Đang tải... (xem toàn văn)
Mạng truyền thông công nghiệp ethernet công nghiệp
Mạng truyền thông Công Nghiệp Ethernet công nghiệp ThS: Nguyễn Ngọc Sơn Nhóm Nội dung Giới thiệu mạng EtherNet/IP Kiến trúc giao thức mạng Ethernet Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn Cấu trúc điện Ứng dụng mạng EtherNet/IP công nghiệp Giới Thiệu EtherNet/IP EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol ) mạng Ethernet sử dụng công nghiệp,được phát triển Rockwell Automation Thiết kế để sử dụng ứng dụng tự động hóa công nghiệp Được chuẩn hóa quản lý hiệp hội OVDA quản lý giao thức công nghiệp thông thường Giới Thiệu EtherNet/IP EtherNet / IP giao thức lớp ứng dụng tương tự "giao thức Internet tiêu chuẩn để quản lý thiết bị IP mạng “ hoạt động giao thức TCP/IP tương thích với mạng ControlNet DeviceNet Xuất Xứ: Mạng Ethernet công nghiệp phát xuất từ mạng Ethernet, mạng đề xuất IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) năm 1985 gọi chuẩn IEEE 802.3 Engineers) Mạng Ethernet sản phẩm kết hợp ba công ty Xerox, DEC Intel năm 1976 Giới Thiệu EtherNet/IP Mạng EtherNet/IP dùng giao thức tương tự mạng Ethernet Bức phác họa Ethernet Bob Metcalfe, người sáng lập Ethernet Ether: môi trường truyền sóng ánh sáng theo quan niệm xưa, Net: mạng Kiến Trúc Giao Thức EtherNet Mô Hình OSI Trong mô hình OSI mạng Ethernet hoạt động hai tầng mô hình OSI là: Tầng 1: Tầng vật lý (Physical Layer) Tầng 2: Tầng liên kết liệu (Data Link Layer) Kiến Trúc Giao Thức EtherNet • EtherNet / IP giống mạng Ethernet sử dụng công nghệ tiêu chuẩn IEEE 802.3 lớp vật lý liên kết liệu • Mạng Ethernet truyền liệu theo frame • Sử dụng phương pháp truy cập bus CSMA/CD “Đa truy cập nhận biết sóng mang phát sung đột” Kiến Trúc Giao Thức EtherNet Mạng Ethernet theo tiêu chuần IEEE 802.3 Kiến Trúc Giao Thức EtherNet • Lớp liên kết liệu chia thành lớp lớp LLC MAC phạm vi Ethernet/IEEE 802.3 bao gồm lớp vật lý MAC • Chuẩn 802.3 đưa họ hệ thống mạng sở CSMA/CD với tốc độ đường truyền từ 1-10MBit/s Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn • Đầu nối có tiếp điểm, nối hai cáp mạng với theo kết nối thẳng hay chéo.Dùng kết nối thẳng nối máy tính với hub, kết nối chéo dùng nối hai máy tính trực tiếp hay nối hai hub với • Chiều dài cáp nối tối đa từ máy tính đến hub hay hub- hub 100m, tối đa hub sử dụng Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn Cách kết nối thiết bị Mạng Ethernet Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn Cách đấu nối cáp thẳng cáp chéo dùng RJ-45 Cấu trúc mạng cáp truyền dẫn • Phương pháp truy nhập bus Ethernet dùng CSMA/CD • Theo phương pháp này, trạm muốn truyền gói tin, trước tiên lắng nghe xem đường truyền có sóng mang hay không, không có, thực truyền gói tin • Sau truyền gói tin, tiếp tục lắng nghe để xem có máy định truyền tin hay không Nếu xung đột, máy tính truyền gói tin hết Nếu phát xung đột, gửi thông báo gói tin báo hiệu cho máy mạng không nên gửi tin để tránh làm nhiễu đường truyền, tiến hành gửi lại gói tin Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn Tiến trình gửi điện theo phương pháp CSMA/CD • Một thiết bị có frame cần truyền lắng nghe đường truyền đường truyền Ethernet không bị chiếm • Máy gửi bắt đầu lắng nghe để đảm bảo xung đột xảy • Nếu có xung đột, tất máy trạm gửi frame gửi tín hiệu nghẽn để đảm bảo tất máy trạm nhận collision • Sau tín hiệu nghẽn hoàn tất, máy gửi của frame bị xung đột khởi động định thờI timer chờ hết khoản thời gian cố gắng truyền lại • Những máy không tạo collision chờ.Khi đường truyền Ethernet không bị chiếm, máy gửi bắt đầu gửi frame • Sau thời gian định thời hết, máy gửi bắt đầu lần với bước Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn • Ưu điểm: Của CSMA/CD tính chất đơn giản, linh hoạt Khác với phương pháp tiền định, việc ghép thêm hay bỏ trạm mạng không ảnh hưởng tới hoạt động hệ thống Chính vậy, phương pháp áp dụng rộng rãi mạng Ethernet • Nhược điểm: Của CSMA/CD tính bất định thời gian phản ứng Các trạm bình đẳng nên trình chờ trạm lặp lặp lại, không xác định tương đối xác thời gian Hiệu suất sử dụng đường truyền thấp Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn • Khi số trạm tăng lên nhiều, hoạt động giao tiếp mạng bị tắc nghẽn • Để khắc phục ta sử dụng mạng Ethernet tốc độ cao hoặc/và sử dụng chế chuyển mạch (mục đích để phân vùng xung đột hạn chế xung đột) • Có kiểu phân vùng xung đột: ▫ Theo module ▫ Theo cổng Cấu trúc điện • IEEE 802.3/EtherNet quy định lớp MAC lớp vật lý, điện gọi khung MAC Cấu trúc điện • Preamble (7byte): phần đầu dùng để thiết lập đồng bộ, dãy bit luân phiên kết thúc • SFD(Start Frame Delimiter): dãy bit 10101011 để bắt đầu thực khung truyền • DA (Destination Address) byte byte: địa trạm đích, lựa chọn thống địa 16 byte 48 bit • SA (Source Address): địa trạm nguồn, có chiều dài tương ứng với địa trạm đích Cấu trúc điện • Length (2 byte): Chỉ độ dài phần LLC data LLC data: Đơn vị liệu LLC • PAD: Phần liệu thêm vài với mục đích phát xung đột • FCS (Frame Check Sequence) Mã kiểm tra lỗi CRC 32 bit cho tất vùng trừ Preamble,SFD FCS Đa thức nhị phân là: G={100000100110000010001110110110111} Ứng Dụng • Mạng EtherNet/IP sử dụng rộng rãi thiết bị điều khiển tự động hóa, nhà máy,… • Các nhà sản xuất sản xuất thiết bị tự động hóa lập trình có cổng I/O có khả giao tiếp Ethernet [...]... thiết bị trên Mạng Ethernet Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn Cách đấu nối cáp thẳng và cáp chéo dùng RJ-45 Cấu trúc mạng và cáp truyền dẫn • Phương pháp truy nhập bus của Ethernet dùng CSMA/CD • Theo phương pháp này, khi một trạm muốn truyền một gói tin, trước tiên nó sẽ lắng nghe xem trên đường truyền có sóng mang hay không, nếu không có, nó sẽ thực hiện truyền gói tin • Sau khi truyền gói tin,... định truyền tin hay không Nếu không có xung đột, máy tính sẽ truyền gói tin cho đến hết Nếu phát hiện xung đột, nó sẽ gửi thông báo bằng một gói tin báo hiệu cho các máy trên mạng không nên gửi tin để tránh làm nhiễu đường truyền, và sẽ tiến hành gửi lại gói tin Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn Tiến trình gửi bức điện theo phương pháp CSMA/CD • Một thiết bị có frame cần truyền sẽ lắng nghe đường truyền. .. trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn • Đầu nối này có 8 tiếp điểm, nối hai cáp mạng với nhau theo kết nối thẳng hay chéo.Dùng kết nối thẳng khi nối máy tính với hub, kết nối chéo được dùng khi nối hai máy tính trực tiếp hay nối hai hub với nhau • Chiều dài cáp nối tối đa từ máy tính đến hub hay hub- hub là 100m, tối đa 3 hub được sử dụng Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền. .. gắng truyền lại • Những máy không tạo ra collision sẽ không phải chờ.Khi đường truyền Ethernet không còn bị chiếm, máy gửi bắt đầu gửi frame • Sau khi các thời gian định thời là hết, máy gửi có thể bắt đầu một lần nữa với bước 1 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn • Ưu điểm: Của CSMA/CD là tính chất đơn giản, linh hoạt Khác với các phương pháp tiền định, việc ghép thêm hay bỏ đi một trạm trong mạng. .. áp dụng rộng rãi trong mạng Ethernet • Nhược điểm: Của CSMA/CD là tính bất định của thời gian phản ứng Các trạm đều bình đẳng như nhau nên quá trình chờ ở một trạm có thể lặp đi lặp lại, không xác định được tương đối chính xác thời gian Hiệu suất sử dụng đường truyền vì thế cũng thấp Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn • Khi số trạm tăng lên nhiều, hoạt động giao tiếp trong mạng sẽ bị tắc nghẽn •... tăng lên nhiều, hoạt động giao tiếp trong mạng sẽ bị tắc nghẽn • Để khắc phục ta sử dụng mạng Ethernet tốc độ cao hoặc/và sử dụng cơ chế chuyển mạch (mục đích là để phân vùng xung đột và vì thế hạn chế xung đột) • Có 2 kiểu phân vùng xung đột: ▫ Theo từng module ▫ Theo từng cổng Cấu trúc bức điện • IEEE 802.3 /EtherNet chỉ quy định lớp MAC và lớp vật lý, vì vậy một bức điện còn được gọi là một khung... vùng trừ Preamble,SFD và FCS Đa thức nhị phân là: G={100000100110000010001110110110111} Ứng Dụng • Mạng EtherNet/ IP được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điều khiển tự động hóa, nhà máy,… • Các nhà sản xuất hiện đang sản xuất các thiết bị tự động hóa lập trình có các cổng I/O có khả năng giao tiếp Ethernet ... sẽ tiến hành gửi lại gói tin Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn Tiến trình gửi bức điện theo phương pháp CSMA/CD • Một thiết bị có frame cần truyền sẽ lắng nghe đường truyền cho đến khi nào đường truyền Ethernet không còn bị chiếm • Máy gửi cũng bắt đầu lắng nghe để đảm bảo rằng không có xung đột xảy ra • Nếu có xung đột, tất cả các máy trạm đã từng gửi ra frame sẽ gửi ra một tín hiệu nghẽn để đảm... bức điện • Preamble (7byte): là phần đầu dùng để thiết lập sự đồng bộ, nó là dãy bit luân phiên 1 và 0 kết thúc là 0 • SFD(Start Frame Delimiter): là dãy bit 10101011 để chỉ sự bắt đầu thực sự của khung truyền • DA (Destination Address) 2 byte hoặc 6 byte: địa chỉ trạm đích, có thể lựa chọn thống nhất địa chỉ là 16 byte hoặc 48 bit • SA (Source Address): địa chỉ trạm nguồn, có chiều dài tương ứng với