INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2023

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