工业交换机主要用于复杂的工业环境中的实时以太网数据传输。工业交换机采用存储转换交换方式, 提高了以太网通信速度, 并内置智能监控网络运行状况功能, 使其在恶劣危险的工业环境中能保证以太网可靠稳定的运行。

        不同厂家的交换机在组成同一环网时, 如果采用私有的环网协议, 是不能互通的, 需要一方来改变协议以便适应另外一方。这种适应是有基础的, 因为, 所有的私有协议都采用是基于STP的模式, 利用BPDU报文来实现环网的数据传输的, 所以, 只需要修改BPDU的格式就可以了。该方案的优点是不需用调整在网设备, 缺点是需要已用交换机提供私有环网协议, 而且每次有新的厂家进入都会有同样的问题。想要了解工业交换机组网应用，我们首先要了解工业交换机的主要特点。

        工业交换机的主要特点

        电力行业应用的工业交换机产品至少要满足其功能性要求、电磁兼容设计要求、宽温环境要求和机械结构验证等4大类要求。

        1.1 功能性方面

        (1) 工业交换机支持快速转发和QoS服务质量以保证IEC61850标准中重要的GSE/GOOSE数据包得到实时的传输,
并且能够支持组播通信管理IGMPsnooping；

        (2) 工业交换机必须支持构建冗余的网络拓扑例如环网架构以提高拓扑的可靠性, 并且同时能够提供极短的网络故障恢复时间；

        (3) 工业交换机还需要支持包括像VLAN、优先级和快速生成树等技术功能；

        1.2 电磁兼容方面
 
        工业交换机要能够通过包含电击、雷击和其他电磁干扰测试。

        1.3 宽温环境方面

        工业交换机必须在-40℃~85℃的极端温度环境下可以正常工作。

        1.4 机械结构方面

        工业交换机还必须通过专业的振动和冲击耐受度测试。

        2、实现不同厂家工业交换机组网互通的重要性

        采用工业交换机组建的变电站和配网自动化专用通信系统是一个需要长期稳定运行的支撑网络系统,其运行的稳定性和可扩展性决定了整个变电站和配网自动化系统的使用效果。

        2.1 兼容性和可扩展性

        工业交换机在电力、铁路等诸多系统得到越来越广泛的应用,有赖于工业交换机具有良好的兼容性和可扩展性。如果因为在组网时采用私有协议导致不同厂家交换机的冗余光口不能互通,工业交换机良好的兼容性和可扩展性就完全没有得到有效的利用。

        2.2 冗余环网的灵活重构

        特别是在配网通信系统中的以太网环网, 随着一次架构的变化, 需要对拓扑结构进行调整, 也就是对已有的以太网环网解环, 加入新的节点。在这种情况下, 采用RSTP、MSTP国际标准环网协议, 就可以无障碍的按照需要选用不同厂家的工业交换机重构网络。

        2.3 投资的有效性

        鉴于系统需要不断更新, 因此, 在组网时最好能为将来考虑, 选择具有RSTP等国际标准组网协议的交换机, 采用RSTP协议组建冗余环网,只有这样才能在增加节点时做到只需要接入新的交换机即可, 从而可以最大限度地保证上次投资的有效性。

        2.4 系统的运行安全性

        要保证系统长期稳定、安全的运行, 系统必须是开放的, 兼容多个厂家的产品, 如果仅仅依赖于某一个厂家, 风险极大。因此, 基于扩展性与兼容性考虑, 应当充分考虑不同制造商的工业交换机混合组建冗余环网, 为未来的网络扩建工作打好基础。

        3、不同厂家的工业交换机组网互通的技术基础

        不同厂家的工业交换机是否可以组建冗余环网呢?答案是肯定的, 不同厂家的工业交换机可以通过环路电口和光口进行组网互通。

        3.1 组网协议

        相关国家标准、国电企业标准和正在制定的行业标准均明确规定“可以按照电力系统的需求进行组网, 组网协议宜采用国际标准协议:RSTP、MSTP等”。因此, 工业交换机除了支持各个厂家自行开发的具有自主知识产权的私有Ring协议外, 还必须支持RSTP、MSTP国际标准环网协议。只要采用RSTP、MSTP国际标准环网协议, 不同厂家的工业交换机就可以组建星型、环网、树形等拓扑结构的网络。

        3.2 物理层

        不同厂家的交换机互联互通在物理层面上没有任何问题, 只要介质参数一致就可以, 比如光纤收发器是单模还是多模, 以及光纤收发器的波长参数。综上所述, 无论从组网协议, 还是物理层来看, 不同厂家的交换机在组成同一环网时是可以做到互通互联的。

        4、具体解决方案

        4.1 采用共用协议组网

        基于配电自动化专用工业以太网未来维护、升级、扩容、重构考虑, 最佳方案是全网的工业交换机均采用RSTP协议组网, 构建一张全开放、全兼容、扩展性强的网络。

        (1) 该方案操作简单, 有效, 一次性处理, 可以长期受益;

        (2) 混合组网的实施, 将全面提升全网的兼容性, 提高系统升级更新能力, 彻底解决了因系统兼容性不强潜在的风险,
如因生产厂家消失、产业调整停产、技术支持不到位等;

        (3) 交换机组网协议的研发是一项巨大的工程, 只有国际标准化组织集中全球技术精英才能完成, 任何单一的公司均无法与之抗衡。随着技术、需求的发展, 协议升级更新是不可避免的。因此, 该方案采用国际标准协议, 可以很好规避因私有协议带来的不能同步更新升级的问题。

        4.2 采用某个厂家的私有协议组网

        不同厂家的交换机在组成同一环网时, 如果采用私有的环网协议, 是不能互通的, 需要一方来改变协议以便适应另外一方。这种适应是有基础的, 因为, 所有的私有协议都采用是基于STP的模式, 利用BPDU报文来实现环网的数据传输的, 所以, 只需要修改BPDU的格式就可以了。该方案的优点是不需用调整在网设备, 缺点是需要已用交换机提供私有环网协议, 而且每次有新的厂家进入都会有同样的问题。因此, 不建议采用此方案。

        综上所述, 在工业交换机规模化应用到电力行业的背景下, 应当充分考虑不同制造商的工业交换机混合组网问题, 才能全面提升全网的兼容性, 提高系统升级更新能力, 为网络长期稳定运行奠定基础。

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