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工业以太网交换机和工业EPON的特点和区别

日期: 2022-12-07
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工业以太网交换机和工业EPON作为目前两种最为重要的配网通讯解决方案,各有其特点,下面简单介绍一下两者之间的区别。


工业以太网交换机也称作工业交换机,即应用于工业互联网、工业数字智能化控制领域的以太网通信设备,由于采用的标准TCP/IP网络,其开放性好、应用广泛以及高性能高可靠性,以太网通信技术已经成为工业控制领域的主要通信标准。

工业以太网交换机

EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络),顾名思义,是基于以太网的PON技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。EPON技术由IEEE802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月,IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah (2005年并入IEEE802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON技术结合,在物理层采用PON技术,在数据链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现以太网接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本、高带宽、扩展性强、与现有以太网兼容、方便管理等。


协议标准化不同

EPON的标准2004年才正式发布,工业EPON的标准更是近几年才逐渐完善,所以很多具体实现细节的标准化待统一,比如:动态带宽DBA算法、测距实现方法、加密算法等,就目前的状态来看,互通性还有一定的风险,需要一段时间。


以太网交换机成熟商用多年,其协议的标准化早已完成,包括底层协议、网络冗余协议、管理协议、网络精确时钟传输协议等,不同厂商产品互通性好,可以实现混合组网。


组网方式不同

工业以太网交换机主要采用分段冗余、相交环、相切环等方式,提高组网的可靠性,抗多点失效能力弱。其对等通信模式,单个节点失效不会对全网造成致命影响。而通过选择合适的光模块,传输距离可达100公里。对于扩容,需要更换相连节点的工业以太网交换机以便支持多更多的光口,成本会增加。

epon

EPON可以通过分光器形成点到多点网络模式,非常适合配网的实际分布情况。各ONU采用并联方式接入,抗多点失效能力强。其可能的不足在于,所有业务处理都集中在OLT上,OLT稳定性至关重要,而OLT失效后,将全网瘫痪,底层节点之间的通信也会中断。由于光分路器插入损耗,导致网络不能太大,最长不能超过20公里。对于新增节点的扩容,通过更换光分路器即可,非常方便。


工业化程度不同

工业以太网概念从2000年已经被提出,经历了十几年的快速发展,无论从芯片还是市场,整个产业链都非常成熟,EMC、高低温等工业特性完全能够满足工业需求,在配网以外的市场都已经得到了非常广泛的应用。EPON作为一个较新的技术,其工业化时间较短,并且主要集中在电力行业,实际运行经验不足。其光分路器为无源器件,稳定性高。但是OLT、ONU都是有源器件,工业化程度大多不如工业级以太网设备。


网络管理方式不同

工业以太网交换机根据是否支持SNMP协议来区分为网管型和非网管型两种类型。非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。相对于非管理型交换机,管理型交换机拥有更多更复杂的功能,价格也高出许多,通常是一台非管理型交换机的3~4倍。管理型交换机提供了更多的功能,通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互,用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。


可网管交换机可以通过三种方式来管理:通过RS-232串行口(或并行口)管理(或称带外网管)、web网管和通过SNMP网络管理软件管理(或称带内网管)。究竟采用哪一种方式呢?在交换机初始设置的时候,往往得通过带外管理;在设定好IP地址之后,就可以使用带内管理方式了。带内管理因为管理数据是通过公共使用的局域网传递的,可以实现远程管理,然而安全性不强。带外管理是通过串口通信的,数据只在交换机和管理用机之间传递,因此安全性很强;然而由于串口电缆长度的限制,不能实现远程管理。所以采用哪种方式得看你对安全性和可管理性的要求了。


Epon通常由OLT、ONU和分光器组成。一般OLT会支持SNMP协议,但ONU不支持SNMP,甚至没有IP地址。分光器完全是无源设备,不支持任何形式的管理协议。所以对于EPON网络的运维管理而言,通过SNMP网管软件能管理到OLT,而将ONU按照设备资源的形式附加在OLT设备上,他们之间是一对多的关系,通过OAM扩展报文的方式通信。网管不与ONU直接通信,所有配置都必须通过OLT才能下发。分光器因是无源设备,只能由管理人员手工管理。对于不同厂商的Epon网络,通过对厚石NIS网络管理软件进行二次开发,也可以很好地实现Epon网络的远程管理运维。


总的来说,工业以太网交换机和工业EPON作为两种配网主流的通讯方式,各有特点,目前在试点阶段均有应用,后续根据不同项目的实际情况,也应该是各有优势,长期并存。

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