工业以太网在列车通信网络中的应用设计(5)
最初的以太网是采用同轴电缆来连接各个设备的。电脑通过一个叫做附加单元接口（Attachment Unit Interface，AUI）的收发器连接到电缆上。一根简单网线对于一个小型网络来说还是很可靠的，对于大型网络来说，某处线路的故障或某个连接器的故障，都会造成以太网某个或多个网段的不稳定。
因为所有的通信信号都在共用线路上传输，即使信息只是发给其中的一个终端（destination），某台电脑发送的消息都将被所有其他电脑接收。在正常情况下，网络接口卡会滤掉不是发送给自己的信息，接收目标地址是自己的信息时才会向CPU发出中断请求，除非网卡处于混杂模式（Promiscuous mode）。这种“一个说，大家听”的特质是共享介质以太网在安全上的弱点，因为以太网上的一个节点可以选择是否监听线路上传输的所有信息。共享电缆也意着共享带宽，所以在某些情况下以太网的速度可能会非常慢，比如电源故障之后，当所有的网络终端都重新启动时。
2.2.2 以太网帧格式
在以太网链路上的数据包称作以太帧。以太帧起始部分由前导码和帧开始符组成。后面紧跟着一个以太网报头，以MAC地址说明目的地址和源地址。帧的中部是该帧负载的包含其他协议报头的数据包(例如IP协议)。以太帧由一个32位冗余校验码结尾。它用于检验数据传输是否出现损坏。
来自线路的二进制数据包称作一个帧。从物理线路上看到的帧，除其他信息外，还可看到前导码和帧开始符。任何物理硬件都会需要这些信息。
下面的图片显示了在以1500个八位元组为MTU传输(有些吉比特以太网甚至更高速以太网支持更大的帧，称作巨型帧)时的完整帧格式。一个八位元组是八个位组成的数据(也就是现代计算机的一个字节)。
2.2.3 工业以太网
工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网会采用TCP/IP协议，和IEEE 802.3标准兼容，但在应用层会加入各自特有的协议。
以太网在工业程序的应用需要有实时的特性，许多以太网的相关技术可以使以太网适用在工业应用中。由于利用标准的以太网，因此提升了工厂内由不同供应商设备的互连性，以太网的市场很大，相关组件的成本也较低、容易取得，因此工业以太网的成本也可以下降，而性能也可以随着以太网技术的进步而提升。
由于工业以太网应用在工业环境下，其对振动、温度、湿度和电磁干扰的适应要求都可能比一般的IT产业设备工作条件更严苛。
以往PLC会利用开放式或专有的通信协议和从站通信，这类的通信协议包括Modbus、Sinec H1、Profibus、CANopen、DeviceNet或FOUNDATION Fieldbus。不过越来越多的用户开始改用以太网为其数据链路层的通信协议，而应用层仍使用上述的通信协议。
相较于以RS-232或RS-485为基础的工业网络，工业以太网有以下的优点：
1）提升传输速率，RS-232的速率为9.6 kbit/秒，若是吉比特以太网，使用CAT-5e、CAT-6的网络线或光纤为传输介质，传输速率可以到1Gbit/秒。
2）传输距离可以拉长。
3）可以使用标准的无线接入点、路由器、网络交换器、集线器、网线及光纤。
4）除了传统的主站－从站架构（master-slave）外，也可以使用点对点技术。
5）较好的互操控性。