INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2023
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<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />
ETHERNET-SWITCHES FÜR<br />
ANSPRUCHSVOLLE ANWENDUNGEN<br />
ROBUST UND<br />
ZUVERLÄSSIG<br />
Ethernet-Switches für industrielle Anwendungen müssen besondere Eigenschaften wie<br />
erweiterte Temperaturbereiche, robuste Gehäuse, eine leistungsfähige Kommunikation<br />
und einen zuverlässigen Datentransfer erfüllen. Wir stellen Ihnen eine Auswahl an<br />
Managed und Unmanaged Switches mit Kupfer- und SFP-Glasfaserports, Fast Ethernet<br />
und Gigabit, Alarmrelais und redundanten Spannungsversorgungen vor,<br />
die unterschiedlichsten Anforderungen gerecht werden.<br />
Im Jahr 1983 standardisierte das Institute of Electrical and Electronics<br />
Engineers (IEEE) eine Familie von Technologien, die<br />
als Ethernet bekannt sind. Der anfängliche Ethernet-Standard<br />
erlaubte es Geräten, bis zu 10 Mbit/s über ein gemeinsames<br />
Koaxialkabel zu übertragen. Seitdem haben sich Computernetzwerke<br />
weiterentwickelt, und das Ethernet mit ihnen. Heute kann<br />
das Ethernet Datenübertragungsraten von 400 Gbit/s erreichen.<br />
Die Übertragung erfolgt entweder als elektrische Signale über<br />
Kupferdrähte oder als Lichtimpulse über Lichtwellenleiter.<br />
Das moderne Ethernet nutzt keine gemeinsamen Kabel mehr.<br />
Die Übertragung erfolgt paketvermittelt. In einem Paketvermittlungsnetzwerk<br />
ist jedes Gerät mit einem Netzwerk-Switch verbunden.<br />
Während ein gemeinsam genutztes Kabel nur die Übertragung<br />
von einem einzelnen Gerät ermöglicht, ermöglicht ein<br />
Paketvermittlungsnetzwerk die gleichzeitige Übertragung von<br />
jedem Gerät. Während jedes über ein gemeinsam genutztes<br />
Kabel übertragene Datenpaket notwendigerweise an jedes andere<br />
Gerät gesendet wird, stellt ein Paketvermittlungsnetzwerk sicher,<br />
dass jedes Datenpaket nur an die vorgesehenen Empfänger gesendet<br />
wird, was die allgemeinen Bandbreitenanforderungen an<br />
Netzwerke erheblich reduziert.<br />
VERBESSERUNGEN AM ETHERNET<br />
VORGENOMMEN<br />
Neben besseren Datenübertragungsraten und Paketvermittlung<br />
wurden auch viele weitere Verbesserungen am Ethernet vorgenommen.<br />
So hat die IEEE 2003 z. B. eine Methode zur Übertragung<br />
von sowohl Daten als auch Strom über ein einziges Twisted-<br />
Pair-Kupferkabel standardisiert. Dieser Standard, 802.3af, wird<br />
als Power over Ethernet (PoE) bezeichnet und ist um zwei zusätzliche<br />
Aktualisierungen erweitert worden: 802.3at und 802.3bt.<br />
Durch jede Aktualisierung hat sich die Strommenge erhöht, die<br />
Geräte verbrauchen können, wodurch es möglich wurde, immer<br />
anspruchsvollere Geräte über PoE mit Strom zu versorgen.<br />
Protokolle zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Sicherheit<br />
von Ethernet-Netzwerken wurden ebenfalls hinzugefügt. Virtuelle<br />
lokale Netzwerke (VLAN) ermöglichen es Netzwerkadministra toren,<br />
ihre Ethernet-Netzwerke in isolierte Segmente zu unterteilen. Das<br />
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) bietet eine Möglichkeit, redundante<br />
Pfade in einem Ethernet-Netzwerk zu installieren, ohne<br />
dass Netzwerkschleifen entstehen. 802.1X bietet eine port basierte<br />
Netzwerkzugriffskontrolle, durch die sichergestellt wird, dass nur<br />
autorisierte Geräte eine Verbindung zu einem Netzwerksegment<br />
herstellen können.<br />
Neben der Kommunikation in einem Netzwerksegment, ermöglicht<br />
das Ethernet auch eine gemeinsame Grundlage, auf der<br />
viele Internetprotokolle aufgebaut sind. Für den Datenaustausch<br />
zwischen verschiedenen Netzwerken werden die gängigen TCP/<br />
IP-Protokolle (Transmission Control Protocols) und UDP/IP-<br />
Protokolle (User Datagram Protocols) verwendet. Die Übertragung<br />
innerhalb eines Netzwerksegments erfolgt üblicherweise<br />
durch Einschluss von TCP/IP- und UDP/IP-Paketen innerhalb<br />
von Ethernet-Frames.<br />
24 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> <strong>2023</strong>/01 www.industrielle-automation.net