工业以太网专业术语
以太网与工业以太网的区别

以太⽹与⼯业以太⽹的区别 以太⽹产⽣延迟的主要原因是冲突,其原因是它利⽤了CSMA/CD技术。
在传统的共享⽹络中,由于以太⽹中所以的站点,采⽤相同的物理介质相连,这就意味着2台设备同时发出信号时,就会出现信号见的互相冲突。
为了解决这个问题,以太⽹规定,在⼀个站点访问介质前,必须先监听⽹络上有没有其他站点在同时使⽤该介质。
如果有则必须等待,此时就发⽣了冲突。
为了减少冲突发⽣的⼏率,以太⽹常采⽤1-持续CSMA,⾮持续CSMA,P-持续CSMA的算法2。
由于以太⽹是以办公为⽬标设计的,并不完全符合⼯业环境和标准的要求,将传统的以太⽹⽤于⼯业领域还存在着明显的缺陷。
但其成本⽐⼯业⽹络低,技术透明度⾼,特别是它遵循IEEE802.3协议为各⼚商⼤开了⽅便之门。
以太⽹的缺陷 1、确定性 由于以太⽹的MAC层协议是CSMA/CD,该协议是的⽹络上存在冲突。
对于⼀个⼯业⽹络,如果存在着⼤量的冲突,就必须多次重发数据,使得⽹络间通信的不确定性⼤⼤增加,带来系统控制性能的降低。
2、实时性 在中,在⼀个事件发⽣之后,系统必须在⼀个可以准确预见的时间范围内作出反应。
⽽⼯业上对数据传输的实时性要求⾮常⾼,数据的更新是在数⼗毫秒完成。
⽽以太⽹的CSMA/CD机制,当发⽣冲突时重发数据,可以尝试16次,这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。
⽽设备的掉线,可能会造成重⼤的设备或者⼈⾝安全事故。
3、可靠性 以太⽹是为商业设计的,但应⽤到⼯业现场,⾯对恶劣的⼯况、严重的线间⼲扰,必然降低其可靠性。
所以⼯业⽹络要求具有⾼的可靠性,可恢复性以及可维护性。
的解决机制 1、交换技术 将共享的局域⽹进⾏有效的冲突域划分机制。
各个领域之间⽤交换机连接,减少冲突问题和错误传输。
这样可以尽量避免冲突的发⽣,提⾼系统的确定性。
2、⾼速以太⽹ 冲突的发⽣与负载有关,负载越⼤,发⽣冲突的概率越⼤。
提⾼以太⽹的通讯速度,可以有想降低⽹络的负荷。
EtherCAT 与TSN——工业以太网系统架构的最佳实践

EtherCAT与TSN——工业以太网系统架构的最佳实践作者:EtherCAT技术协会Karl Weber博士摘要:EtherCAT 是现场总线领域的主流技术,而IEEE802.1Q标准是交换机技术在办公应用的基础。
TSN为IEEE 802网络提供实时能力。
现在可以在机器层使用EtherCAT,并通过交换机连接多台机器。
复杂的机器要求内置更多的通讯设施。
将EtherCAT网段集成到一个TSN 网络中可以结合这两种技术。
这无需改变EtherCAT的从站设备。
两种技术的适配通过在EtherCAT的主站端的更新及对连接EtherCAT的交换机的适度扩展来实现。
目标自工作组建立以来,TSN就成为人们所熟知的“时间敏感网络”的缩写。
TSN TG的组合用于为IEEE 802网络提供确定性服务。
TSN技术可以应用于多种应用场合。
其设计初始是用于一个只有少数几个终端站点的、需要传输大量的视频/音频(A/V)高速数据流的系统中。
TSN通过引入“高速通道”(streaming)概念扩展了IEEE 802的best effort网络模型。
此模型提供一系列用于提升高速通道实时性的特征。
对TSN的理解TSN工作组TSN工作组设置在IEEE802.1工作组中,负责桥接网络。
“桥接”一词用于标准的规范中,但更为大众的说法是“交换”。
TSN改善了帧在IEEE 802部分网络传输中的延迟性,并且没有因堵塞产生的损失。
这意味着交换机世界的改变。
然而,这并不会改变以太网网络的基本特征,例如每节点小数据量传输时效率低下,以及灵活却耗时而复杂的转发机制。
在终端站点间用TSN的桥接传输是通过“高速通道”(stream)实现的。
IEEE802.1 标准中使用术语“talker”表示高速通道的发起者,术语“listener”表示高速通道接收者。
高速通道使用单向的数据传输,数据可以从一个talker单向传输到一个或多个listener。
为了在IEEE 802.1网络中使用高速通道,需要一个高速通道标识。
工业互联网术语和定义

工业互联网术语和定义(版本1.0)工业互联网产业联盟(AII)2019年2月编写说明随着工业互联网的发展和新理念、新技术的引入,围绕工业互联网出现了大量术语和定义。
为了统一业界对关键术语和定义的认识和理解,规范术语和定义的使用,在工业和信息化部的指导下,工业互联网产业联盟(以下简称AII联盟)对工业互联网术语和定义进行了汇总、梳理、研究、讨论,在此基础上,编制形成了本报告。
可以预见,随着工业互联网的发展,还会不断出现新的术语和定义。
AII联盟将持续跟踪相关进展,并适时修订本报告或发布新版本。
指导单位:工业和信息化部牵头编写:工业互联网产业联盟总体组参与编写:工业互联网产业联盟需求组、技术与标准组、网络组、工业互联网平台组、安全组、测试床组、产业发展组、频谱组、国际合作与对外交流组、垂直行业组、政策法规与投融资组以及工业大数据特设组、边缘计算特设组、知识产权特设组、标识特设组、工业智能特设组、工业APP特设组、工业区块链特设组、开源特设组、工业无线特设组特别致谢:中国信息通信研究院:余晓晖、李海花、刘默、田慧蓉、张恒升、罗松、蒋昕昊、李文宇、周洁、刘阳、杨希、刘琪、臧磊、杜加懂、李亚宁、李艺、孙念、葛雨明、肖荣美万向集团公司研究院:马吉军、叶冬航天云网科技发展有限责任公司:侯宝存、于文涛、姜海森树根互联技术有限公司:文博武北京索为系统技术股份有限公司:王战阿里云计算有限公司:李俊平、郑治北京奇虎360科技有限公司:陶耀东、崔君荣、李鸿彬华为技术有限公司:赵黎黎中国电信集团有限公司:张东海尔集团公司:李胜民清华大学:王晨目录编写说明 (1)1.IT网络 (Information Technology Network) (1)2.Modbus协议(Modbus Protocol ) (1)3.OPC统一架构(Object Linking and Embedding(OLE)for Process Controls(OPC)Unified Architecture, OPU-UA) (1)4.OT 网络(Operation Technology Network) (1)5.安全策略(Security Policy) (1)6.安全措施(Security Measure) (1)7.安全服务(Security Service) (2)8.安全可控(Securable Control) (2)9.安全事件态势(Security Incident Situation) (2)10.安全域(Security Zone) (2)11.安全资源池(Security Resource Pool) (2)12.边缘计算(Edge Computing) (2)13.边缘节点(Edge Node) (2)14.边缘控制器(Edge Controller) (3)15.边缘数据处理(Edge Data Processing) (3)16.边缘网关(Edge Gateway) (3)17.边缘虚拟功能(Edge Virtualization Function, EVF) (3)18.边缘云(Edge Cloud) (3)19.边缘智能(Edge Intelligence) (4)20.边云协同(Edge-Cloud Coordination) (4)21.标识编码(Identifier) (4)22.标识解析递归解析节点(Recursive Node of Identification and Resolution) (4)23.标识解析二级节点(Second-Level Node of Identification and Resolution) (4)24.标识解析国际根节点(Root Node of Identification and Resolution) (4)25.标识解析国家顶级节点(National Top-Level Node of Identification and Resolution)426.标识解析企业节点(Enterprise Node of Identification and Resolution) (5)27.标准必要专利(Standard-Essential Patent) (5)28.标准必要专利(Standard-Essential Patent) (5)29.不可否认性(Non-repudiation) (5)30.残余风险(Residual Risk) (5)31.产品全生命周期管理 (Product Lifecycle Management, PLM) (6)32.产品数据管理(Product Data Management, PDM) (6)33.场景模版工业APP(Industrial Applications for Scene Templates) (6)34.超宽带定位技术(Ultra Wideband(UWB) Location Technology) (6)35.车间级(Work Center) (6)36.脆弱性态势(Vulnerability Situation) (6)37.大数据安全保障(Big Data Security Assurance) (7)38.大数据服务(Big Data Service) (7)39.分布式控制系统(Distributed Control System, DCS) (7)40.个性化定制(Personalized Customization) (7)41.工厂级/企业级(Enterprise) (7)42.工厂内部网络(Enterprise Internal Network) (7)43.工厂外部网络(Enterprise External Network) (7)44.工程模型工业APP(Industrial Applications for Engineering Models) (8)45.工控安全事件(Industrial Control Security Incident) (8)46.工业APP(Industrial Applications) (8)47.工业APP开发平台(Development Platform for Industrial Applications ) (8)48.工业APP运营平台(Operating Platform for Industrial Applications) (8)49.工业大数据(Industrial Big Data) (8)50.工业大数据建模与分析(Industrial Big Data Modeling and Analysis) (9)51.工业大数据平台(Industrial Big Data Platform) (9)52.工业防火墙 (Industrial Firewall) (9)53.工业互联网(Industrial Internet) (9)54.工业互联网安全态势感知(Security Situation Awareness of Industrial Internet)955.工业互联网标识解析体系(Identification and Resolution System of Industrial Internet) (10)56.工业互联网开源软件(O pen Source Software of Industrial Internet) (10)57.工业互联网开源社区(Open Source Community of Industrial Internet) (10)58.工业互联网平台(Industrial Internet Platform) (10)59.工业互联网资产(Industrial Internet Assets) (10)60.工业软件(Industrial Software) (10)61.工业数据空间(Industrial Data Space) (10)62.工业通信协议(Industrial Communication Protocol) (11)63.工业微服务(Industrial Microservice) (11)64.工业以太网(Industrial Ethernet) (11)65.工业智能(Industrial Intelligence) (11)66.供应链管理(Supply Chain Management, SCM) (11)67.供应链金融(Supply Chain Finance) (12)68.供应链协同(Supply Chain Collaboration) (12)69.故障预测 (Fault Prediction) (12)70.关联分析 (Association Analysis) (12)71.关系型数据库 (Relational Database) (12)72.行为态势(Behavior Situation) (12)73.行业通用工业APP(Industrial Applications for General) (13)74.互操作 (Interoperability) (13)75.混合现实(Mixed Reality, MR) (13)76.机理模型(Mechanism Model) (13)77.机器学习(Machine Learning) (13)78.基础共性工业APP(Industrial Applications for Basic Commonality) (13)79.基础设施即服务(Infrastructure as a Service,IaaS) (14)80.基于模型的设计 (Model Based Design, MBD) (14)81.交叉验证 (Cross-validation) (14)82.解析系统(Resolution System) (14)83.经营管理工业APP(Industrial Applications for Business Management) (14)84.开源框架(Open Source Framework) (14)85.开源软件(Open Source Software) (15)86.开源社区(Open Source Community) (15)87.可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC) (15)88.客户关系管理系统 (Customer Relationship Management, CRM) (15)89.控制设备(Control Equipment) (15)90.离散制造(Intermittent/Discrete Manufacturing) (15)91.面向工业过程自动化的工业无线网络(Wireless Networks for Industrial Automation Process Automation, WIA-PA) (16)92.内存数据库 (Memory Database) (16)93.平台即服务(Platform as a Service, PaaS ) (16)94.企业专用工业APP(Industrial Applications Dedicated to the Enterprise) (16)95.企业资源计划管理系统 (Enterprise Resource Planning, ERP) (16)96.区块链 (Blockchain) (17)97.确定性网络(Deterministic Networking, DetNet) (17)98.人工智能 (Artificial Intelligence) (17)99.柔性制造 (Flexible Manufacturing) (17)100.软件定义网络 (Software Defined Networking, SDN) (17)101.软件即服务(Software as a Service, SaaS) (17)102.射频识别 (Radio Frequency Identification, RFID) (18)103.身份鉴别(Entity Authentication) (18)104.深度学习(Deep Learning) (18)105.生产过程优化 (Production Process Optimization) (18)106.生产制造工业APP(Industrial Applications for Production and Manufacturing)18107.时间敏感网络 (Time-Sensitive Networking, TSN) (18)108.时间序列数据库 (Temporal Database) (19)109.数据安全(Data Security) (19)110.数据采集与监控系统(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA) (19)111.数据服务(Data Service) (19)112.数据管理(Data Management) (19)113.数据脱敏(Data Desensitization) (20)114.数据挖掘(Data Mining) (20)115.数据血缘关系(Data Lineage) (20)116.数据预处理 (Data Preprocessing) (20)117.数据治理 (Data Governance) (20)118.数据资产 (Data Asset) (20)119.数据资产管理 (Data Asset Management) (20)120.数字化双胞胎 (Digital Twins) (21)121.态势感知(Situation Awareness) (21)122.网络安全漏洞(Cybersecurity Vulnerability) (21)123.网络边界(Network Boundary) (21)124.网络虚拟化 (Network Virtualization) (21)125.威胁情报(Threat Intelligence) (21)126.无源光网络(Passive Optical Network, PON) (22)127.物联网 (Internet of Things, IoT) (22)128.现场级 (Work Cell) (22)129.现场总线 (Field Bus) (22)130.消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT) (22)131.协同设计 (Collaborative Design) (22)132.协同制造 (Collaborative Manufacturing) (23)133.信息安全保障能力(Capability of Information Security Assurance) (23)134.信息安全风险(Information Security Risk) (23)135.信息安全事件(Security Incident) (23)136.信息模型 (Information Model) (23)137.信息物理系统 (Cyber-Physical Systems, CPS) (23)138.虚拟仿真 (Virtual Reality) (23)139.许可证(License) (24)140.研发设计工业APP(Industrial Applications for Research and Development) (24)141.业务编织(Business Fabric) (24)142.业务流程管理系统 (Business Process Management, BPM) (24)143.以太网控制自动化技术(Ethernet Control Automation Technology,EtherCAT)24144.异构计算 (Heterogeneous Computing) (25)145.元数据 (Metadata) (25)146.云安全服务(Cloud Security Service) (25)147.云安全服务商(Cloud Security Service Provider) (25)148.云存储基础设施(Cloud Storage Infrastructure) (25)149.云计算(Cloud Computing) (25)150.云制造(Cloud Manufacturing) (26)151.云制造产业集群(Cloud Manufacturing Industry Cluster) (26)152.运营维护工业APP(Industrial Applications for Operational Maintenance) (26)153.责任制(Accountability) (26)154.增强机器类通信 (Enhanced Machine Type Communication, eMTC) (26)155.增强现实(Augmented Reality,AR) (27)156.窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things, NB-IoT) (27)157.知识模型(Knowledge Model) (27)158.知识图谱(Knowledge Graph) (27)159.知识自动化 (Knowledge Automation) (27)160.制造执行系统 (Manufacturing Execution System, MES) (28)161.智慧能源 (Smart Energy) (28)162.智慧水务(Smart Water ) (28)163.智能服务(Smart Service) (28)164.智能工厂(Intelligent Factory) (28)165.智能故障诊断 (Intelligent Fault Diagnosis) (29)166.智能制造(Intelligent Manufacturing) (29)167.智能资产(Smart Asset) (29)168.众包众创(Crowdsourcing) (29)169.专家系统(Expert System) (29)170.专利合作协定(Patent Cooperation Treaty, PCT) (29)171.专利优先权(Patent Priority) (30)172.资产态势(Asset Situation) (30)173.资源接入工业APP(Industrial Applications for Resource Accessing) (30)1.IT网络 (Information Technology Network)IT网络是用于连接信息系统与终端的数据通信网络。
profinet 冗余术语

profinet 冗余术语
Profinet是工业控制系统中的一种通信协议,支持实时以太网
通信。
冗余是指在控制系统中使用冗余设备或冗余网络连接来确保
系统能够持续工作,即使单个组件或网络连接发生故障。
在
Profinet中,冗余术语可以包括以下几个方面:
1. 冗余控制器(Redundant Controller):在Profinet系统中,可以配置多个主控制器,其中一个是活动的主控制器,其他为
备用控制器。
备用控制器会监视主控制器的工作状态,并在主控制
器故障时自动接管系统控制。
2. 冗余网络(Redundant Network):Profinet支持使用冗余
网络连接来确保通信的可靠性。
这意味着可以使用两个或更多的网
络连接,并通过特定的冗余机制(如环网冗余)来确保即使一个连
接断开,数据仍然能够通过其他连接进行传输。
3. 冗余设备(Redundant Device):某些Profinet设备本身
也具备冗余功能。
这些设备有两个或更多的相同功能的电路或模块,在一个故障时可以自动切换到其他可用的电路或模块,保持系统的
持续工作。
总而言之,Profinet冗余术语涉及到在控制器、网络连接和设
备级别上的冗余配置,旨在提高控制系统的可靠性和稳定性。
以太网和工业以太网有什么区别?EthernetVsIndustrialEthernet

以太网和工业以太网有什么区别?EthernetVsIndustrialEthernet工业以太网系统必须比办公室以太网更强大。
以太网,特别是工业以太网,最近已成为制造业中流行的行业术语。
虽然相似,但它们都提供不同的特性和好处。
本文将探讨以太网和工业以太网是什么以及它们之间的区别。
什么是以太网?以太网最初是在1970 年代开发的,后来被标准化为IEEE 802.3。
以太网是 IEEE 802.3 所涵盖的局域网 (LAN) 产品组,IEEE 802.3 是一组电气和电子工程师协会(IEEE) 标准,定义了有线以太网媒体访问控制的物理层和数据链路层。
1 这些标准还描述了配置以太网的规则以及网络元素如何相互协作。
2以太网允许计算机通过一个网络进行连接——没有它,当今现代世界的设备之间的通信将是不可能的。
以太网是电线和电缆系统的全球标准,用于通过组织的单一网络连接多台计算机、设备、机器等,以便所有计算机可以相互通信。
以太网最初是一根电缆,使多个设备可以连接到一个网络上。
现在,可以根据需要将以太网网络扩展到新设备。
以太网现在是世界上最流行和使用最广泛的网络技术。
3工业以太网的工作原理图1. 工业环境需要这种先进技术,以确保正确发送和接收特定的制造数据。
如果使用瓶子灌装厂的示例,工业以太网自动化技术能够通过网络发送灌装数据,以确保瓶子按预期灌装。
使用以太网时,数据流被分成较短的片段或帧——每个片段都包含特定的信息,例如数据的来源和目的地。
为了让网络根据需要接受和发送数据,此类数据是必要的。
以太网技术的其他术语包括:•介质:在现代以太网技术中,介质是以太网设备连接的双绞线或光纤电缆,为数据传输提供路径•分段:单个共享媒体。
•节点:连接到段的设备。
标准以太网能够以 10 Mbps 到 100 Mbps 的速度发送数据。
千兆以太网是IEEE 802.3 标准下使用的一个术语,用于描述以1 Gbps 的速率传输的以太网速度。
工业控制网络与人机界面组态技术第八章+工业以太网技术与应用

3.CIP 封装
封装数据包包头的格式如图4.52 所示,包 头长度为24B,其有效数据段的长度为0~65511B。 数据按照规定的格式封装好后,作为TCP 或UDP 报文中的数据段传输。
图4.52 封装数据包包头格式
3.CIP 封装
在命令域,可能的命令有:
●NOP:空操作命令,无论是会话发起者还是 目标都可能发送。接受者应该忽略报文中包含的任 何数据,并且不回复。
而UDP 报文只包含实时数据,其含义在连接建 立时已经定义好。通过UDP 来传输隐式报文,报文 效率较高,通信实时性较好,而且由于UDP 报文较 短,传输所需要的时间可观测性就较强,通信确定 性也相对较高。而UDP 报文传输带来的可靠性低下 的问题由CIP 解决,即如果发生报文丢失或差错的 情况下,由CIP 通知发送节点重新发送报文。
第六章 工业以太网技术与应用
近几年来,随着互联网技术的普及与推广,以太网得 到了飞速的发展,特别是以太网通信速率的提高、以太网 交换技术的发展,给以太网的非确定性问题的解决带来了 新的契机。
首先,以太网通信速率的一再提高,从10M到100M到 1000M甚至10Gbps,在相同通信量的条件下,通信速率的 提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少,也就意味着确 定性的提高;
些必要的信息组成报文,发送到网络上,报文接受 节点根据报文的MID来判断报文是不是发给自己的, 如果符合接受条件,就接受该报文。
◆基于生产者/消费者模型的网络除了支持点对
点外还支持组播通信,这样通信效率就会更高,也 因而成为其优点之一。
CIP的主要特点
多播通信与点对点通信相比的优点: 1) 把同样的报文发给多个节点,提高了效率 2) 在多播通信中,每个节点接受到报文的时间不受
工业以太网基础及应用三(PROFINET技术)

工业以太网基础及应用模块三 PROFINET技术任务一 PROFINET 技术概述【学习目标】1、认识PROFINET网络技术。
2、了解PROFINET网络实现实时与等式实时的技术原理。
【相关知识】PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。
作为一个开发的通讯系统,PROFINET基于国际标准(IEEE 802.3,802.3u标准),并且满足特殊的网络部件的工业要求。
未来借助于PROFINET,以太网将能够完成来自运动控制系统,以及网络上现场设备的硬实时要求。
交换机制PROFINET 使用交换以太网作为访问方式。
它由点对点的连接组成。
全部设备都通过点对点连接直接连接其它设备(只连接一个设备)。
交换机允许在两个方向(发送和接收)同时进行通信。
因此,可以提供200 Mbps 的网络性能,相当于快速以太网带宽(100 Mbps) 的2 倍。
通过强制要求PROFINET 采用交换技术,PROFINET 实现了无冲突数据传输。
SIMATIC 交换机利用两种机制满足PROFINET 的实时性要求:“直通”和“存储转发”。
这些交换机制的优点:无需要帧的节点或网络区域不需处理与它们无关的数据。
其带来的空闲网络性能可供其它设备使用。
与传统解决方案不同的是,该解决方案利用交换机制实现了不同网段内部的并行通信,并因而提高了有效带宽。
基于PROFINET的实时通信实时通信实时通信用于将分布式I/O站点连接到控制器,从而利用总线传递传感器和执行器的信号状态。
PROFINET提供两种等级的实时通讯。
以太网的名词解释

以太网的名词解释在当今的数字时代,以太网是我们日常生活中不可或缺的一部分。
它被广泛应用于家庭、企业和全球网络中。
然而,对于以太网这一术语的含义与其背后的技术我们可能并没有深入了解。
本文旨在通过定义和解释以太网的相关术语来揭示以太网的工作原理和应用。
以太网是一种用于计算机局域网(LAN)的标准通信协议。
它建立了一种连续的传输媒介,使得许多计算机和设备能够共享信息和资源。
在以太网中,每个设备通过一种称为“MAC地址”的唯一标识符进行身份识别。
MAC地址是一个由六组十六进制数表示的物理地址,类似于每个人拥有的独特身份证号码。
局域网适配器(LAN Adapter)是一种用于将计算机连接到以太网的硬件设备。
通常,它嵌入在计算机的主板上,负责接收和发送数据包。
此外,还有一种称为“网卡”的可插入设备可以用于将计算机连接到以太网。
以太帧(Ethernet Frame)是在以太网中传输的数据单位。
它由多个字段组成,包括目的地MAC地址和源MAC地址,用于在网络中正确地路由和传递数据。
以太帧的长度通常在64到1518字节之间,这允许在网络中传输不同大小的数据。
以太网交换机(Ethernet Switch)是一种用于连接多个设备的网络设备。
它根据MAC地址的目的地和源地址,将数据包传输到正确的设备。
与传统的以太网集线器不同,交换机可以提供更高的数据传输速率和更大的网络容量。
网络套接字(sockets)是以太网通信的一种接口。
它允许应用程序通过网络相互传输数据。
当网络套接字建立连接时,就会使用IP地址和端口号来唯一标识每个设备。
虚拟局域网(VLAN)是一种将网络分割成多个逻辑上独立的子网络的技术。
VLAN允许不同的用户和设备连接到同一个网络,同时保持彼此独立。
通过在交换机上配置VLAN,管理员可以实现网络流量的隔离和安全性的提高。
无线局域网(WLAN)是一种无线以太网技术,通过无线访问点(Access Point)将无线设备连接到局域网。
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工业以太网专业术语一、拓扑结构拓扑是网络中电缆的布置。
众所周知,EIA-485或CAN 采用总线型拓扑。
但在工业以太网中,由于普遍使用集线器或交换机,拓扑结构为星型或分散星型。
二、接线工业以太网专题">工业以太网使用的电缆有屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP)、多模或单模光缆。
10Mbps 的速率对双绞线没有过高的要求,而在100Mbps 速率下,推荐使用五类或超五类线。
光纤链接时需要一对,常用的多模光纤波长为62.5/125μm 或50/125μm。
与多模光纤的内芯相比,单模光纤的内芯很细,只有10μm 左右。
通常,10Mbps 使用多模光纤,100Mbps下,单模、多模光纤都适用。
三、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。
四、工业以太网与普通商用以太网产品什么是工业以太网?技术上,它与IEEE802.3 兼容,但设计和包装兼顾工业和商业应用的要求。
工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网芯片和媒介,兼顾考虑工业现场的特殊要求。
首先考虑的是高温、潮湿、震动。
第二看是否能方便地安装在工业现场控制柜内。
第三是电源要求。
许多控制柜内提供的电源都是低压交流或直流。
墙装式电源装置有时不能适应。
电磁兼容性(EMC)的要求随工业环境对EMI(工业抗干扰)和ESD (工业抗震)要求的不同而变化。
现场的安全标准与办公室的完全不同。
有时需要的是恶劣环境的额定值。
工厂里采用的可能是工业控制柜标准而楼宇系统采用的往往是烟雾标准。
显然低价的商用以太网集线器和交换机无法达到这些要求。
五、速度和距离讨论共享型以太网的距离,不能忽略碰撞域(Collision Domain)的概念。
共享型以太网或半双工以太网的媒体访问是由载波侦听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)确定的。
在半双工的通讯方式下,发送和接收不能同时进行,否则数据会发生碰撞。
站点发送前,首先要看是否有空闲的信道。
发送时,站点还会在一段时间内收听,确保在这一时间内没有其它站点在进行同步传送,最终本站发送成功。
反之,发生碰撞,源站点发送阻塞信号加强碰撞。
竞争站点延迟后(延迟时间由算法确定,是随机的)重试。
在这种机制下,所有站点和所有集线器都必须在同一碰撞域内。
对工业以太网来说,10Mbps 和100Mbps 是最常用的。
在10Mbps,全部采用双绞线的以太网网络中,与距离有关的概念有两个,即网段(Segment)和网络范围(Network Diameter)。
前者指连接两个设备(集线器、交换机或主机)的距离,后者指网络中两个最远端设备之间的距离。
不管是10Mbps 或100Mbps 的网络,网段的最远距离不能超过100 米。
考虑网络延伸,最有用的规则就是5-4-3 规则(仅仅针对10Mbps 中继器)。
规则的内容如下:一个网络最多有五个网段,四个中继器,不多于三个的混合网段。
混合网段指的是同轴总线网段(已淘汰)。
由于双绞线网段的最远距离是100 米,最大网络(网络范围)就是500 米。
光纤网段的最远距离可达 2 公里,但IEEE802.3 标准规定,使用光纤,级联数最多不能超过 3 个,且网络末端需使用双绞线,中间的两个为光纤网段并保证每个网段不超过 1 公里。
这样,整个光纤网段长度限制在2 公里。
5-4-3 规则对100Mbps 是不适用的。
建议使用100Mbps 交换机。
六、集线器和交换机中继型集线器(集线器)集线器是构成以太网拓扑的基本设备,为多端口设备,有四、八、十二口等,可级联构成分散星型拓扑。
集线器均符合IEEE802.3 中继单元要求。
这些要求包括前导码生成、对称和幅度补偿。
中继器必须对信号再定时,这样收发器和电缆引起的信号抖动不会在多网段传播时累积。
这些设备能侦测出不完整的数据包和冲突,并产生一个阻塞信号相作用。
它们还会自动隔离有问题的端口以维持网络正常工作。
接口转接器另一系列产品是接口转接器,有时称为收发器。
它们将一种媒介转为另一种媒介。
最重要的转换是双绞线至光纤的转换。
由于很多集线器没有光纤端口,接口转接器就是用来支持网络中光纤的应用的。
这些设备在网络中是透明。
端口不存储帧也不检测碰撞,只是将一种媒介转为另一端兼容的信号。
交换型集线器(交换机)交换型集线器可以取代中继型集线器并改善网络的性能。
与物理层设备-中继型集线器不同,交换型集线器实际上是连接两个数据链路的网桥,也就是说碰撞域在每个交换机端口进行了终结。
所以,增加了交换机就扩展了网络地理上的范围,级联交换机可以大规模地实现网络扩展交换机比中继型集线器复杂。
双绞线端口自动与附属端口进行速率协商(10Mbps 还是100Mbps)。
流量控制功能也通过协商进行。
全双工网段采用PAUSE 方案,半双工网段通常采用backpressure 方案。
交换机读取一个完整的帧并察看其源地址后就能查出所连以太网设备的端口位置。
交换机随即产生一张端口地址表格并维护表的内容。
从这时起,网络通信仅限于与本次传送有关的端口。
由于同步的传送无需任何操作即可在这些端口上实现,网络的吞吐量提高了。
表的内容会根据连接信息的变化自动刷新。
如果某个端口收到的信息需广播发送、群组发送或发送地址不详,交换机会自动把信息发至所有端口。
与中继型集线器不同,这儿有多个碰撞域存在,每个碰撞域必须遵守上述的规则。
中继集线器可以与交换机端口相连。
如果网络中都是交换机,则双绞线网段保持100 米,但级联没有限制。
在使用光纤前必须先注明是半、全双工。
中继型集线器与交换型集线器的对比显然,交换机的性能比集线器提高一些,但集线器的优点是,容易理解,在任何一个端口都可以通过网络分析仪观测数据通讯。
交换机则必须在某个端口实现广播发送方能测量。
作为网桥,交换机存储、转发整个数据帧并引起了数据的延迟。
集线器接收网络信号没有数据延迟。
交换机级联还增加延时,因此,集线器和交换机在工业以太网专题">工业以太网中各有各的应用场合。
七、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。
八、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National Semiconductor’s NWay 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-T100BASE-T2 全双工100BASE-TX 全双工100BASE-T2100BASE-T4100BASE-TX10BASE-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。
九、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(request for comments),有很多年了。