2007年3月，以生產(chǎn)電纜和布線系統(tǒng)著名的BELDEN公司以約2.6億美元的現(xiàn)金價(jià)收購(gòu)了全球領(lǐng)先的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案提供商HIRSCHMANN，此舉讓業(yè)界大大意外：一個(gè)原來(lái)只在物理層做生意的公司購(gòu)并了目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)級(jí)公司，這足以讓我們重新關(guān)注ISO的最低一層，也是最易讓人忽略的一層——物理層。

由于處于ＯＳＩ的工業(yè)以太網(wǎng)的物理層，規(guī)定了激活、維持、關(guān)閉通信端點(diǎn)之間的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性以及過(guò)程特性，該層為數(shù)據(jù)鏈路層路層協(xié)議提供了一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體，這一層因?yàn)橄鄬?duì)簡(jiǎn)單而被忽略。所以本文我們將重點(diǎn)討論工業(yè)以太網(wǎng)物理層，針對(duì)適應(yīng)工業(yè)環(huán)境和系統(tǒng)的要求而采用的一些特殊技術(shù)，以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)物理層的變化。

事實(shí)上，以太網(wǎng)技術(shù)已誕生近三十年，這期間它在最初的半雙工，介質(zhì)共享的技術(shù)基礎(chǔ)之上，已被多次改良優(yōu)化。尤其是從1994年開(kāi)始,以太網(wǎng)由于采用了10/100BASE-T技術(shù),使得它從ATM，ＦDDI，TOKEN RING等網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)大戰(zhàn)中脫穎而出，至今已成為 LAN（ocal Area Network）和WAN（Ｗide Area Network）市場(chǎng)的首選，廣泛商業(yè)化的運(yùn)用又使該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)成為一個(gè)高帶寬、高速度的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。工業(yè)化應(yīng)用后以太網(wǎng)仍可以被視為一種非常有效的網(wǎng)絡(luò)，但前提是在以太網(wǎng)多年演進(jìn)中積累的諸多技術(shù)中選用一組有效技術(shù)進(jìn)行組合應(yīng)用。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的物理層主要包含工業(yè)網(wǎng)絡(luò)走線（布線）、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及帶NIC（網(wǎng)絡(luò)控制器）的前端設(shè)備。另外對(duì)于布線系統(tǒng)中的線纜媒介以及連接器等工業(yè)自動(dòng)化工程師熟悉的細(xì)節(jié)問(wèn)題本文不在贅述。，只討論工業(yè)網(wǎng)絡(luò)走線（布線）、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及帶NIC（網(wǎng)絡(luò)控制器）的前端設(shè)備的工作機(jī)制問(wèn)題。

一、關(guān)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)布線

物理層的布線系統(tǒng)應(yīng)該包含有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)兩種布線系統(tǒng)，這里暫時(shí)只對(duì)有線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的布線系統(tǒng)進(jìn)行描述。

工業(yè)以太網(wǎng)物理層的布線與商用網(wǎng)絡(luò)最大的區(qū)別在于布線對(duì)象和布線環(huán)境不同．其中關(guān)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)布線環(huán)境的問(wèn)題，研究頗多，這里也不在贅述。

布線對(duì)象

商用網(wǎng)關(guān)于布線系統(tǒng)在1991年由AT&T（現(xiàn)在AVAYA公司前身）公司給出過(guò)很好的定義。

商用布線系統(tǒng)是針對(duì)建筑物或建筑群為對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)。

它既使話音和數(shù)據(jù)通信設(shè)備、交換設(shè)備和其它信息管理系統(tǒng)彼此相連，也使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連接。它包括建筑物到外部網(wǎng)絡(luò)或電話局線路上的連線點(diǎn)與工作區(qū)的話音或數(shù)據(jù)終端之間的所有電纜及相關(guān)聯(lián)的布線部件。為按校園布局建造的建筑物或建筑群提供服務(wù)的系統(tǒng)既不包括電話局網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，也不包括連接到布線系統(tǒng)的交換裝置，如：專(zhuān)用小交換機(jī)、數(shù)據(jù)分組交換設(shè)備或終端設(shè)備本身。布線系統(tǒng)由不同系列的部件組成，其中包括：傳輸介質(zhì)、線路管理硬件、連接器、插座、插頭、適配器、傳輸電子線路、電氣保護(hù)設(shè)備和支持硬件。這些部件被用來(lái)構(gòu)建各種子系統(tǒng)，它們都有各自的具體用途，不僅易于實(shí)施，而且能隨通信需求的改變而平穩(wěn)過(guò)渡到增強(qiáng)型布線技術(shù)。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的布線系統(tǒng)對(duì)其服務(wù)的設(shè)備有一定的獨(dú)立性，并能互連許多不同的通信設(shè)備，如數(shù)據(jù)終端、模擬式和數(shù)字式電話機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和主機(jī)、以及公共系統(tǒng)裝置。

要重視并預(yù)測(cè)工業(yè)以太網(wǎng)的物理層的未來(lái)，就應(yīng)該好好研究一下以太網(wǎng)的物理層系統(tǒng)；要研究以太網(wǎng)的物理層布線系統(tǒng)，就應(yīng)該從AVAYA的SYSTIMAX PDS系統(tǒng)開(kāi)始。

SYSTIMAX PDS 系統(tǒng)

建筑物綜合布線系統(tǒng)可以劃分為6個(gè)子系統(tǒng)：
＊ 工作區(qū)子系統(tǒng)
＊ 水平布線子系統(tǒng)
＊ 干線子系統(tǒng)
＊ 設(shè)備間了系統(tǒng)
＊ 管理子系統(tǒng)
＊ 建筑群子系統(tǒng)

通信和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的各種需求就確定了所需的子系統(tǒng)。從理論上講，大型通信系統(tǒng)可能需要用銅介質(zhì)和光纖介質(zhì)部件把全部上述子系統(tǒng)集成在一起。

工作區(qū)子系統(tǒng)

工作工布線子系統(tǒng)由終端設(shè)備連接到信息插座的連線（或軟線）組成，它包括裝配軟線、連接器和連接所需的擴(kuò)展軟線，并在終端設(shè)備和I/O之間搭橋。在進(jìn)行終端設(shè)備和I/O連接時(shí)，可能需要某種傳輸電子裝置，但是這種裝置并不是工作區(qū)子系統(tǒng)的一部分。例如，有限距離調(diào)制解調(diào)器能為終端與其它設(shè)備之間的兼容性和傳輸距離的延長(zhǎng)提供所需的轉(zhuǎn)換信號(hào)。有限距離調(diào)制解調(diào)器不需要內(nèi)部的保護(hù)線路，但一般的調(diào)制解調(diào)器都有內(nèi)部的保護(hù)線路。

水平布線子系統(tǒng)

水平布線子系統(tǒng)是整個(gè)布線系統(tǒng)的一部分，它將干線子系統(tǒng)線路延伸到用戶(hù)工作區(qū)。水平布線子系統(tǒng)與干線子系統(tǒng)的區(qū)別的于：水平布線子系統(tǒng)總是處在一個(gè)樓層上，并端接在信息插座上。在現(xiàn)有建筑物內(nèi)， 子系統(tǒng)都由25對(duì)線的電纜組成;而SYSTIMAX PDS將上述的電纜數(shù)限制為4對(duì)UTP（非屏蔽雙絞線），它們能支持大多數(shù)現(xiàn)代通信設(shè)備。在需要某些寬帶應(yīng)用時(shí)，可以采用光纜。

從用戶(hù)工作區(qū)的信息插座開(kāi)始，水平布線子系統(tǒng)在交連處端接;或在小型通信系統(tǒng)里，在以下任何一處進(jìn)行互連：衛(wèi)星接線間、干線接線間或設(shè)備間。在設(shè)備間中，當(dāng)終端設(shè)備位于同一樓層時(shí)，水平布線子系統(tǒng)將在布線交連處端接。在上面幾個(gè)樓層上，它將在干線接線間或衛(wèi)星接線間的交叉連接處端接。

管理子系統(tǒng)

管理子系統(tǒng)由交連、互連和I/O組成。管理點(diǎn)為連接其它子系統(tǒng)提供連接手段。交連和互連允許你將通信路定位或重定位到建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信線路。I/O位在用戶(hù)工作區(qū)和其它房間，使你在移動(dòng)終端設(shè)備時(shí)能方便地進(jìn)行插拔。

在使用跨接線或插入線時(shí)，交叉連接允許你將端接在單元一端的電纜上的通信線路連接到端接在單元另一端的電纜上的線路。跨接線是一根很短的單根導(dǎo)線，可將交叉連接處的兩條導(dǎo)線端點(diǎn)連接起來(lái);插入線包含幾根導(dǎo)線，而且每根導(dǎo)線末端均有一個(gè)連接器。插入線為重新安排線路提供一種簡(jiǎn)易的方法，而且不需要安裝跨接線時(shí)使用的專(zhuān)用工具。

互連完成交叉連接的相同目的，但不使用跨接線或插入線，只使用帶插頭的導(dǎo)線、插座和適配器。互連和交叉連接均使用于光纜。光纜交叉連接要求使用光纜的插入線——在兩端都有光連接器的短光纜。

根據(jù)布線安排和管理通信線路以適應(yīng)終端設(shè)備的位置變化的需要，在各種不同的交叉連接處可選用插入線。但在中繼線交叉連接處、布線交叉連接處和干線接線間里，通常已安裝好使用插入線的交叉連接硬件。