Приликом изградње Етхернет мрежа користе се различите класе комутационе опреме. Одвојено, вреди истаћи неуправљане прекидаче - једноставне уређаје који вам омогућавају да брзо и ефикасно организујете рад мале Етхернет мреже. Овај чланак пружа детаљан преглед почетних неуправљаних индустријских прекидача серије ЕКИ-2000.
Увод
Етернет је одавно постао саставни део сваке индустријске мреже. Овај стандард, који је дошао из ИТ индустрије, омогућио је прелазак на квалитативно нови ниво организације мреже. Повећале су се брзине, повећала се поузданост, појавила се могућност централизованог управљања мрежном инфраструктуром. Креатори протокола за пренос података нису били приморани да чекају дуго. Скоро сви главни индустријски протоколи, као што су Модбус ТЦП, ЕтхерНет/ИП, ИЕЦ 60870-5-104, ПРОФИНЕТ, ДНП3, итд., користе идентичан или сличан ОСИ модел као основу. Корисни терет се поставља у оквир и преноси преко Етхернет мреже. Готово сваки савремени контролер, паметни сензор или оператерска табла опремљени су Етхернет интерфејсом за повезивање на истоимену мрежу. То значи да, у теорији, индустријска мрежа може да користи стандардне Етхернет уређаје који се могу наћи у корпоративној, канцеларијској или чак кућној мрежи. Међутим, у пракси је одавно формирана велика класа уређаја који су дизајнирани да раде посебно са мрежама као што је Индустриал Етхернет. Укључује мрежне уређаје прилагођене за рад посебно у индустријском окружењу, обезбеђујући поузданост, минималне нивое кашњења, а такође испуњавају различите индустријске стандарде које захтева одређена индустрија. У овом случају, главна "борбена" јединица, по правилу, је индустријски Етхернет прекидач. Ово је због чињенице да је прекидач уређај који омогућава поуздану и, што је најважније, брзу интеракцију између компоненти и чворова индустријске мреже.
Свитцх – оптимално решење за индустријску мрежу
Индустријски прекидач или прекидач је главни уређај који се користи за изградњу индустријске мреже. Зашто прекидач? На крају крајева, постоје и други мрежни уређаји, на пример чвориште (хуб) или рутер (рутер). Све је у брзини и функционалности. Најбржи уређај на листи је хуб; пре неког времена ова врста уређаја је била веома популарна због ниске цене. У ствари, чвориште је мултипорт репетитор; ради на физичком нивоу према ОСИ мрежном моделу и прослеђује примљене податке на све повезане портове.
С једне стране, ова шема омогућава минимална кашњења у мрежи, али с друге стране, оптерећење мреже се повећава, пошто се емитовање са овом имплементацијом емитује. Ово је често доводило до оштрог пада перформанси мреже. Рутер је, пак, уређај који ради на нивоу мреже према ОСИ моделу и има веома богату функционалност која омогућава изградњу путева за пренос саобраћаја. Таква функционалност захтева веће перформансе уређаја, пошто се информациони пакет анализира почевши од заглавља 3. нивоа ОСИ модела и више. Као резултат, кашњења постају дужа, пошто је имплементација на рутерима у већини случајева софтверска, цена је природно већа, а таква функционалност је тражена на нивоу језгра мреже.
Као резултат тога, свичеви различитих нивоа и функционалности постали су најраспрострањенији у индустријским Етхернет мрежама. Прекидач је паметнији уређај од чворишта и бржи од рутера јер ради на слоју везе према ОСИ моделу. Саобраћај се јасно распоређује и шаље директно примаоцу, чиме се елиминише непотребно оптерећење мрежне опреме, омогућавајући другим сегментима да не обрађују податке који им нису намењени. Ово се постиже анализом МАЦ адреса пошиљаоца и одредишта садржаних у сваком преношеном оквиру података. Ово пребацивање вам омогућава да постигнете минимална кашњења у дистрибуцији саобраћаја уз одржавање прихватљивог нивоа цена.
У својој меморији свич садржи табелу (ЦАМ-табле), која означава кореспонденцију између МАЦ адресе хоста и физичког порта свича, што прецизно смањује оптерећење мреже, пошто свич тачно зна који порт да проследите пакет података. Међутим, вреди узети у обзир да када се прекидач укључи или поново покрене, он ради у режиму обуке, пошто је табела кореспонденције празна. У овом режиму, подаци који долазе на комутатор шаљу се на све остале портове, а комутатор анализира и уноси МАЦ адресу пошиљаоца у табелу. Временом се саобраћај локализује јер комутатор саставља комплетну табелу мапирања МАЦ адреса за све портове.
Сада многи произвођачи мрежне опреме за индустријске мреже нуде прекидаче као уређаје за обезбеђивање интеракције између мрежних чворова. Портфолио укључује прекидаче различите функционалности, по правилу постоје неуправљани, управљани и прекидачи нивоа Л3. А ако се Л3 прекидачи користе као алтернатива рутерима на нивоу језгра мреже и само су високо специјализована питања повезана са њиховим избором, онда се избор између управљаног и неуправљаног прекидача своди на тачну дефиницију задатака које мрежни уређај мора решити. Затим ћемо погледати основне разлике између управљаних и неуправљаних прекидача.
Управљани и неуправљани прекидачи
Управљани и неуправљани прекидачи су заправо два различита уређаја који раде на нивоу Л2 ОСИ модела. Неуправљани прекидач је дизајниран да аутоматски равномерно распоређује брзину и пренос саобраћаја међу свим учесницима мреже. Ово је оптимално решење за мреже са малим бројем крајњих уређаја; предности укључују:
- обезбеђивање високе пропусности Етхернет мреже;
- кратко време одговора;
- Лакоћа контрола;
- доступност додатне функционалности за управљање протоком података.
Управљани прекидач има већу цену, користи се за велике мреже и има могућност да у потпуности контролише преношени саобраћај, брзину, а такође има и додатне могућности управљања. У ствари, ово је оптимално решење за мрежне делове где је потребна додатна функционалност за сегментацију, редундантност, безбедност информација итд. За разлику од неуправљаног прекидача, управљани прекидач мора бити конфигурисан навођењем низа додатних и обавезних подешавања.
Неуправљани прекидачи су плуг анд плаи уређаји који не захтевају сложену конфигурацију или дубинско знање. Они вам омогућавају да брзо организујете размену између опреме на Етхернет мрежи без додатних подешавања. Ови прекидачи омогућавају етернет уређајима да међусобно комуницирају (као што су ПЛЦ и ХМИ), обезбеђујући везу са мрежом и прослеђујући информације до одредишта од пошиљаоца. Долазе са фиксном конфигурацијом и не дозвољавају било какве промене у подешавањима, тако да нема потребе да дајете приоритет оквирима или вршите додатну конфигурацију.
Неуправљани свичеви се првенствено користе за повезивање периферних уређаја на мрежне спрудове или у малој самосталној мрежи са неколико компоненти. У индустријским окружењима неопходно је користити прекидаче прилагођене специфичним потребама.
Индустријски прекидачи су развијени за различите индустријске примене као што су производња електричне енергије, нафта и гас, железнички транспорт и инфраструктура, итд. Посебно су дизајнирани да раде у широком распону температура, вибрација и удараца и доприносе стварању исплативе и поуздане сигурне мреже.
Прекидачи серије Адвантецх
Индустријски прекидачи Адвантецх серије су уређаји почетног нивоа и дизајнирани су да брзо организују интеракцију уређаја креирањем Етхернет мреже. Тренутно у серији Укључено је више од 25 уређаја, табела у наставку приказује рашчлањивање броја налога.
У овом случају, прекидачи могу бити опремљени и РЈ-45 портовима и оптичким портовима за пренос података преко сингле-моде и мултимоде влакана, максимална брзина може да достигне 1 Гбит/с.
Функционалност серијских прекидача
Функционалност неуправљаних прекидача генерално није ништа изванредно. Међутим, хајде да схватимо које су функције још увек доступне на прекидачима серије Адвантецх .
Аутоматско откривање типа везе МДИ/МДИ-Кс
Ова функција вам омогућава да повежете било који тип Етхернет уређаја на прекидаче без бриге о врсти кабла: равном или укрштеном.
Типично, „право“ кабл се користи за повезивање мрежног адаптера на Л2 мрежну опрему (чвориште или прекидач). За повезивање два идентична мрежна уређаја један са другим или, на пример, мрежни адаптер са рутером, препоручује се коришћење укрштеног кабла. Присуство функције МДИ/МДИ-Кс вам омогућава да користите било који тип кабла са прекидачем.
Аутоматско откривање типа мреже (Ауто-Неготиатион)
Ова функција, након МДИ/МДИ-Кс, припада Плуг анд Плаи и омогућава вам да аутоматски одредите тип мреже и брзину преноса коју обезбеђује Етхернет стандард. У пракси је то посебно важно, пошто постојећа мрежа може да користи опрему са различитим карактеристикама брзине, од 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Аутоматско преговарање знатно олакшава живот корисницима мреже. Сам уређај ће „преговарати” брзину са својим граничним „Етхернет суседом”.
Заштита од невремена
Заштита од олује од емитовања је такође веома корисна функција за прекидаче. Олују емитовања обично изазивају петље у локалној мрежи или нетачно понашање једног од учесника мреже. У таквим случајевима, мрежа ће бити испуњена великим бројем бескорисних оквира, што ће утицати на њену брзину.
Функција заштите од олује емитовања на прекидачу аутоматски филтрира оквире емитовања. А када емитовани саобраћај пређе одређени праг, мрежа и даље остаје оперативна јер прекидач аутоматски резервише пропусни опсег за пренос нормалних оквира.
Функција заштите од олује од емитовања на неуправљаним прекидачима подразумевано омогућено. Детаљне информације о граничним вредностима за сваки модел морају бити разјашњене на званичном сајту произвођача.
П-Фаил релеј
Почнимо са чињеницом да већина модела у серији пројектован за опсег улазног напона од 12…48 В ДЦ. Улаз је дуплиран и заштићен је од промене поларитета, као и од прекомерне струје помоћу осигурача који се саморесетује. На улазу се налази компаратор напона, а када се напон примени на оба улаза, компаратор аутоматски бира већу вредност и овај улаз чини главним. Када напон на једном од улаза нестане или када његов ниво падне испод 12 В, прекидач се аутоматски пребацује на други канал и затвара П-Фаил релеј. Ова функција вам омогућава да надгледате стање мреже за напајање прекидача и одмах сигнализирате ненормалан рад.
ЛЕД индикација
Ова функција вам омогућава да процените стање прекидача визуелним прегледом. Сваки порт података серијског прекидача има две ЛЕД диоде за приказ брзине преноса, статуса везе и могућег статуса колизије. Постоје и ЛЕД диоде које дуплирају П-Фаил релеје, који се истовремено активирају када је једно од струјних кола прекинуто.
ПоЕ (напајање преко Етхернета)
На бројним неуправљаним прекидачима у серији Имплементирана је функција Повер-овер-Етхернет. Омогућава вам да обезбедите напајање удаљеним уређајима у складу са стандардима ИЕЕЕ 802.3аф и ИЕЕЕ 802.3ат (ПоЕ+), где се као струјна линија користи далековод са упреденим парицама категорије 5е и више. Препоручљиво је користити номиналну вредност од 53...57 ВДЦ као мрежу напајања за ове прекидаче како би се избегао пад напона на линији.
Уграђена ЕМИ и ЕСД заштита
Прекидач серије имају уграђен систем филтрирања за заштиту од електромагнетних сметњи и статичког напона. Преко струјне линије прекидач може да обезбеди рад током краткотрајног импулсног шума амплитуде до 3000 В ДЦ, као и при електростатичким пражњењима на РЈ-45 портовима до 4000 В.
Цонструцтиве
Апсолутно сви прекидачи у серији имају издржљиво метално кућиште са степеном заштите ИП30. Структурно серије може се израдити у две верзије, ово је или верзија за монтажу на ДИН шину или за монтажу у 19' рацк. Сва потребна монтажа је укључена у комплет. Такође, прекидачи који су дизајнирани да се монтирају на ДИН шину могу се монтирати на панел; носач се испоручује.
Закључак
Индустријски неуправљани прекидачи су уређаји прилагођени за рад посебно у индустријском окружењу. Они пружају поуздану и брзу интеракцију између Етхернет чворова и не захтевају додатна подешавања и конфигурацију. У овом тренутку, неуправљани свич је једноставан, јефтин мрежни уређај који може да реши прилично велики број основних задатака у вези са организовањем размене преко Етхернет мреже. Није потребна конфигурација; само треба да уклоните прекидач из кутије и повежете све потребне конекторе.
Адвантецх серија неуправљаних прекидача , који припада описаној класи уређаја, подржава широк спектар важних и неопходних функција, као што су аутоматска детекција типа везе МДИ/МДИ-Кс, аутоматска детекција типа мреже (Ауто-Неготиатион), заштита од емитовања олује, ПоЕ, заштита против електромагнетних сметњи и електростатичких рангова итд. Узете заједно, све ове функције вам омогућавају да користите да реши основне проблеме организовања интеракције између мреже и крајњих чворова.
Пример примене
Један од Адвантецх-ових клијената је . Да би побољшао могућности преноса података уз истовремено смањење повезаних трошкова, ЦНПЦ је одабрао Адвантецх-ово решење за праћење и контролу нафтних поља. Подаци се преносе путем мобилне мреже са терена до контролног центра. Рутери су инсталирани са прекидачима у ормарићима поред одељења за пумпе, обезбеђујући мрежно повезивање за теренску опрему као што су камере, ПЛЦ, РТУ и други уређаји.
Литература
1.
2.
3.
Аутор је запослени у компанији
Извор: ввв.хабр.цом