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Historie:
Ende 1972 implementierte Dr.Robert Metcalfe mit seinen Kollegen am Xerox
Palo Alto Research Center ein Netzwerk um einige Xerox-Alto-Rechner zu
vernetzen - einen zu dieser Zeit revolutionären Vorläufer der Personal Computer.
Zunächst als Alto Aloha Network bezeichnet, setzte dieses Netzwerk bereits das CSMA/CD-Protokoll
des späteren Ethernet ein. Die Übertragungsfrequenz lag jedoch zunächst nur bei 2,94 MHz, dem
Systemtakt der Alto-Stations. Erst 1976 nannte Metcalfe das Netzwerk Ethernet.
Allgemein:
Die neusten Normen innerhalb der Ethernetspezifikation betreffen das 100Mbps Ethernet (100Base-Tx, 100Base-FX und 100Base-T4) und
sind in der IEEE 802.3u spezifiziert. Diese Erweiterung des Ethernet ist unter dem Namen Fast Ethernet bekannt geworden.
Eigenschaften des heutigen Ethernets:
* Stern(bus)-Topologie
*Segmentlänge: max. 100 m
* Twisted Pair-Kabel mit 2 oder 4 Adernpaaren
* Im Zentrum: Hub oder Switch
Switch ist inzwischen weiter verbreitet als Hubs
* Neben Halbduplex auch Vollduplex möglich.
In der Vollduplex-Variante ist die Kollisionserkennung und Behandlung ausgesetzt.
Industrial Ethernet:
Derzeit arbeiten viele Organisationen an der Festlegung eines Anwendungsprotokolls für Industrial Ethernet. Die verschiedenen Ansätze Profinet (PNO), Ethernet/IP, (ODVA), EtherCAT (ETG) , Powerlink (EPSG), Foundation Fieldbus HSE (FF) und Modbus-TCP (Modbus) unterscheiden sich deutlich und sind inkompatibel zueinander. Die Industrial Automation Open Network Alliance (IAONA) wurde als internationale Dachorganisation für Ethernet in der Automatisierungstechnik etabliert.Trotz der unterschiedlichen Ansätze für die Echtzeitkommunikation gibt es bei allen Konzepten einen gemeinsamen Kern. Er umfasst die etablierten Standards der Ebenen 1-2, wie die Ethernet Übertragungstechnik und das Buszugriffsverfahren (CSMA/CD, Layer 2). Darüber hinaus unterstützen alle Systeme industrielle IT-Funktionen wie Webserver, File-Transfer und E-Mail Versand. Für diese IT-Funktionen werden einheitlich das Internet Protokoll (Layer 3) sowie das TCP und UDP Protokoll (Ebene 4) angewendet. Darüber hinaus kommen weitere Standards der IT-Welt wie das Hypertext Transfer Protocol (http) und das File Transfer Protokoll (FTP) zum Einsatz.
Systeme für Echtzeitkommunikation:
Alle Systeme benutzen dafür spezifische Echtzeitprotokolle und verzichten für die Echtzeitkommunikation auf die TCP/IP Protokolle. Zu diesen Systemen zählen Profinet IO, Powerlink und EtherCAT.
ProfiNet
ProfiNet wurde von Siemens und der Profibus Nutzerorganisation entwickelt.
EtherCAT
EtherCAT ist eine neue offene Echtzeitlösung, die von Beckhoff entwickelt wurde. EtherCAT setzt neue Maßstäbe für das Echtzeitverhalten. So kann man zum Beispiel 1000 verteilte E/A Daten in nur 30 µs übertragen oder 100 Axen in 100 µs synchronisieren. EtherCAT ist flexibel hinsichtlich der Installation und unterstützt sowohl linienförmige als auch Baum oder Stern Topologien und verzichtet auf aktive Netzwerkkomponenten wie Switches oder Hubs.
Powerlink
Ethernet Powerlink ist eine offene Echtzeitlösung, die von B&R und der EPSG Gruppe standardisiert wurde. Powerlink ist kompatibel zum IEEE 802.3u Standard für Fast Ethernet. Dadurch können alle IP basierten Protokolle wie TCP, UDP und http gleichzeitig mit den harten Echtzeitdaten übertragen werden.
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