以太网的传输介质是什么?以太网应用与工业控制存在什么问题?

以太网是应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。为增进大家对以太网的认识，本文将对以太网的传输介质以及以太网应用与工业控制时存在的问题予以介绍。如果你对以太网具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、以太网的传输介质

10G以太网的传输介质如下：

10G高速以太网可以满足新的容量需求，解决了低带宽接入、高带宽舒翼伯瓶颈问题，扩大了应用范围，并与以前的所有以太网兼容。

一般，全双工的以太网协议并无传输距离的限制，在实际应用中是物理层技术限制了最大传输距离，但是可通过采用高性能的收发器或链路扩展器来延长以太网链路长度，因此，以太网技术也可以应用到MAN和WAN，而且采用以太网技术构建的MAN和WAN的费用比采用ATM/SONET技术构建的类似的系统降低约25%。正是这些因素促使以太网从局域网扩展到MAN.WAN并建立工作速率为10Gb/s的可靠、高速的数据网。这样网络将基于单一的核心技术，易于管理，费用低廉。在10Gb/s的高速数据速率下，以太网作为WAN技术可避免协议转换，实现WAN与LAN.MAN无缝连接，并与DWDM光网络无缝兼容。

因此10G高速以太网的物理传输介质一般会采用光纤，当物理介质采用单模光纤时，传输距离可达300KM，采用多模光纤时，可达40KM

单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光纤。其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100Mbps的以太网以至1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。

单模传输距离远，多模传输带宽大，单模不会发生色散，质量可靠、单模通常使用激光作为光源，贵，而多模通常用便宜的LED、单模价格比较高、多模价格便宜，近距离传输可以

当物理层技术限制了最大传输距离时，我们还可以通过采购高性能眉目如画器或链接扩展器来延长以太网链路

收发器是信号转换的一种装置，通常是指光纤收发器。光纤收发器的出现，将双绞线电信号和光信号进行相互转换，确保了数据包在两个网络间顺畅传输，同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100公里(单模光纤)。

光纤收发器在数据传输上打破了以太网电缆的百米局限性，依靠高性能的交换芯片和大容量的缓存，在真正实现无阻塞传输交换性能的同时，还提供了平衡流量、隔离冲突和检测差错等功能，保证数据传输时的高安全性和稳定性。

二、以太网应用于工业控制时存在的问题

传统的以太网是一种商用网络，要应用到工业控制中还存在一些问题，主要有以下几个方面。

(1) 存在实时性差，不确定性的问题

传统的以太网采用了CSMA/CD的介质访问控制机制，各个节点采用BEB(Binary Exponential Back-off)算法处理冲突，具有排队延迟不确定的缺陷，每个网络节点要通过竞争来取得信息包的发送权。通信时节点监听信道，只有发现信道空闲时，才能发送信息;如果信道忙碌则需要等待。信息开始发送后，还需要检查是否发生碰撞，信息如发生碰撞，需退出重发，因此无法保证确定的排队延迟和通信响应确定性，不能满足工业过程控制在实时性上的要求，甚至在通信繁忙时，还存在信息丢失的危险，从而限制了它在工业控制中的应用。

(2) 工业可靠性问题

以太网是以办公自动化为目标设计的，并没有考虑工业现场环境的适应性需要，如超高或超低的工作温度，大电机或其他大功率设备产生的影响信道传输特性的强电磁噪声等。以太网如在车间底层应用，必须要解决可靠性的问题。

(3) 以太网不提供电源，必须有额外的供电电缆

工业现场控制网络不仅能传输通信信息，而且要能够为现场设备传输工作供给电源。这主要是从线缆铺设和维护方便考虑，同时总线供电还能减少线缆，降低布线成本。

(4) 以太网不是本质安全系统

(5) 安全性问题

以太网由于使用了TCP/IP协议，因此可能会受到包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。没有授权的用户可能进入网络的控制层或管理层，造成安全漏洞。对此，一般可采用用户密码、数据加密、防火墙等多种安全机制加强网络的安全管理，但针对工业自动化控制网络安全问题的解决方案还需要认真研究。

(6) 现存的控制网络与新建以太控制网络的集成问题

上述这些问题中，实时性、确定性及可靠性问题是长期阻碍以太网进入工业控制领域的主要障碍。为了解决这一问题，人们提出了工业以太网的解决办法。

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