拓扑结构
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拓扑结构范文第1篇
对于学习过一些计算机知识的人来说，“拓扑”这个词应该不算陌生，对于常见的三种标准的拓扑结构——总线型、星型和环型也都会有所了解。“拓扑（Topology）是几何学和图论中的基本概念，用于描述点、线、面之间的几何关系；计算机网络技术中借用拓扑的概念来描述节点之间的相互关系，从而确定节点在网络中的确切位置以及他与网络中其他节点之间的相对关系。”大多数人对三种标准拓扑结构的认识都是从他们的物理布局开始的。正如名称表示的那样，总线型是网络的所有计算机都通过一条电缆线互相连接起来；环型是每台计算机都与相邻的两台计算机相连，构成一个封闭的环状；而星型是计算机通过各自的一条电缆与一台中央集线器相连。
但学习网络的拓扑结构不仅仅要明确他们的物理布局和简单记忆各自的优缺点，更主要的是了解各种拓扑结构中数据流动的方式。通过对各种拓扑结构中访问控制方式的深入认识，加强各类型的对比，从而进一步感悟各种网络拓扑结构的优缺点。
下面是总线型、星型、环型三种标准拓扑结构中访问控制方式的相关内容以及自己的一些理解和建议。
1总线型
总线型拓扑结构也称点对点的拓扑结构，原因就是网络中的每台计算机均可以接收从某一节点传送到另一节点的数据。看似简单的数据传输方式却有许多值得思考的地方，例如某一时刻在共用的信道上，可以同时发送几个电子信号；假如某一时刻只能发送一个电子信号，那么怎样决定发送权等等。
总线型网络只有一条主电缆，该电缆仅能支持一个信道，所有计算机共享总线的全部容量。故而在某一时刻，只能有一台计算机发送电子信号。同时电缆线上的其他计算机均在监听传送中的信号，但只有那个地址与信号地址相匹配的计算机才能接收电缆上的信号，而具有其他地址的计算机对此信号不做反应。
总线型拓扑结构的网络一般采用分布式媒体访问控制方法。传统的总线型网络采取竞争的方式获得发送权，还有一种总线型网络在物理连接上是总线拓扑结构，而在逻辑结构上则采用令牌环。“‘令牌’是一种控制标志，由“空闲”与“忙”两种编码标志来实现。
“‘逻辑结构采用令牌环’的实现是总线型网络中的各个工作站按一定顺序，如按接口地址大小，排列形成一个逻辑环。”只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。总线网中令牌的传递与环型网中令牌的传递相似，但由于是逻辑成环，所以控制电路对于真正的环型网络稍显复杂。
总线网结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，但若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪，且发生故障时不易判断故障点。
2环型
环型拓扑中网络的所有节点都连接在一条首尾相接的封闭式通信线路上，整个网络既没有起点，也没有终点。在了解了总线型拓扑结构之后，我们不难想到环型拓扑就是把总线型拓扑中的首尾两节点连接在起来。
与总线型相同，环型网络在任一时刻最多也只能有一台计算机发送数据，并且也采用分布式媒体访问控制方法。环型网络中的“令牌机制”使每个节点获得数据发送权的机会均等。令牌处于空闲状态时沿着环型网络不停的循环传递。当一台计算机需要发送数据时，其本身的系统就会允许他在访问网络之前等待令牌的到来，一旦他截取令牌，该计算机就控制了整个网络。此时该计算机就会把令牌转换成一个数据帧，该帧被网上的计算机依次验证，直至达到目标计算机。目标计算机应答后会发送一个新的空的令牌，供其他需发送信息的计算机使用，进行新一轮的发送。
环型网络控制简单、信道利用率高、通信电缆长度短，缺点是扩展潜力有限，以及同总线网相似的，任何一个节点发生故障都可能导致整个网络不能正常工作，且寻找故障点比较困难。转贴于中国论文范文本文由中国论文范文收集整理。:
3星型
有人将星型拓扑结构形象地将比喻为一个由车轴和辐条所组成的车轮，车轴部分就是中央集线器hub。由此可以看出，星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理，各节点间的通信都要通过中心节点。因此，星形网采用集中式媒体访问控制方法。
星型拓扑也是通过竞争方式获得发送权。只是每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点，再由中心节点负责将数据送到目的节点。因此，中心节点相当复杂，而各个节点的通信处理负担都很小，只需要满足链路的简单通信要求。中央节点有三项主要功能：“当要求通信的站点发出通讯请求后，控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路，被叫设备是否空闲，从而决定是否能建立双方的物理连接；在两台设备通信过程中要维持这一通路；当通信完成或者不成功要求拆线时，中央转接站应能拆除上述通道”。
星型网络结构简单、容易实现、便于管理、连接点的故障容易监测和排除。但不难看出，中心结点是全网络的瓶颈，中心结点出现故障会导致整个网络的瘫痪。
参考文献：
倪玉兴.计算机网络技术基础第二章课件.2007
拓扑结构范文第2篇
P2P的四种拓扑结构
拓扑结构是指分布式系统中各个计算单元之间物理或逻辑的互联关系，结点之间的拓扑结构一直是确定系统类型的重要依据。目前互联网络中广泛使用集中式、层次式等拓扑结构。
Internet本身是世界上最大的非集中式互联网络，但是上世纪90年代所建立的一些网络应用系统却是完全的集中式系统，许多Web应用都是运行在集中式的服务器系统上。集中式拓扑结构系统目前面临着过量存储负载、DoS（Denial of Service，拒绝服务）攻击、网络带宽限制等一些难以解决的问题。P2P系统主要采用非集中式的拓扑结构，一般来说不存在上述这些难题。 根据结构关系可以将P2P系统细分为四种拓扑形式:
中心化拓扑（Centralized Topo-logy）;
全分布式非结构化拓扑（Decentra-lized Unstructured Topology）;
全分布式结构化拓扑（Decentra-lized Structured Topology，也称作DHT网络）;
半分布式拓扑（Partially Decentra-lized Topology）。
各种拓扑的结构特点
中心化拓扑
中心化拓扑最大的优点是维护简单，资源发现效率高。由于资源的发现依赖中心化的目录系统，发现算法灵活高效并能够实现复杂查询。该结构的最大问题与传统客户机/服务器结构类似，容易造成单点故障，易引起访问的“热点”现象和版权纠纷等相关问题，这是第一代P2P网络采用的结构模式，经典案例就是著名的MP3共享软件Napster。
Napster是最早出现的P2P系统之一，并在短期内迅速成长起来。它实质上并非是纯粹的P2P系统，而是通过一个中央索引服务器保存所有Napster用户上传的音乐文件索引和存放位置的信息，其工作原理如图1所示。当某个用户需要某个音乐文件时，首先连接到Napster中央索引服务器，在服务器上进行检索，服务器返回存有该文件的用户信息，再由请求者直接连到文件的所有者传输文件。Napster首先实现了文件查询与文件传输的分离，有效地节省了中央服务器的带宽消耗，减少了系统的文件传输延时。
图1 Napster的拓扑结构
然而，这种对等网络模型存在以下这些问题:
(1) 中央索引服务器的瘫痪容易导致整个网络的崩溃，因此可靠性和安全性较低。
(2) 随着网络规模的扩大，对中央索引服务器进行维护和更新的费用将急剧增加，所需成本较高。
(3) 中央索引服务器的存在常引起版权问题上的纠纷，服务提供商容易被追究法律责任。
综合上述优缺点，对小型网络而言，中心化拓扑模型在管理和控制方面占一定优势。但鉴于其存在的上述缺陷，该模型并不适合大型网络应用。
全分布式非结构化拓扑
全分布式非结构化拓扑的P2P网络是在重叠网络（Overlay Network）中采用了随机图的组织方式，结点度数服从Power-law规律（幂次法则），从而能够较快发现目的结点，面对网络的动态变化体现了较好的容错能力，因此具有较好的可用性。同时可以支持复杂查询，如带有规则表达式的多关键词查询和模糊查询等，采用这种拓扑结构最典型的案例便是Gnutella（音译为纽特拉）。准确地说，Gnutella不是特指某一款软件，而是指遵守Gnutella协议的网络以及客户端软件的统称。目前基于Gnutella网络的客户端软件非常多，著名的有Shareaza、LimeWire和BearShare等。
Gnutella和Napster最大的区别在于Gnutella是更加纯粹的P2P系统，因为它没有中央索引服务器，每台机器在Gnutella网络中是真正的对等关系，既是客户机同时又是服务器，所以被称为对等机(Servent，Server+Client的组合)。在文件检索方面，它与Napster也不相同。在Gnutella网络的发展初期，它主要采用基于完全随机图的Flooding搜索算法。图2 显示了Flooding的工作流程: 当一台计算机要下载一个文件，它首先以文件名或者关键字生成一个查询，并把这个查询发送给与它相连的所有计算机，这些计算机如果存在这个文件，则与查询的机器建立连接，如果不存在这个文件，则继续在自己相邻的计算机之间转发这个查询，直到找到文件为止。为了控制搜索消息不至于永远这样传递下去，一般通过TTL (Time To Live)的减值来控制查询的深度。
图2 Gnutella的拓扑结构和文件检索方法
但是，随着联网节点的不断增多，网络规模不断扩大，通过这种Flooding方式定位对等点的方法将造成网络流量急剧增加，从而导致网络中部分低带宽节点因网络资源过载而失效。所以在初期的Gnutella网络中，存在比较严重的分区和断链现象。也就是说，一个查询访问只能在网络的很小一部分进行，因此网络的可扩展性不好。所以，后来许多研究人员在Flooding的基础上作了许多改进，例如采用Random work 、Dynamic Query等方法。
由于非结构化网络将重叠网络认为是一个完全随机图，结点之间的链路没有遵循某些预先定义的拓扑来构建。这些系统一般不提供性能保证，但容错性好，支持复杂的查询，并受结点频繁加入和退出系统的影响小。但是查询的结果可能不完全，查询速度较慢，采用Flooding查询的系统对网络带宽的消耗非常大，并由此带来可扩展性差等问题。
全分布式结构化拓扑
全分布式结构化拓扑的P2P网络主要是采用分布式散列表（Distributed Hash Table, 简写成DHT）技术来组织网络中的结点。DHT是一个由广域范围大量结点共同维护的巨大散列表。散列表被分割成不连续的块，每个结点被分配给一个属于自己的散列块，并成为这个散列块的管理者。通过加密散列函数，一个对象的名字或关键词被映射为128位或160位的散列值。分布式散列表起源于SDDS（Scalable Distribute Data Structures）研究，Gribble等实现了一个高度可扩展和容错的SDDS集群。DHT类结构能够自适应结点的动态加入/退出，有着良好的可扩展性、鲁棒性、结点ID分配的均匀性和自组织能力。由于重叠网络采用了确定性拓扑结构，DHT可以提供精确的发现。只要目的结点存在于网络中，DHT总能发现它，发现的准确性得到了保证，最经典的案例是Tapestry、Pastry、Chord和CAN。
Tapestry 提供了一个分布式容错查找和路由基础平台，在此平台基础之上，可以开发各种P2P应用(OceanStore即是此平台上的一个应用)。Tapestry的思想来源于Plaxton。在Plaxton中，结点使用自己所知道的邻近结点表，按照目的ID来逐步传递消息。Tapestry基于Plaxton的思想，加入了容错机制，从而可适应P2P的动态变化的特点。OceanStore是以Tapestry为路由和查找基础设施的P2P平台。它是一个适合于全球数据存储的P2P应用系统。任何用户均可以加入OceanStore系统，或者共享自己的存储空间，或者使用该系统中的资源。通过使用复制和缓存技术，OceanStore可提高查找的效率。最近，Tapestry为适应P2P网络的动态特性，作了很多改进，增加了额外的机制实现了网络的软状态（soft state），并提供了自组织、鲁棒性、可扩展性和动态适应性，当网络高负载且有失效结点的时候性能有限降低，消除了对全局信息的依赖、根结点易失效和弹性差的问题。
Pastry 是微软研究院提出的可扩展的分布式对象定位和路由协议，可用于构建大规模的P2P系统。如图3 所示，在Pastry中，每个结点分配一个128位的结点标识符号(nodeID) ，所有的结点标识符形成了一个环形的nodeID空间，范围从0到2128 - 1 ，结点加入系统时通过散列结点IP地址在128位nodeID空间中随机分配。
图3 Pastry的消息路由
图4 Chord的拓扑形状
图5 半分布式拓扑结构 （网络中包含Super Node）
图6 KaZaa的软件界面 Chord
项目诞生于美国的麻省理工学院。它的目标是提供一个适合于P2P环境的分布式资源发现服务，通过使用DHT技术使得发现指定对象只需要维护O(logN)长度的路由表。在DHT技术中，网络结点按照一定的方式分配一个惟一结点标识符(Node ID) ，资源对象通过散列运算产生一个惟一的资源标识符(Object ID) ，且该资源将存储在结点ID与之相等或者相近的结点上。需要查找该资源时，采用同样的方法可定位到存储该资源的结点。因此，Chord的主要贡献是提出了一个分布式查找协议，该协议可将指定的关键字(Key) 映射到对应的结点(Node) 。从算法来看，Chord是相容散列算法的变体。
CAN(Content Addressable Networks) 项目采用多维的标识符空间来实现分布式散列算法。CAN将所有结点映射到一个n维的笛卡尔空间中，并为每个结点尽可能均匀地分配一块区域。CAN采用的散列函数通过对(key, value) 对中的key进行散列运算，得到笛卡尔空间中的一个点，并将(key, value) 对存储在拥有该点所在区域的结点内。CAN采用的路由算法相当直接和简单，知道目标点的坐标后，就将请求传给当前结点四邻中坐标最接近目标点的结点。CAN是一个具有良好可扩展性的系统，给定N个结点，系统维数为d，则路由路径长度为O(n1/d) ，每结点维护的路由表信息和网络规模无关为O(d) 。
DHT这类结构最大的问题是DHT的维护机制较为复杂，尤其是结点频繁加入/退出造成的网络波动（Churn）会极大增加DHT的维护代价。DHT所面临的另外一个问题是DHT仅支持精确关键词匹配查询，无法支持内容/语义等复杂查询。
半分布式拓扑结构
半分布式拓扑结构（有的文献亦称作混杂模式，英文表达为Hybrid Structure）吸取了中心化结构和全分布式非结构化拓扑的优点，选择性能较高（处理、存储、带宽等方面性能）的结点作为超级结点（英文表达为SuperNodes或者Hubs），在各个超级结点上存储了系统中其他部分结点的信息，发现算法仅在超级结点之间转发，超级结点再将查询请求转发给适当的叶子结点。半分布式结构也是一种层次式结构，超级结点之间构成一个高速转发层，超级结点和所负责的普通结点构成若干层次。采用这种结构的最典型的案例就是KaZaa。
KaZaa是当前世界最流行的几款P2P文件共享软件之一。根据CA公司统计，全球KaZaa的下载量超过2.5亿次。使用KaZaa软件进行文件传输消耗了互联网40%的带宽。KaZaa之所以如此成功，是因为它结合了Napster和Gnutella共同的优点。从结构上来说，它使用了Gnutella的全分布式结构，这样可以使系统更好地扩展，因为它无需中央索引服务器存储文件名，而是自动把性能好的机器当成SuperNode，它存储着离它最近的叶子节点的文件信息，这些SuperNode再连通起来形成一个Overlay Network. 由于SuperNode的索引功能，使搜索效率大大提高。
拓扑结构范文第3篇
关键词：瓦楞箱；拓扑结构；网格
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)15-3597-02
The Research of Topological Grid Structure of Corrugated Boxes Drilling
ZHANG Han-bing
(Zhejiang Dongfang Vocational and Technological College, Wenzhou 325011, China)
Abstract: With the development of markets, the demand for corrugated box increased year by year, and its packaging, especially the status of transport packaging are growing quickly. The article introduced a new mesh generation algorithm based on the traditional delaunary algorithm, it was more suitable for a corrugated box. The algorithm included the initial conditions, distribution, storage and other mesh points of the key elements. Through the elimination of residual triangles and other operations, it got a better quality, and satisfied the needs of opening corrugated box.
Key words: corrugated box; topological structure; grid
随着商品市场的发展，瓦楞纸箱的需求逐年递增，其在商品包装特别是运输包装中的地位得到迅速提高。温州是全国包装行业的重要城市，其产值在全国占有举足轻重的地位。开孔一直是瓦楞纸箱设计制造的难题，一个不合适的开孔方案可以导致大量的废品，产生可观的经济损失。
瓦楞纸箱开孔后强度分析的先决条件是对瓦楞纸箱网格化后拓扑结构进行系统的研究。目前，国内对瓦楞纸箱开孔强度研究工作甚少，且局限于对开孔后产品性能实验测试范围，几乎没有发现预先对开孔设计方案进行分析的研究。所以瓦楞箱的拓扑网络结构的研究对瓦楞纸箱的设计分析和瓦楞纸箱的工业生产均有现实的意义。
由于计算机分析速度远低于计算机辅助设计速度，使得产品的开发会产生严重的滞后。同时CAE在建模过程中需要的专业知识太强，超过了设计人员所具有的知识范围，从而降低了产品分析速度。因此，网格划分方法通用性、快速性的提高是一个迫在眉睫的问题。随着计算机技术的发展，传统的人工进行网格划分已不能满足需要，因此研究自适应的网格划分方法变得尤为重要。
1 网格生成研究方法
目前三角形网格应用较为广泛，但有些工程问题为了提高精度或满足一些特殊要求，需要用四边形网格。四边形网格划分的方法有直接生成四边形的直接算法和通过三角形转化四边形的间接算法。前者如映射法、四叉树法等。后者如前沿法、分级合并算法等。本文在传统delaunary网格生成算法的基础上，提出了一种适合瓦楞纸箱的网格生成算法。包括网格生成过程中的初始条件确定、布点、点的存贮等网格划分预处理的关键内容，最后给出了布点生成实例。网格生成之后，再通过消除残余三角形等操作，得到的网格质量较好，可以很好地满足瓦楞箱开孔的需要。
2 delaunary网格生成算法基本原理
Delaunay 三角化方法是根据单元外接圆为空的准则将指定区域内已经存在的节点进行连接一生存网格的方法，需要预先定义区域内部节点和边界赔分，然后按照Delaunay准则将节点连接起来形成单元，最后再利用边界上的预剖分单元对区域的边界进行恢复，从而完成区域的网格生成。
虽然到目前为止提出了许多改进方法，使Delaunay方法的理论更为成熟，生成的网格系统具有全局最优的特点，但这类算法对实数运算的舍入误差极为敏感，易产生非正常中止问题。
Tsai提出的在6 维欧拉空间中构造Delaunay 三角形的通用算法：凸包插值算法。该算法主要包括3 步：
第一步：生成包含所有离散点的多边形
1）求出点集中满足min(x-y)、min(x+y)、max(x-y)、max(x+y)的四个点，并按逆时针方向组成一个点的链表。这四个点是离散点中与包含离散点的外接矩形的四个角点最近的点。这四个点构成的多边形作为初始凸包。
2）对于每个凸包上的点I，设它的后续点为J，计算矢量线段IJ 右侧的所有点到IJ的距离，求出距离最大的点K。
3）将K 插入I、J 之间，并将K 赋给J。
4）重复2）、3）步，直到点集中没有在线段IJ 右侧的点为止。
5）将J赋给I,J 取其后续点，重复2）、3）、4）步。
6）当凸包中任意相邻两点连线的右侧不存在离散点时，结束点集凸包求取过程。
第二步：环切边界法凸包三角剖分
在凸包链表中每次寻找一个由相邻两条凸包边组成的三角形，在该三角形的内部和边界上都不包含凸包上的任何其它点。将这个点去掉后得到新的凸包链表。重复这个过程，直到凸包链表中只剩三个离散点为止。将凸包链表中的最后三个离散点构成一个三角形，结束凸包三角剖分过程。
第三步：离散点内插
1） 找出外接圆包含待插入点的所有三角形，构成插入区域。
2） 删除插入区域内的三角形公共边，形成由影响三角形顶点构成的多边形。
3） 将插入点与多边形所有顶点相连，构成新的Delaunay 三角形。
4） 重复1）、2）、3），直到所有非凸壳离散点都插入完为止。完成这一步后，就完成了Delaunay三角网的构建。
3 网楞纸箱拓扑结构网格生成算法
本文在传统的Delaunay算法的基础上，通过对描述瓦楞纸箱开孔问题特征参数进行正确的选择，用算法生成三角形网格。为了保证网格的生成质量，该算法包括很多操作步骤，在实际生成网格过程中，必须严格控制这些操作步骤。基本操作过程如下：
1）层的选择。选择产生下一层单元的起点和终点。
2）封闭检查。在网格生成过程中必须时刻检查铺路边界的节点个数。如果节点数等于或少于六个，则使用封闭处理技术来结束此边界。
拓扑结构范文第4篇
将贝叶斯网络的拓扑结构应用在VDT作业当中，实现了对于VDT作业研究的形象简单化。拓扑结构之中的节点关系可以很好的反应研究变量的逻辑关系。应用贝叶斯网络对VDT作业的研究将会成为一大趋势。希望本文可以对VDT作业者及管理者有一定参考价值。
【关键词】
VDT；贝叶斯网络；疲劳
0 前言
VDT作业是由于计算机的普及而发展起来，在当今社会中普遍存在。随着计算机行业的发展，对于VDT作业的研究也逐步发展起来。社会对于人的健康、安全、舒适等问题的重视，企业对员工VDT作业的管理也有一个明显提升，更好的满足员工的需求。现阶段对于VDT作业的研究主要集中在VDT作业的疲劳研究上，本文将对比现有VDT作业疲劳的研究方法，提出一种结合贝叶斯网络的新方法。
1 研究方法综述
分析国内外对于VDT作业研究的方法，按照研究方法的不同可以大致分为以下几种：主观感觉询问表评价法、生理生化测试法和综合作业疲劳测量方法[1]。
主观感觉询问表评价法是根据被试填写自制调查表或者疲劳评价表等主管测试表格的方式描述被试状态的方法。这一方法的优点在于简单、经济，可以有效反应被试的真是感受，结合统计学知识可以有效进行预测分析；缺点在于主观性太强，研究者的主观意识对结果有很大影响。生理生化测试法，这一类研究依据的是生理生化学相关知识，对VDT作业人员的各项生理指标的反应及变化情况进行测量、记录、分析及研究，总结出一定规律。这一方法的有点在于研究准确性高，研究客观；缺点在于研究成本高，一般要求在实验室进行。综合作业疲劳测量方法是综合上述方法从心理生理方面分析疲劳问题。这一方法有效性较高。本文研究的贝叶斯网络结构在VDT中的应用就属于综合作业研究法，其特点在于客观准确的反应实际情况，能够有效结合先验知识和后验知识得出结论。
2 贝叶斯网络拓扑结构
贝叶斯网络是一个有向无圈图，其中的节点代表事件的随机变量，节点之间的边代表变量之间的直接依赖关系。构造贝叶斯网络拓扑结构，基本方法可以分为四步：
第一，确定随机变量{X1，X2， …，Xn}。随机变量的确定要根据收集整理的资料，在保证详尽的同时，也要适当简化变量数目，因为变量的数量决定了网络模型的复杂程度，以及计算量的大小。
第二，选择一个变顺序α=。不同的变量顺序所产生的贝叶斯网络结构是不同的，Pearl（2000）提出应该运用因果关系来决定变量的顺序，原因在前，结果在后。实际应用中，因果关系往往能够使得网络结构简单，概率分布易于评估。
第三，从一个空图开始，按照顺序α逐个把变量加入ζ中，每加入一个变量，就要结合先验知识确定这个变量与之前加入图形的变量是否相关，有何关系。根据逻辑关系连线，确定方向。
第四，在加入变量Xi时，ζ中的变量包括X1，X2， …，Xi-1。
3 构建VDT作业疲劳的贝叶斯网络拓扑结构
3.1 确定随机变量
根据顾立刚总结的VDT作业疲劳的过程，结合其他文献及背景知识的参考，进一步进行细分，构建VDT作业疲劳的贝叶斯网络的变量应该包括：VDT作业疲劳、视觉疲劳、局部骨骼肌疲劳、精神疲劳、VDT作业时间、显示器合理性、座椅舒适性、桌面高度、容膝空间、完成的工作量多少、工作环境照度、室内微气候、噪音环境、作业者身体健康状况、睡眠时间、早饭、管理制度。
3.2 确定变量顺序
本文利用因果关系确定变量的顺序，需要注意的是因果关系并没有一个准确严谨而被广泛接受的定义。VDT作业疲劳研究的终极目标是确定作业疲劳的过程，所以最后一个变量应该是VDT作业疲劳，按照倒叙的方式进行研究。确定α=，字母依次为吃早饭情况、睡眠时间长短、作业者身体健康状况、噪音环境、室内微气候、桌面高低情况、座椅舒适性、容膝空间合理性、管理制度合理性、VDT作业时间、需要完成的工作量多少、显示器合理性、工作环境照度、精神疲劳、局部骨骼肌疲劳、视觉疲劳、VDT作业疲劳。
4 VDT作业疲劳的贝叶斯网络拓扑结构解释
下面分别对拓扑结构进行解释说明：
①评价疲劳状况的变量有4个，精神疲劳、局部骨骼肌疲劳、视觉疲劳和VDT作业疲劳，而对VDT作业疲劳的评价受到另外三个因素的直接影响，属于汇连结构X1X2X3，想要达到缓解VDT作业疲劳的目的，必须从另外三大变量的改善入手。
②早饭、作业者和睡眠三者的关系，属于汇连结构X1X2X3，这种结构表明在作业者身体条件未知的时候，早饭和睡眠之间是相互独立的，但是当作业者身体条件已知的时候，因为作业者身体条件一定了，也就是说早饭和睡眠对于作业者的影响是一定的，这就使得早饭和睡眠的是此消彼长的关系。依据这一理论，在利用先验知识的时候，就可以有效区分各变量独立性的问题。
从图中可以看出噪音和微气候对人体本身可能造成伤害，影响到人的精神状况，引起疲劳。改善环境问题、合理饮食、保证睡眠可以有效缓解精神疲劳。
③VDT作业中的桌椅等硬件设施对于作业者的作业姿势会有很大影响，影响腿部、腰部、颈部等局部骨骼肌的疲劳；显示器以及照明设备的合理性对于人体视觉疲劳有很大影响；管理制度的合理性，对于疲劳的整体影响至关重要。所以，需要设计合理的桌椅设备，选择适当的照明设备，制定合理的作息时间，已达到最优效果。
5 总结
本文将贝叶斯网络构建知识应用到VDT作业疲劳的研究过程中，通过先验知识、专家意见利用因果法构建模型。通过贝叶斯网络图的拓扑结构建造过程学习，可以更加清晰的认识到VDT作业疲劳产生的机理，可以准确把握解决问题的关键，将各因素划分类别，划分层次。根据图论知识解释变量之间的独立因果关系，更加生动直观反映变量之间的联系。由于现阶段对于贝叶斯网络在VDT作业中的应用研究还是比较少，距离能够使研究成果真正运用到实际问题当中，还有一定差距，这就需要在继续研究分析网络模型，提高模型可靠性的同时，还要收集大量实验数据，让研究内容更加精细合理。
【参考文献】
[1] 陈建武，毕春波.作业疲劳测量方法对比研究[J].中国安全生产科学技术，2011（05）
[2] 杨颖.病房护士工作满意度水平及其影响因素调查分析[J].中国实用护理杂志，2007，23（33）
拓扑结构范文第5篇
对于绝大多数面板（除了非常小的面板），这就提出了一个设计上的难题。在一个4×4的面板中，直接放置1 6个L E D灯仍是可以实现的。然而，即使是一个中等规模的分辨率为2 5 6的点阵显示屏，使用2 5 6个通道是行不通的。因此，我们必须寻找不同的寻址方法。
传统的方法是通过在点阵中行和列来定义L E D坐标。在一个2 5 6 L E D点阵的例子中，这通常被组织成1 6×1 6的标（ 1 ）
为了布置给定的LED，例如[ 0 1 ， A ]，列A需要被连接到VL E D（L E D电源电压），而行0 1需要被连接到地（需要一个串联电阻以限制电流）。而在L E D驱动芯片的配置中，列A可能直接连到VL E D，而行0 1连接到一个电流阱。该方法可以减去限流电阻。
在每个控制引脚上连接1 6个LED的缺点在于，无法同时显示一个完整的帧（2 5 6个点）。例如，如果L E D灯[ 0 1 ， B ]和[ 0 2 ， A]同时点亮，L E D [ 0 2 ， B ]会自动产生压差，与平行的其他两个灯一起点亮，即使它被设定为熄灭状态。为了克服该问题，可以使用时分复用。以5 0 Hz或更高的刷新速率，人类大脑的视觉处理功能会产生一个无闪烁的连续帧。因此我们可以让L E D矩阵段顺次启动，同时保证其他部分处于三态。段
拓扑结构范文第6篇
【关键词】水下无线传感器网络；节点部署策略；蜂窝网结构；能量均衡
Analysis of the topology of Underwater Wireless Sensor Networks
YANG Ping-an JI Bao-xian
（Shanghai Maritime University， Shanghai 201306，China）
【Abstract】The development of marine economy drives the global communication technology， information technology， wireless sensor network technology， etc. application technology to rapidly develop. In this paper， by analyzing the special features of the underwater environment and based on the application research of onshore wireless sensor network， it puts forward a node deployment strategy based on the cellular network structure， and structures a relatively stable and energy balanced network topology to meet the needs of most of the underwater application research.
【Key words】Underwater wireless sensor network； Cellular network structure； Node deployment strategy； Energy balance
0 引言
“21世纪海上丝绸之路经济带”建设是促进海上贸易发展、联通世界各国最重要的战略之一。此外，无线传感器、卫星通信等技术的应用和发展为深海资源的开发、海上航行环境监测以及海上物标监测等领域的应用研究提供了技术支持。
与陆上环境相比，水下环境比较复杂，通常传输的信道延迟比较大，因此造成通信冲突发生概率大，而且传播的多径效应以及信道容易受干扰，也导致数据传输的可靠性差，节点为了保证数据成功发送，需要多次重发数据，使节点的能量消耗很快，加上水下节点部署稀疏，如果存在某一节点能量耗尽，就会导致传感器网被分割成不相连的子网络。为了应对这些挑战，就需要从水下节点的部署、无线传感器网络的拓扑结构和空间组网结构以及网络运行中的能耗控制加以研究，在保证最低耗能的前提下节点有均衡的能量，延长的生命周期。
本文通过提出一种蜂窝网结构的节点分布，通过研究水下无线传感器网络的路由协议，根据节点部署稀疏网络特点，采用能量均衡的数据中继节点选择策略。
1 无线传感器网络简介
1.1 WSN节点的组成
如图1所示，WSN节点主要由传感、处理、通信和电源四个模块组成。集成的每个独立的WSN节点都能够独立地完成自身配置，通过节点间互发位置信息，相互协调完成向岸上基站播l监测数据[2]。
1.2 无线传感器网络的拓扑结构
如图2所示，WSN支持星型、簇树型和网状三种不同的网络拓扑结构。
WSN的工作模式是各节点通过一跳或者多跳的方式将采集的数据传送到协调器，然后通过网关与互联网进行连接，把数据传送到岸端服务器进行存储和处理，并为不同领域应用研究提供数据支持。
2 无线传感器网络的通信方式
2.1 水面无线电通信
无线电能够实现短距离高速通信，可以借助无线传感器网络自组织逐跳传输的方式，实现水面较大范围组网通信的要求。但无线电波在海水中传播的距离受其频率的影响，信号强度会因频率较大而衰减，致使传输距离减小，一般为50-120cm[4]。也有实验表明，低频率的长波无线电波在海水中能够传输的距离大概是6-8m[5]。尽管超低频率的电磁波在海水中的穿透力较强，但是对于接收端天线的长度要求比较高，而WSN节点体积很小，无法满足安装较长天线的要求。因此，该通信方式多用于水上通信网中。
2.2 水下声波通信
目前，声波通信已经在水下通信网络构建中得到广泛应用。最早研究的水声通信技术是从水下模拟电话的问世开始的[6]。后来数字通信技术的应用开大使模拟系统逐渐退出历史舞台，也为通信组网技术的发展开辟了新的研究思路。
自组织、动态拓扑、自愈功能、多跳路由是传感器网络特有的优点，可以实现超远距离信息传播，可以分辨海水中的目标，而且传播速度较快，改变了传统通过大量铺设水下电缆的监测模式，大大的节省了成本。
3 水下无线传感器网络拓扑结构
3.1 水下无线传感器网络拓扑结构
静态网络、动态网络和混合网络是目前常用的三种网络拓扑结构。
（1）静态网络拓扑结构
静态网络拓扑结构一般是指使用现有浮标或者锚的方式部署传感器节点，使其能可靠地固定在相对静止的位置。如图3所示是符合实际应用的三维静态网络拓扑结构。该结构主要由处于不同深度的节点构成的二维静态网络构建了近似立体空间结构的三维拓扑网络。
对于静态网络，通常采用人工或者自动布置方式实现网络的初始部署，一般都是稀疏网络。水下传感网络节点出现电量耗尽，或者意外损坏如喑流、风浪造成节点损坏等非正常因素所引起的节点失效问题时，网络的连通度下降，在一定程度上影响该静态网络的应用推广。
（2）动态网络拓扑结构
水下动态网络的的最大特点就是WSN节点可以根据当前水下环境情况，自由地变换空间位置。如图4所示，在动态网络中都会在水面放置具有无线收发功能的动态节点，用于收集所有水下节点传送的数据，并与岸端或附近船载基站进行数据互传。水下的移动节点，使用水声通信方式进行通信，这些水下节点可以是自制水下机器人或其他水下航行器，它们通过漂浮装置实现在水底任意深度的移动。
（3）混合网络拓扑结构
如图5所示，混合网络拓扑结构是在静态网络加入自制水下设备、远端控制设备和水下航行器等移动节点，这些移动节点可看成是部署在静态网络中的机动节点。
为了能够从不同方向接收和发射数据，需要在可移动节点上安装多个水声收发器。节点通过评估自身性能，即当前能量高低，以及所处监测环境中数据密度动态地进行网络重组，保证稳定可靠地监测。此外，通过部署动态节点，能够有效避免监测盲区，确保重组网络能够覆盖所有监测区域。而且混合网络结构的部署，可以实现节点自动选择能够保证网络能量均衡，且吞吐量最大化的通信路由。
图5 混合传感器网络拓扑结构
由于水下特殊且复杂的环境特点，为了保证网络能够稳定运行，而且也为了节约成本，实际应用中，传感节点分布密度是呈现稀疏状的，这些水下节点主要完成对水下环境的长期监测，将采集到的数据存放在数据缓冲区，并通过通信协议发送到网关节点，如果有应用需要，通过新增的移动节点来完成紧急的数据收集。新增移动节点可通过机动船释放，当节点下降到水下监测网络区域后，根据规约，通知所有节点把当前集数据汇聚到水下移动节点，在接收完采集节点的数据后，移动节点将返回水面，退出网络，各水下节点将返回到原来的网络中继续进行环境监测。
3.2 水下无线传感器网络特点
水下无线传感器网络的特点总结如表1。
4 传感器网络节点的感知模型
4.1 影响因素
水下无线传感器网络结构，面临的最大问题是节点部署策略可达到相同覆盖区域的同时，实现最小节点投放数量。
实际上，传感器节点的发射功率大小直接影响其通信范围，而传感器可以感知的范围是与其能够监测的范围有关的，典型值就是收到的信号的有效信号强度大于其固有噪声的最大距离。
节点的成本也严重影响节点的部署，水下传感网络节点的成本比较昂贵，基于成本的原因，不可能部署太多的节点，也就е陆诘愕娜哂喽然岜冉系停从而带来节点的通信链路的冗余度也较低。节点的能量是保证传感网络生命周期的重要因素，因此节点所拥有的能量，决定了部署策略，
4.2 感知模型
构建节点的感知模型是解决节点部署的基础。常用的感知模型包括0-1感知模型和概率统计感知模型。
0-1感知模型是可用以下数学模型描述：
其中，P（si）表示第i个节点感知到P点的概率，r是节点的感知半径，d是节点到被感知对象的直线距离。式（1）表示如果被感知对象进入传感器节点的感知范围，记概率为1，否则概率为0。
概率统计感知模型如图6所示。
其中，r为感知半径，ε是感知不确定区间。数学模型如下：
其中，P（si）表示节点Si感知到P点的概率，r是感知半径，d是节点到被感知对象的直线距离。α=r-ε，λ和β是表征节点感知能力的系数。
5 蜂窝网结构的节点部署策略
本文提出了一种蜂窝网结构的节点部署策略。对于部署在水下的节点，其发射功率都可调整。因此网络中，会存在高功率长距离的发送模式和低功率短距离的多跳发送模式，当选择一种通信模式下，如何部署节点，可实现水下传感器网中能耗均衡。或者通过调整节点部署位置，通过节点运行模式和节点位置综合起来，使节点能耗均衡，网络生存期最大化。
如图7所示是一种蜂窝网结构的节点部署示意图。采用静态节点部署方法（可以将移动节点临时加入网络中），在浅水区域中，将n个节点被安置在可看作等深度的平面上，并以汇聚节点为中心的正六边形顶点上，由于部署水深程度基本一致，构成一个浅水蜂窝网监测传感器网络。由于节点类型相同，传输方向都指向中心节点，感知半径R具有与通信半径r相同的最大能力，其中r可根据需求设定大小，总能满足r≥R条件。
每个工作周期，构建的网络采用多跳的传输模式传送信息。如图7所示，假设汇聚节点编号为S0，传感器节点分别为s1，s2，...，s6，正六边形上的六个节点都向汇聚节点S0传输数据，对于s1和s6节点的数据选择向S0还是S1发送，取决于这两个汇聚节点的能量大小，选择能量大的传输，以便向上一级汇聚节点继续传输，保证整个网络节点的能量均衡。如果网络中某个节点失效，则选择消耗总能量最低的路径传送信息，确保整个网络的能量始终平衡。
6 结束语
通过分析适用于水下环境的静态、动态和混合结构的无线传感网拓扑，借鉴陆上蜂窝网的架构采用蜂窝网结构的部署节点，可以保证整个网络传输可靠和畅通，同时提高能效，延长网络的生命周期。未来希望从网络协议和最优化路由两个方面开发更具有应用价值的无线传感网。
【参考文献】
[1]毕京学，郭英，甄杰，等.水下无线传感器网络定位技术研究进展[J].导航定位学报，2014，2（1）：41-45.
[2]吕超，王硕，谭民.水下移动无线传感器网络研究综述[J].控制与决策，2009，2（1）： 801-807.
[3]郭忠文，罗汉江，洪峰，等.水下无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展，2010，47（3）：377-389
[4]Akyildiz I F， Pompili D， Melodia T. State of the art in protocol research for underwater acoustic sensor networks[C].//Proc of the 1st ACM Int Workshop on Underwater Networks . New York： ACM，2006：7-16.
[5]Schill F，Zimmer U R， Trumpf J. Visible spectrum optical communication and distance sensing for underwater applications //Proc of Robotics and Automation. Piscataway.NJ：IEEE.2004：11-18.
[6]李淑秋，李启虎，张春华.第六讲水下声学传感器发展和应用[J].物理.2006：35（11）：945-952.
[7]Chen X， Shu H， Liang Q， et al. Silent positioning in underwater acoustic sensor networks [J]. IEEE Trans on Vehicular Technology，2008，57（3）：1756-1766.
拓扑结构范文第7篇
关键词：广域保护；系统结构、网络拓扑；MSTP
前言
随着电网运行技术的飞速发展，计算机技术、通信技术、信息技术在电力系统中得到了广泛的应用，正在逐步实现智能电网的运营模式。在传统的继电保护系统中保护主要可以分为主保护和后备保护两类，其中后备保护的作用是当主保护该动作而未能可靠动作的情况下快速切断故障。但在实际运行过程中发现，后备保护保护定值的准确整定比较困难，同时由于其动作延时一般较长，当系统运行结构发生异常变化，且需要后备保护动作时，其保护功能和作用难以可靠实现。对于整个电网的运行安全及供电质量的提高都造成了很大的制约。在结合网络通信技术和广域测量技术的基础上，相关研究人员提出一种广域继电保护方案，在下面文章里，我们就根据广域继电保护系统分层结构的的特点，对其保护网络拓扑结构进行分析。
一.广域继电保护系统分层结构特点
根据广域继电保护功能的实现，分析其系统结构，可将其通信网络划分为三个层次，分别为接入层、汇聚层和核心层。
在电网继电保护通信网络的设计过程中，关键就是对变电站网络与电力通信网络的接入进行设计，在保证其保护功能实现的同时，还要求不影响网络中其他功能的正常实现。IED代表智能设备，为了便于区分，在这里我们将子站的IED定义为TCU，主站的IED定义为DCU，调度中心IED定义为MU。我们可以概括的认为广域电网是由多个有限的区域构成的，在每一个有限的区域内，选取一个变电站设置为主站，并将各个区域内的主站链接起来构成汇集层，功能是汇聚所有子站上传的信息；将区域内除了主站外的变电站都定义为子站，一个有限区域内的所有子站构成了接入层；调度中心为整个系统的核心层。[1]
二.IED接入保护通信网络的方式
根据前文对于系统结构分析，我们可以了解到通信网络主要可以划分为IED接入变电站网络和IED接入电力通信网两部分。
2.1 IED接入变电站网络
TCU/DCU接入数字化变电站网络拓扑结构，TCU/DCU接入220KV数字化变电站全站统一网络的拓扑结构中，采用TCU/DCU、变压器和高压侧其他设备的双重配置和双重网络。高压侧每一套单一间隔设备均通过间隔交换机与本间隔内相关过程层设备相连，构成一个子网，低压侧单一间隔设备通过间隔交换机和集中备用交换机与本间隔内相关过程层设备相连；对于需要跨间隔的设备，高压侧保护通过公共交换机与各个间隔交换机相连，低压侧保护则通过另外的公共交换机与各个集中备用交换机和间隔交换机相连，从而保证各电压等级相关间隔的信息能够可靠获取。为了保证交换机接口充足且留有备用，在低压侧每几个间隔还配置有一台集中备用交换机。
2.2IED接入电力通信网络
在传统的电力通信网络中，主要是应用SDH技术来实现数据的传输，但随着电网中不同速率宽带业务的增多，在实际应用中这项技术已经无法更好的满足应用需求，存在着带宽利用率低、带宽的动态调配功能无法实现等缺陷。在广域保护系统中我们将运用新一代的SDH技术MSTP，这一技术是能够同时实现TDM、ATM及IP等多项业务的接入、处理和传送等功能。在通信网络中应用MSTP，能够简化系统结构，降低维护成本，同时在保留SDH技术原有功能的前提下，很好的解决了带宽利用率低及带宽的动态调配问题，以MSTP技术为技术建立的平台为以太网业务的全面发展奠定了有利的基础。从而形成变电站通信业务与MSTP平台的链接结构。而这关键是针对变电站业务接入MSTP设备。变电站广域继电保护业务及其他业务通过MSTP设备接入电力通信网的传输模型。广域继电保护作为后备保护，其时延要求在300ms内，上面传输模型中能实现毫秒级业务传输的方式分别是IP over SDH、IP over ATM over SDH、Ethernet over SDH这三种。但这三种方式对于广域继电保护日益提高的应用需求仍存在一定的不足，为此我们建议将广域继电保护IED接入一个单独的以太网接口，这样就可以根据保护传输业务量的大小合理分配独立带宽，免受其他业务的干扰。同时结合网络服务质量Qos、调度策略和拥塞管理，更好的保证保护业务传输时延满足广域继电保护功能的需求。[2]
三.网络拓扑结构设计分析
为了保证广域继电保护功能的可靠实现，在MSTP平台上为其单独设置了一个以太网接口，这样就使保护网络系统具备了独立的虚拟网桥，使得各个虚拟网桥间的数据彼此隔离，且分配有独立的传输通道，可以通过相邻级联或虚拟联接技术将MSTP平台与多个虚拟网桥联接在一起。广域继电保护在以太网业务中属于集中式业务，各子站内TCU采集到的信息都流向对应主战DCU，所有主站DCU的信息又全部流向调度中心MU，所以保护系统组网方式包括点到多点及多点到点两种形式。通过综合考虑保护网络需要的安全性与实时性，我们最初选用EVPLAN（虚拟网桥服务）这种以太网类型来进行组网，很好的实现了VPLS（虚拟专用局域网业务）这一功能，但是在实际应用中发现在利用VPLS进行组网时，为了避免环路需要在信令上建立所有站点的全连接，这会造成当一个VPLS中有n个设备时，这个VPLS就需要有n（n-1）/2个连接，随着VPLS个数的增加，其连接数会呈指数型增长，同时会严重浪费带宽，为了解决这些问题的制约，研究出了HVPLS（分层VPLS）组网方案，对设备进行分级连接，这样既能避免带宽的浪费，又能解决VPLS连接数过多的问题，最终形成如下图1所示的物理拓扑结构示意图。
在上图中，SPE、UPE均为MSTP设备，简称PE，支持HVPLS功能，广域继电保护IED直接接入PE，其中UPE代表用户的聚集设备，直接与IED连接，也被称为下层PE，UPE支持路由和MPLS封装；而SPE表示连接UPE并位于基本VPLS全连接网络内部的核心设备，被称为上层PE，它也可直接与IED进行连接。这种结构中，UPE只需与SDH环网中众多SPE中的一个建立连接即可实现数据的向上传输。
通过对图2的分析，我们可以看到这一保护系统通信网络可以划分为高低两个层次，层次之间采用IGP（内部网关协议）和LDP（采用LDP方式作信令的PW）建立连接。在一个电力网中变电站数量较多，会导致通信网络中SPE的数量也相对较多，为了减少全连接的数量，可以在调度中心的SPE上采用BGP路由放射器RR。系统中继电保护IED与PE之间通过链路AC（光纤以太网）连接，UPE与SPE之间通过虚拟传输通道PW（通过信令或静态配置实现）相连。[3]
结束语
随着电网运行要求的不断提高，继电保护需要起到的作用将会更加重要，通过研究分析表面，广域继电保护在智能电网的运行过程中能够很好的承担责任，在相关技术不断发展的基础上，相信广域继电保护系统的整体水平将会日趋完善，更好的保障电网系统的正常运行。
参考文献：
[1]王军克，崔宁.广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计[J].《中国新技术新产品》，2013，（16）：27-30.
拓扑结构范文第8篇
中图分类号：O327文献标识码： A文章编号： 10044523（2013）02016909
引言
随着科学技术的发展和工程实际问题的需求不断提高，为了提高受控结构系统的总体性能，引入了结构控制一体化优化设计策略。智能桁架结构一体化拓扑优化能够除去桁架中不必要的节点和杆件，同时考虑了振动控制中所需作动器的数目，配置的位置和控制器参数，从而达到预期结构控制同时优化的目的。目前在这方面国内外已经取得了一些研究成果：赵国忠等建立了具有压电智能桁架的结构和振动控制的联合优化设计模型[1]，采用了基于灵敏度的优化求解算法；Hiramoto等以悬臂输液管道的外半径和传感器与作动器位置为设计变量[2]，以闭环系统关键流速最大为优化目标进行结构控制的一体化优化；在2004年至2007年的研究表明[3～5]，将结构尺寸拓扑参数、控制器设计参数和作动器配置参数（位置和数目）均处理为独立设计变量，能够极大地优化受控系统性能。但是在实际工程问题中，由于制造和各种环境因素的影响，使结构参数不可避免地呈现不确定性。以往的结构控制一体化优化设计研究都没有考虑这些不确定因素的影响，如果硬将这些不确定性因素作为确定性信息来处理，有时会得出矛盾或很不合理的结果[6]。
因而，针对区间参数压电智能结构控制一体化多目标拓扑优化，本文提出了一种区间参数结构控制多目标拓扑优化方法：对于目标函数处理引入决策风险因子和偏差惩罚项，对于不确定性约束函数转为非概率可靠性约束，将不确定性优化问题转化为风险因子意义下的确定性优化目标问题；优化求解策略采用基于个体排序的求解有约束多目标优化问题的Pareto遗传算法（CMOPGA）。将此方法应用于桁架结构，算例结果表明所提方法是有效的。
2性能灵敏度分析
针对小区间参数压电智能桁架的性能分析，本文采用一阶泰勒展开法，并且在小区间范围内，此法可以保证精度要求。
21开环系统