ARCNET hálózat: történet, működés és ipari alkalmazások

ARCNET hálózat: történet, működés és ipari alkalmazások — Fedezd fel az ARCNET fejlődését, token-passing működését, előnyeit és ipari/automatizálási felhasználását.

Az Attached Resource Computer NETwork (rövidítve ARCNET vagy ARCnet) egy kommunikációs protokoll helyi hálózatokhoz. Az ARCNET volt az első széles körben elérhető hálózati rendszer mikroszámítógépekhez; az 1980-as években vált népszerűvé az irodai automatizálási feladatokban. Később beágyazott rendszerekben alkalmazták, ahol a protokoll bizonyos jellemzői különösen hasznosak. Először 1977 körül vezették be. Az ARCNET tipikusan csillagszerű fizikai topológiát használ, amelyet sokkal egyszerűbb felépíteni és karbantartani, mint a korai busz topológiájú megoldásokét. Az eredeti ARCNET rendszerek koaxiális kábeleket és token-passing mechanizmust használtak, hasonló elven, mint a token ring. Az eredeti szabvány sebessége 2,5 Mbit/s volt; később fejlesztettek 20 Mbit/s körüli változatokat és különféle fizikai rétegű implementációkat (csavart érpár, optika) a nagyobb sávszélesség és a kompatibilitás érdekében. A token-passing mechanizmus miatt a csomagok között nincsenek ütközések, ezért az ARCNET előnyös olyan ipari alkalmazásokban és automatizálási feladatokban, ahol determinisztikus, kiszámítható válaszidőre van szükség.

Történet és fejlődés

Az ARCNET-et a Datapoint vállalat fejlesztette ki a 1970-es évek végén. Az első kereskedelmi termékek az 1980-as évek elején jelentek meg, és gyorsan elterjedtek a mikroszámítógépes irodai rendszerekben. Később, ahogy az igények változtak, megjelentek továbbfejlesztett változatok és különféle fizikai rétegek (pl. csavart érpár, optikai átvitel). Habár a TCP/IP-alapú Ethernet végül széles körben kiszorította a legtöbb irodai felhasználását, az ARCNET tovább él az ipari és beágyazott alkalmazások területén, ahol a determinisztika és az egyszerűsített telepítés fontos szempont.

Működési elv (röviden)

• Token passing: Egy logikai token kering a hálózaton; csak az a csomópont küldhet, amelyik megkapta a tokent, így ütközés nincs és az átviteli idő kiszámítható.
• Fizikai topológia: Az ARCNET gyakran csillagtopológiát használ központi hubbal vagy „star coupler”-rel, ami egyszerűsíti a kábelezést és a hibakeresést. Vannak buszjellegű és hibrid megoldások is.
• Fizikai réteg: Az eredeti rendszerek koaxkábelt használtak; később megjelentek csavart érpáras és optikai változatok, valamint soros/USB átjárók az integrációhoz.
• Címzés és méretezés: Az ARCNET egyszerű, beágyazott rendszerekhez tervezett címzést használ, amely lehetővé teszi számos csomópont csatlakoztatását egy logikai hálózaton.

Technikai jellemzők és tulajdonságok

• Sávszélesség: Az eredeti szabvány 2,5 Mbit/s volt; később léteztek 20 Mbit/s körüli vagy nagyobb sebességű variánsok speciális alkalmazásokhoz.
• Determinísztika: A token-alapú vezérlés kiszámítható késleltetést biztosít, ezért ideális valós idejű vezérlési és felügyeleti rendszerekhez.
• Ütközésmentesség: Mivel csak a token birtokosa küldhet, az ütközések gyakorlatilag megszűnnek, ami alacsony hibaarányt és stabil forgalmat eredményez.
• Kis overhead: A protokoll egyszerű, így beágyazott eszközökben alacsony CPU- és memóriaterheléssel működtethető.
• Távolság és topológia: Repeater-ek és központi elosztó használatával viszonylag nagy fizikai távolságok is áthidalhatók.

Ipari alkalmazások

Az ARCNET népszerűsége az iparban abból ered, hogy megbízható, kiszámítható kommunikációt nyújt alacsony késleltetéssel. Tipikus alkalmazási területek:

• gyártósori vezérlés és PLC hálózatok,
• épületautomatizálás (HVAC, világításvezérlés),
• SCADA rendszerek és adatgyűjtés,
• liftek és biztonsági rendszerek,
• beágyazott eszközök és mérési rendszerek, ahol hosszú távon stabil, determinisztikus kapcsolatra van szükség.

Előnyök és hátrányok

• Előnyök: determinisztikus átviteli idő, ütközésmentes kommunikáció, egyszerű telepítés és karbantartás, alacsony protokoll-overhead, jól illeszkedik beágyazott rendszerekbe.
• Hátrányok: alacsonyabb maximális sávszélesség a modern Ethernethez képest, kevesebb gyártói támogatás és eszköz választék, elavuló ipari támogatás és alkatrészellátás bizonyos esetekben.

Integráció, átjárás és jövő

Sok helyen az ARCNET hálózatok továbbra is üzemelnek, különösen ahol a rendszer működési garanciája (determinista válaszidő) fontosabb a nyers sávszélességnél. A modern integrációs megoldások általában átjárókat és protokoll-bridge-eket használnak ARCNET és Ethernet vagy ipari Ethernet protokollok között, így a régebbi ARCNET-eszközök továbbra is részei lehetnek egy korszerűbb hálózati architektúrának. Amennyiben egy rendszer frissítése vagy lecserélése válik szükségessé, gyakori megoldás a fokozatos migration: kritikus, valós idejű részek megtartása ARCNET-en, míg az adatinformációk továbbítása Ethernetre átjárón keresztül.

Gyakorlati tanácsok a meglévő ARCNET hálózatokhoz

• Dokumentálja a topológiát és a node-címzést, hogy hiba esetén gyorsan megtalálhatók legyenek a problémák.
• Tartson pótalkatrészeket (például csillag-elosztókat, repeater-eket és interfész kártyákat), mert régebbi hardverek pótlása időigényes lehet.
• Fontolja meg átjárók telepítését az Ethernet környezetbe való integrációhoz, ha adattisztítást vagy modern felügyeleti eszközöket szeretne használni.
• Ha a sávszélesség vagy új funkciók miatt szükséges a csere, vizsgálja meg az ipari Ethernet-alapú valós idejű protokollokat (pl. EtherCAT, PROFINET), amelyek ma már sok determinisztikus funkcionalitást nyújtanak.

Összefoglalva: az ARCNET egy egyszerű, megbízható és determinisztikus hálózati megoldás, amely különösen jól megfelel ipari és beágyazott alkalmazásoknak. Noha a mai általános irodai és vállalati hálózatok döntő többségét az Ethernet uralja, az ARCNET továbbra is fontos szereplő lehet ott, ahol a kiszámítható kommunikáció és az alacsony rendszerterhelés elsődleges követelmény.

Kérdések és válaszok

K: Mi az ARCNET?

K: Mikor vált először széles körben elérhetővé az ARCNET?

K: Mire használták eredetileg az ARCNET-et?

K: Hol használják ma is az ARCNET-et?

K: Milyen topológiát használ az ARCNET?

K: Milyen típusú mechanizmust használ az ARCNET?

K: Hogyan viszonyul az ARCNET más hálózati protokollokhoz a sebesség szempontjából?

Keresés betűvel