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)金價收購了全球領先的工業(yè)網(wǎng)絡解決方案提供商HIRSCHMANN，此舉讓業(yè)界大大意外：一個原來只在物理層做生意的公司購并了目前工業(yè)網(wǎng)絡的領導級公司，這足以讓我們重新關注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、關閉通信端點之間的機械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性，該層為數(shù)據(jù)鏈路層路層協(xié)議提供了一個傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體，這一層因為相對簡單而被忽略。所以本文我們將重點討論工業(yè)以太網(wǎng)物理層，針對適應工業(yè)環(huán)境和系統(tǒng)的要求而采用的一些特殊技術，以及工業(yè)網(wǎng)絡未來物理層的變化。

事實上，以太網(wǎng)技術已誕生近三十年，這期間它在最初的半雙工，介質(zhì)共享的技術基礎之上，已被多次改良優(yōu)化。尤其是從1994年開始,以太網(wǎng)由于采用了10/100BASE-T技術,使得它從ATM，ＦDDI，TOKEN RING等網(wǎng)絡操作系統(tǒng)大戰(zhàn)中脫穎而出，至今已成為 LAN（ocal Area Network）和WAN（Ｗide Area Network）市場的首選，廣泛商業(yè)化的運用又使該項標準成為一個高帶寬、高速度的網(wǎng)絡技術。工業(yè)化應用后以太網(wǎng)仍可以被視為一種非常有效的網(wǎng)絡，但前提是在以太網(wǎng)多年演進中積累的諸多技術中選用一組有效技術進行組合應用。

工業(yè)網(wǎng)絡的物理層主要包含工業(yè)網(wǎng)絡走線（布線）、網(wǎng)絡拓撲結構及帶NIC（網(wǎng)絡控制器）的前端設備。另外對于布線系統(tǒng)中的線纜媒介以及連接器等工業(yè)自動化工程師熟悉的細節(jié)問題本文不在贅述。，只討論工業(yè)網(wǎng)絡走線（布線）、網(wǎng)絡拓撲結構及帶NIC（網(wǎng)絡控制器）的前端設備的工作機制問題。

一、關于工業(yè)網(wǎng)絡布線

物理層的布線系統(tǒng)應該包含有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡兩種布線系統(tǒng)，這里暫時只對有線工業(yè)網(wǎng)絡的布線系統(tǒng)進行描述。

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

布線對象

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

商用布線系統(tǒng)是針對建筑物或建筑群為對象的網(wǎng)絡布線系統(tǒng)。

它既使話音和數(shù)據(jù)通信設備、交換設備和其它信息管理系統(tǒng)彼此相連，也使這些設備與外部通信網(wǎng)絡相連接。它包括建筑物到外部網(wǎng)絡或電話局線路上的連線點與工作區(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的系統(tǒng)既不包括電話局網(wǎng)絡設施，也不包括連接到布線系統(tǒng)的交換裝置，如：專用小交換機、數(shù)據(jù)分組交換設備或終端設備本身。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、電氣保護設備和支持硬件。這些部件被用來構建各種子系統(tǒng)，它們都有各自的具體用途，不僅易于實施，而且能隨通信需求的改變而平穩(wěn)過渡到增強型布線技術。一個設計良好的布線系統(tǒng)對其服務的設備有一定的獨立性，并能互連許多不同的通信設備，如數(shù)據(jù)終端、模擬式和數(shù)字式電話機、個人計算機和主機、以及公共系統(tǒng)裝置。

要重視并預測工業(yè)以太網(wǎng)的物理層的未來，就應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)，就應該從AVAYA的SYSTIMAX PDS系統(tǒng)開始。

SYSTIMAX PDS 系統(tǒng)

建筑物綜合布線系統(tǒng)可以劃分為6個子系統(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展軟線，并在終端設備和I/O之間搭橋。在進行終端設備和I/O連接時，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備之間的兼容性和傳輸距離的延長提供所需的轉換信號。有限距離調(diào)制解調(diào)器不需要內(nèi)部的保護線路，但一般的調(diào)制解調(diào)器都有內(nèi)部的保護線路。

水平布線子系統(tǒng)

水平布線子系統(tǒng)是整個布線系統(tǒng)的一部分，它將干線子系統(tǒng)線路延伸到用戶工作區(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對線的電纜組成;而SYSTIMAX PDS將上述的電纜數(shù)限制為4對UTP（非屏蔽雙絞線），它們能支持大多數(shù)現(xiàn)代通信設備。在需要某些寬帶應用時，可以采用光纜。

從用戶工作區(qū)的信息插座開始，水平布線子系統(tǒng)在交連處端接;或在小型通信系統(tǒng)里，在以下任何一處進行互連：衛(wèi)星接線間、干線接線間或設備間。在設備間中，當終端設備位于同一樓層時，水平布線子系統(tǒng)將在布線交連處端接。在上面幾個樓層上，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位在用戶工作區(qū)和其它房間，使你在移動終端設備時能方便地進行插拔。

在使用跨接線或插入線時，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線，可將交叉連接處的兩條導線端點連接起來;插入線包含幾根導線，而且每根導線末端均有一個連接器。插入線為重新安排線路提供一種簡易的方法，而且不需要安裝跨接線時使用的專用工具。

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終端設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。