Smarte – новая серия «умных» промышленных коммутаторов от EtherWAN

Опубликовано в номере:
PDF версия
В статье приведен краткий обзор новой линейки управляемых промышленных Ethernet-коммутаторов SmartE от EtherWAN, которые предназначены для решения базовых задач промышленной автоматизации.

Введение

В 2021 г. тайваньская компания EtherWAN представила новую серию недорогих управляемых коммутаторов c базовым набором функций, которая получила название SmartE. Это управляемые промышленные Ethernet-коммутаторы, предназначенные для применения в задачах базовой автоматизации — фактически они представляют собой новый класс промышленных и недорогих сетевых устройств, которые постепенно приходят на смену неуправляемым коммутаторам.

Сразу возникает вопрос: зачем менять то, что и так уже работает? Чем плохи, почему не устраивают неуправляемые коммутаторы?

Ведь неуправляемый коммутатор, он же unmanaged Ethernet-switch, — это самый простой и бюджетный коммутатор. Неуправляемые коммутаторы в основном используются для подключения периферийных устройств к сетевым ответвлениям или в небольшой автономной сети с несколькими компонентами. Это устройства типа plug and play, не требующие сложной настройки и дополнительных знаний. Такой коммутатор позволяет быстро организовать обмен между оборудованием в Ethernet-сети без дополнительных ресурсов на его настройку. Как говорится, поставил на Din-рейку, подключил питание и патч-корды — и все, сеть работает и никакой головной боли.

Но прогресс, к сожалению или к счастью, диктует свои требования и условия. На базе неуправляемых коммутаторов можно построить хорошую, добротную и корректно функционирующую сеть, но эта сеть, скорей всего, не будет отвечать многим современным требованиям. Например, обеспечение резервирования и сегментирования, или обеспечение удаленного мониторинга, или конфигурирование сетевых устройств.

Подобный функционал может обеспечить лишь более дорогой управляемый Ethernet-коммутатор. Но что делать, если бюджет ограничен, а в требованиях заказчика присутствуют такие обыденные и всем знакомые параметры, как, например, RSTP, VLAN, QoS, SNMP и т. д.?

Один из вариантов решения — выбор полнофункционального управляемого коммутатора. Это концептуально правильный подход, но на выходе мы получаем достаточно дорогое решение. Современный промышленный управляемый коммутатор — сложное устройство, оснащенное огромным набором функций. И действительно, если рассмотреть более внимательно функционал промышленного управляемого Ethernet-коммутатора среднего ценового сегмента, то в нем можно найти очень большое количество функций. Поддержка нескольких протоколов резервирования, функционал по обеспечению безопасности, возможность работы с мульткаст-трафиком и т. д.

Возникает вопрос: нужно ли это все, если сеть небольшая?

Львиная доля функций этого управляемого коммутатора просто не будет использоваться. В итоге — достаточно большая переплата за функционал, фактически придется заплатить за то, что никогда не будет востребовано.

Кто-то выбирает другой путь и идет по схеме выбора более бюджетной и менее надежной элементной базы — например, использует управляемый коммутатор коммерческого сегмента. Он будет отличаться невысокой ценой и хорошим функционалом, но применение подобного устройства в промышленных условиях эксплуатации, где, скорее всего, будут присутствовать дополнительные вибрации, электромагнитные помехи, возможно, даже низкие температуры, приведет к преждевременному его выходу из строя.

В результате мы видим несколько вариантов решения задачи, но ни один из них не оптимален. Есть еще вариант — оставить неуправляемый коммутатор и убедить заказчика оставить все как есть.

Но с выходом на рынок устройств такого класса, как управляемый промышленный коммутатор c базовым набором функций, подобная задача по обеспечению дополнительной функциональности сети перестала быть чем-то сложным.

Серия коммутаторов SmartE от EtherWAN — это как раз представитель подобных устройств (рис. 1).

Новая серия коммутаторов SmartE от EtherWAN

Рис. 1. Новая серия коммутаторов SmartE от EtherWAN

Устройства представляют собой недорогое промышленное решение, предназначенное для построения мультисервисной, отказоустойчивой и функциональной сети за сравнительно небольшие деньги. При этом новая серия реализована в промышленном исполнении и допускает применение в суровых промышленных условиях эксплуатации. Функционал представляет собой базовый набор опций, но при этом заслуживает отдельного представления. Рассмотрим данные моменты более подробно.

 

Серия SmartE (LL2-коммутаторы)

Серия SmartE (рис. 1) — новое и весьма интересное дополнение к существующему портфолио компании. В английской терминологии эту группу устройств называют LL2 (Lite Layer 2 ethernet switches). Серия концептуально была спроектирована с учетом условий применения в промышленной среде, но при этом был выбран самый необходимый и востребованный на сегодня функционал для сохранения невысокой и демократичной цены.

На выходе получилась группа устройств, способная решать огромное количество базовых промышленных задач по организации сети передачи данных. В настоящий момент в портфолио серии есть девять устройств (табл. 1) с различными конфигурациями портов, что позволяет сделать выбор под определенную задачу. Как и в любой линейке, присутствуют коммутаторы со скоростью Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а также варианты с гигабитными Uplink-портами, реализованные при помощи SFP.

Таблица 1. Номенклатура коммутаторов серии SmartE

Серия

Модель

Порты типа RJ-45

Порты типа SFP

10/100 Мбит/с

10/100/1000 Мбит/с

100 Мбит/с

100/1000 Мбит/с

SF 300 (Fast Ethernet)

SF300-05

5

 

 

 

SF300-08

8

 

 

 

SF300-0602

6

 

2

 

SF300-16

16

 

 

 

SF300-1402

14

 

2

 

SG 300 (Gigabit Ethernet)

SG300-08

 

8

 

 

SG300-0602

 

6

 

2

SG300-16

 

16

 

 

SG300-120202c

 

12

 

2×SFP, 2×Combo

Конструктивно коммутатор новой серии выполнен в стандартном для оборудования EtherWAN промышленном исполнении (рис. 2). Естественно, это прочный металлический корпус со степенью защиты IP30 и полностью пассивное охлаждение.

Внешний вид коммутатора SmartE SG300

Рис. 2. Внешний вид коммутатора SmartE SG300

В комплекте предусмотрено все необходимое для монтажа на DIN-рейку. Вся серия SmartE оснащена дублированным входом по электропитанию и обладает защитой от переполюсовки, а также от перегрузки по току. Диапазон входного напряжения 12–57 В постоянного тока. На входе установлен компаратор напряжения, и при подаче напряжения на оба входа компаратор автоматически выбирает более высокое значение и делает данный вход основным. При пропадании напряжения на одном из входов либо при просадке его уровня ниже 12 В коммутатор автоматически переходит на второй канал и замыкает контрольное реле. Данная функция позволяет контролировать состояние питающей сети коммутаторов и оперативно сигнализировать о нештатной работе.

 

Режимы работы и набор функций от SmartE

Для серии SmartE специалисты EtherWAN разработали новую аппаратную платформу, производительности которой хватает для решения многих задач. Концептуально это по-прежнему неблокируемая архитектура, работающая в режиме store and forward. Размер CAM-таблицы 8192, что является стандартом для устройств подобного рода. Размер буфера 4 Мбит. Имеется поддержка работы с Jumbo-фреймами размера до 9216 байт. Но с учетом ориентации линейки на небольшой бюджет производитель выделил пул самых востребованных функций, которые применяются в небольших промышленных сетях, и оснастил ими коммутаторы. Набор поддерживаемых протоколов, конечно, получился не столь богатый, как во флагманских линейках, но содержит все основные опции, которые, как правило, применяются для решения небольших задач. Но даже с учетом уменьшения количества функций их перечень получился достаточно внушительный. Коммутатор поддерживает работу с VLAN, до 32 шт., агрегирование каналов передачи данных, зеркалирование портов, QoS-функционал, работу с протоколом SNMP, протокол LLDP, SNTP, RMON, умеет работать с мультикаст-трафиком (IGMP-snooping), фильтровать MAC-адреса и т. д.

Таблица 2. Выбор режима работы коммутатора серии SmartE

Режим работы

LED 1

LED 2

LED 3

LED 4

Выйти из режима выбора без изменений (положение по умолчанию)

Включен

 

 

 

1. Восстановление заводских настроек по умолчанию

 

Включен

 

 

2. Работа с фиксированным IP-адресом

 

Включен

Включен

 

3. Сброс IP-конфигурации коммутатора

Включен

Включен

Включен

 

4. Работа в режиме неуправляемого коммутатора

 

Включен

 

Включен

Обозначения светодиодных индикаторов

Smarte – новая серия «умных» промышленных коммутаторов от EtherWAN

Но, как говорится, обо всем по порядку. Начнем с режимов работы — это тот функционал, который может быть преконфигурирован в процессе загрузки. Серия SmartE оснащена несколькими такими глобальными режимами работы, в первую очередь предназначенными существенно облегчить жизнь при настройке и наладке оборудования. На лицевой панели коммутатора присутствует специальная кнопка выбора режима работы (mode button). Забегая вперед скажу, что, если режим работы не выбирать, коммутатор загрузится в обычном рабочем режиме. Для выбора режима после фазы загрузки коммутатора, как только светодиоды всех портов погаснут, необходимо выполнить три простых действия (табл. 2):

Шаг 1. Нажать и удерживать кнопку режима более 10 с. Четыре светодиода порта 1 и порта 2 будут мигать, значит, коммутатор готов к выбору режима.

Шаг 2. Выбор желаемого режима: кратковременно нажмите кнопку режима.

Шаг 3. Выход из режима выбора: нажмите и удерживайте кнопку режима более 5 с.

В зависимости от комбинации работающих светодиодов происходит выбор режима работы:

  1. Сброс настроек до заводских.

Данный режим необходим для сброса устройства. Поскольку коммутаторы не оснащены консольным кабелем, подобный режим существенно упрощает решение задач при случайном задании неправильного функционала. В данном режиме сбрасывается вся сохраненная конфигурация и IP-параметры.

  1. Работа с фиксированным IP-адресом.

Этот режим достаточно полезен при необходимости получить экстренный доступ к коммутатору, не меняя при этом его конфигурацию. Фактически при работе в данном режиме коммутатор доступен по адресу 192.168.0.254. При этом у коммутатора запускается DHCP-сервер, который позволяет назначить IP-адрес ПК, подключенному к коммутатору.

  1. Сброс IP-конфигурации коммутатора.

Режим позволяет сбросить IP-адрес коммутатора на стандартные 192.168.1.10/24.

  1. Режим неуправляемого коммутатора.

В этом режиме коммутатор работает в неуправляемом режиме. Однако в последней версии прошивки появилась возможность создавать преконфигурации. Фактически при переходе в такой режим следующий функционал будет по-прежнему работоспособен, при условии его конфигурирования и сохранения настроек:

    • механизмы резервирования соединений (RSTP, LTS, FRD);
    • ограничитель broadcast/multicast трафика;
    • IGMP-snooping.

Фактически мы получаем коммутатор, до которого никак невозможно получить удаленный доступ, но при этом, например, резервированную кольцевую топологию в таком режиме построить можно.

Веб-интерфейс коммутатора серии SmartE

Рис. 3. Веб-интерфейс коммутатора серии SmartE

Далее перейдем к графическому интерфейсу, он же WEB-GUI. Графический интерфейс линейки SmartE отличается от других линеек компании EtherWAN и представляет собой новую и очень легкую графическую веб-оболочку на базе HTML (рис. 3). Структура достаточно простая и может быть понятна любому специалисту, начинающему работать с коммутаторами. Здесь мы видим древовидную структуру, в основе которой три ключевых пункта:

  • Information — основная информация про устройства и текущий режим работы;
  • Configuration — основной раздел, где собраны все возможные настройки;
  • Diagnostics — инструментарии для диагностики работы устройства.

Отдельно стоит отметить так называемый Help, или подсказки по функционалу, напротив каждой настройки или функции присутствует знак «?», наведя курсор на который, можно получить более подробное описание данной функции. Данный функционал может существенно сократить процесс настройки, так как для уточнения назначения той или иной функции теперь нет необходимости обращаться к технической документации.

Далее разберем более подробно наиболее популярные функции, которые присутствуют в коммутаторах SmartE.

Quick Setup — задание начальных настроек

Начнем с задания начальных настроек, в веб-оболочке этот пункт называется Quick Setup. Фактически это группа настроек, куда включены IP-параметры, наименование устройства, профиль устройства, работа с протоколом LLDP и т. д. Данные настройки рекомендуется заполнить при начале работы с любым SmartE-устройством (рис. 4).

Задание начальных настроек (Quick Setup)

Рис. 4. Задание начальных настроек (Quick Setup)

VLAN — Virtual Local Area Network

Теперь перейдем к одной из самых востребованных функций управляемых коммутаторов — это возможность разделять промышленную сеть на несколько широковещательных сегментов. Реализуется это созданием нескольких виртуальных сетей, VLAN. То есть создается коммутатор внутри коммутатора. При этом коммутаторы серии SmartE полностью поддерживают работу по стандарту 802.1Q — открытый стандарт, описывающий процесс тегирования трафика для передачи информации о принадлежности к VLAN по сетям стандарта IEEE 802.3 Ethernet. Максимально на коммутаторе может быть прописано 32 таких VLAN. Настройка же VLAN сводится к трем шагам (рис. 5):

  1. Создание VLAN и заполнение таблицы для выходящего трафика.

В интерфейсе SmartE это называется Static VLAN Configuration, в данном меню нам предлагается создать VLAN’ы и задать правила выходящего трафика. Условно говоря, будет ли трафик такого VLAN выходить из данного порта коммутатора и в каком виде (с тегом Т или без U).

  1. Заполнение таблицы для входящего трафика.

Данный шаг необходим для того, чтобы определить, к какому VLAN относится порт, фактически мы указываем, в какой VLAN будет помещен нетегированный фрейм на коммутаторе. Также мы можем указать приоритет работы с нетегированными фреймами (0–7) и настроить фильтрацию. Фильтрация работает следующим образом: если на порт придет фрейм с тегом VLAN, который коммутатор не знает, он его сразу отбросит. Важный момент: после заполнения этой таблицы необходимо учитывать, в каком VLAN находится устройство, иначе можно потерять контроль над коммутатором.

  1. Задание номера VLAN для администрирования устройства.

Данный шаг является последним и предназначен для задания VLAN, из которого будет доступно устройство для конфигурирования (рис. 3). По умолчанию это VLAN 1. Но при работе c VLAN рекомендуется использовать отдельный VLAN для управления устройствами.

Задание настроек VLAN

Рис. 5. Задание настроек VLAN:
а) базовые настройки, выбор режима работы;
б) создание VLAN и заполнение правил для выходящего трафика; в) заполнение правил для входящего трафика

Также есть ряд рекомендаций, которых следует придерживаться при работе с VLAN:

  • При создании сети с VLAN необходимо поместить все используемые порты коммутатора в различные VLAN, отличные от ID 1.
  • Использовать принудительное тегирование всех фреймов.
  • Помещать порты между коммутаторами в отдельный
  • Настроить порты, задействованные для передачи между коммутаторами, на прием только тегированных фреймов.
  • Для управления коммутаторами рекомендуется создать отдельный
  • Создать DUMMY VLAN для неиспользуемых портов либо отключить их.

Резервирование соединений

Если функционал VLAN — это функция, востребованная во многих коммутаторах, то создание отказо­устойчивых соединений — это, как правило, удел промышленных устройств. Если посмотреть техническое описание коммутаторов новой серии SmartE, то сразу можно увидеть поддержку RSTP(IEEE 802.1w). В этом нет ничего удивительного: как правило, данный протокол поддерживается многими промышленными управляемыми коммутаторами. Однако производитель EtherWAN, ориентируясь на текущие реалии рынка, решил дополнить функционал, что и стало ощутимым преимуществом.

Все мы знаем, что сейчас наиболее популярны топологии с использованием кольцевого резервирования, и зачастую в этих кольцах можно увидеть RSTP. Протокол RSTP для кольца — это не самое лучшее решение, поскольку при стандартных настройках в кольце рекомендуется использовать до 15 устройств, при этом время восстановления может достигать 10 с. Фактически RSTP не оптимизирован для кольцевых топологий.

При разработке новой серии компания EtherWAN учла, что 15 устройств для современных реалий — это не всегда достаточно, даже для небольших задач, и время восстановления 10 с — тоже не самый хороший показатель. Соответственно, производитель немного оптимизировал протокол RSTP, и в новой серии появилась поддержка двух интересных опций.

Large Tree Support (LTS) — данную функцию можно перевести как поддержка большого дерева. С учетом такой опции можно строить резервированные кольцевые топологии большего диаметра сети. Другими словами, можно увеличить размер кольца из коммутаторов с поддержкой LTS до 57 штук. Минус данного функционала в том, что он проприетарный и может работать только с коммутаторами новой серии SmartE.

Fast Ring Detection (FRD) — этот функционал добавляет скорости к процессу перехода на резервный путь, существенно ускоряет переключение на резервный путь в случае ошибки. При работе коммутаторы с включенной функцией FRD присваивают идентификаторы каждому кольцу. Идентификатор передается каждому коммутатору в соответствующем кольце. Один коммутатор может одновременно принадлежать нескольким разным кольцам — можно, например, комбинировать протокол RSTP c включенными опциями LTS и RTS и обычный протокол RSTP (рис. 6).

Возможные резервированные топологии с применением коммутаторов SmartE

Рис. 6. Возможные резервированные топологии с применением коммутаторов SmartE

Это позволяет использовать и комбинировать оборудование от разных производителей с поддержкой RSTP.

Особо следует отметить время восстановления: при включенной опции FRD оно не будет превышать 500 мс. Данная величина является приемлемой для большинства промышленных задач общего плана.

В итоге при включенных опциях LTS и RTS можно создавать более гибкие резервированные топологии промышленных сетей, комбинировать оборудование различных производителей, при этом время восстановления остается на очень достойном уровне.

Задание же настроек заключается в активации функции LTS и RTS, а также при необходимости задании параметра Bridge priority (рис. 7).

Задание настроек по резервированию

Рис. 7. Задание настроек по резервированию

Предусмотрена и возможность организации резервированной топологии в неуправляемом режиме работы. Фактически получается, что можно перевести коммутатор в не­управляемый режим работы, но при этом RSTP, а также функции LTS и RTS будут действовать. Мы также можем преконфигурировать коммутатор, настроив параметры RSTP, и далее перевести его в неуправляемый режим. Все, что останется сделать при инсталляции, — разместить его на Din-рейке или монтажной панели, подключить патч-корды, подать питание, и на этом все. На выходе мы получим автономно работающую резервированную топологию из коммутаторов SmartE, действующих в неуправляемом режиме.

QoS

Традиционно сети работают с максимальной эффективностью, весь трафик имеет одинаковый приоритет и одинаковую вероятность своевременной доставки. Когда есть скопление, у всего трафика есть равный шанс быть отброшенным. Функция QoS может быть настроена на управление перегрузкой и предотвращение перегрузок, чтобы конкретно управлять приоритетом доставки трафика.

Активируя различные профили, мы можем повысить приоритет того или иного трафика. По умолчанию коммутатор разделяет приоритеты на основе информации в теге 802.1Q.

Приоритет данных того или иного VLAN также можно настроить путем заполнения таблицы port priority.

Однако самыми полезными из данной группы настроек можно считать опции ограничения Unicast, Broadcast и Multicast-трафика, мы можем точно указать лимиты трафика в количестве пакетов в секунду (рис. 8).

Задание настроек QoS

Рис. 8. Задание настроек QoS

 

Заключение

EtherWAN, представив новую серию промышленных коммутаторов SmartE, вывел на рынок очень интересное решение для построения сети промышленного назначения. Фактически новинка SmartE — это пример бюджетного промышленного коммутатора, оснащенного базовым набором самых востребованных функций (VLAN, резервирование, QoS, SNMP и т. п.), позволяющим решить множество задач.

Различные режимы работы могут существенно повысить гибкость системы в целом и значительно облегчить настройку оборудования. При этом промышленное исполнение и наличие дополнительного функционала по резервированию вкупе с невысокой ценой заметно выделяет новую серию на рынке.

Литература
  1. Сайт компании EtherWAN.
  2. Электронный каталог Etherwan.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.