Was ist Ethernet? Warum verwenden wir Ethernet in SPS?
Inhaltsverzeichnis
Einführung in Ethernet
Ethernet ist eine Technologie, die kabelgebundene lokale Netzwerke (LANs) verbindet und es Geräten ermöglicht, über ein gemeinsames Protokoll – eine universelle Netzwerksprache – zu kommunizieren. Ethernet wurde Anfang der 1970er Jahre von Bob Metcalfe bei Xerox PARC entwickelt und sollte den Informationsaustausch zwischen Computern im selben Gebäude erleichtern, was der Begriff LAN oder „Local Area Network“ (Lokales Netzwerk) prägte.
Die Ursprünge von Ethernet
Ursprünglich wurden bei Ethernet einfache Koaxialkabel verwendet, um alle Computer miteinander zu verbinden. Mit diesem Aufbau konnte jedes Gerät jederzeit Nachrichten, sogenannte „Ethernet-Frames“, über das Kabel übertragen.
Andere Geräte im Netzwerk würden die an sie adressierten Frames abhören und verarbeiten. Dieses unkomplizierte System minimierte zwar den Verkabelungsaufwand, führte jedoch zu Datenkollisionen, wenn zwei Geräte gleichzeitig sendeten.
So funktioniert Ethernet
Um Datenkollisionen zu vermeiden, verwendet Ethernet den Algorithmus „Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection“ (CSMA/CD). Mit dieser Methode können Geräte den Träger erkennen und die Übertragung vermeiden, wenn ein anderes Gerät Daten sendet, wodurch die Netzwerkzuverlässigkeit verbessert wird.
Trotz anfänglicher Missverständnisse hinsichtlich seiner Unvorhersehbarkeit erwies sich Ethernet als zuverlässige Netzwerktechnologie und wurde schließlich zum De-facto-Standard für die lokale Konnektivität.
Entwicklung von Koaxialkabeln zur Sterntopologie
Mit fortschreitender Technologie entwickelte sich Ethernet über sein ursprüngliches Shared-Medium-Setup hinaus. Mit der Einführung von Ethernet-Switches Mitte der 1990er Jahre veränderte sich die Netzwerktopologie von einer Bus- zu einer Sternkonfiguration.
Jedes Gerät ist nun über eine dedizierte Verkabelung mit einem zentralen Switch verbunden, der die Frames an das entsprechende Ziel weiterleitet. Diese Entwicklung hat die Plug-and-Play-Fähigkeit von Ethernet verbessert und seine Leistung und Skalierbarkeit deutlich gesteigert.
Ethernet in modernen Netzwerken
Heute bezeichnet Ethernet sowohl die grundlegende Netzwerktechnologie mit Switches als auch das Ethernet-Frame-Format, das zur Kodierung von über Netzwerke übertragenen Nachrichten verwendet wird.
Obwohl Ethernet in erster Linie eine kabelgebundene Technologie bleibt, ist es auf höheren Netzwerkebenen mit drahtlosen Technologien wie Wi-Fi kompatibel, auch wenn diese auf der physischen und der Datenverbindungsebene unterschiedliche Rahmenformate verwenden. Die Einfachheit und Vielseitigkeit von Ethernet hat zu einer weit verbreiteten Nutzung in vielen Bereichen geführt.
Erweiterte Funktionen von Ethernet
Im Laufe der Jahre wurden in Ethernet erweiterte Funktionen integriert, wie beispielsweise der Ethernet Operations, Administration and Maintenance (OAM)-Standard.
Diese Verbesserungen ermöglichen professionelle Telekommunikationsanwendungen und ein ausgefeiltes Netzwerkmanagement und festigen die Position von Ethernet als robuste und anpassungsfähige Netzwerklösung.
Ethernet und SPS
Im industriellen Umfeld spielt Ethernet eine entscheidende Rolle bei der Vernetzung SPS und andere Steuergeräte. EtherNet/IP beispielsweise verwendet Ethernet-Pakete mit den Schichten Common Industrial Protocol (CIP), TCP/IP und UDP, um den Datenaustausch zwischen Controllern und Geräten wie Durchflusstransmittern zu erleichtern. Diese Integration ermöglicht eine effiziente Kommunikation und Steuerung innerhalb industrieller Netzwerke.
Warum Ethernet in SPS verwenden?
Der Einsatz von Ethernet in SPS bietet zahlreiche Vorteile, darunter standardisierte Kommunikationsprotokolle, hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten und die Möglichkeit zur Integration in die vorhandene Netzwerkinfrastruktur. Ethernet-fähige SPS können problemlos mit anderen Geräten im Netzwerk kommunizieren, was die Systemarchitektur vereinfacht und die mit proprietären Netzwerklösungen verbundenen Kosten senkt.
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Abschluss
Die Entwicklung des Ethernets vom einfachen Koaxialkabelsystem zum Eckpfeiler moderner Netzwerke ist ein Beispiel für seine Anpassungsfähigkeit und anhaltende Bedeutung. Im Bereich der industriellen Automatisierung hat die Integration des Ethernets in SPSen Kommunikationsprozesse optimiert, die Systemleistung verbessert und neue Möglichkeiten für Steuerung und Datenmanagement eröffnet.
Seine weite Verbreitung unterstreicht die grundlegende Rolle des Ethernet bei der Verbindung der weltweiten Netzwerke, sowohl in Büroumgebungen als auch in industriellen Anlagen.
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