Промышленный Ethernet

Ethernet появился более 30 лет назад. В настоящее время под Ethernet понимают семейство продуктов для локальных сетей, которые соответствуют стандарту IEEE 802.3. Промышленному применению стандарта долгое время мешал метод случайного доступа к сети, не гарантировавший доставку сообщения в короткое и заранее известное время. Однако это проблема была решена применением коммутаторов. Доля Ethernet среди установленных промышленных сетей в 2000 году составляла 11%, в 2005 г. - уже 23%. В настоящее время (с 2004 по 2009 год) рынок промышленного Ethernet растет со скоростью 51% в год, он стал промышленным стандартом и имеется большой выбор оборудования, удовлетворяющего промышленным требованиям.

Внедрению Ethernet в промышленность способствовали следующие его качества:

высокая скорость передачи (до 10 Гбит/с) и соответствие требованиям жесткого реального времени при высоком быстродействии (например, при управлении движением);

простота интеграции с Internet и Intranet, в том числе по протоколам прикладного уровня SNMP (Simple Network Management Protocol), FTP, MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions), HTTP;

простота интеграции с офисными сетями;

наличие большого числа специалистов по обслуживанию Ethernet;

по-настоящему открытые решения;

возможность организации многомастерных сетей;

неограниченные возможности по организации сетей самых разнообразных топологий;

широкое применение в офисных сетях, что обеспечило экономическую эффективность технической поддержки стандарта со стороны международных организаций по стандартизации;

появление недорогих коммутаторов, решивших проблему недетерминированности Ethernet.

Существуют 4 стандартные скорости передачи данных в сетях Ethernet по оптоволоконному кабелю и витой паре проводов: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с.

Ethernet имеет несколько модификаций. Скорость указывается цифрой в Мбит/с или в Гбит/с, в последнем случае к цифре добавляется буква G. Буквы после " Base" означают тип кабеля (T - " Twisted pair " - " витая пара", F - " Fiber optic " - " оптоволоконный", S - " Short wavelength optic " - " оптический коротковолновый", L - " Long wavelength " - " длинноволновый", C - " short Copper cable "). Символ " X" означает наличие блока кодирования на физическом уровне. Например, 10Base‑ T означает спецификацию физического уровня для скорости 10 Мбит/с с методом доступа CSMA/CD и с использованием двух витых пар проводов; 100Base-FX - для скорости 100 Мбит/с, CSMA/CD с применением двух многомодовых оптических кабелей.

В промышленной автоматизации наибольшее распространение получили стандарты 10Base‑ T и 100Base‑ TX, а также 100Base‑ FX, которые и будут рассмотрены ниже.

В таблице приведена типовая модель OSI для локальной сети LAN, в которой Ethernet, как стандарт IEEE 802.3, охватывает только физический и канальный уровень. На других уровнях в таблице в качестве примера представлены протоколы интернета. Здесь LLC - " Logical Link Control " (" управление логическими связями") - клиент подуровня MAC; MAC (" Medium Access Control ") - подуровень управления доступом к линии передачи; PHY (от " PHYsical ") - физический уровень (линия передачи).

Уровни 1 и 2 Ethernet-протокола обычно воплощаются аппаратно, остальные - программно.