Was machen "unmanaged industrielle Ethernet-Switche"?

Im Fokus: Der industrielle Ethernet-Switch

Egal ob im privaten, öffentlichen oder industriellen Umfeld: Die Vernetzung von Geräten ist heute Standard. Ob diese dann drahtlos per WLAN oder drahtgebunden per Ethernet/LAN realisiert wird, hängt letztendlich nur noch von Detail-Anforderungen wie örtlichen Gegebenheiten, Distanzen, Sicherheitsüberlegungen, Mobilität etc. ab. Allerdings stellen verschiedene Anwendungsbereiche immer unterschiedliche Anforderungen an die verwendete Hardware. Ein Gerät im heimischen Büro oder Keller muss natürlich weitaus weniger "aushalten" als ein Gerät im industriellen Umfeld oder im Freien. Faktoren wie zum Beispiel Feuchtigkeit, Staub, Vibration, Temperaturschwankungen können hier eine große Rolle spielen.

Hub - Switch - Router

In der Vernetzung per Ethernet stößt man immer wieder auf drei Geräte-Typen, die umgangssprachlich oft in einen Topf geworfen werden, jedoch unterschiedliche Funktionen erfüllen: Hub, Switch und Router.

Ein (Repeating-) Hub verbindet wie ein Verteiler Netzknoten sternförmig, also vergleichbar einer Verteilersteckdose.

Ein Switch tut dies ebenfalls, arbeitet dabei aber als Controller. Im Gegensatz zu einem Hub leitet ein Switch Datenframes nicht gleichwertig an alle Ports, sondern entscheidet anhand der erlernten Adressen der angeschlossenen Geräte, an wen die Frames weitergeleitet werden. Ein unmanaged Switch ist "selbstlernend" und ohne Konfiguration sofort einsatzbereit (daher gerne in Heimnetzwerken eingesetzt). Ein managed Switch erlaubt mehr Flexibilität und Kontrolle über das Netzwerk durch Konfigurierbarkeit.

Ein Router schließlich dient im weitesten Sinne der Kopplung von Netzwerk-Segmenten (zum Beispiel öffentlichen und privaten Netzen), also auch der Anbindung an das Internet (Internet-Router). Router leiten Netzwerk-Pakete zwischen den Netzten weiter, passen verschiedene Netzwerk-Techniken an einander an und bieten Firewall-Funktionen.

Vereinfacht gesagt: Switches bilden, Router verbinden Netzwerke.

Industrielle Ethernet-Switche

Industrial Ethernet-Switches stellen also eine Netzwerkverbindung her, die es Geräten in der Industrie ermöglicht, miteinander zu kommunizieren. Switches sind unverzichtbare Werkzeuge in der Netzwerkstruktur: Sie ermöglichen die schnelle und effiziente Übertragung von Datenpaketen zwischen Geräten, unabhängig davon, ob sich diese an entgegengesetzten Enden einer Fabrik oder auf verschiedenen Seiten der Welt befinden.

Im Gegensatz zu Ethernet-Hubs, die ankommende Datenpakete an alle Ports senden, können unmanaged Ethernet-Switches also innerhalb von Adressierungsschemata arbeiten und Datenkollisionen begrenzen, indem sie nur bestimmte Datenpakete an ihre Zielports senden. Unmanaged Switches erkennen automatisch die Netzwerkgeschwindigkeit jedes Geräts und identifizieren und merken sich Netzwerkgeräte durch die MAC-Adressfunktion. Diese Intelligenz ermöglicht es dem Switch, alle Nachrichten nach ihrem spezifischen Identifikationscode zu sortieren und an den richtigen Port zu senden, was die Übertragungsleistung erheblich verbessert. Zusammengefasst:

• Herstellen von Netzwerkverbindungen zwischen mehreren Geräten.
• Der Datenverkehr zwischen angeschlossenen Geräten stört andere Geräte im selben Netzwerk nicht.
• Steuerung und Überwachung des Zugriffs auf verschiedene Teile des Netzwerks.
• Ermöglicht die Überwachung der Nutzung.
• Hochgeschwindigkeitskommunikation innerhalb des Netzwerks.

"Industriell" steht für die applikationsbedingt höheren Anforderungen an diese Geräte in Fabriken, HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning, also Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik), bis hin zu militärischen Anwendungen. Dazu gehören zum Beispiel:

• Formfaktor (kompakt, robustes Metallgehäuse, Wand- oder DIN-Hutschienen-montierbar).
• Erweiterte Temperaturbereiche (-10...+60°C, -40...+80°C), robuste Bauweise, Schutz mit IP-Ratifizierung.
• Redundante und damit ausfallsichere Stromversorgung.
• Isolation zwischen Versorgung und Ethernet.
• Verfügbarkeit auch als OEM-Varianten ("nur Leiterplatte") für den Einbau in Systeme.

Die Brainboxes Unmanaged Industrial Ethernet Switches (Fast- und Gigabit-Ethernet) finden Sie ▸hier im Web-Shop.

Fast-Ethernet-Switche

Fast-Ethernet steigert die Geschwindigkeit von Ethernet mit einer Übertragungsrate von 10 Megabit pro Sekunde (10 Mbps) bis 100 Megabit pro Sekunde (100 Mbps). Der Industriestandard für Ethernet-Switches ist der gängige RJ45-Anschluss, der auch allgemein als "Netzwerkanschluss" bezeichnet wird. Es werden Cat5-Kabel mit 8 Leitern verwendet, die zu 4 verdrillten Paaren ("Twisted Pairs") zusammengefasst sind. Im Vergleich zu parallel geführten Adern liefern sie einen besseren Schutz gegenüber magnetischen und elektrischen Störfeldern.

Noch schnellere Gigabit-Switches bieten offensichtliche Vorteile hinsichtlich Geschwindigkeit und Leistung. Allerdings erfordert in der Praxis nicht jede Anwendung diese Geschwindigkeit. In Automatisierungs- und Überwachungsprojekten, die keine Gigabit-Geschwindigkeiten erfordern, wie zum Beispiel Fahrkartenautomaten für Züge, Beleuchtungssteuerungen und Erweiterungen von Schalttafeln, bieten Fast Ethernet-Switches zuverlässige Remote-Funktionalität und reichen vollkommen aus.

Gigabit-Ethernet-Switches

Mit einer Datenübertragung von 1000 Mbps ermöglicht der Gigabit-Standard das gleichzeitige Senden und Empfangen von Daten mit einer 10-mal höheren Geschwindigkeit als Fast Ethernet (100 Mbps).

Die Brainboxes Gigabit-Ethernet-Switches wurden für netzwerkintensive Anwendungen entwickelt, bei denen es auf eine schnelle Datenübertragung ankommt. Sie zeichnen sich durch eine höhere Geschwindigkeit, Effizienz und Leistung aus, erleichtern die Konfiguration und unterstützen den Hochgeschwindigkeits-Datentransfer zwischen Geräten und/oder der zentralen Steuerung.

Die Geräte sind rückwärtskompatibel: Gigabit-Switches können in ältere Netzwerke integriert werden und sind in der Lage, sich mit Geräten zu verbinden, die 10 Mbs, Fast-Ethernet (100 Mbs) oder Gigabit-Ethernet (1000 Mbps) beherrschen, wobei die höchste gemeinsame Geschwindigkeit zwischen beiden Enden der Verbindung erkannt wird.

Anwendungsbeispiel aus der Praxis: Ethernet-Switch vor Ort in einer Elektrofahrzeug-Ladestation

Eingesetzt werden zum Beispiel die ▸Brainboxes SW-005 10/100 5-Port Industrial-Ethernet-Switche in freistehenden Ultracharge 5-kW-Ladegeräten. Die Datenübertragungsrate von 10/100 Ethernet ist für den Zweck ausreichend. Das kompakte Design der Ethernet-Switches erlaubt es, sie einfach und gut in die innovativ gestalteten Schnellladegeräte zu integrieren.

Nach Informationen von Brainboxes und Wikipedia