了系统引导所需的大量资料,CMOS传感器便于大规模生产,并且速度快、成本低,是数码相机关键器件的发展方向之一。CCD和CMOS在制造上主要区别于CCD是集成在半导体单晶材料上,而CMOS是集成在金属氧化物的半导体材料上,工作原理没有本质的区别,CCD只有少数几个厂商,如索尼、松下等;而CCD制造工艺比较复杂,采用CCD的摄像头价格都会比较贵,经过技术改造,目前CCD和CMOS的实际效果差距已经减少了很多,而且CMOS的制作成本和功耗都低于CCD,所以很多摄像头生厂商都采用CMOS的感光元件;成像方面:在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确,而CMOS的产品往往通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光也不太好,由于自身物理特性的原因,CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的,但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在同领域还是得到广泛应用
名词解释:
通透性(permeability):膜允许离子或分子穿过的性质。可用定性和定量方法测得。质膜的通透性是影响细胞进行内外物质交换的重要因素。主要应用于细胞生物学和细胞生理。
电子部分:在摄像头中,中星微(VIMICRO)301S主控芯片,是目前摄像头中最好的核心IC之一。在DSP(数字信号处理Digital Signal Proceing,简称DSP)的选择上,是根据摄像头成本、市场接受程度来进行确定。现在DSP厂商在设计、生产DSP的技术已经逐渐成熟,在各项技术指标上相差不是很大,只是有些DSP在细微的环节及驱动程序要进行进一步改进。由于操作系统的不断升级,自从Windows xp sp2集成UVC模块以后,免驱摄像头因为无需安装驱动而逐步代替了有驱摄像头。在无驱摄像头中,主流的主控芯片有松瀚的288、嘉映的318、安国的3820、慧荣的371、中星微的334等。主控芯片里有310,320,3288,318,333,334,345,288,等等 这些都是市场上最常见的,只342和299很少见到,因为芯片的价格太高,所以基本没有几个厂家采用这两种主控,现在大型工厂基本采用是中星微301S主控。310、320、3288也是低端芯片主要用在中端产品上,318,334,333,345芯片四款不相上下,现在市场上333芯片非常少,因为333的已经停产了,后面主要以345为主,同等产品318的与334,345,333的相比,各有优点,318的亮度高,但有色彩一般,334、345、333的亮度低,但色彩很真实,288的相对取两者优点,但价格很高,所以现在主流还是333、334、345、318的主控
名词解释:
UVC,(全称为:USB video cla 或USB video device cla)既电脑硬件在不需要安装任何的驱动程序下即插即用,因为其驱动程序已经固化在硬件的芯片里面。可以使用UVC技术的包括摄像头、数码相机、电视棒及静态影像相机等设备;最新的UVC版本为UVC 1.1,由USB Implementers Forum定义包括基本协议及负载格式;网络摄像头是第一个支持UVC而且也是数量最多的UVC设备。
TI:德州仪器(Texas Instruments),简称TI,是全球领先的半导体公司,为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理(DSP)及模拟器件技术。除半导体业务外,还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。TI总部位于美国得克萨斯州的达拉斯。
镜头部分:摄像头的镜头是将拍摄的景物在传感器(CCD或CMOS)上成像的器件,它通常由几片透镜组成。从材质上看,摄像头的镜头可分为塑胶透镜(Plastic)和玻璃透镜(Gla)。通常摄像头用的镜头构造有:1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等(此处的P、G分别代表塑胶透镜和玻璃透镜,如1G1P表示这款摄像头的镜头由一片塑胶透镜和一片玻璃透镜组成)。透镜越多,成本越高;玻璃透镜比塑胶贵。因此一个品质好的摄像头应该是采用玻璃镜头,成像效果就相对塑胶镜头会好,玻璃透光性以及成像质量都具有较大优势,比较常使用在较为高端的摄像头上。现在市场上的大多摄像头产品为了降低成本,一般会采用塑胶镜头或半塑胶半玻璃镜头(即:1P、2P、1G1P、1G2P等)。
镜头通常有两个较为重要的参数。一个是光圈,它是安装在镜头上控制通过镜头到达传感器的光线多少的装置,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,即光圈越大,则景深越小。另一个是焦距,它基本上就是从镜头的中心点到传感器平面上所形成的清晰影像之间的距离。镜头的焦距决定了该镜头拍摄的物体在传感器上所形成影像的大小。假设以相同的距离面对同一物体进行拍摄,那么镜头的焦距越长,则物体所形成的影像就越大。
名词解释:
光圈:英文名称为Aperture,用来控制透过镜头进入机身内感光面的光量,是镜头的一个极其重要的指标参数,通常在镜头内。它的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少。表达光圈大小我们是用F值,其中,F=镜头的焦距/镜头的有效口径的直径。F后面的数值越小,光圈越大。光圈的作用在于决定镜头的进光量,光圈越大,进光量越多;反之,则越小。简单的说就是,拍摄时间不变的情况下,光圈越大,进光量越多,画面比较亮;光圈越小,画面比较暗。
焦距:英文名称为focal length,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中,从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。具有短焦距的光学系统比长焦距的光学系统有更佳聚集光的能力。简单的说焦距是焦点到面镜的顶点之间的距离。
接口:数字摄像机有USB接口(视频聊天用的),1394火线(高分辨率),千兆网接口(网络摄像机),模拟摄像机多采用AV端子(视频线+地线),S-VIDEO端子,(俗称莲花头),输出标准电视信号(PAL+NTSC)。
分辨率:模拟摄像头的分辨率一般维持在752*582左右,像素也就41万左右,而数字摄像头的像素数市面上常见有百万像素,但是这并不代表数字摄像机比模拟摄像机的成像分辨率高,其原因是模拟摄像机采集的信号直接输入至显示器或电视上面,感光元器件与电视扫描信号成一定的换算关系,图像的显示质量已经确定,所以模拟摄像头的分辨率没有必要做到那么大。
第二:IPCamera和WEBCamera IPCamera: 是一台可独立运作的网页服务器,不需连接到计算机上, 供用户从世界各地以网页浏览器或客户端软件来实时监看影像监听声音.其为一低成本的远程视讯、音频传输解决方案, IP CAMERA本身已经集成摄像头.在远程的用户只需在网页浏览器上入IP CAMERA的IP 地址或网域名, 就可实时由远程监看影像,监听现场声音,还可以与计算机进行对讲。使用操作非常方便.同时IP CAMERA可设定12 个用户账号及指定固定IP 地址来绑定, 以防外人偷看, 并具有移动侦测功能, 当有事件发生时会主动发送电子邮件、抓拍或录像存储在本机SD卡上,方便用户查询.IP CAMERA 另提供一套Windows 系统用的多屏管理软件, 让用户可在一台计算机上同时监控多路图像.IP Camera是一款一体化IP摄像机解决方案。它采用高集成度的单芯片在单板上实现集音视频采集、压缩、网络传输于一体的媒体处理,为用户实现基于本地网络(LAN)和广域网(WAN)的远程视频监控设备–-网络摄像机系列产品提供了一种超清晰、高集成度、低成本的解决方案,方便用户快速实现从模拟监控摄像产品向数字化网络摄像产品的转型。该网络摄像机产品方案适用于中小家庭或商务办公室,以及需要运用到远程网络视频传输及监控的各种场合,该产品易于安装,操作简便。
1-2 产品特性
–-采用高性能、功能强大的可编程媒体处理器Hi3510,单芯片SOC,内置(ARM+DSP)和高速视频协议处理器
–-采用优化H.264视频压缩算法,轻松实现高清晰图像的低网络带宽传输 –-最大可支持12个用户同时浏览
–-内置Web Server方便用户使用标准的IE浏览器实现对前端的实时监看和设置管理 –-支持WIFI/802.11b/g无线网络 –-带SD卡插槽,方便用户本地存储图像 –-影像分辨率: 640 x 480, 320 x 240.–-支持远程系统升级
–-支持动态域名解析,支持LAN和Internet(ADSL、Cable Modem)–-支持多种网络协议:TCP/IP, UDP, SMTP, PPPoE, Dynamic DNS, DNS Client, SNTP, BOOTP, DHCP, FTP, SNMP , WIFI/802.11b/g –-支持双向语音对讲和语音广播
–-移动侦测报警功能(可设区域和灵敏度)–-支持图像屏蔽∕图像抓拍
–-异常自动恢复功能,网络中断后可自动连接 –-动态报警功能,可以设置报警时间区域 –-1G下刻录3小时视频
WEBCamera: 即网络摄像头简称WEBCAM,英文全称为WEB CAMERA,是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机,它可以将影像透过网络传至地球另一端,且远端的浏览者不需用任何专业软件,只要标准的网络浏览器(如“Microsoft IE 或Netscape), 即可监视其影像。除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外,机内还内置了数字化压缩控制器和基于WEB的操作系统,使得视频数据经压缩加密后,通过局域网,internet或无线网络送至终端用户。而远端用户可在PC上使用标准的网络浏览器,根据网络摄像机的IP地址,对网络摄像机进行访问,实时监控目标现场的情况,并可对图像资料实时编辑和存储,同时还可以控制摄像机的云台和镜头,进行全方位地监控.主要特点为:包括一个镜头、光学过滤器、影像感应器、视频压缩卡、Web服务器、网卡等设备。采用嵌入式系统,无需计算机的协助便可独立工作。有独立的IP地址,可通过LAN、DSL连接或无线网络适配器直接与以太网连接。支持多种网络通信协议,如TCP/IP,局域网上的用户以及INTERNET上的用户使用标准的网络浏览器就可以根据IP地址对网络摄像机进行访问。观看通过网络传输的实时图像。通过对镜头、云台的控制,对目标进行全方位的监控。先进的网络摄像机还包含很多其它更有吸引力的功能,例如运动探查,电子邮件警报和FTP报警等。采用了新的MPEG4视频压缩技术,从根本上很好地解决了图像数字化和带宽之间的突出矛盾,算法的特点在于它实现了高质量视频图像的极高压缩比。对比同样的DVD图像质量,压缩比相对MPEG2提高了3-5倍以上,MPEG4技术使网络摄像机进入实用化阶段。
网络摄像机的主要用途是用于视频监控。
名词解释: H.264和MPEG-4 H.264是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个,一个是“国际电联(ITU-T)”,它制定的标准有H.26
1、H.26
3、H.263+等,另一个是“国际标准化组织(ISO)”它制定的标准有MPEG-
1、MPEG-
2、MPEG-4等。而H.264则是由两个组织联合组建的联合视频组(JVT)共同制定的新数字视频编码标准,所以它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4高级视频编码(Advanced Video Coding,AVC),而且它将成为MPEG-4标准的第10部分。因此,不论是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10,还是ISO/IEC 14496-10,都是指H.264。
第三:DVS和DVR DVS(digital video server)网络视频服务器、又叫数字视频编码器,是一种压缩、处理音视频数据的专业网络传输设备,由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成,主要是提供视频压缩或解压功能,完成图象数据的采集或复原等,目前比较流行的基于MPEG-4或H.264的图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。
经过近几年的发展,目前已经由单功能的视频传输,逐渐发展成为带WIFI网络,带本地SD卡存储,或USB存储或IDE硬盘存储等;传输通道也从原来单路逐渐发展成为:单路D1,两路HD1,四路CIF和多路兼容的多菜单操作与管理的集成系统。
目前,网络视频服务器的通讯方式也由原来单纯的有线网络,逐渐发展成为:有线与无线WIFI(802.11a b g通讯协议)兼容,无线的传输距离也由原来的几十米(30-100米),发展成为目前的几十公里(30-50公里)。网络视频服务器与模拟摄像机连接到一起就构成了数字摄像机,又称IP摄像机,是从模拟摄像机向IP摄像机过渡的一种中间产品。
网络视频服务器具有传统设备所不具备的诸多特点,具体表现如下:
(1)将多通道、网络传输、录像与播放等功能简单集成网络,这点对目前的H264网络型硬盘录像机而言也很容易实现,但是两种产品的基本功能不同也导致了其应用场合不同,目前对于模拟阶段及第一代的网络性能不好的设备而言,网络视频服务器可以提供较低成本的解决方案。
(2)网络视频服务器通过网络技术,可以在实现只要能上网的地方就可以浏览画面,采用配套的解码器则可以不需要计算机设备直接传输到电视墙等方式浏览,极大的节约了远程监控的成本。
(3)网络视频服务器的多协议支持,与计算机设备进行完美的结合,形成更大的系统集成网络,完成数字化进程。
DVR即是Digital Video Recorder(也叫: Personal video recorder 即PVR)——数字视频录像机或数字硬盘录像机,我们习惯上称为硬盘录像机。相对于传统的模拟视频录像机,采用硬盘录像,故常常被称为硬盘录像机,也被称为DVR。它是一套进行图像存储处理的计算机系统,具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能,DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身,用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能,而且在价格上也逐渐占有优势。
DVR采用的是数字记录技术,在图像处理、图像储存、检索、备份、以及网络传递、远程控制等方面也远远优于模拟监控设备,DVR代表了电视监控系统的发展方向,是目前市面上电视监控系统的首选产品。一般分为:硬盘录像机,PC式硬盘录像机,嵌入式硬盘录像机等。
市面上流行的产品有PC平台DVR和嵌入式DVR,嵌入式DVR在稳定性、可靠性、易用性等方面有“专业化”的优势,嵌入式DVR会逐步侵占PC平台DVR的市场。PC平台DVR在通用性、可扩张性方面占有优势,在网络视频监控系统中仍可负担管理主机的角色,仍然有其自身的市场份额。
DVR系统的硬件主要由CPU,内存,主板,显卡,视频采集卡,机箱,电源,硬盘,连接线缆等构成。DVR系统的软件是由个人公司进行开发完成的,建立在硬件系统之上的,著名的DVR软件包括花生壳,DVR-CPS等
现阶段DVR所采用的压缩技术以JPEG、MPEG
1、MPEG2为主。至于压缩倍数为450倍静态图像可达800倍,分辨率输入可从320 ×240到1280 ×1024的MPEG4,对于DVR厂商而言无疑是一大福音,然而MPEG4规格虽已定出,但实际应用于DVR的技术上却尚未成熟,现阶段无论以软、硬件来实现都有待突破.第四:BOM 即是物料清单(Bill of Material, BOM),是指产品所需零部件明细表及其结构。具体而言,物料清单是构成父项装配件的所有子装配件、零件和原材料的清单,也是制造一个装配件所需要每种零部件的数量的清单。
物料清单表明了产品→部件→组件→零件→原材料之间的结构关系,以及每个组装件包含的下属部件(或零件)的数量和提前期(Lead Time)。这里,“物料”一词有着广泛的含义,它是所有产品、半成品、在制品、原材料、毛坯、配套件等与生产有关的物料的统称。
采用计算机辅助企业生产管理,首先要使计算机能够读出企业所制造的产品构成和所有要涉及的物料,为了便于计算机识别,必须把用图示表达的产品结构转化成某种数据格式,这种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单,即是BOM。它是定义产品结构的技术文件,因此,它又称为产品结构表或产品结构树。在某些工业领域,可能称为“配方”、“要素表”或其它名称。BOM的具体用途有:
1、是计算机识别物料的基础依据。
2、是编制计划的依据。
3、是配套和领料的依据。
4、根据它进行加工过程的跟踪。
5、是采购和外协的依据。
6、根据它进行成本的计算。
7、可以作为报价参考。
8、进行物料追溯。
9、使设计系列化,标准化,通用化。
产品要经过工程设计、工艺制造设计、生产制造3个阶段,相应的在这3个过程中分别产生了名称十分相似但却内容差异很大的物料清单EBOM、PBOM、DBOM。这是三个主要的BOM概念。
工程BOM——EBOM(Engineering BOM):产品工程设计管理中使用的数据结构,它通常精确地描述了产品的设计指标和零件与零件之间的设计关系。对应文件形式主要有产品明细表、图样目录、材料定额明细表、产品各种分类明细表等等。
计划BOM——PBOM(Plan BOM):是工艺工程师根据工厂的加工水平和能力,对EBOM再设计出来的。它用于工艺设计和生产制造管理,使用它可以明确地了解零件与零件之间的制造关系,跟踪零件是如何制造出来的,在哪里制造、由谁制造、用什么制造等信息。
设计BOM——DBOM(Design BOM):设计部门的DBOM是产品的总体信息,对应常见文本格式表现形式包括产品明细表、图样目录、材料定额明细表等等。
实际上BOM是一个广泛的概念,根据不同的用途,BOM有许多种类;设计图纸上的BOM,计划BOM,计算最终产品装配的制造BOM,计算成本的成本BOM,保养维修BOM等。根据在不同阶段应用侧重点不同,我们常常见到不同的BOM提法,常见的有:
制造BOM——MBOM(Manufacturing BOM):生产部门的MBOM是在EBOM的基础上,根据制造装配要求完善的,包括加工零部件JBOM和按工艺要求的毛胚、模具、卡具等PBOM。也可以称其为工艺BOM。对应常见文本格式表现形式包括工艺路线表、关键工序汇总表、重要件关键件明细表、自制件明细表、通用件明细表、通用专用工装明细表、设备明细表等等。
客户BOM——CBOM(Customer BOM):客户BOM实际上有两个含义,一个指从所有产品机构中筛选出客户订购的产品目录。一个指用户订购的具体规格产品的明细表。这个主要是对有些按照客户管理和组织产品图纸的企业非常实用的种表现形式。这种情况在PDM系统中比较常见,到ERP系统中由于还考虑到不同的客户订购产品对生产计划的影响,情况更加复杂一些,可能还扩展到计划BOM的范畴。
销售BOM——SBOM(SALE BOM):销售BOM是按用户要求配置的产品结构部分。对应常见文本格式表现形式包括基本件明细表、通用件明细表、专用件明细表、选装件明细表、替换件明细表、特殊要求更改通知单等等。在某些制造行业,对销售BOM提出了更高的要求,要求每个BOM可以跟踪每批订单在全生命周期内的物料信息,而且每个客户订单都有一个唯一的或者是根据订单产品种类多少确定的几个销售BOM。这个时候往往将销售BOM称为客户BOM。
维修BOM——WBOM:维修服务部门的是按维修要求产生的,对应文本格式包括消耗件清单、备用件清单、易损易耗件清单等等。维修BOM信息来源一般从设计BOM对应记录属性中筛选获得消耗件、备用件、易损易耗件明细。
采购BOM——CBOM:是根据生产要求外购的原材料、标准件和成套部件等产生的,对应文本格式主要包括外购件明细表、外协件明细表、自制件明细表和材料明细汇总表,采购BOM信息来源一般来源于设计图纸和工艺卡片上信息汇总。
成本BOM——CBOM(Costing Bill Of Material):是由MRPⅡ系统产生出来的。当企业定义了零件的标准成本、建议成本、现行成本的管理标准后,系统通过对PBOM和加工中心的累加自动地生成CBOM。它用于制造成本控制和成本差异分析。
其中,销售SBOM=加工JBOM+采购CBOM,生产MBOM=加工JBOM+PBOM+采购CBOM BOM是ERP系统中最重要的基础数据库,它几乎与企业中的所有职能部门都有关系,ERP系统中BOM构造的好坏,直接影响到系统的处理性能和使用效果。因此,根据实际环境,灵活地构造BOM是十分关键的。
名词解释:
MRPⅡ:是先进的现代企业管理模式,目的是合理配置企业的制造资源,包括财、物、产、供、销等因素,以使之充分发挥效能,使企业在激烈的市场竞争中赢得优势,从而取得最佳经济效益。企业资源计划ERP系统在MRP 2 的基础上扩展了管理范围,提出了新的管理体系结构,把企业的内部和外部资源有机地结合在了一起。ERP充分贯彻了供应链的管理思想,将用户的需求和企业内部的制造活动以及外部供应商的制造资源全部包括进来,体现了完全按客户需求制造的思想。
ERP:ERP是Enterprise Resource Planning(企业资源计划)的简称,是上个世纪90年代美国一家IT公司根据当时计算机信息、IT技术发展及企业对供应链管理的需求,预测在今后信息时代企业管理信息系统的发展趋势和即将发生变革,而提出了这个概念。
ERP 是Enterprise Resource Planning(企业资源计划)的简称,是上个世纪90年代美国一家IT公司根据当时计算机信息、IT技术发展及企业对供应链管理的需求,预测在今后信息时代企业管理信息系统的发展趋势和即将发生变革,而提出了这个概念是针对物资资源管理(物流)、人力资源管理(人流)、财务资源管理(财流)、信息资源管理(信息流)集成一体化的企业管理软件。一个由 Gartner Group 开发的概念,描述下一代制造商业系统和制造资源计划(MRP II)软件。它将包含客户/服务架构,使用图形用户接口,应用开放系统制作。除了已有的标准功能,它还包括其它特性,如品质、过程运作管理、以及调整报告等。特别是,ERP采用的基础技术将同时给用户软件和硬件两方面的独立性从而更加容易升级。ERP的关键在于所有用户能够裁剪其应用,因而具有天然的易用性。
第五:结构
不同类别或相同类别的不同层次按程度多少的顺序进行有机排列,叫结构 结构即是一种观念形态,又是物质的一种运动状态。结是结合之意义,构是构造之义。合起来理解就是主观世界与物质世界的结合构造之意思。所以,在意识形态世界和物质世界得到广泛应用。例如,语言结构,建筑结构等。这是人们用来表达世界存在状态和运动状态的专业术语。
第六:网络拓扑图
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接,它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
星型拓扑结构:星型结构是最古老的一种连接方式,大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点,其他节点(工作站、服务器)都与中央节点直接相连,这种结构以中央节点为中心,因此又称为集中式网络。
这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小,传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。
环型网络拓扑结构:环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。
环行结构的特点是:每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作,于是便有上游端用户和下游端用户之称;信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。
总线拓扑结构:总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说,连接端用户的物理媒体由所有设备共享,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。
使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作,只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而,在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此,研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。
这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必须等待到获得发送权;媒体访问获取机制较复杂;维护难,分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是LAN技术中使用最普遍的一种。
分布式拓扑结构:分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。
分布式结构的网络具有如下特点:由于采用分散控制,即使整个网络中的某个局部出现故障,也不会影响全网的操作,因而具有很高的可靠性;网中的路径选择最短路径算法,故网上延迟时间少,传输速率高,但控制复杂;各个节点间均可以直接建立数据链路,信息流程最短;便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长,造价高;网络管理软件复杂;报文分组交换、路径选择、流向控制复杂;在一般局域网中不采用这种结构。
树型拓扑结构:树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
网状拓扑结构:在网状拓扑结构中,网络的每台设备之间均有点到点的链路连接,这种连接不经济,只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂,但系统可靠性高,容错能力强。有时也称为分布式结构。
蜂窝拓扑结构:蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质(微波、卫星、红外等)点到点和多点传输为特征,是一种无线网,适用于城市网、校园网、企业网。
目前大多数LAN使用的拓扑结构有3种:
① 星型拓扑结构
② 环型拓扑结构
③ 总线型拓扑结构