工業交換機主要用于復雜的工業環境中的實時以太網數據傳輸。工業交換機采用存儲轉換交換方式, 提高了以太網通信速度, 并內置智能監控網絡運行狀況功能, 使其在惡劣危險的工業環境中能保證以太網可靠穩定的運行。

        不同廠家的交換機在組成同一環網時, 如果采用私有的環網協議, 是不能互通的, 需要一方來改變協議以便適應另外一方。這種適應是有基礎的, 因為, 所有的私有協議都采用是基于STP的模式, 利用BPDU報文來實現環網的數據傳輸的, 所以, 只需要修改BPDU的格式就可以了。該方案的優點是不需用調整在網設備, 缺點是需要已用交換機提供私有環網協議, 而且每次有新的廠家進入都會有同樣的問題。想要了解工業交換機組網應用，我們首先要了解工業交換機的主要特點。

        工業交換機的主要特點

        電力行業應用的工業交換機產品至少要滿足其功能性要求、電磁兼容設計要求、寬溫環境要求和機械結構驗證等4大類要求。

        1.1 功能性方面

        (1) 工業交換機支持快速轉發和QoS服務質量以保證IEC61850標準中重要的GSE/GOOSE數據包得到實時的傳輸,
并且能夠支持組播通信管理IGMPsnooping；

        (2) 工業交換機必須支持構建冗余的網絡拓撲例如環網架構以提高拓撲的可靠性, 并且同時能夠提供極短的網絡故障恢復時間；

        (3) 工業交換機還需要支持包括像VLAN、優先級和快速生成樹等技術功能；

        1.2 電磁兼容方面
 
        工業交換機要能夠通過包含電擊、雷擊和其他電磁干擾測試。

        1.3 寬溫環境方面

        工業交換機必須在-40℃~85℃的極端溫度環境下可以正常工作。

        1.4 機械結構方面

        工業交換機還必須通過專業的振動和沖擊耐受度測試。

        2、實現不同廠家工業交換機組網互通的重要性

        采用工業交換機組建的變電站和配網自動化專用通信系統是一個需要長期穩定運行的支撐網絡系統,其運行的穩定性和可擴展性決定了整個變電站和配網自動化系統的使用效果。

        2.1 兼容性和可擴展性

        工業交換機在電力、鐵路等諸多系統得到越來越廣泛的應用,有賴于工業交換機具有良好的兼容性和可擴展性。如果因為在組網時采用私有協議導致不同廠家交換機的冗余光口不能互通,工業交換機良好的兼容性和可擴展性就完全沒有得到有效的利用。

        2.2 冗余環網的靈活重構

        特別是在配網通信系統中的以太網環網, 隨著一次架構的變化, 需要對拓撲結構進行調整, 也就是對已有的以太網環網解環, 加入新的節點。在這種情況下, 采用RSTP、MSTP國際標準環網協議, 就可以無障礙的按照需要選用不同廠家的工業交換機重構網絡。

        2.3 投資的有效性

        鑒于系統需要不斷更新, 因此, 在組網時最好能為將來考慮, 選擇具有RSTP等國際標準組網協議的交換機, 采用RSTP協議組建冗余環網,只有這樣才能在增加節點時做到只需要接入新的交換機即可, 從而可以最大限度地保證上次投資的有效性。

        2.4 系統的運行安全性

        要保證系統長期穩定、安全的運行, 系統必須是開放的, 兼容多個廠家的產品, 如果僅僅依賴于某一個廠家, 風險極大。因此, 基于擴展性與兼容性考慮, 應當充分考慮不同制造商的工業交換機混合組建冗余環網, 為未來的網絡擴建工作打好基礎。

        3、不同廠家的工業交換機組網互通的技術基礎

        不同廠家的工業交換機是否可以組建冗余環網呢?答案是肯定的, 不同廠家的工業交換機可以通過環路電口和光口進行組網互通。

        3.1 組網協議

        相關國家標準、國電企業標準和正在制定的行業標準均明確規定“可以按照電力系統的需求進行組網, 組網協議宜采用國際標準協議:RSTP、MSTP等”。因此, 工業交換機除了支持各個廠家自行開發的具有自主知識產權的私有Ring協議外, 還必須支持RSTP、MSTP國際標準環網協議。只要采用RSTP、MSTP國際標準環網協議, 不同廠家的工業交換機就可以組建星型、環網、樹形等拓撲結構的網絡。

        3.2 物理層

        不同廠家的交換機互聯互通在物理層面上沒有任何問題, 只要介質參數一致就可以, 比如光纖收發器是單模還是多模, 以及光纖收發器的波長參數。綜上所述, 無論從組網協議, 還是物理層來看, 不同廠家的交換機在組成同一環網時是可以做到互通互聯的。

        4、具體解決方案

        4.1 采用共用協議組網

        基于配電自動化專用工業以太網未來維護、升級、擴容、重構考慮, 最佳方案是全網的工業交換機均采用RSTP協議組網, 構建一張全開放、全兼容、擴展性強的網絡。

        (1) 該方案操作簡單, 有效, 一次性處理, 可以長期受益;

        (2) 混合組網的實施, 將全面提升全網的兼容性, 提高系統升級更新能力, 徹底解決了因系統兼容性不強潛在的風險,
如因生產廠家消失、產業調整停產、技術支持不到位等;

        (3) 交換機組網協議的研發是一項巨大的工程, 只有國際標準化組織集中全球技術精英才能完成, 任何單一的公司均無法與之抗衡。隨著技術、需求的發展, 協議升級更新是不可避免的。因此, 該方案采用國際標準協議, 可以很好規避因私有協議帶來的不能同步更新升級的問題。

        4.2 采用某個廠家的私有協議組網

        不同廠家的交換機在組成同一環網時, 如果采用私有的環網協議, 是不能互通的, 需要一方來改變協議以便適應另外一方。這種適應是有基礎的, 因為, 所有的私有協議都采用是基于STP的模式, 利用BPDU報文來實現環網的數據傳輸的, 所以, 只需要修改BPDU的格式就可以了。該方案的優點是不需用調整在網設備, 缺點是需要已用交換機提供私有環網協議, 而且每次有新的廠家進入都會有同樣的問題。因此, 不建議采用此方案。

        綜上所述, 在工業交換機規模化應用到電力行業的背景下, 應當充分考慮不同制造商的工業交換機混合組網問題, 才能全面提升全網的兼容性, 提高系統升級更新能力, 為網絡長期穩定運行奠定基礎。

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