辦公以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別

辦公以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別第一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Contents以太網(wǎng)歷史一些統(tǒng)計數(shù)字結(jié)構(gòu)化布線交換機的物理特性拓撲結(jié)構(gòu)和冗余帶寬組播因素VLANs虛擬局域網(wǎng)優(yōu)先級區(qū)別服務故障設備的替換網(wǎng)絡管理結(jié)論第二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Definition“只有一個以太網(wǎng)”什么是工業(yè)以太網(wǎng)?將以太網(wǎng)技術(shù)用于工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒁蕴W(wǎng)和TCP/IP作為工業(yè)通訊技術(shù)和協(xié)議第三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日History1973–FirstEthernet–XeroxPARC2.94Mb/s1975–FirstUSpatent–Xerox1980–Ethernetv1–Digital,Intel,Xerox10Mb/s1982–Ethernetv2–Digital,Intel,Xerox1985–IEEE802.31989–ISOStandard880231990–10BaseT(twistedpair)1994–10BaseF(fibre)1995–100BaseT/F100Mb/s1997–FullDuplex1998–1000Mb/s2005–PowerOverEthernet2006–10Gb/s……–40/100Gb/s第四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日CommunicationTrendin

IndustrialEnvironmentsFieldLevelManagementLevelCorporateLevelInterbusLoopASIInterbusSeriplexProfibusDPProfibusFMSCANCCLinkControlNetDeviceNetSDSWorldFIP/FIPLonWorksETHERNETIEC/SP50H1IEC/SP50

H2HARTProfibusPAProcessMeasurementandControlLevel第五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日工業(yè)通訊為什么選擇以太網(wǎng)?以太網(wǎng)是開放的標準.以太網(wǎng)使網(wǎng)絡的垂直集成成為可能.對比現(xiàn)場總線，以太網(wǎng)提供了更大的通訊帶寬以滿足多應用集成的需求主要的以現(xiàn)場總線為工業(yè)通信技術(shù)的制造商轉(zhuǎn)而投奔各自基于標準以太網(wǎng)的工業(yè):DeltaV（Emerson）Modbus/TCP（Modbus）EtherNet/IP（ControlNetDeviceNet）ProfiNet（Profibus)FFHSE（FoundationFieldbus）PowerLink(CANOpen）第六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日AspectsofIndustrialEthernet工業(yè)以太網(wǎng)和商用以太網(wǎng)區(qū)別所在：Environment環(huán)境Operation運行Maintenance維護Management管理第七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日一些統(tǒng)計數(shù)字第八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Source:Datacom,NetworkManagementSpecial

Aroundtwothirdsofallfailuresarecausedbyfaultsinnetworkcomponents

InvestinginoperationalsafetypaysPhysicalDataLinkNetworkTransportSessionPresentationApplication8%10%35%25%12%7%3%ApplicationprogramsNetworkoperating

systemNetworkcomponents第九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Hardware17%Software7%Support73%Miscellaneous3%TotalCostofOwnershipofaNetwork

over5years

Source:GartnerGroup

第十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)化布線第十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)化布線的好處簡化設計產(chǎn)品可選擇余地大兼容性好增加可靠性易于維護第十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)化布線標準ISO/IEC11801EN50173ANSI/TIA/EIA568-B第十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日術(shù)語CD=CampusDistributorBD=BuildingDistributorFD=FloorDistributorMD=MachineDistributor(new:IntermediateDistributor(ID))TO=TelecommunicationOutletCP=ConsolidationPoint第十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日CablingStructureOfficeIndustryOfficebuilding

BDCDBDFDTOTOPrimarycabling

Secondarycabling

TertiarycablingProductionhall

FDTOMDTOMDTOTOMDBDLayer1

Layer2

(Layer3)

Layer4

CP

TO第十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日PhysicalCablingStructureOffice:

Industry(3or4layers):FO(500)

E9..10/125orG50(62,5)/125

FO(500m)E9..10/125orG50(62,5)/125

CD

BD

FDTO

CD

BDFD

MDFO(1500m)

E9...10/125G50(62,5)/125

FO(500m)

E9...10/125G50(62,5)/125

TP(90m+2*5m)

FO

G50(62,5)/125

TP(90m+2*5m)

FOG50(62,5)/125

Buscable

TP

HCS/POF

Transmissionmedia

FO(1500m)

E9...10/125

G50(62,5)/125UsersRange

TP

TOMachineCP

Primary

Secondary

Tertiary

第十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日ChoosingFiber多模光纖還是單模光纖?多模光纖距離短不同的線徑單模光纖距離遠第十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日ChoosingTwistedPairWhatisTwistedPairCable?雙絞線纜采用絞和的方式以避免線纜之間的串擾非屏蔽雙絞線半屏蔽雙絞線全屏蔽雙絞線Cat5e？Cat6？單芯線？多芯線？第十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日OtherConsiderations可能降低線纜性能甚至是破環(huán)線纜的原因Abrasion（磨損）Bending（彎曲）Impact（碰撞）Tension/Stretching（拉伸）Crushing（擠壓）Cutting（切斷）Highorlowtemperature（高低溫）Contactwithoil（油污）ExposuretoUVlight（暴露在紫外線照射下）Immersioninwater（浸水）第十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日連接器Theissues灰塵/水振動雙絞線“Industrialized”RJ45M12光纖M12-MicroFX第二十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日自適應/自動交叉自適應速度雙工模式IEEE802.1x流量控制雙方都自適應才能自適應自動交叉MDI,MDI-X自動校準發(fā)送和接受線對一般必須在自適應功能開啟情況下使用（赫思曼交換機則可以單獨開啟）Patchcable1:112364578PINPIN12364578CrossovercablePINPIN1234567812345678第二十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日交換機的物理特性第二十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日PhysicalCharacteristics沒有“標準的”工業(yè)以太網(wǎng)交換機物理特性需與PLC保持一致網(wǎng)絡設備不能成為最薄弱的環(huán)節(jié)第二十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日CertificationsMarineSubstationTransportationATEXZone2第二十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日環(huán)境因素安裝方式（DINorRack）外形尺寸？固定式還是模塊化？工作輸入電壓范圍工作溫度范圍無風扇散熱振動抗電磁干擾性能保護等級（IP20–IP67)電路板保護涂層第二十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Comparison-PhysicalOfficeIndustrial安裝和連接使用壽命工作環(huán)境

專用網(wǎng)絡機柜內(nèi)連接標準的臺式機\工作站\打印機等

現(xiàn)場安裝（控制柜內(nèi)或直接安裝于自動化設備上，環(huán)境惡劣，某些場合甚至要求滿足IP67防護等級）連接離散的控制設備和I/O

幾年或十幾年（沒有相應標準可遵循）風扇散熱備件更換：3年電源(220VAC)MTBF20年以上（基于MIL-HDBK217F），有些甚至長達100年以上無風扇散熱備件更換：10年冗余的電源(24/48VDC，110/220VAC等)

良好（機房恒溫，恒濕）無振動、沖擊無重機械負載、無化學物質(zhì)腐蝕較低的抗電磁干擾能力

普通或?qū)挏?-40°-+70/+85°)

有具體的抗振動、抗沖擊要求牢固的重機械負載設計、防某些

化學物質(zhì)腐蝕較強的抗電磁干擾能力工業(yè)認證EN60950FCCPart15ClassAEN55022Cul508/1604Class1Div2IEC61850-3IEEE1613、KEMAEN50121、EN50155、ATEXZone1&2第二十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日可用性產(chǎn)品可用性產(chǎn)品生命周期替代產(chǎn)品延續(xù)性第二十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日BeforeandAfter第二十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日拓撲結(jié)構(gòu)和冗余第二十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日NetworkTopologies–總線型第三十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日NetworkTopologies–星型第三十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日NetworkTopologies–樹型第三十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日NetworkTopologies–帶有冗余結(jié)構(gòu)的樹形第三十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日(Rapid)SpanningTree–（快速）生成樹優(yōu)點標準化向下兼容(STP)可以組建混合型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)第三十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日NetworkTopologies–環(huán)型HIRSCHMANNHIRSCHMANNNNAMHCSRIHNNAMHCSRIHNNAMHCSRIH第三十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日改進的環(huán)形環(huán)形不一定需要頭尾順序連接通過合理的設計以避免延時并提供冗余性第三十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日HIPERRing優(yōu)點配置簡單恢復速度快恢復性能可靠一致降低線纜需求拓撲清晰缺點非標準化但是…MRPMediaRedundancyProtocol（介質(zhì)冗余協(xié)議）IEC62439(標準化的工業(yè)環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議)第三十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日應用案例–地鐵第三十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Multicasting(多播通信)第三十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日消息類型Unicast（單播）–目的地終端唯一Broadcast（廣播）-子網(wǎng)中的所有終端Multicast（組播）-一組終端第四十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日為什么使用組播?可以在不增加發(fā)送源負擔的條件下發(fā)送數(shù)據(jù)給多個接收方節(jié)省帶寬資源實時性好第四十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日組播的應用場合?一般應用VideoConferencing（視頻會議）VideoSurveillance（視頻監(jiān)控）SoftwareDistribution（軟件分發(fā)如病毒庫更新等）…工業(yè)應用Producer/Consumer（生產(chǎn)者/消費者）Publisher/Subscriber（發(fā)布者/訂閱者）第四十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Andtheissueis?以太網(wǎng)在設計之初不支持多播以太網(wǎng)將多播以廣播看待意味著每臺終端設備都將接收到多播數(shù)據(jù)因此要有個特殊技術(shù)可以處理多播數(shù)據(jù)（IGMPSnooping/querier）赫思曼的二層交換機同時支持IGMPSnooping和QuerierHIRSCHMANN第四十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日VLAN（虛擬局域網(wǎng)）第四十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日PhysicalLAN第四十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日VirtualLANs第四十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日MultipleVLANsperSwitchHIRSCHMANNHIRSCHMANN第四十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日交叉VLAN二層環(huán)境下實現(xiàn)更復雜的訪問控制要求不是所有的二層交換機都支持該功能（赫思曼的所有二層交換機均支持該功能）第四十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日VLANTypesVLANslayer1: 基于端口(IEEE802.1Q)VLANslayer2: 基于MAC地址VLANslayer3: 基于網(wǎng)絡地址或協(xié)議(IEEE802.1v)VLANslayer4-7:基于應用future第四十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日Prioritization（優(yōu)先級區(qū)分）第五十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日優(yōu)先級(服務質(zhì)量)ProgramUpdatesVoiceControlOther

6531ControlVoiceProgramUpdatesOtherPriority第五十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日故障設備替換第五十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日工業(yè)以太網(wǎng)-達到的目標標準化的故障設備更換方法.故障設備的更換必須盡可能簡單、快捷.維護人員需了解的設備知識越少越好.第五十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日可選擇的方法Manualconfigurationusingaserialcable(RS232).ManualconfigurationviatheEthernetportusingspecialprotocolsAutomaticconfigurationusingDHCPProprietaryMethods一種外部的可存儲交換機配置信息和固件的硬件第五十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日可插拔外部存儲設備–ACA21-USB優(yōu)點故障設備替換無需專業(yè)知識降低出錯的風險第五十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日DHCPOption82優(yōu)點無需專業(yè)知識所需硬件開銷較小開放的手段Switchwith

Option82HIRSCHMANNHIRSCHMANN12345ReplacementdeviceOption82Server第五十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日地址沖突檢測重復的IP地址摧毀現(xiàn)有的通訊在加入網(wǎng)絡前必須確認IP地址分配192.168.0.54192.168.0.54NNAMHCSRIHNNAMHCSRIHNNAMHCSRIH第五十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日結(jié)論每種方法都有優(yōu)缺點.考慮的因素有:投入.配置的復雜性.故障設備替換是否方便.網(wǎng)絡設計時必須考慮故障設備更換第五十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日網(wǎng)絡管理第五十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日可網(wǎng)管vs非網(wǎng)管交換機非網(wǎng)管交換機價格低維護簡便即插即用沒有安全性可網(wǎng)管交換機需要更復雜的網(wǎng)絡配置提供了很多高級功能保證網(wǎng)絡高可靠性故障查找方便第六十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日我們?yōu)槭裁葱枰W(wǎng)絡管理?Network第六十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日ISO網(wǎng)絡管理分類配置管理性能管理故障管理安全管理記賬管理ConfigurationSupervision第六十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日配置管理Redundancy（冗余）Portstatus（端口狀態(tài)）Flowcontrol（流量控制）VLANsPrioritisation（優(yōu)先級/服務質(zhì)量）Clocksynchronisation(SNTP/PTP)（時間同步）Configurationmanagement（功能配置）第六十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日監(jiān)控管理Networkoverview（網(wǎng)絡狀態(tài)瀏覽）Localisingfaults（錯誤發(fā)現(xiàn)）Avoidingfaultsandbreakdowns（錯誤避免）第六十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日SimpleNetworkManagementProtocol

-簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議隸屬于TCP/IP協(xié)議家族可支持的設備有:Hubs（集線器）Switches（交換機）Routers（路由器）Servers（服務器）標準化的協(xié)議供應商普遍支持第六十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日歷史SNMPv1–1988Stop-gapsolutionDuetobereplacedbyCommonManagementInformationProtocolSNMPv2a–1993Additionalcommands帶有安全性SNMPv2c-1996和v2a類似，但沒有安全性SNMPv3-2002帶有安全性第六十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期日網(wǎng)管通訊:管理者和管理代理MIB ManagementInformationBase

（管理信息庫）NMS NetworkManagementStation

（網(wǎng)絡管理站）SNMP SimpleNetworkManagementProtocol

（簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）AGENTMIBWorkstationAGENTMIBRouterAGENTMIBSwitchAGENTM