冗余工業(yè)以太網(wǎng)在高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

　　一般來說, 高速公路的隧道無人值守, 并且與監(jiān)控分中心的距離比較遠(yuǎn)。必須建設(shè)一個適應(yīng)隧道環(huán)境的高可靠性的網(wǎng)絡(luò)平臺, 保證隧道內(nèi)各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時上傳, 保證中心對隧道設(shè)備的實(shí)時控制, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隧道的正常運(yùn)營。具有ms 級自愈能力的冗余工業(yè)以太網(wǎng)平臺是目前的最佳方案選擇。

　　2 冗余工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)成方式

　　所謂工業(yè)以太網(wǎng), 是指在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)(IEEE802.3 標(biāo)準(zhǔn))兼容,但材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度和適用性方面應(yīng)能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要的以太網(wǎng)。

　　由于工業(yè)環(huán)境對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可靠性能的超高要求,工業(yè)以太網(wǎng)的冗余功能應(yīng)運(yùn)而生。從快速生成樹冗余(RSTP)、環(huán)網(wǎng)冗余(RapidRingTM)到主干冗(TrunkingTM),都有各自不同的優(yōu)勢和特點(diǎn)。

　　構(gòu)建冗余網(wǎng)絡(luò)的主要方式主要有以下幾種, S T P 、RSTP;環(huán)網(wǎng)冗余RapidRingTM 以及Trunking。

　　2.1 STP 及RSTP

　　STP(Spanning Tree Protocol,生成樹算法,IEEE802.1D),是一個鏈路層協(xié)議,提供路徑冗余和阻止網(wǎng)絡(luò)循環(huán)發(fā)生。它強(qiáng)令備用數(shù)據(jù)路徑為阻塞(blocked)狀態(tài)。

　　如果一條路徑有故障, 該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時間為30-60s 之間。RSTP(快速生成樹算法,IEEE 802.1w)作為STP 的升級,將網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時間,縮短到1-2s。生成樹算法網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活, 但也存在恢復(fù)速度慢的缺點(diǎn)。

　　2.2 環(huán)網(wǎng)冗余

　　為了能滿足工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)時性強(qiáng)的特點(diǎn),RapidRing孕育而生。這是在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用環(huán)網(wǎng)提供高速冗余的一種技術(shù)。這個技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)在中斷后3 0 0 m s之內(nèi)自行恢復(fù)(如圖1)。并可以通過交換機(jī)的出錯繼電連接、狀態(tài)顯示燈和S N M P 設(shè)置等方法來提醒用戶出現(xiàn)的斷網(wǎng)現(xiàn)象。這些都可以幫助診斷環(huán)網(wǎng)什么地方出現(xiàn)斷開。

圖1 環(huán)網(wǎng)冗余拓?fù)鋱D

　　RapidRing 也支持兩個連接在一起的環(huán)網(wǎng),使網(wǎng)絡(luò)拓樸更為靈活多樣。兩個環(huán)通過雙通道連接, 這些連接可以是冗余的, 避免單個線纜出錯帶來的問題。