以太网
以太网通信协议(网络软件和硬件标准)及其变体在IEEE 802.3-2018 -以太网标准https://standards.ieee.org/standard/802_3-2018.html中详细介绍。如果没有网关或模块进行转换和互连，变体在软件兼容性或物理层电线、插头和连接器设计方面可能无法互操作。
以太网的文章
工业物联网时代的以太网可靠性，数字化转型
改进以太网技术可以更好地协调操作技术(OT)和信息技术(IT)通信，并提高可靠性。
学习目标
- 以太网已经成为工业制造系统的默认配置。
- 用户可以通过首先了解哪些产品将使用网络，然后协调网络的使用，将以太网可靠性设计到应用程序中。
- 采用以太网和时间敏感网络(TSN)可以通过增加带宽、通信调度和流量管理来管理可靠性。
工业以太网，制造可靠性，IT和OT见解
- 以太网可以帮助信息技术(IT)和运营技术(OT)网络更好地连接并消除停机时间。
- 工业以太网还应该使设备能够安排通信，避免通信冲突和潜在的障碍。
不断改进制造工艺和提高竞争力的需求正在推动工业通信的进步。以太网已经在以新的速度发展，并已成为工业系统的默认配置。虽然移动较慢的自动化市场仍然以10或100Mb的速度运行，但信息技术(IT)世界正受益于1到10Gb的速度。一些工业网络已经提供了1Gb的支持．虽然增加带宽有助于处理更多流量，但在要求100%可靠性的市场中，它几乎无助于提高可靠性。
今天，用户可以在应用程序中设计以太网可靠性，首先要知道哪些产品将使用网络，然后协调它们对网络的使用。默认情况下，这需要封闭的网络，这限制了对数据的访问。这限制了持续改进和数字化转型的机会。
制造业一直在寻求提高性能、节约成本和消除停机时间。从商业网络(IT)接入工业网络(运营技术(OT)网络)可以实现和优化数字化转型战略，但如何实现仍然是一个挑战。
改进以太网技术，实现更好的IT/OT通信
改进的以太网技术可以更好地协调OT和IT通信。以太网依赖于一个识别通信冲突并在等待时间后进行覆盖的过程。虽然这对于一般用途的IT网络来说是一个很好的过程，但对于OT网络来说并不是最优的。
流量消息的大小也是一个挑战，必须小心确保设备在任何时候都不会消耗过多的带宽。虽然提高网络上的所有终端设备的一致性是很好的，但另一种解决方案是改进以太网标准，通过帧抢占和优先级来“塑造”流量。
以太网还应该提供时间同步，使设备能够安排通信，避免通信冲突。设备可以协调它们的通信，知道它们已被协商为专用用途。精确时间戳是在纳秒级的精度上实现的。
IT/OT网络实现组合的五个好处
这些以太网增强是由IEEE 802.1[以太网]工作组在2012年开始的。2018年，第一个结果以新规范的形式交付。具有时间敏感网络(TSN)的以太网在工业自动化应用中非常重要。TSN带来了五个好处——一些是立竿见影的，一些是随着时间的推移而实现的:
这四个短期好处是:
所有OT设备都可从IT网络中获得-实现分析、资产管理和设备管理方面的改进。
改进的性能——调度、优先级和更大的带宽的结合产生了可靠、更大、更复杂的应用程序。
更简单的架构——节省成本并提高可靠性。
轻松排除故障——用户现在可以利用简单网络管理协议(SNMP)等IT工具与设备交互并管理设备。
TSN的长期利益是通过新产品交付和市场竞争提高成本效益-最初的解决方案专注于高性能应用。随着时间的推移，设备供应商和基础设施供应商已经推出了兼容的产品。
TSN:改进的工业网络集成
TSN以太网将在“TSN岛”中实现，专用于一台机器或一条生产线，提供高性能、确定性和可靠的通信，同时将这些通信连接到IT网络，以实现更广泛的信息访问。
随着对更高性能、更严格控制和融合网络的不断推动，需要同样重视维护可靠性。采用带有TSN的以太网将是通过增加带宽、通信调度和流量管理来管理可靠性需求的最简单的解决方案。
托马斯·伯克全球战略顾问在哪里CC-Link合作伙伴协会他是CFE媒体和技术内容合作伙伴。由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．
更多的答案
关键词:以太网，IT/OT网络
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以太网常见问题解答
工业以太网与传统以太网有何不同?
工业以太网是一种专门为工业应用设计的以太网网络技术，而传统以太网是一种更通用的网络技术，专为办公和数据中心环境设计。工业以太网与传统以太网的主要区别是:
- 环境条件:工业以太网设计用于恶劣的工业环境，可以承受温度、振动和电气干扰，而传统以太网通常用于更友好的办公和数据中心环境。
- 网络拓扑:工业以太网可能使用不同的网络拓扑，如星形、树形和环形，以提供高可靠性的网络，而传统以太网通常使用星形拓扑。
- 网络安全:工业以太网提供了很高的安全性来抵御网络威胁，而传统以太网可能没有这么严格的安全要求。
- 互操作性:工业以太网必须支持不同设备、系统和技术之间的互操作性，而传统以太网对互操作性可能没有这么严格的要求。
- 实时性要求:工业以太网必须支持实时控制和监控，响应时间确定，而传统以太网可能没有这么严格的要求。
这些差异突出了工业自动化系统的独特挑战和要求，以及需要专门的工业以太网网络技术来支持工业过程的高效可靠运行。
工业以太网将如何改变制造业?
- 提高效率:工业以太网可实现设备、系统和技术之间的实时通信和控制，从而提高流程效率并减少停机时间。
- 预测性维护:随着更广泛连接的设备和传感器的使用，工业以太网能够收集可分析的实时数据，以预测设备故障并在故障发生之前安排维护，减少停机时间并提高效率。
- 增强安全性:工业以太网能够实时监控和控制工业过程，有助于提高过程安全性并降低事故风险。
- 提高产品质量:工业以太网能够从传感器和设备收集实时数据，提供有价值的信息，可用于优化流程，提高产品质量和减少浪费。
- 可扩展性:工业以太网提供了可扩展和灵活的通信基础设施，可以随着制造流程和技术的发展轻松扩展。
工业以太网面临的最大挑战是什么?
- 互操作性:确保不同设备、系统和技术之间能够无缝通信是工业以太网面临的主要挑战。这就需要制定可以被广泛采用的标准化协议和技术。
- 网络安全:随着工业以太网的连接越来越紧密，它变得更容易受到网络威胁。确保工业网络的安全是一项必须解决的关键挑战，以防止网络攻击和数据泄露。
- 带宽:工业以太网更多地需要支持实时通信和控制，需要足够的带宽来处理连接的设备和传感器产生的大量数据。
- 可靠性:工业以太网必须具有高可靠性，以确保工业流程的无缝运行。这就需要开发能够承受恶劣工业环境的健壮的冗余网络技术。
- 与现有系统集成:将工业以太网与现有工业自动化系统集成可能是一项挑战，需要对现有系统进行全面了解，并制定无缝集成策略。
- 成本:实现工业以太网可能很昂贵，需要对新的网络技术和基础设施进行投资。平衡成本与提高效率、减少停机时间和提高过程安全性的好处是一个关键挑战。
工业以太网的最新技术进展是什么?
工业以太网的一些最新技术进展包括:
- TSN (Time-sensitive networking): TSN是一套在工业以太网网络中实现实时通信和控制的技术。
- 5G技术:正在开发5G网络，以支持工业环境中越来越多的连接设备和系统，提供更高的带宽和更低的延迟。
- 边缘计算:边缘计算可以在网络边缘执行数据处理和分析，减少传输到中心位置的数据量，提高系统响应能力。
- 网络安全:随着工业以太网的连接越来越紧密，对先进网络安全技术的需求越来越大，以防止网络攻击。
- 人工智能和机器学习:人工智能和机器学习正被集成到工业以太网中，以实现自我优化和自主系统。
- 无线工业以太网:无线工业以太网的发展提高了工业网络的灵活性和可扩展性，减少了对有线连接的需求。
- 工业物联网:在工业环境中越来越多地采用物联网(IoT)正在推动工业以太网新网络技术和协议的发展。
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