一、拓撲結構
拓撲是網(wǎng)絡中電纜的布置。眾所周知，eia-485或 can 采用總線型拓撲。但在工業(yè)以太 網(wǎng)中，由于普遍使用集線器或交換機，拓撲結構為星型或分散星型。
二、接線
工業(yè)以太網(wǎng)使用的電纜有屏蔽雙絞線（stp）、非屏蔽雙絞線（utp）、多模或單模光纜。10mbps 的速率對雙絞線沒有過高的要求，而在 100mbps 速率下，推薦使用五類或超五類線。
光纖鏈接時需要一對，常用的多模光纖波長為 62.5/125μm 或 50/125μm。與多模光纖的內芯相比，單模光纖的內芯很細，只有 10μm 左右。通常，10mbps 使用多模光纖，100mbps下，單模、多模光纖都適用。
三、接頭和連接
雙絞線接頭中 rj-45 較常見，共兩對線，一對用于發(fā)送，另一對用于接收。在媒介相關 接口（mdi）的定義中，這四個信號分別標識為 rd+，rd-，td+，td-。
一條通信鏈路由 dte（數(shù)據(jù)終端設備，如工作站）和 dce（數(shù)據(jù)通訊設備，如中繼器或 交換機）組成。集線器端口標識為 mdi-x 端口表明 dte 和 dce 可以使用直通電纜相連。假 如是兩個 dte或兩個 dce相連？可以采用電纜交叉的方法或直接利用集線器提供的上連端 口（電纜不要交叉）。
光纖接頭有兩種，st 接頭用于 10mbps 或 100mbps；sc接頭專用于 100mbps。單模纖通 常使用 sc接頭。dte 與 dce 之間的連接只需依照端口的 tx、rx 標識即可。
四、工業(yè)以太網(wǎng)與普通商用以太網(wǎng)產品
什么是工業(yè)以太網(wǎng)？技術上，它與 ieee802.3 兼容，但設計和包裝兼顧工業(yè)和商業(yè)應用 的要求。工業(yè)現(xiàn)場的設計者希望采用市場上可以找到的以太網(wǎng)芯片和媒介，兼顧考慮工業(yè)現(xiàn) 場的特殊要求。首先考慮的是高溫、潮濕、震動。第二看是否能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制 柜內。第三是電源要求。許多控制柜內提供的電源都是低壓交流或直流。墻裝式電源裝置有 時不能適應。電磁兼容性（emc）的要求隨工業(yè)環(huán)境對 emi（工業(yè)抗干擾）和 esd（工業(yè) 抗震）要求的不同而變化?，F(xiàn)場的安全標準與辦公室的完全不同。有時需要的是惡劣環(huán)境的 額定值。工廠里采用的可能是工業(yè)控制柜標準而樓宇系統(tǒng)采用的往往是煙霧標準。顯然低價 的商用以太網(wǎng)集線器和交換機無法達到這些要求。
五、 速度和距離
討論共享型以太網(wǎng)的距離，不能忽略碰撞域（ collision domain）的概念。
共享型以太網(wǎng)或半雙工以太網(wǎng)的媒體訪問是由載波偵聽多路訪問/碰撞檢測（csma/cd） 確定的。在半雙工的通訊方式下，發(fā)送和接收不能同時進行，否則數(shù)據(jù)會發(fā)生碰撞。站點發(fā) 送前，首先要看是否有空閑的信道。發(fā)送時，站點還會在一段時間內收聽，確保在這一時間 內沒有其它站點在進行同步傳送，最終本站發(fā)送成功。反之，發(fā)生碰撞，源站點發(fā)送阻塞信 號加強碰撞。競爭站點延遲后（延遲時間由算法確定，是隨機的）重試。在這種機制下，所 有站點和所有集線器都必須在同一碰撞域內。
對工業(yè)以太網(wǎng)來說，10mbps 和 100mbps 是最常用的。在 10mbps，全部采用雙絞線的以 太網(wǎng)網(wǎng)絡中，與距離有關的概念有兩個，即網(wǎng)段（segment）和網(wǎng)絡范圍(network diameter)。 前者指連接兩個設備（集線器、交換機或主機）的距離，后者指網(wǎng)絡中兩個最遠端設備之間 的距離。不管是 10mbps 或 100mbps 的網(wǎng)絡，網(wǎng)段的最遠距離不能超過 100 米。考慮網(wǎng)絡延 伸，最有用的規(guī)則就是 5-4-3 規(guī)則（僅僅針對 10mbps 中繼器）。規(guī)則的內容如下：一個網(wǎng)絡 最多有五個網(wǎng)段，四個中繼器，不多于三個的混合網(wǎng)段?；旌暇W(wǎng)段指的是同軸總線網(wǎng)段（已 淘汰）。由于雙絞線網(wǎng)段的最遠距離是 100 米，最大網(wǎng)絡（網(wǎng)絡范圍）就是 500 米。光纖網(wǎng)段的最遠距離可達 2 公里，但 ieee802.3 標準規(guī)定，使用光纖，級聯(lián)數(shù)最多不能 超過 3 個，且網(wǎng)絡末端需使用雙絞線，中間的兩個為光纖網(wǎng)段并保證每個網(wǎng)段不超過 1 公里。這樣，整個光纖網(wǎng)段長度限制在 2 公里。5-4-3 規(guī)則對 100mbps 是不適用的。建議使用 100mbps 交換機。
六、 集線器和交換機
中繼型集線器（集線器） 集線器是構成以太網(wǎng)拓撲的基本設備，為多端口設備，有四、八、十二口等，可級聯(lián)構成分散星型拓撲。集線器均符合 ieee802.3 中繼單元要求。這些要求包括前導碼生成、對稱和幅度補償。 中繼器必須對信號再定時，這樣收發(fā)器和電纜引起的信號抖動不會在多網(wǎng)段傳播時累積。這 些設備能偵測出不完整的數(shù)據(jù)包和沖突，并產生一個阻塞信號相作用。它們還會自動隔離有 問題的端口以維持網(wǎng)絡正常工作。
接口轉接器 另一系列產品是接口轉接器，有時稱為收發(fā)器。它們將一種媒介轉為另一種媒介。最重要的轉換是雙絞線至光纖的轉換。由于很多集線器沒有光纖端口，接口轉接器就是用來支持 網(wǎng)絡中光纖的應用的。這些設備在網(wǎng)絡中是透明。端口不存儲幀也不檢測碰撞，只是將一種 媒介轉為另一端兼容的信號。
交換型集線器（交換機） 交換型集線器可以取代中繼型集線器并改善網(wǎng)絡的性能。與物理層設備－中繼型集線器不同，交換型集線器實際上是連接兩個數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)橋，也就是說碰撞域在每個交換機端口進行了終結。所以，增加了交換機就擴展了網(wǎng)絡地理上的范圍，級聯(lián)交換機可以大規(guī)模地實 現(xiàn)網(wǎng)絡擴展交換機比中繼型集線器復雜。雙絞線端口自動與附屬端口進行速率協(xié)商（10mbps 還是100mbps）。流量控制功能也通過協(xié)商進行。全雙工網(wǎng)段采用 pause 方案，半雙工網(wǎng)段通常 采用 backpressure 方案。交換機讀取一個完整的幀并察看其源地址后就能查出所連以太網(wǎng)設備 的端口位置。交換機隨即產生一張端口地址表格并維護表的內容。從這時起，網(wǎng)絡通信僅限 于與本次傳送有關的端口。由于同步的傳送無需任何操作即可在這些端口上實現(xiàn)，網(wǎng)絡的吞 吐量提高了。表的內容會根據(jù)連接信息的變化自動刷新。
如果某個端口收到的信息需廣播發(fā)送、群組發(fā)送或發(fā)送地址不詳，交換機會自動把信息發(fā)至所有端口。 與中繼型集線器不同，這兒有多個碰撞域存在，每個碰撞域必須遵守上述的規(guī)則。
中繼集線器可以與交換機端口相連。如果網(wǎng)絡中都是交換機，則雙絞線網(wǎng)段保持 100 米，但級聯(lián)沒有限制。在使用光纖前必須先注明是半、全雙工。中繼型集線器與交換型集線器的對比 顯然，交換機的性能比集線器提高一些，但集線器的優(yōu)點是，容易理解，在任何一個端口都可以通過網(wǎng)絡分析儀觀測數(shù)據(jù)通訊。交換機則必須在某個端口實現(xiàn)廣播發(fā)送方能測量。 作為網(wǎng)橋，交換機存儲、轉發(fā)整個數(shù)據(jù)幀并引起了數(shù)據(jù)的延遲。集線器接收網(wǎng)絡信號沒有數(shù) 據(jù)延遲。交換機級聯(lián)還增加延時，因此，集線器和交換機在工業(yè)以太網(wǎng)專題>工業(yè)以太網(wǎng)中各有各的應用場合。
七、 半雙工、全雙工
半雙工意味著同一媒體的發(fā)送和接收是異步進行的。全雙工則相反，有單獨的發(fā)送和接 收通路。全雙工鏈路是擴展快速以太網(wǎng)（100mbps）的關鍵。全雙工的鏈接網(wǎng)段不能超過兩個 設備，可以是網(wǎng)卡或交換機端口。注意：不是中繼型集線器端口，集線器沒有全雙工模式。 這是因為集線器是碰撞域的一部分，它會加強其它端口接收的碰撞。只有兩塊網(wǎng)卡時可以實 施全雙工通訊，多于兩塊網(wǎng)卡時的全雙工方式，必須考慮交換機。
10base-t、10base-fl 有單獨的發(fā)送和接收通路，根據(jù)網(wǎng)卡或交換機端口的復雜性， 可以執(zhí)行全雙工。如果這些接口配置在半雙工方式下，接收、發(fā)送的同步偵測會觸發(fā)碰撞的 偵測。同樣的接口設置成全雙工，由于全雙工并不遵從共享型 csma/cd 規(guī)則，碰撞檢測會 被禁止。
全雙工鏈接的配置要正確。當站點配置在全雙工方式下，站點或交換型集線器的端口以 忽略 csma/cd 協(xié)議的方式發(fā)送幀。如果另一端設置在半雙工方式下，它會偵測出碰撞并引 發(fā)其它問題出現(xiàn)，如 crc出錯，網(wǎng)絡的速度下降，快速以太網(wǎng)的優(yōu)勢消失。
如前所述，由于碰撞的原因，100mbps 下的網(wǎng)絡范圍有所縮小。對于雙絞線網(wǎng)段和交換 端口來說，網(wǎng)段的最長距離是 100 米（在碰撞域范圍內）。問題是在光纖端口上，對于多模光纖來說，網(wǎng)段的長度是 2公里；對于單模光纖來說，是 15公里。半雙工方式下，受碰撞域限 制，網(wǎng)段距離為 412米。因此，只有在全雙工模式下（csma/ca被忽略），光纖網(wǎng)段的延伸 才能達到極限。快速以太網(wǎng)方式下，推薦使用交換機技術。快速以太網(wǎng)下的光纖端口，建議使用全雙工。
八、 自動協(xié)商
隨著快速以太網(wǎng)使用廣泛、與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相似的接線規(guī)則，ieee802.3u建議自動配置快 速以太網(wǎng),使得傳統(tǒng)以太網(wǎng)端口能與其它快速以太網(wǎng)端口工作。該配置協(xié)議基于 national semiconductor’s nway 標準。雙絞線鏈路自動進行速度匹配，以利于數(shù)據(jù)通訊的進行。該方 案適用于雙絞線鏈接。光纖的情況有所不同。盡管光纖在以太網(wǎng)的發(fā)展歷史中有非常重要的 地位。但兩個光纖設備的速度無法進行自動協(xié)商，這是因為 10base-fl 設備工作在 850nm，100base-fx 工作在 1300nm。兩者無法互操作。但是，對于自動協(xié)商協(xié)議而言，兩個光纖設 備間的自協(xié)商是可行的（如果通訊沒有問題的話）。意識到這一點，新推出的 100base-sx 標 準可以使 850nm光纖在 10mbps 或 100mb