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工业交换机常见术语及解析

日期: 2022-05-30
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工业交换机作为目前最高效率的数据通信设备,它本身就是一款高科技产品。是产品就有很多的参数和指标,但很多采购的朋友,可能只是按照公司的要求来进行筛选对应的产品,对工业交换机的了解不是很深入,甚至对交换机的一些常见的术语都了解甚微。下面整理了一些工业交换机提到最多的一些术语汇总,希望大家对工业交换机有更多的了解,一起来看看吧!


1、工业交换机的分类
工业交换机最常见的分类就是网管型和非网管型,机架式和导轨式,二层交换机和三层、四层交换机。详细的工业交换机分类,这里就不再赘诉。


2、工业交换机背板带宽?
工业交换机的背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了工业交换机总的数据交换能力,单位为Gbps,也叫交换带宽,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高。


3、工业交换机包转发率?
工业交换机的包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般为pps(包每秒),一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包(Mpps),即工业交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位体现了工业交换机的交换能力。


4、接头和连接
双绞线接头中RJ-45较常见,共两对线,一对用于发送,另一对用于接收。在媒介相关接口(MDI)的定义中,这四个信号分别标识为RD+,RD-,TD+,TD-。一条通信链路由DTE(数据终端设备,如工作站)和DCE(数据通讯设备,如中继器或交换机)组成。集线器端口标识为MDI-X端口表明DTE和DCE可以使用直通电缆相连。假如是两个DTE或两个DCE相连?可以采用电缆交叉的方法或直接利用集线器提供的上连端口(电缆不要交叉)。光纤接头有两种,ST接头用于10Mbps或100Mbps;SC接头专用于100Mbps。单模纤通常使用SC接头。DTE与DCE之间的连接只需依照端口的TX、RX标识即可。


5、半双工、全双工
半双工意味着同一媒体的发送和接收是异步进行的。全双工则相反,有单独的发送和接收通路。全双工链路是扩展快速以太网(100Mbps)的关键。全双工的链接网段不能超过两个设备,可以是网卡或交换机端口。注意:不是中继型集线器端口,集线器没有全双工模式。这是因为集线器是碰撞域的一部分,它会加强其它端口接收的碰撞。只有两块网卡时可以实施全双工通讯,多于两块网卡时的全双工方式,必须考虑交换机。


10BASE-T、10BASE-FL有单独的发送和接收通路,根据网卡或工业交换机端口的复杂性,可以执行全双工。如果这些接口配置在半双工方式下,接收、发送的同步侦测会触发碰撞的侦测。同样的接口设置成全双工,由于全双工并不遵从共享型CSMA/CD规则,碰撞检测会被禁止。


全双工链接的配置要正确。当站点配置在全双工方式下,站点或交换型集线器的端口以忽略CSMA/CD协议的方式发送帧。如果另一端设置在半双工方式下,它会侦测出碰撞并引发其它问题出现,如CRC出错,网络的速度下降,快速以太网的优势消失。


如前所述,由于碰撞的原因,100Mbps下的网络范围有所缩小。对于双绞线网段和交换端口来说,网段的最长距离是100米(在碰撞域范围内)。问题是在光纤端口上,对于多模光纤来说,网段的长度是2公里;对于单模光纤来说,是15公里。半双工方式下,受碰撞域限制,网段距离为412米。因此,只有在全双工模式下(CSMA/CA被忽略),光纤网段的延伸才能达到极限。快速以太网方式下,推荐使用交换机技术。快速以太网下的光纤端口,建议使用全双工。


6、自动协商
随着快速以太网使用广泛、与传统以太网相似的接线规则,IEEE802.3u建议自动配置快速以太网,使得传统以太网端口能与其它快速以太网端口工作。该配置协议基于NationalSemiconductor'sNWay标准。双绞线链路自动进行速度匹配,以利于数据通讯的进行。该方案适用于双绞线链接。光纤的情况有所不同。尽管光纤在以太网的发展历史中有非常重要的地位。但两个光纤设备的速度无法进行自动协商,这是因为10BASE-FL设备工作在850nm,100BASE-FX工作在1300nm。两者无法互操作。但是,对于自动协商协议而言,两个光纤设备间的自协商是可行的(如果通讯没有问题的话)。意识到这一点,新推出的100BASE-SX标准可以使850nm光纤在10Mbps或100Mbps下工作。100Mbps下网段的距离为300米。因此,安装时请注意。光纤的速率通常是固定的,不实行协商。自动协商协议在双绞线链路是成功的。自动协商的优点在于它使用户无需进行手工设置,完全由设备自身决定各自的技术水准。级别由高到低如下:
1000BASE-T全双工最高
1000BASE-T
100BASE-T2全双工
100BASE-TX全双工
100BASE-T2
100BASE-T4
100BASE-TX
10BASE-T全双工
10BASE-T最低
其中最低的级别是10BASE-T(半双工、共享以太网),最高为1000BASE-T全双工。这是一个完整的优先级别方案,但不表示某块网卡可以处理所有这些技术。实际上,有一些技术在商业上并没有实施,但它们都与IEEE802.3标准一致。每个端口检查各自的技术性能并确定最终的速率(较低的速率)。例如:如果网卡支持10BASE-T而交换机端口能力在10BASE-T或10BASE-TX,那么最终选择的是10BASE-T。如果一块网卡是10BASE-T,而另一块100BASE-TX,两者因为不兼容而无法通讯。


7、传输协议
最初设计并没有涉及一个可靠的端到端的信息传送。网络互联(两个网络互相通讯)的义务在第三层-网络层。传输和互联成为协议栈的一部分,TCP/IP和SPX/IPX是常用的两个协议。这两个协议并不能互相操作,所以以太网节点须使用兼容的协议。由于TCP/IP在互联网的应用,它成为主要协议,在工业网络也如此。实际上,TCP/IP是一组RFC定义的协议(requestforcomments),有很多年了。除了以太网,TCP/IP还和别的数据链路技术工作,它位于物理层/数据链路层之上。传输层上,有两个重要的协议:TCP和UDP。前者对接收的信息进行确认。两者都很有用。在协议栈的上层,有多个有用的应用层协议在工业以太网使用。对于用户来说,编址是个重要的话题。IP协议负责可能位于不同网络中站点间数据包的路由。每个站点有唯一的32位地址(分别表示网络地址、主机地址)。地址以点分十进制四字节表示。128.8.120.5是个有效的地址但无法确定何为主机、何为网络。地址分为五类,地址分为A~E类。通过观察第一字节即可进行分类。


IP的分配并不简单,通常由网管分配。一旦分配好,就必须应用在网络中的各个站上。IP地址分静态和动态分配两种。动态分配由服务器进行。静态分配由配置进行。下列地址为私人地址,在路由器上不能分配。因此,它们在互联网上没有应用。
10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.31.255.255
192.168.0.0~192.168.255.255


IP地址和以太网MAC地址是不同的,不能混淆。MAC地址由设备生产商分配,所以是全球唯一的。IP地址是安装时分配并根据需要进行重分配。


8、应用层协议
确定所用的接头、电缆,采用集线器还是交换机,分配了IP,就可以在站点间通讯了。现在需要考虑OSI高层的兼容性。这儿推荐的工业自动化协议有Ethernet/IP、iDA、PROFInet和Modbus/TCP。这还不包括传统互联网应用-FTP、SNMP、SMTP和TELNET。用户手中的设备可能并不支持这些协议,所以需要理解自身系统的兼容性。

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