A5 Bases Ethernet f1 - boitasite.com

© PROFIBUS International 2002

TechnologiesEthernet


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2

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1 Physique1 Physique

7 Application7 Application

6 Présentation6 Présentation

5 Session5 Session

4 Transport4 Transport

3 Réseau3 Réseau

2 Liaison de données2 Liaison de données Accès au médium, Emission et réception des trames

Accès au médium, Emission et réception des trames

Couches Application

Couches Application

CouchesTransport

CouchesTransport

Ethernet est conforme au modèle ISO/OSI

Couches

ApplicationsApplications

Services

§ Une procédure de communication est divisée en composantslogiques qui se connectent via des interfaces bien définies

Génération de signaux électriques Génération de signaux électriques

Formatage et codage de l ’information

Formatage et codage de l ’information

Synchronisation et contrôle des communications

Synchronisation et contrôle des communications

Liaisons entre équipements, mise en paquets, gestion d ’erreurs

Liaisons entre équipements, mise en paquets, gestion d ’erreurs

Assemblage des paquets en trameset routage à travers le réseau

Assemblage des paquets en trameset routage à travers le réseau


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3

3


6 Presentation6 Presentation

5 Session5 Session


3 Réseau3 Réseau

2 Liaison de données2 Liaison de données

Les composants de réseaux IE

RouteursRouteurs

Hub, switchHub, switch


PasserellesPasserelles

Equipement A Equipement B

RépéteursRépéteurs


6 Presentation6 Presentation

5 Session5 Session


3 Réseau3 Réseau

2 Liaison de données2 Liaison de données



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4

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Hub ou switch ?

§ Un switch transmet les donnéesdirectement au destinataire

§ Chaque trame est filtrée etcommutée uniquement sur le portdu destinataire èè réduction de lacharge sur le réseau

§ Pas de collisions lors deséchanges

Réseau partagé

§ Un hub transmetl‘information à toutes lesstations

§ Chaque échange de donnéesconcerne tout le réseauèè Réseau très chargé

§ Collisions possibles lors deséchanges

Hub

Switch

Réseau commuté


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Topologies de réseaux

Hub ou switch

Etoile Anneau

Linéaire

Hub ou switch

Structure arborescente


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6

6

Architectures de réseaux Ethernet

BD

FD FD FD

SD

M D M D

D T E D T E D T E D T E

BD BD

FD FD

SD

BD

SD = site distributor FD = floor distributorBD = building distributor MD = machine distributor DTE = data terminal

Bureautique (EN 50173) Industrie

Site

Building

Floor,hall


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7

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Topologies Ethernet (aujourd’hui)

MD

BDSD

MD

MD

Câblage primaire

Câblage secondaire

Câblagetertiaire

SD = Site distributor, BD = Building distributor; MD = Machine distributorDistributors sont des switchs ou des routeurs en mode full-duplex

BD

§ Topologie arborescente selon IEC 11801 (en bureautique)§ Câblage informatique indépendant des applications dans les

batiments et complexes

Bâtiment


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8

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Topologies Ethernet avec PROFInet

BD

BDSD

Câblage primaire

Câblagetertiaire

§ PROFInet prend en compte les applications, les coûts, et les aspects deperformance liés au monde de l’automatisation industrielle§ ex.: topologies de bus linéaires au niveau cellule et terrain (pour des

raisons de coûts)

Batiment de productionCâblage secondaire

Câblagetertiaire

MDMD Câblagetertiaire

MD

SD = Site distributor, BD = Building distributor; MD = Machine distributorDistributors sont des switchs ou des routeurs en mode full-duplex


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Ethernet en bureautique

Large bande passante

– Transmission de données multimédia (Gbit et 10-Gbit Ethernet)

Composants de réseau avec un grand nombre de ports

– Câblage point-à-point

– Faible coût par port de communication

Niveau de disponibilité moyen

– Quelques secondes de disfonctionnement acceptables

– Temps de réponse le plus rapide possible sans réelle garantie

Conditions environnementales

– Température ambiante 0 - 45 °C

Niveau de qualification des installateurs

– Spécialistes réseaux


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N°

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Ethernet dans l’ industrie

Bande passante moyenne

– Transmission de données de process (Ethernet 100-Mbit à Gbit)

Composants de réseaux avec un nombre réduit de ports

– Architecture distribuée

Taux de disponibilité élevé

– Pas d’ arrêt de production dû à une défaillance réseau

– Temps de basculement du système de redondance < 300 ms

– Temps de réponse très courts

Conditions environnementales difficiles

–Température ambiante 0 - 60 °C, vibrations, ……

Simplicité de mise en œuvre (installation)

– Réalisée par des techniciens


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N°

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Ethernet dans l’ automatisationExemple de réseau redondant au niveau contrôle

Anneau redondant à commutation rapide

– Temps de reconfiguration du réseau avec 50 switches < 300 ms

Câble FO

Anneau optique

Eth

ern

et

SwitchSwitch Switch

Poste opérateur

PLC PLC PLC


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N°

12

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l Ethernet commuté 10/100 Mbit/s automatique

l Gestionnaire de redondance intégrél Commutation rapide (<300ms)

l Fonction “Standby”

l Entrées TOR de diagnostic

l Management réseau via SNMP ou le Web

l 4 à 8 ports ITP, RJ45 ou FO

l Réseau étendu (jusqu’à 150Km)

l Technologies de câblage simplifié

Points forts des Switches industriels au niveauContrôle


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N°

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Ethernet dans l’ automatisationExemple d’installation au niveau terrain

Câblage au niveau terrain

– Topologie multipoint (linéaire avec des branches)

– Installation simple, système FastConnect

– Connecteurs et câbles adaptés aux environnements industriels

Directives du standard PROFInet pour la couche physique

FO

Ethernet EthernetSwitch

Lean switch Lean switchArmoire

M achine unit 1 M achine unit 2 M achine unit 3


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N°

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14

Exemple de switch de terrain

Câblage simple avec prises“vampires”

Technologie FastConnect

Prises RJ45 avec fonction“ autocrossing”

Diagnostic simple à LED


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N°

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Ethernet dans l’ automatisationDirectives PROFInet pour la couche physique

Connecteurs IP 20

– Connecteur RJ45 destiné à la bureautique

– Industry-compatible (connectable à AWG22)

– Peut être confectionné sur le terrain

Cables

– Twisted pair selon IEC 11801, CAT5 (details IEC 61156)

– Version Hybride (données + alimentation)

– Fibre optique en verre selon IEC 11801

Connecteurs IP 65 installés dans les armoires

– connecteur compatible avec la version IP20

– Peut être confectionné sur le terrain

– Version hybride données + alimentation

– Connecteur circulaire M12 (4 contacts)

PI

dir

ecti

ve


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N°

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n Confection rapide des câbles.

n Câbles standard

n Câbles chaîne porte -câbles

n Câbles marine

n Outil à dénuder préréglé.

n Boîte de connexion RJ45 avecprises vampires

n Cordons TP et TP XP (croisés) pré-confectionnés avec prisesRJ45

Câblage facile pour Industrial Ethernet


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Management réseau via SNMP

• SNMP : Simple Network Management Protocol


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N°

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§ Accès aux composantsréseaux

§ au moyen de navigateursWeb

Management réseau basé sur le Webavec les composants Industrial Ethernet

§ Diagnostics en casd‘erreurs§ Les composants peuvent

envoyer des e-mails§ Affichage des états des

composants

• Web-Based Network Management


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N°

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Résumé des Protocoles de communication

CoucheApplication

TCPCouche Transport UDP

Avec connexion

FTP SMTP DCOM

IPCouche Internet

EthernetCoucheAccès Réseau

Sans connexion

SNMP TFTP NFS

ARP


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N°

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The TCP/IP protocol suite

§ IP: Internet Protocol

§ Protocole chargé de l’adressage des trames à travers les sous-réseaux locaux ou distants

§ TCP: Transmission Control Protocol

§ Protocole de Transport pour une communication avec connexionentre stations, chargé de la transmission sécurisée des paquets

§ UDP: User Datagram Protocol

§ Protocole de Transport pour une communication sans connexionentre stations

§ Contrairement à TCP, UDP n ’est pas sécurisé. UDP ne fournitaucune garantie d ’intégrité des données transmises

§ ARP: Address Resolution Protocol

§ Protocole qui associe les adresses MAC à chaque adresseInternet logique définie


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N°

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The TCP/IP applications

§ SMTPSimple Mail Transfer ProtocolEchange d’ e-mail

§ HTTPHypertext Transfer ProtocolUtilisé par les navigateurs du WWW

§ FTPFile Transfer ProtocolUtilisé pour le transfert de fichiers entre ordinateurs

§ DCOMDistributed Component Object ModelEchanges d’objets COM sur un réseau

§ SNMPSimple Network Management ProtocolUtilisé pour la gestion centralisée des composants de réseaux

§ AutresDHCP, TFTP, TELNET, SOAP, Microsoft .NET


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N°

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Encapsulation de protocoles

§ Les informations de la couche application sont encapsuléesdans la zone de données des paquets TCP/IP

§ Chaque paquet TCP/IP est une partie de la zone de donnéesde la trame Ethernet

En-tête Ethernet(Adresses Ethernet)En-tête Ethernet

(Adresses Ethernet) Zone de données EthernetZone de données Ethernet Suffixe Ethernet(FCS)

Suffixe Ethernet(FCS)

Données de lapplicationDonnées de lapplication

En-tête IP(Adresses IP)En-tête IP

(Adresses IP)

En-tête TCP(numéros de ports)

En-tête TCP(numéros de ports) Zone de données TCPZone de données TCP

Zone de données IPZone de données IP


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N°

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Organisation des adresses réseau

§ L‘adresse Ethernet (MAC address)§ Adresse physique unique (au niveau mondial) par carte

§ Code fournisseur et numéros consécutifs

§ Adresse sur 6 octets (6 valeurs hexadecimales)e.g. C0-10-A4-00-17-AC

§ Adresse Internet (IP address)§ Adresse unique sur le réseau

§ Identifiant de réseau (network ID)et Identifiant utilisateur (host ID)

§ Adresse 32-bit (4 nombres decimaux)e.g. 142.0.1.3

142.0.1.2

142.0.1.4

Sous-Réseau142.0.1

142.0.1.1 142.0.1.3

Sous-Réseau142.0.2

142.0.2.1 142.0.2.3

142.0.2.2

142.0.2.4

Total network142.0...

§ Masque de sous réseau§ Partie commune des adresses IP des

équipements d‘un même sous-réseau

§ Adresse 32-bit, e.g. 255.255.255.0

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