【干货】星型，环形还是总线架构？

目前在安防行业，应用了各种网络拓扑结构。本文主要关注其中的三种：总线，星型和环形，探讨传输设备在各种拓扑结构中传输数据。首先，基本了解这三种结构：

总线

在总线拓扑中，所有节点和设备连接到一根主线，这就是总线。当每个节点收到数据，它决定接收地址是否匹配它的地址。如果不匹配，节点将数据传回到总线上。

星型

星型拓扑的特点是一个中心节点---集线器或者交换机---以点对点方式连接到各种设备。所有数据通过交换机到预订的接收方。

环形

将星型拓扑里的中心节点拿走，用一根线将所有节点连起来组成一个圆形，环形网络就成型了。每个设备接收并传递数据到邻近节点，直到找到正确的接收方。

媒介和产品

大部分传输媒介都支持这几种拓扑结构。包括：同轴线，超五类和六类线，电话线，电力线以及光纤。设备包括：

以太网交换机---规定IP数据传输路径的设备

光纤交换机---规定光纤数据传输路径的设备

以太网混合器---将IP信号转换成媒介兼容的任何格式的设备，比如同轴线或电话线

媒体转换器---将IP信号转成光纤信号

EoC转换器---将模拟信号转成IP信号

成本和安装难度

星型拓扑安装最简单，拓展最方便。“因其建立的方式，可以比较方便的增加节点”Antaira Technologies公司销售经理 ElyseWang说。

不管怎样，星型拓扑结构比较昂贵，主要是布线上：从中心交换机到每个节点之间都需要线缆，例如摄像机。为节省成本，用户用现有的电缆应用到星型网络。“如果不考虑布线，星型网络成本并不高。”EherWAN Systems公司销售经理Ben Chiang说。

星型结构需要注意的是，单点故障(SPF)。所有的设备都连接到中心集线器，如果它出故障，整个网络就会崩溃。

在这三种结构中，总线是最简单，最经济的，它用一根主线连接到所有的节点。“总线结构对线缆要求比星型低，因此成本小。”Wang说，“它很方便的连接电脑或周边设备”。

总线结构需要注意到它的劣势。“在总线结构中，传输性能相对较慢，并且不合适视频监控系统”，OT Systems公司产品开发经理PeterChen说。

同时，所有设备连接到主线，如果连接中断，整个网络都会崩溃。。“总线可能是最经济的，但也是风险最高的。从数据的可靠性和风险管理方面来说，它不是理想的。”Chiang说。

环线安装成本不是最低的，但安装也很方便。它的可靠性最强，因为它的冗余特点：预防由于网络中单个点的故障导致的整个网络崩溃。使用冗余环形结构，一旦主环形内一个节点故障，数据发送到备份环形，也就是反方向发送数据，直到数据到达目的地。

“环形网络建立简单，但也可能复杂”，Chiang说，“网络依赖软件保证冗余，所有的设置都必须正确。”“‘RSTP’和‘MSTP’是最出名的标准化的冗余协议，根据网络的大小，需要较长的恢复时间”， Lantech Communications Global公司的产品经理Jacky Chou说，“因此市面上常见的专有环形网络（由不同公司开发）被抱怨需要几毫秒时间恢复。”

应用

总线，星型和环形拓扑结构能在不用的项目和应用中使用。8个摄像机的零售店可用星型网络。在某些地方，摄像机按线性方式设计，总线就是计较理想的选择。比如，在道路上的摄像机，相隔50~100米，通过以太网线连接，适合总线拓扑。

在很多情况下，终端用户的预算也是一个因素。“比如公园里的自行车道上装有一些摄像机，总线结构是比较理想的。但如果预算允许，从远端布线回到起点组成环形网路。”Chiang说。

有时，不同的拓扑结构结合起来得到更好的网络可靠性和灵活性。树形结构就是个很好的例子。本质上树形结构是星型和总线的结合。像总线一样，树形通过主线连接到各个节点。每个节点进入二级和三级节点。

“树形拓扑结构简单，安装，管理和扩容方便，”Chen说，“它有很好的综合性，可以方便的将现有的视频监控项目整合到网络中。这样来说，它有着很好的性价比。”

据专家说，用户考虑网络的可靠性是选择哪种拓扑结构的关键因素。比如，在常规办公室，每台电脑连接到机房的交换机组成一个星型结构。对于用户来说，网络故障仅仅是临时的无法上网。但对于可靠性要求较高时，比如工厂或者其它任务关键环境，环形结构有较强的冗余和恢复能力是理想的选择。

“哪种冗余机制是用户需要的呢？传输距离多少呢？有无布线的限制呢？网络建立后，如何管理呢？这些都是要考虑选择哪种拓扑结构。”Chiang说。

产品差异

为保证数据从A点到B点可通过任何拓扑结构传输，设备如交换机，转换器是必须用到的。这些产品是标准产品，有相似的功能，特点和规格，厂家主要强调提供额外的价值。

友好的用户界面是关键点。“通常的G.8032交换机的困难和复杂的数字常常困扰IT工程师。我们的特点是图形化的友好和直观的界面，”Lantech公司的Chou说，“‘自动物主’功能方便分配而不需要配置节点脚色和冗余端口。通过节点间的自动选择算法，当环形拓扑设立后，一个物主和冗余线就产生了。

”

其它关注在产品的可靠性和兼容性。“我们的专有环形网络技术提供了少于10毫米的恢复时间和支持250个节点。额外增加的交换机很方便，不会影响网络性能。快速的恢复能力使我们的冗余技术能在网络中断或临时故障时保护任务关键应用。”ORing Industrial Networking公司的资深产品经理Bruce Chang说。

“为远离价格战的恶性循环，我们从用户角度开发产品，满足他们的需求，”OT System公司的Chen说，“除了保持我们产品品质，我们也强调和其它品牌的兼容性。制造相同特点的产品会让我们丧失对客户真正需求的了解。我们绝对不会那样做。这样我们的产品更好的赢得客户的承认并避免价格战。”

EtherWAN公司在生产的每一步中都将产品的稳定性考虑进去。“从产品设计阶段，我们对有源和无源元器件挑选执行严格的确认。只有宽温度范围的元器才能设计强化的和工业级产品，包括电阻和电容的MTBF（平均故障间隔时间）的承诺，”Chiang说。

公司同时提供技术咨询，和项目业主讨论拓扑结构计划和执行实验室检测以验证拓扑结构的建议。最后，公司宣布产品生命周期保险，战略性备库关键元器件以保证稳定的产品供应。

“对于主要项目中的设备，通常使用很多年。但也有需要更换的时间，当更换时间到，用户通常需要同型号，而不是更新的，更花哨的。有时，测试就需要半年时间，”Chiang说，“但某些元件已经停止生产了，我们也不能让供应商专为我们重新生产。这就是为什么我们需要额外采购一批元器件存在仓库中，当有订单的时候，我们仍然有元件。这是履行对客户的承诺。”

这些都是产品差异化的额外价值。“我认为增值销售服务和快速解决方案，不仅仅是提供设备，还包括产生网络方案是Antaira公司到目前的最大优势”Wang说，“产品可靠性和安全证书上的投资也增强我们的产品竞争力。”

同轴传高清影响极小

同轴传高清已是趋势，特别是传统模拟系统用户升级到高清监控，但不需要转到IP系统，传输设备供应感觉到影响了。传统模拟系统用户升级同轴传高清将继续保持当前的模拟架构，这就意味着他们不希望去买网络设备。

但根据供应商所说，这个影响会很小。“模拟监控因低画质而臭名远扬。尽管同轴传高清从某种程度上减轻这个痛苦，模拟视频监控的货物仍占有全球市场的60%，网络视频监控正进入主流，并且因针对模拟系统有大量的优势，将成为视频监控的标准，”Chang说。

Chou重复道，网络监控有更大的弹性和方便的管理性。“同轴传高清基于模拟格式，并不和其它的媒体平台兼容。此外，如果需要备份模拟视频，用户需要购买好些个DVR和连接摄像机和DVR的同轴线，这将增加很多成本，”他说，“网络系统可以允许管理员不仅在控制室，也可以在其它地方用笔记本电脑或者移动电话进行监控。同时，视频可以通过交换机同时备份到不同的NVR里。”

对于那些选择移到网络系统，但保持现有的同轴线，以太网转同轴（EoC）是一个不错的选择。“EoC是一个有效的解决方案，可以帮助模拟用户在转到网络系统时，避免模拟架构的全检，”Chen说，“在过去，如果用NVR取代DVR，需要改变整个系统架构。有了EoC，就不需要更换同轴线，仅需要把模拟摄像机换成网络摄像机，EoC产品将传输网络数据到控制室，到NVR，这会节省很多。”

随着网络监控的各种优势，专家也认为模拟系统还会生存一段时间，特别是同轴传高清方案出现，满足和模拟用户的高清需求。“同轴传高清和网络系统有它们各自的优势和簇拥者。对我来说它们至少在接下来的4到5年内还会共存和改进，”Chiang说。

额外价值是关键

传输设备主要根据相同的标准和要求。用户不可能写出一个产品有而其它产品没有的专有的特点和功能。因此产品可靠性，稳定性，制造商的生产效率和售后服务等产生差异。在项目上产品选择时这些方面会被考虑进去。