民生用イーサネットスイッチと比較して、産業用イーサネットスイッチ製品は、コンポーネントの設計と選択、および製品の強度と適用性の点で、産業用サイトのニーズを満たすことができます。次に、産業用イーサネットスイッチの一般的な専門用語を詳しく紹介します。見てみましょう。
1.トポロジ
トポロジは、ネットワーク内のケーブルの配置です。ご存知のとおり、EIA-485またはCANはバストポロジを採用しています。ただし、産業用イーサネットでは、ハブまたはスイッチが広く使用されているため、トポロジ構造はスターまたはスキャッタースターになります。
2.
産業用イーサネットの配線トピック ">産業用イーサネットで使用されるケーブルには、シールド付きツイストペア（STP）、シールドなしツイストペア（UTP）、マルチモードまたはシングルモード光ケーブルが含まれます。10Mbpsのレートはツイストには高すぎません-ペアケーブル。100Mbpsでは、カテゴリ5またはスーパーカテゴリ5のケーブルを使用することをお勧めします。
光ファイバリンクのペアが必要です。一般的に使用されるマルチモード光ファイバの波長は、62.5 /125μmまたは50 /125μmです。マルチモードファイバの内部コアと比較すると、シングルモードファイバの内部コアは非常に薄く、わずか約10μmです。通常、10Mbpsにはマルチモードファイバーが使用され、100Mbpsにはシングルモードファイバーとマルチモードファイバーの両方が適しています。
3つ、ジョイントと接続
RJ-45は、ツイストペアコネクタでより一般的です。ワイヤには2つのペアがあり、1つのペアは送信に使用され、もう1つのペアは受信に使用されます。メディア関連インターフェース（MDI）の定義では、これらの4つの信号はそれぞれRD +、RD-、TD +、TD-として識別されます。
通信リンクは、DTE（ワークステーションなどのデータ端末装置）とDCE（リピーターやスイッチなどのデータ通信装置）で構成されます。MDI-Xポートとしてマークされたハブポートは、DTEとDCEがストレートケーブルを使用して接続できることを示します。2つのDTEまたは2つのDCEが接続されている場合はどうなりますか？ケーブルクロス方式を使用するか、ハブが提供するアップリンクポートを直接使用できます（ケーブルをクロスしないでください）。
光ファイバコネクタには、STコネクタが10Mbpsまたは100Mbps用、SCコネクタが100Mbps専用の2種類があります。シングルモードファイバは通常、SCコネクタを使用します。DTEとDCE間の接続は、ポートのTXマークとRXマークに従う必要があるだけです。
4.産業用イーサネットおよび通常の商用イーサネット製品。
産業用イーサネットとは何ですか。技術的にはIEEE802.3と互換性がありますが、設計とパッケージングでは産業用および商用アプリケーションの要件が考慮されています。産業シーンの設計者は、産業シーンの特別な要件を考慮して、市場に出回っているイーサネットチップとメディアを採用したいと考えています。最初の考慮事項は、高温、湿度、および振動です。次に、産業用フィールドコントロールキャビネットに簡単に設置できるかどうかを確認します。3番目は電力要件です。多くの制御キャビネットで提供される電源は、低電圧ACまたはDCです。壁に取り付けられた電源装置は、適合できない場合があります。電磁両立性（EMC）の要件は、EMI（産業用干渉防止）およびESD（産業用耐震性）の産業環境の要件によって異なります。現場の安全基準は、オフィスの安全基準とはまったく異なります。時々必要なのは過酷な環境の評価です。工場は産業用制御キャビネット規格を採用する場合があり、建築システムは煙規格を採用することがよくあります。明らかに、低コストの商用イーサネットハブおよびスイッチはこれらの要件を満たすことができません。
5.速度と距離
共有イーサネットの距離について議論するとき、衝突ドメインの概念は無視できません。
共有イーサネットまたは半二重イーサネットのメディアアクセスは、キャリアセンスマルチアクセス/コリジョン検出（CSMA / CD）によって決定されます。半二重通信モードでは、送信と受信を同時に行うことはできません。同時に行うと、データが衝突します。ステーションが送信する前に、まず空きチャネルがあるかどうかを確認する必要があります。送信時に、ステーションは一定期間リッスンして、この時間中に他のステーションが同期送信を実行していないことを確認し、最終的にステーションは正常に送信されます。逆に、衝突が発生した場合、ソースサイトは衝突を強化するためにブロッキング信号を送信します。競合サイトが遅延した後に再試行します（遅延時間はアルゴリズムによって決定され、ランダムです）。このメカニズムでは、すべてのステーションとすべてのハブが同じ衝突ドメインに存在する必要があります。
産業用イーサネットの場合、10Mbpsと100Mbpsが最も一般的に使用されます。10Mbpsのすべてのツイストペアイーサネットネットワークでは、距離に関連する2つの概念、つまりセグメントとネットワークの直径があります。前者は2つのデバイス（ハブ、スイッチ、またはホスト）間の距離を指し、後者はネットワーク内の2つの最もリモートなデバイス間の距離を指します。10Mbpsまたは100Mbpsネットワークに関係なく、ネットワークセグメントの最長距離は100メートルを超えることはできません。ネットワーク拡張を考慮すると、最も有用なルールは5-4-3ルールです（10Mbpsリピーターのみ）。ルールの内容は次のとおりです。ネットワークには、最大5つのネットワークセグメント、4つのリピーター、および3つ以下の混合ネットワークセグメントがあります。混合ネットワークセグメントとは、同軸バスネットワークセグメント（廃止）を指します。ツイストペアネットワークセグメントの最長距離は100メートルであるため、最大ネットワーク（ネットワーク範囲）は500メートルです。光ファイバネットワークセグメントの最大距離は最大2kmですが、IEEE802.3規格では、光ファイバの使用、カスケードの数は3を超えることはできず、ネットワークの端ではツイストペアケーブルを使用する必要があると規定されています。 、および真ん中の2つは光ファイバーネットワークセグメントです。各ネットワークセグメントは1kmを超えません。このように、光ファイバネットワークセグメント全体の長さは2キロメートルに制限されます。5-4-3ルールは100Mbpsには適用されません。100Mbpsスイッチの使用をお勧めします。
6.ハブとスイッチ
リレータイプのハブ（ハブ）は、イーサネットトポロジを構成する基本的な機器です。ハブは、4、8、または12ポートなどを備えたマルチポートデバイスであり、カスケード接続して分散型を形成できます。スタートポロジ。ハブはIEEE802.3リレーユニットの要件に準拠しています。これらの要件には、プリアンブルの生成、対称性、および振幅補償が含まれます。リピータは、トランシーバーとケーブルによって引き起こされる信号ジッターがマルチセグメント伝搬中に蓄積されないように、信号のタイミングを変更する必要があります。これらのデバイスは、不完全なデータパケットと衝突を検出し、動作するブロッキング信号を生成できます。また、問題のあるポートを自動的に分離して、通常のネットワーク操作を維持します。
別の一連のインターフェイスアダプタは、トランシーバと呼ばれることもあるインターフェイスアダプタです。それらは、ある媒体を別の媒体に変換します。最も重要な変換は、ツイストペアから光ファイバーへの変換です。多くのハブにはファイバーポートがないため、ネットワーク内の光ファイバーアプリケーションをサポートするためにインターフェイスアダプターが使用されます。これらのデバイスはネットワーク内で透過的です。ポートはフレームを保存したり衝突を検出したりしませんが、一方のメディアをもう一方の端で互換性のある信号に変換します。
スイッチングハブ（スイッチ）スイッチングハブは、リレーハブに取って代わり、ネットワークパフォーマンスを向上させることができます。物理層の機器リレーハブとは異なり、スイッチングハブは実際には、2つのデータリンクを接続するブリッジです。つまり、衝突ドメインは各スイッチポートで終端されます。したがって、スイッチを追加するとネットワークの地理的範囲が拡大し、カスケードスイッチを使用すると大規模なネットワーク拡張を実現できます。スイッチはトランキングハブよりも複雑です。ツイストペアポートは、補助ポート（10Mbpsまたは100Mbps）とレートを自動的にネゴシエートします。フロー制御機能もネゴシエーションにより実行されます。全二重ネットワークセグメントはPAUSEスキームを採用し、半二重ネットワークセグメントは通常バックプレッシャスキームを採用します。スイッチがフレーム全体を読み取り、その送信元アドレスを確認した後、接続されているイーサネットデバイスのポートの場所を見つけることができます。次に、スイッチはポートアドレステーブルを生成し、テーブルの内容を維持します。それ以降、ネットワーク通信はこの送信に関連するポートに制限されます。これらのポートでは何も操作せずに同期伝送を実現できるため、ネットワークのスループットが向上します。接続情報の変更に応じて、テーブルの内容が自動的に更新されます。
特定のポートで受信した情報をブロードキャスト、グループで送信する必要がある場合、または送信アドレスが不明な場合、スイッチは自動的にすべてのポートに情報を送信します。リレーハブとは異なり、複数の衝突ドメインがあり、各衝突ドメインは上記の規則に準拠する必要があります。
リレーハブはスイッチポートに接続できます。ネットワークにすべてのスイッチがある場合、ツイストペアネットワークセグメントは100メートルのままですが、カスケードに制限はありません。光ファイバを使用する前に、まず半二重か全二重かを指定する必要があります。リレーハブとスイッチングハブを比較すると、スイッチのパフォーマンスはハブよりも優れていることは明らかですが、ハブの利点は、理解しやすく、ネットワークアナライザを介してデータ通信を監視できることです。どのポートでも。スイッチは、測定できるように、特定のポートでブロードキャスト送信を実装する必要があります。ブリッジとして、スイッチはデータフレーム全体を保存および転送し、データ遅延を引き起こします。ハブは、データ遅延なしでネットワーク信号を受信します。スイッチカスケードも遅延を増加させます。したがって、ハブとスイッチには、「産業用イーサネットのトピック」>「産業用イーサネット」で独自のアプリケーションがあります。
7、半二重、全二重半二重
とは、同じメディアの送受信が非同期で実行されることを意味します。送信チャネルと受信チャネルが別々になっている全二重の場合は、逆になります。全二重リンクは、ファストイーサネット（100Mbps）を拡張するための鍵です。全二重リンクネットワークセグメントは、ネットワークカードまたはスイッチポートの2つのデバイスを超えることはできません。注：これはトランクハブポートではなく、ハブには全二重モードがありません。これは、ハブが衝突ドメインの一部であり、他のポートが受信する衝突を強化するためです。ネットワークカードが2枚しかない場合は、全二重通信を実装できます。3枚以上のネットワークカードを使用する全二重通信の場合は、スイッチを検討する必要があります。
10BASE-Tと10BASE-FLは別々の送信パスと受信パスを持ち、ネットワークカードまたはスイッチポートの複雑さに応じて全二重を実行できます。これらのインターフェースが半二重モードで構成されている場合、受信と送信の同期検出が衝突検出をトリガーします。全二重は共有CSMA / CDルールに準拠していないため、同じインターフェイスが全二重に設定され、衝突検出が禁止されます。
全二重リンクの構成が正しい必要があります。ステーションが全二重モードで設定されている場合、ステーションまたはスイッチングハブのポートは、CSMA / CDプロトコルを無視する方法でフレームを送信します。もう一方の端が半二重モードに設定されている場合、衝突を検出し、CRCエラー、ネットワーク速度の低下、ファストイーサネットの利点の消失などの他の問題を引き起こします。
前述のように、衝突により、100Mbpsでのネットワーク範囲が縮小されました。ツイストペアネットワークセグメントとスイッチポートの場合、ネットワークセグメントの最長距離は100メートルです（衝突ドメイン内）。問題は、ファイバーポートでは、マルチモードファイバーの場合、ネットワークセグメントの長さが2キロメートルであるのに対し、シングルモードファイバーの場合は15キロメートルであるということです。衝突ドメインによって制限される半二重モードでは、ネットワークセグメントの距離は412メートルです。したがって、全二重モード（CSMA / CAは無視されます）でのみ、光ファイバネットワークセグメントの拡張が制限に達する可能性があります。ファストイーサネットモードでは、スイッチテクノロジーをお勧めします。ファストイーサネットのファイバポートには、全二重をお勧めします。
8.オートネゴシエーション
ファストイーサネットと従来のイーサネットと同様の配線ルールが広く使用されているため、IEEE802.3uは、従来のイーサネットポートが他のファストイーサネットポートと連携できるように、ファストイーサネットの自動構成を推奨しています。構成プロトコルは、NationalSemiconductorのNWay標準に基づいています。ツイストペアリンクは、データ通信を容易にするために速度マッチングを自動的に実行します。この方式は、ツイストペアリンクに適しています。光ファイバの状況は異なります。光ファイバはイーサネットの開発の歴史において非常に重要な位置を占めていますが。ただし、10BASE-FLデバイスは850nmで動作し、100BASE-FXは1300nmで動作するため、2つの光ファイバーデバイスの速度を自動的にネゴシエートすることはできません。2つは相互運用できません。ただし、自動ネゴシエーションプロトコルの場合、2つの光ファイバーデバイス間の自動ネゴシエーションは実行可能です（通信に問題がない場合）。これを認識して、新しく導入された100BASE-SX規格は、850nmファイバーを10Mbpsまたは100Mbpsで動作させることができます。100Mbps未満のネットワークセグメントの距離は300メートルです。そのため、設置の際はご注意ください。光ファイバの速度は通常固定されており、ネゴシエーションは実装されていません。自動ネゴシエーションプロトコルは、ツイストペアリンクで成功します。オートネゴシエーションの利点は、ユーザーが手動で設定する必要がなく、機器自体が技術レベルを決定することです。高から低へのレベルは次のとおりです。
1000BASE-T全二重最高
1000BASE-T
100BASE-T2全二重
100BASE-TX全二重
100BASE-T2
100BASE-T4
100BASE-TX
10BASE-T全二重
10BASE-T最小
最低レベルは10BASE-T（半二重、共有イーサネット）で、最高レベルは1000BASE-T全二重です。これは完全な優先スキームですが、特定のネットワークカードがこれらすべてのテクノロジーを処理できることを意味するわけではありません。実際、商業的に実装されていないテクノロジーもありますが、それらはすべてIEEE802.3標準に準拠しています。各ポートはその技術的パフォーマンスをチェックし、最終レート（より低いレート）を決定します。例：ネットワークカードが10BASE-Tをサポートし、スイッチポート機能が10BASE-Tまたは10BASE-TXの場合、最終的な選択は10BASE-Tです。一方のネットワークカードが10BASE-Tで、もう一方が100BASE-TXの場合、互換性がないため、2つは通信できません。
9、伝送プロトコル
元の設計には、信頼性の高いエンドツーエンドの情報伝送は含まれていませんでした。ネットワーク相互接続（2つのネットワークが相互に通信する）の義務は、第3層（ネットワーク層）にあります。伝送と相互接続はプロトコルスタックの一部になり、TCP / IPとSPX / IPXは2つの一般的に使用されるプロトコルです。これらの2つのプロトコルは相互運用できないため、イーサネットノードは互換性のあるプロトコルを使用する必要があります。インターネットでのTCP / IPの適用により、TCP / IPは、産業用ネットワークだけでなく、主要なプロトコルにもなりました。実際、TCP / IPは、長年にわたってRFCで定義されたプロトコル（コメントの要求）のセットです。イーサネットに加えて、TCP / IPは他のデータリンクテクノロジーとも連携します。TCP/ IPは物理層/データリンク層の上にあります。トランスポート層には、TCPとUDPの2つの重要なプロトコルがあります。前者は受信した情報を確認します。どちらも非常に便利です。プロトコルスタックの上位層には、「産業用イーサネットトピック」>「産業用イーサネット」で使用される有用なアプリケーション層プロトコルがいくつかあります。ユーザーにとって、アドレス指定は重要なトピックです。IPプロトコルは、特定される可能性のあるデータパケットを担当します。異なるネットワーク内のサイト間各サイトには一意の32ビットアドレス（それぞれネットワークアドレスとホストアドレスを表します）があります。アドレスは点線の10進表記で4バイトで表されます。128.8.120.5は有効なアドレスですが、何を判別することはできません。はホストであり、ネットワークとはです。アドレスは5つのカテゴリに分類され、アドレスはカテゴリAからEに分類されます。分類は最初のバイトを観察することで実行できます。
IPの割り当ては単純ではなく、通常はネットワークマネージャーによって割り当てられます。割り当てたら、ネットワーク内の各ステーションに適用する必要があります。IPアドレスには、静的割り当てと動的割り当ての2種類があります。動的割り当てはサーバーによって実行されます。静的割り当ては、構成によって実行されます。以下のアドレスはプライベートアドレスであり、ルーターに割り当てることはできません。したがって、インターネット上にはアプリケーションがありません。
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アドレスとイーサネットMACアドレスは異なるため、混同しないでください。MACアドレスは機器メーカーによって割り当てられているため、世界で唯一のものです。IPアドレスはインストール中に割り当てられ、必要に応じて再割り当てされます。
X.アプリケーション層プロトコル
ハブかスイッチかを問わず、使用するコネクタとケーブルを決定し、IPを割り当てると、サイト間で通信できるようになります。次に、OSIの高レベルの互換性を検討する必要があります。ここで推奨される産業オートメーションプロトコルは、イーサネット/ IP、iDA、PROFInet、およびModbus / TCPです。これには、従来のインターネットアプリケーション（FTP、SNMP、SMTP、およびTELNET）は含まれません。ユーザーの手元にあるデバイスはこれらのプロトコルをサポートしていない可能性があるため、独自のシステムの互換性を理解する必要があります。
上記の内容は、Feichang Technologyの産業用イーサネットスイッチの技術用語の詳細な紹介です。皆さんのお役に立てば幸いです。Feichang Technologyは、光トランシーバー、工業用スイッチ、光ファイバートランシーバー、プロトコルコンバーターなどの産業用通信機器の研究開発、製造、販売を20年間専門としてきました。ぜひ、アイデアを理解し、交換してください。