與早已被人們熟識的辦公和家用以太網(wǎng)不同，工業(yè)以太網(wǎng)需要更多專(zhuān)業(yè)的知識和實(shí)踐經(jīng)驗。如果你正在安裝或者使用一種工業(yè)以太網(wǎng)，那么關(guān)于布線(xiàn)、信號質(zhì)量、接地回路、交換機和通訊這五點(diǎn)內容必須要了解。

布線(xiàn)問(wèn)題

和所有網(wǎng)絡(luò )一樣，電纜的優(yōu)劣直接影響工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)劣。而且除了高電磁干擾（EMI），工業(yè)環(huán)境中還經(jīng)常有某種等級的溫度、粉塵、濕度以及其他在家庭和辦公環(huán)境中不常見(jiàn)的影響因素。

所以，如何選擇電纜？在辦公室內，商業(yè)等級的電纜，例如5類(lèi)電纜，比較適合于10MB的網(wǎng)絡(luò )，而5e類(lèi)電纜適合于100MB網(wǎng)絡(luò )。根據ANSI/TIA-1005標準所述，6類(lèi)電纜或者更好的電纜可以用于工業(yè)環(huán)境中的主機或者設備連接。6類(lèi)電纜能夠在100米的范圍內實(shí)現1GB網(wǎng)絡(luò )，55米范圍內實(shí)現10GB網(wǎng)絡(luò )。6e類(lèi)電纜可以在100米范圍內實(shí)現10GB網(wǎng)絡(luò )。

相比于5類(lèi)電纜和5e類(lèi)電纜，6類(lèi)電纜不易受串擾和外部EMI噪聲影響。工業(yè)以太網(wǎng)電纜的設計能夠抵御更加嚴酷的工業(yè)環(huán)境對電纜的物理侵蝕。在安裝6類(lèi)電纜時(shí)，確保RJ45接口和插座也能夠達到6類(lèi)等級。最好的使用方法是，短距離布線(xiàn)時(shí)，使用預先做好的接插電纜，并在工廠(chǎng)內安裝連接器。長(cháng)距離布線(xiàn)時(shí)使用插座。

電纜、屏蔽、接地回路

一些應用場(chǎng)合需要做屏蔽，但是如果屏蔽電纜安裝不當，那么會(huì )適得其反。

當超出保護套管時(shí)，屏蔽以太網(wǎng)電纜在EMI環(huán)境中的性能更好。良好的接地是使用屏蔽電纜的關(guān)鍵。一個(gè)接地參考點(diǎn)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。多個(gè)接地連接會(huì )形成接地回路，不同接地連接處電勢的不同會(huì )在電纜中引入噪聲。

接地回路會(huì )給你的網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)巨大的破壞，為了解決這個(gè)問(wèn)題，只在電纜的一端使用接地RJ45接口，另一端使用絕緣的RJ45接口以消除接地回路的可能性。

如果以太網(wǎng)電纜與電源電纜交叉布線(xiàn)，那么交叉角度頗有講究。將并列的以太網(wǎng)電纜和電源電纜相隔至少8到12英寸，如果電壓較高或者并列距離較長(cháng)，那么這個(gè)間隔距離應該更大。如果以太網(wǎng)電纜在金屬溝槽或者套管內走線(xiàn)，那么相鄰的溝槽或者套管必須連接在一起以實(shí)現電氣連續性。

大體來(lái)講，以太網(wǎng)電纜盡量遠離能夠產(chǎn)生EMI的設備，例如電機、電機控制設備、照明設備、帶電導體等。在面板上，以太網(wǎng)電纜與連接器間隔至少2英寸。當電纜遠離EMI干擾源時(shí)，遵循推薦的電纜彎曲半徑。

交換機 VS.集線(xiàn)器

簡(jiǎn)單地說(shuō)，工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境中不要使用集線(xiàn)器。集線(xiàn)器只不過(guò)是一個(gè)多端口的中繼器。如果集線(xiàn)器被排除在外的話(huà)，剩下的選擇就只有管理型交換機和非管理型交換機了。管理型的交換機更好，當然它的價(jià)格也比非管理型的交換機要貴。

網(wǎng)絡(luò )上的每一臺設備都有一個(gè)獨一無(wú)二的標識符，就是我們所說(shuō)的MAC地址，這是交換機比集線(xiàn)器具有更優(yōu)秀的識別能力的關(guān)鍵。當交換機剛剛上電的時(shí)候，它最初的表現和集線(xiàn)器沒(méi)有區別，將所有的通訊內容都廣播出去，但隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )上的設備將信息在交換機的不同端口上傳輸，交換機開(kāi)始監控通訊內容，識別出哪一個(gè)MAC地址與哪一個(gè)端口相關(guān)，然后在MAC地址表中做出標識。一旦交換機發(fā)現設備的MAC地址與某個(gè)特定的端口相連接，它就會(huì )監控指向那個(gè)MAC地址的信息，然后將這些信息僅僅發(fā)送給那個(gè)特定的地址。

工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )有三種通訊類(lèi)型。點(diǎn)對點(diǎn)的單播通訊、一對多的組播通訊和一點(diǎn)到所有節點(diǎn)的廣播通訊。

當交換機的MAC地址表建立完成之后，管理型交換機和非管理型交換機對單播通訊和廣播通訊的處理方式?jīng)]有什么不同。一般來(lái)說(shuō)，在100MB的帶寬下，將廣播頻度控制在每秒鐘100個(gè)廣播。對于任何網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，都會(huì )或多或少地存在廣播通訊。一個(gè)例子就是打印服務(wù)器會(huì )周期性地在網(wǎng)絡(luò )上給出廣播通知。

窺探：不僅僅是監聽(tīng)

管理型交換機和非管理型交換機的一個(gè)主要的區別就在于它們對待組播通訊的處理方式。組播通訊通常來(lái)自于搭載在工廠(chǎng)過(guò)程網(wǎng)絡(luò )上的智能設備，采用面向連接的基于生產(chǎn)廠(chǎng)商/用戶(hù)模型的技術(shù)。這種情況下的連接僅僅是網(wǎng)絡(luò )上兩個(gè)或者多個(gè)節點(diǎn)之間的關(guān)系。

要想能夠接收組內信息，設備必須加入組播通訊小組，組內所有的成員都能夠接收到數據。如果僅僅是向小組發(fā)送數據，那么你無(wú)需成為小組成員。在生產(chǎn)廠(chǎng)商/用戶(hù)模型中，組播通訊的主要問(wèn)題就是隨著(zhù)小組成員數量的增加，通訊信息呈指數地增長(cháng)。此時(shí)，就需要使用管理型的交換機了。

管理型交換機能夠打開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議（IGMP）窺探功能。它是這樣工作的，當IGMP窺探功能打開(kāi)后，它會(huì )發(fā)出廣播通訊以判斷任何組播小組內的成員。使用這些信息，加上已經(jīng)建好的MAC地址表，管理型交換機就能夠將組播通訊僅僅發(fā)送給組播小組內的成員。非管理型的交換機對組播數據和廣播數據的處理方式一樣，都是將數據發(fā)送給每一個(gè)節點(diǎn)。

如果網(wǎng)絡(luò )使用了生產(chǎn)廠(chǎng)商/用戶(hù)技術(shù)或者使用了組播通訊，那么管理型交換機是物有所值的不二之選。

鏡像端口、故障排查

考慮使用管理型交換機還有很多其他原因，這種等級的交換機通常都提供故障日志功能，能夠控制每個(gè)端口的速度，具有冗余設置以及端口鏡像功能。這些額外能力能夠保證對網(wǎng)絡(luò )行為進(jìn)行更加精確的控制，而且在故障排查的時(shí)候能起到非常寶貴的作用。我們知道，對于網(wǎng)絡(luò )上的某些節點(diǎn)，故障是無(wú)法避免的。

當網(wǎng)絡(luò )性能出現問(wèn)題時(shí)，首先就要檢查交換機，雖然對于大多數網(wǎng)絡(luò )性能問(wèn)題來(lái)說(shuō)，交換機很少是問(wèn)題的核心。交換機是系統中最可能發(fā)生問(wèn)題的節點(diǎn)，它的工作速率通常是其他網(wǎng)絡(luò )部件工作速率的10到50倍。

雖然總有一種很好的軟件能夠幫助你對網(wǎng)絡(luò )故障問(wèn)題進(jìn)行排查，但是大多數這種軟件僅僅能看到廣播通訊和組播通訊。這實(shí)際上很合理，因為很多性能問(wèn)題通常都源自不受限的組播通訊或者過(guò)多的廣播通訊。如果你出于某種原因需要檢查單播通訊，那么端口鏡像是唯一的途徑。

如果網(wǎng)絡(luò )上沒(méi)有組播通訊的話(huà)，那么使用非管理型的交換機也沒(méi)什么問(wèn)題。在只搭載了很少設備的小型簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )上，很多人使用非管理型的交換機。有時(shí)候也可以將這兩種類(lèi)型的交換機結合使用，將一些遠程設備搭載在非管理型的交換機上，統一向管理型的交換機反饋。對于那些節點(diǎn)數量很多的網(wǎng)絡(luò )，如果成本不是一個(gè)關(guān)鍵因素，那么還是選擇管理型的交換機吧，事后想來(lái)這確實(shí)是一個(gè)明智的選擇。