Os switches são os especialistas em comunicação em nossas redes, roteando dados de forma inteligente para seus destinos em todos os níveis de comunicação, desde a Tecnologia Operacional (TO) e TI Industrial (TII) até a TI tradicional. Eles desempenham um papel crucial para garantir a transmissão de dados eficiente e confiável nesses sistemas. Mas como funcionam e o que realmente realizam? Vamos dar uma olhada detalhada, começando pelo nível de TO no sistema de barramento de campo PROFIBUS.
Chaves no sistema de barramento de campo PROFIBUS
No sistema de barramento de campo PROFIBUS, componentes de infraestrutura de alto desempenho como interruptores não são necessários porque os dispositivos mestre e escravo se comunicam sequencialmente de acordo com o princípio de pergunta/resposta. Essa configuração pode ser comparada a uma estrada de mão única, onde apenas um veículo pode trafegar em uma direção por vez, entre a fábrica e o fornecedor.
Sistemas baseados em Ethernet: o papel dos switches
Em sistemas baseados em Ethernet, como o PROFINET, existe um caminho de comunicação bidirecional. Pacotes de dados, ou telegramas, não apenas circulam entre o controlador e os dispositivos ou entre o servidor e os clientes, mas também permitem que os dispositivos se comuniquem entre si passando pelo controlador. Nesses sistemas, os switches são tão cruciais quanto os semáforos no trânsito. Eles gerenciam o fluxo de dados com eficiência, garantindo que os telegramas sejam recebidos e enviados pelas portas.
A Moderna Mudança: Um Centro Logístico
Os switches modernos são comparáveis a hubs logísticos. Assim como os pacotes são gerenciados em uma doca de carga, os telegramas são tratados por meio de portas em um switch. Switch de 8 portas, por exemplo, pode criar 8 conexões de dados diferentes para dispositivos ou outros switches. O modo de velocidade de cada porta — gigabits, 100 megabits ou 10 megabits — depende de fatores como o tipo de cabo de dados, como cat5, cat6, ca7 (semelhante à qualidade de uma estrada) e as condições do cabo.
Modos Full Duplex e Half Duplex
Em condições ideais, os switches operam em modo full duplex, permitindo o envio e o recebimento de dados simultaneamente. No entanto, se surgirem problemas em uma linha de dados, o switch pode alternar automaticamente para o modo half duplex, que suporta apenas o envio ou o recebimento de dados em um determinado momento. Essa mudança para half duplex pode atrasar significativamente o processamento de dados. Assim que a linha de dados estiver totalmente funcional novamente, o sistema retorna ao modo de transmissão mais rápido possível, um processo conhecido como autonegociação.
A importância da memória do switch
A memória de um switch é vital para o processamento de quadros de dados de entrada e saída. A memória consiste em filas de entrada e saída e um buffer para armazenamento temporário. Quando um pacote de dados chega, ele é primeiro colocado na fila de entrada, verificado quanto a erros e, se necessário, excluído. Em seguida, é classificado e armazenado temporariamente no buffer antes de ser encaminhado para a fila de saída apropriada, com base no princípio "primeiro a entrar, primeiro a sair".
Modos de armazenamento e encaminhamento vs. corte direto
Os switches normalmente operam no modo armazenar e encaminhar, onde os pacotes são verificados quanto a erros antes de serem encaminhados. No entanto, switches cut-through podem mover pacotes diretamente da fila de entrada para a fila de saída sem verificação de erros, reduzindo o tempo de processamento, mas aumentando o risco de encaminhamento de pacotes defeituosos. Se a carga na fila de saída aumentar significativamente, um switch cut-through reverterá para o modo armazenar e encaminhar para evitar perda de dados.
TSN e gerenciamento de memória dinâmica
Com a Rede Sensível ao Tempo (TSN), os prazos de entrega são minimizados e o retorno ao modo de armazenamento e encaminhamento não é mais necessário, pois as capacidades são reservadas nas filas. No modo dinâmico, a memória de uma fila de saída subutilizada pode ser usada para outra fila de saída, garantindo um processamento eficiente dos dados.
Priorização e gerenciamento de carga de rede
Switches modernos possuem mecanismos de priorização para lidar com pacotes com tempo crítico, como telegramas PROFINET em TO ou VoIP em TI, garantindo que eles tenham prioridade na rede. Pacotes de dados grandes e sem tempo crítico precisam esperar. Um switch de alta qualidade terá várias filas de saída por porta e espaço de memória significativo para gerenciar essa carga de forma eficaz. Eles podem suportar altas cargas de rede e seu desempenho é frequentemente definido pela capacidade de comutação, memória de comutação e velocidade de comutação.
Lidando com instabilidades de rede
Em ambientes industriais, correntes de fuga indesejadas (influências de CEM) podem sobrecarregar o tráfego de dados. Um bom switch pode suportar, monitorar e reportar o aumento de cargas causado por essas influências. Switches gerenciados são essenciais para registrar parâmetros operacionais e disponibilizá-los para análise externa, o que ajuda a evitar interrupções na rede.
Recursos avançados de switches gerenciados
Switches gerenciados oferecem recursos como acesso SNMP, interfaces web, diagnóstico de rede onboard e portas espelhadas para análise de telegramas. Esses recursos fornecem dados críticos para o monitoramento da rede e ajudam a manter um plano de topologia atualizado. Eles garantem que a manutenção da rede seja gerenciável e que a operação permaneça estável a longo prazo.
Conclusão
Os switches são a espinha dorsal da comunicação de rede moderna, garantindo que os dados sejam roteados de forma eficiente e confiável entre vários sistemas. A série de switches da Maisvch incorpora esses recursos avançados, simplificando o gerenciamento da rede e mantendo as operações estáveis a longo prazo. A escolha do switch certo determina se você tem controle sobre sua rede ou se a rede tem controle sobre você. Invista em soluções de switch inteligentes para garantir o desempenho e a estabilidade ideais da sua rede.
