淺析工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

摘 要：當(dāng)下，很多工業(yè)都展開了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的介入工作，在一個(gè)公司或企業(yè)中常常會(huì)采用專用的以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸及控制。本文以企業(yè)級的以太網(wǎng)交換機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用為分析對象，展開說明。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；企以太網(wǎng)交換機(jī)

中圖分類號：TP273.5

現(xiàn)今社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)鋪天蓋地的影響著每個(gè)行業(yè)層面，可以說是以“網(wǎng)絡(luò)”論成敗。企業(yè)中生產(chǎn)、經(jīng)營、管理中依賴網(wǎng)絡(luò)的使用。經(jīng)過對多個(gè)企業(yè)的調(diào)查與分析來看，以企業(yè)為一個(gè)單元，常采用專用的以太網(wǎng)交換機(jī)，在接口定制不同的太網(wǎng)幀優(yōu)先等級，提供企業(yè)與用戶希望的傳遞速率將所需的信息傳遞出去。就發(fā)展來看，現(xiàn)今我國的企業(yè)級工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)整體水平仍處于引用與導(dǎo)入階段，終端及下游客戶群主要集中于通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、交通行業(yè)及IT專業(yè)等行業(yè)。依國家宏觀預(yù)計(jì)，在“十二五”期間，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)平均每年的市場容量在30億元左右，未來3年的復(fù)合增速將達(dá)25%。

1 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的概念闡述

首先我們先來了解一下交換機(jī)的概念：廣義上講，交換機(jī)就是一種傳輸設(shè)備，即可以在通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交流與互通。它歸屬于數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，分為二層交換機(jī)與三層交換機(jī)。二層交換機(jī)又可當(dāng)作一個(gè)hub來使用，三層交換機(jī)是應(yīng)用廣泛的，它可以工作在網(wǎng)絡(luò)層。而以太網(wǎng)交換機(jī)指的是基于以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的交換機(jī)，以太網(wǎng)是采用共享總線型傳輸媒體方式的一種局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)用途不同分為：工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與商業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)是要滿足工業(yè)中相關(guān)作業(yè)的現(xiàn)場需要，在技術(shù)上可以與商業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)相兼容，更要求實(shí)時(shí)通訊、可靠性、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等各方面的保證，概況說來是高于商業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的一種以太網(wǎng)設(shè)備。從性能上劃分：分為網(wǎng)管型與非網(wǎng)管型兩類。網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具有單位價(jià)值高的特點(diǎn)，雖然現(xiàn)今其銷售數(shù)量不及非網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，但它是市場的主流。在我國，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)正處于產(chǎn)品生命周期的青年期（成長期），考量眾多工業(yè)、企業(yè)用戶的需求，中低端市場產(chǎn)品供給不斷豐富，加速網(wǎng)管型交換機(jī)更為廣泛的應(yīng)用。

2 以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理

縱觀看來，管理工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的方式多數(shù)采用控制臺(tái)的管理、IE瀏覽的向?qū)?、以及網(wǎng)管軟件三種模式相結(jié)合的方式。

2.1 通過串行接口管理：對于帶有網(wǎng)管功能的交換機(jī)來說，帶有一條串口電纜，供交換機(jī)接入使用。使用時(shí)，用電纜將交換機(jī)與普通pc機(jī)電腦相連，然后接通交換機(jī)和電腦電源。多個(gè)品牌的交換機(jī)都支持在Windows里提供“超級終端”程序。硬件連接好之后，打開“超級終端”，設(shè)定必要的連接參數(shù)后，就可以與交換機(jī)實(shí)現(xiàn)作業(yè)交互了。由于此種方式并不占用交換機(jī)的帶寬，因此稱為“帶外管理”（Out of band）。在這種管理方式下，交換機(jī)提供了一個(gè)菜單驅(qū)動(dòng)的控制臺(tái)界面或命令行界面。你可以使用“Tab”鍵或箭頭鍵在菜單和子菜單里移動(dòng)，按回車鍵執(zhí)行相應(yīng)的命令，或者使用專用的交換機(jī)管理命令集管理交換機(jī)。注意的時(shí)，IT業(yè)的技術(shù)復(fù)雜化與多樣化致使不同品牌的交換機(jī)命令集是不同的，有的時(shí)候甚至同一品牌的交換機(jī)，其命令也不同，若使用菜單命令在操作上往往更加方便一些。

2.2 通過Web管理：帶有網(wǎng)管功能的交換機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器來實(shí)施管理，但是前提要素是賦予一個(gè)IP地址給交換機(jī)。這個(gè)IP地址除了供管理交換機(jī)使用之外，并沒有其他用途，不要與電腦的IP概念混淆。在初始默認(rèn)狀態(tài)下，交換機(jī)是沒有IP地址的，必須在“超級終端”里，接口模式下指定一個(gè)IP地址之后，才能啟用這種管理方式。使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器管理交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)相當(dāng)于一臺(tái)Web服務(wù)器，只是網(wǎng)頁并不儲(chǔ)存在硬盤里面，而是在交換機(jī)的NVRAM里面，通過程序可以把NVRAM里面的Web程序升級。當(dāng)管理員在瀏覽器中輸入交換機(jī)的IP地址時(shí)，交換機(jī)就像一臺(tái)服務(wù)器一樣把網(wǎng)頁傳遞給電腦，此時(shí)給你的感覺就像在訪問一個(gè)網(wǎng)站一樣。這種方式占用交換機(jī)的帶寬，因此稱為“帶內(nèi)管理”（In band）。Web管理這種方式可以在架設(shè)在局域網(wǎng)上進(jìn)行，所以可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

2.3 通過網(wǎng)管軟件管理：可網(wǎng)管交換機(jī)均遵循SNMP協(xié)議（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議），SNMP協(xié)議是一整套的符合國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理規(guī)范。凡是遵循SNMP協(xié)議的設(shè)備，均可以通過網(wǎng)管軟件來管理。你只需要在一臺(tái)網(wǎng)管工作站上安裝一套SNMP網(wǎng)絡(luò)管理軟件，通過局域網(wǎng)就可以很方便地管理網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)、路由器、服務(wù)器等。通過SNMP網(wǎng)絡(luò)管理軟件的界面，它也是一種帶內(nèi)管理方式。

3 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的現(xiàn)狀分析

3.1 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)革新。當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雖然不斷發(fā)展，但是工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)W(wǎng)絡(luò)的工作性能的要求也隨之越來越高，因此，以太網(wǎng)大步駛?cè)牍I(yè)控制領(lǐng)域，形成新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。我們所分析的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用及定位的關(guān)系，區(qū)別于商業(yè)交換機(jī)，它更關(guān)注穩(wěn)定性，耐高溫，耐振動(dòng)，耐腐蝕等一些工業(yè)特性。考量一些工業(yè)現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境的惡劣，如多震動(dòng)，濕氣大，溫度高等，普通交換機(jī)在設(shè)計(jì)上沒有抵御在工業(yè)環(huán)境中出現(xiàn)的各種情況的能力，不能保證長時(shí)間工作在如此環(huán)境下，故一般不建議在工業(yè)中使用商業(yè)交換機(jī)。工業(yè)級的交換機(jī)有電源保障，意外斷電可由繼電器輸出報(bào)警，冗余雙直流電源輸入，提供主動(dòng)式電路保護(hù)等。同時(shí)，考慮中小企業(yè)的資金問題，雖然千兆甚至于萬兆到桌面雖是大勢所趨，百兆設(shè)備憑借其低投資、低功耗等獨(dú)特優(yōu)勢卻依然是企業(yè)用戶建造高性價(jià)比工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的上佳選擇。

工業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品具備以下個(gè)特點(diǎn)：（1）冗余電源輸入、防止單一電源失誤；（2）環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供冗余路徑；（3）內(nèi)建高品質(zhì)及高可靠性的零件，確保較長的平均無故障時(shí)間；（4）可應(yīng)用于超標(biāo)準(zhǔn)的溫度狀態(tài)，如-40℃～75℃；（5）堅(jiān)固耐用的外殼及良好的耐溫能力。

3.2 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在企業(yè)中的應(yīng)用。目前，在我國以太網(wǎng)交換機(jī)市場活躍著大約50家廠商，其中外資廠商在15家左右，臺(tái)資廠商3-4家，本土廠商30家左右。本土廠商中以地方品牌居多。目前國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電力、交通、冶金三個(gè)行業(yè)，這三個(gè)行業(yè)占國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)市場容量的一半以上；其中，電力是最大的應(yīng)用行業(yè)，交通行業(yè)次之，冶金行業(yè)用量小于以上兩個(gè)行業(yè)。電力行業(yè)的發(fā)電、輸/變電環(huán)節(jié)都會(huì)使用大量的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)；交通領(lǐng)域的應(yīng)用包括地鐵、鐵路和高速公路；冶金行業(yè)主要應(yīng)用在MES 層級，F(xiàn)CS層基本沒有應(yīng)用。

3.3 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的發(fā)展方向。前瞻來看，隨著工業(yè)自動(dòng)化的繼續(xù)發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的需求面也會(huì)擴(kuò)大，同時(shí)需求量也將增長?，F(xiàn)在工業(yè)以太網(wǎng)主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的控制領(lǐng)域與信息傳輸領(lǐng)域，并延展至現(xiàn)場領(lǐng)域。電力系統(tǒng)、交通行業(yè)與冶金領(lǐng)域還會(huì)是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域行業(yè)，同比石油化工、水處理等行業(yè)也正以上升的趨勢呈現(xiàn)出對工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的需求。從時(shí)長性與實(shí)效性來看，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)該進(jìn)一步完善自身的技術(shù)，力求加強(qiáng)防護(hù)技術(shù)、通訊實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等，而無線網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展更是為工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)的發(fā)展注入了新的血液與活力?？梢灶A(yù)見，隨后的幾年里工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)將會(huì)有質(zhì)的提升，和更多未知的挑戰(zhàn)。

我國的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的發(fā)展正如上升的太陽，前景遠(yuǎn)大，在競爭日益激烈的工業(yè)領(lǐng)域，伴隨著工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，將信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用得當(dāng)能夠助力企業(yè)得到更好的發(fā)展空間。在如此背景之下，隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣，我國工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)未來必將有更大的發(fā)展和更廣的應(yīng)用。

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作者簡介：劉莉莉（1980-），女，教師，講師，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和科研工作。

作者單位：營口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧營口 115000