Kaj je Ethernet in njegove prilagoditve za industrijska okolja

Kaj je Ethernet

Preprosta razlaga definira Ethernet kot tehnologijo, ki omogoča povezovanje računalnikov in drugih naprav v lokalnem omrežju. Če imate v prostoru več računalnikov in jih želite povezati ter omogočiti izmenjavo podatkov med njimi, lahko uporabite Ethernet. Ethernet je trenutno eden izmed najbolj popularnih mrežnih sistemov. Ethernet komunikacijsko omrežje omogoča prenos podatkov in najpogosteje temelji na uporabi žičnega omrežja. Je osnova za večino domačih in pisarniških omrežij, saj omogoča varno in učinkovito komunikacijo med napravami kot so računalniki, tiskalniki, usmerjevalniki, stikala in pametne naprave. 

Izvor Etherneta

Ethernet je bil razvit v raziskovalnem laboratoriju podjetja Xerox, leta 1973. Razvili so ga zaradi potrebe po deljenju tiskalnikov in skupnih datotek med različnimi napravami. Tako je nastal osnoven koncept za prenos podatkov prek ožičenega omrežja, ki so ga poimenovali Ethernet. Kmalu zatem se je tehnologija začela uporabljati tudi širše in nastali so številni standardi, ki usmerjajo uporabo Etherneta.

Zaradi svoje zanesljivosti, enostavnosti in razpoložljivosti je Ethernet še danes prevladujoča tehnologija za povezovanje naprav v sodobnih računalniških omrežjih. 

Vrste Ethernet omrežja in hitrosti prenosa

Obstaja več vrst Ethernet omrežij, ki se razlikujejo glede na hitrost prenosa podatkov. Najpogostejše vrste Ethernet omrežja so:

Standardni Ethernet - Je prvotni Ethernet standard, ki omogoča hitrost prenosa podatkov do 10 megabitov na sekundo (Mbps). Uporablja parice bakrenih kablov kategorije 3 ali višje in RJ-45 priključke.

Fast Ethernet - Ethernet standard ki omogoča hitrost prenosa podatkov do 100 Mbps. Uporablja se isti fizični medij kot pri klasičnem Ethernetu, vendar z izboljšano tehnologijo za prenos podatkov.

Gigabit Ethernet - Ethernet omrežje ki omogoča hitrost prenosa podatkov do 1 gigabita na sekundo (Gbps). Uporablja se bakreni kabel kategorije 5e ali višje.

10-Gigabit Ethernet - Ethernet standard podpira hitrosti prenosa podatkov do 10 Gbps preko bakrenih kablov kategorije 6a ali višje. Za dosego teh hitrosti so potrebne posebne tehnike za odpravljanje motenj.

Fiber Ethernet - Poleg bakrenih kablov se lahko Ethernet omrežja vzpostavijo tudi preko optičnih vlaken. Optična Ethernet omrežja omogočajo veliko večje hitrosti prenosa podatkov, večjo oddaljenost in odpornost na elektromagnetne motnje.

Kaj potrebujemo za vzpostavitev LAN omrežja

Glavne komponente ki jih potrebujemo za vzpostavitev Ethernet lokalnega omrežja (LAN), za komunikacijo naprav znotraj manjšega geografskega razpona (npr. sobe ali stavbe) so:

• Računalniki oz. naprave, ki jih želite povezati v omrežje in omogočiti izmenjavo podatkov med njimi.
• Vse naprave morajo biti opremljene s karticami omrežnega vmesnika, ki so integrirane v matično ploščo računalnika ali nameščene ločeno na napravi. Vsebujejo vhode kamor lahko priklopimo kable (priključek RJ45).
• Usmerjevalnik z RJ45 priključki, ki ima vlogo povezovalne točke med vsemi napravami.
• Programska oprema za upravljanje omrežja (Windows, Linux, MacOS). UTP kabli za povezovanje. 
• UTP kabli za povezovanje.

Preberite kaj je UTP kabel in kakšne vrste UTP kablov poznamo.

Kaj je industrijski Ethernet in kako se razlikuje od standardnega

Industrijsko okolje je drugačno od pisarniškega, zato potrebuje posebno omrežje, ki obvladuje specifične zahteve industrijskega okolja kot npr. visoka temperatura, vibracije, elektromagnetne motnje in ostali zahtevni delovni pogoji.

V ta namen je nastal Industrijski Ethernet, ki je nadgradnja in prilagoditev standardnega Etherneta na zahtevne industrijske pogoje.

Odpornost na zahtevno okolje - Delovanje v širokem temperaturnem območju, odpornost proti vibracijam, udarcem, zaščita preko elektromagnetnim motnjam.

Izboljšana zanesljivost - Industrijski Ethernet vključuje mehanizme za zagotavljanje redundance, kot so podvojitev naprav in poti za prenos podatkov. Tako poskrbi za neprekinjeno podatkovno komunikacijo in  minimalno verjetnost za okvare in izpade.

Večji prenos podatkov - Hkratno pošiljanje večjih količin podatkov pri hitrosti do 40 Gbit/s preko bakrenih kablov. Z optičnimi kabli je mogoče premostiti tudi večje razdalje.

Natančna komunikacija - V industrijskih aplikacijah je potrebna hitra in natančna komunikacija. Industrijski Ethernet vključuje posebne protokole, kot je PROFINET ali EtherCAT, ki omogočajo realno-časovno komunikacijo med napravami.

Področje uporabe Industrijskega Etherneta je precej široko. Sega od nivoja proizvodne linije in krmiljenja, do nivoja sistema MES (Manufacturing Execution System) za koordinacijo naročil in sistema ERP (Enterprise Resource Planning) za načrtovanje materiala.

Slika: Primer industrijskega Ethernet omrežja

Elektrospoji smo zanesljiv partner za industrijsko komunikacijo

Elektrospoji nudimo celovit nabor komponent za vzpostavitev industrijske komunikacije. Pasivna in aktivna oprema vrhunskih dobaviteljev je narejena v skladu z najvišjimi industrijskimi standardi in zagotavlja visoko zanesljivost povezav na industrijskem nivoju.

V ponudbi aktivnih komponent najdete vse od neupravljanih in upravljanih stikal do medijskih pretvornikov in WLAN modulov. Sklop pasivnih komponent pa pokrivamo s številnimi kabli, konektorji in vtičnicami.

Prihodnost Etherneta

Razvoj Etherneta je, vse od njegovega prvega pojava, dinamičen proces. Neprestano se razvija, izpopolnjuje in prilagaja trenutnim razmeram.

Razvoj standardnega Ethernet omrežja se osredotoča na višjo hitrost prenosa podatkov. Večji poudarek je tudi na zmanjšanju porabe energije in varčnosti. Na razvoj vplivajo naraščajoče grožnje kibernetskih napadov, ki razvoj Etherneta silijo v izboljševanje varnostnih mehanizmov in protokolov za zaščito omrežij in podatkov pred napadi. Ethernet se razvija tudi v smeri vse večje prilagodljivosti. Napredne tehnologije, kot je programsko definirano omrežje (SDN) in virtualizacija, omogočajo dinamične arhitekture, ki se hitro prilagajajo spremenljivim potrebam in zahtevam omrežja.

Na trgu ponudnikov opreme za Industrijski Ethernet pa je opaziti težnje v smeri razvoja Single Pair Etherneta (SPE), nove tehnologije ki omogoča prenos podatkov preko ene same parice ali enega para žic  v kablu. Ta tehnologija v industrijsko okolje prinaša številne prednosti. Razvoj je v teku, njena uveljavitev, do takšne mere kot jo je do sedaj dosegel Industrijski Ethernet, pa bo verjetno še kar nekaj časa vprašljiva.