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工業(yè)以太網(wǎng)交換機的冗余功能及發(fā)展歷程介紹!

瀏覽次數(shù):發(fā)布時間:2019-08-23

        由于工業(yè)環(huán)境對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可靠性能的超高要求,工業(yè)以太網(wǎng)的冗余功能應運而生。從快速生成樹冗余(RSTP)、環(huán)網(wǎng)冗余(RapidRing)到主干冗余(Trunking),都有各自不同的優(yōu)勢和特點。報警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、端口鏡像等其他工業(yè)以太網(wǎng)管理型交換機中可以提供的功能??刂乒こ處焸兛梢愿鶕?jù)自己的要求進行選擇,為了更好地幫助大家了解和學習工業(yè)以太網(wǎng)冗余技術(shù)的特點,接下來就由飛暢科技的小編來為大家普及下以太網(wǎng)設(shè)備的發(fā)展過程。
 
工業(yè)以太網(wǎng)交換機
        集線器
        相信絕大多數(shù)人都熟悉集線器。很多人使用這種簡易設(shè)備去連接各種基于以太網(wǎng)的設(shè)備,如個人計算機、可編程控制器等。集線器接收到來自某一端口的消息,再將消息廣播到其他所有的端口。
 
       對來自任一端口的每一條消息,集線器都會把它傳遞到其他的各個端口。在消息傳遞方面,集線器是低速低效的,可能會出現(xiàn)消息沖突。然而,集線器的使用非常簡單——實際上可以即插即用。集線器沒有任何華而不實的功能,也沒有冗余功能。
 
        非管理型交換機
        集線器的發(fā)展產(chǎn)生了一種叫非管理型交換機的設(shè)備。它能實現(xiàn)消息從一個端口到另一個端口的路由功能,相對集線器更加智能化。非管理型交換機能自動探測每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)速度。另外,它具有一種稱為“MAC地址表”的功能,能識別和記憶網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。
 
        換言之,如果端口2收到一條帶有特定識別碼的消息,此后交換機就會將所有具有那種特定識別碼的消息發(fā)送到端口2。這種智能避免了消息沖突,提高了傳輸性能,相對集線器是一次巨大的改進。然而,非管理型交換機不能實現(xiàn)任何形式的通信檢測和冗余配置功能。
 
        管理型交換機
        以太網(wǎng)連接設(shè)備發(fā)展的下一代產(chǎn)品是管理型交換機。相對集線器和非管理型交換機,管理型交換機擁有更多更復雜的功能,價格也高出許多——通常是一臺非管理型交換機的3~4倍。管理型交換機提供了更多的功能,通??梢酝ㄟ^基于網(wǎng)絡(luò)的接口實現(xiàn)完全配置。它可以自動與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交互,用戶也可以手動配置每個端口的網(wǎng)速和流量控制。一些老設(shè)備可能無法使用自動交互功能,因此手動配置功能是必不可缺的。
 
        絕大多數(shù)管理型交換機通常也提供一些高級功能,如用于遠程監(jiān)視和配置的SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議),用于診斷的端口映射,用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成組的VLAN(虛擬局域網(wǎng)),用于確保優(yōu)先級消息通過的優(yōu)先級排列功能等。利用管理型交換機,可以組建冗余網(wǎng)絡(luò)。使用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu),管理型交換機可以組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每臺管理型交換機能自動判斷最優(yōu)傳輸路徑和備用路徑,當優(yōu)先路徑中斷時自動阻斷備用路徑。
 
        管理型冗余交換機
        高級的管理型冗余交換機提供了一些特殊的功能,特別是針對有穩(wěn)定性、安全性方面嚴格要求的冗余系統(tǒng)進行了設(shè)計上的優(yōu)化。構(gòu)建冗余網(wǎng)絡(luò)的主要方式主要有以下幾種,STP、RSTP;環(huán)網(wǎng)冗余RapidRing
 
        1.STP及RSTP
        STP(Spanning Tree Protocol,生成樹算法,IEEE 802.1D),是一個鏈路層協(xié)議,提供路徑冗余和阻止網(wǎng)絡(luò)循環(huán)發(fā)生。它強令備用數(shù)據(jù)路徑為阻塞(blocked)狀態(tài)。如果一條路徑有故障,該拓撲結(jié)構(gòu)能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)中斷恢復時間為30~60s之間。RSTP(快速生成樹算法,IEEE 802.1w)作為STP的升級,將網(wǎng)絡(luò)中斷恢復時間,縮短到1~2s。生成樹算法網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活,但也存在恢復速度慢的缺點。
 
        2.環(huán)網(wǎng)冗余RapidRing
        為了能滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實時性強的特點,RapidRing孕育而生。這是在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用環(huán)網(wǎng)提供高速冗余的一種技術(shù)。這個技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)在中斷后300ms之內(nèi)自行恢復。并可以通過交換機的出錯繼電連接、狀態(tài)顯示燈和SNMP設(shè)置等方法來提醒用戶出現(xiàn)的斷網(wǎng)現(xiàn)象。這些都可以幫助診斷環(huán)網(wǎng)什么地方出現(xiàn)斷開。
 
        RapidRing也支持兩個連接在一起的環(huán)網(wǎng),使網(wǎng)絡(luò)拓樸更為靈活多樣。兩個環(huán)通過雙通道連接,這些連接可以是冗余的,避免單個線纜出錯帶來的問題。
 
        3.主干冗余Trunking
        將不同交換機的多個端口設(shè)置為Trunking主干端口,并建立連接,則這些交換機之間可以形成一個高速的骨干鏈接。不但成倍的提高了骨干鏈接的網(wǎng)絡(luò)帶寬,增強了網(wǎng)絡(luò)吞吐量,而且還還提供了另外一個功能,即冗余功能。
 
        如果網(wǎng)絡(luò)中的骨干鏈接產(chǎn)生斷線等問題,那么網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)會通過剩下的鏈接進行傳遞,保證網(wǎng)絡(luò)的通訊正常。Trunking主干網(wǎng)絡(luò)采用總線型和星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),理論通訊距離可以無限延長。該技術(shù)由于采用了硬件偵測及數(shù)據(jù)平衡的方法,所以使網(wǎng)絡(luò)中斷恢復時間達到了新的高度,一般恢復時間在10ms以下。
 
        總結(jié):不同的控制系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的管理功能要求不同,自然對管理型交換機的使用也有不同要求??刂乒こ處焸儜摳鶕?jù)其系統(tǒng)的設(shè)計要求,挑選適合自己系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。
 
        好了,以上就是關(guān)于工業(yè)以太網(wǎng)交換機的冗余功能及發(fā)展歷程的相關(guān)詳解,希望能對你有所幫助!飛暢科技20年專業(yè)從事光端機、工業(yè)級交換機、光纖收發(fā)器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等工業(yè)通信設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。歡迎前來了解、交流,咨詢熱線:0571-8700-7140,400-0505-571。
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