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Aufbau industrieller Netzwerke

Topologien mit Layer-3-Strukturierung

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Diagnose und Projektierung per Software

Mit der Größe eines Automatisierungsnetzwerks steigt auch das mögliche Ausmaß eines Schadens im Fehlerfall. Neben der Erhöhung der Verfügbarkeit des Gesamtnetzes zählt allerdings auch die Verfügbarkeit jeder einzelnen Komponente. Dazu hat Siemens seine Switches der Serie Scalance XM-400 im Hinblick auf hohe Verfügbarkeit entwickelt: Ein lüfterloses Design vermeidet mechanische Abnutzung, durch redundante Spannungseinspeisung kann ein Stromausfall kompensiert werden. Zudem ermöglicht die Einbindung der Geräte in das ‚Totally Integrated Automation‘-Konzept (TIA) des Konzerns die durchgehende Diagnose des Automatisierungsnetzwerks, die zentrale Anzeige und Bearbeitung von Störmeldungen sowie die Parametrierung auf einem übergelagerten System. Auf Basis von mitgelieferten CAx-Daten können die Switches zudem in Eplan-Projekte eingegliedert werden. Ein weiteres Hilfsmittel für den schnellen Gerätetausch und damit eine gesteigerte Netzwerkverfügbarkeit ist der C-Plug: Auf diesem kleinen Wechselmedium ist die Konfiguration des Switches gespeichert. Im Fehlerfall lässt sich ein Ersatzgerät durch Übertragung des C-Plugs mit der vorherigen Konfiguration starten, ohne zusätzliche Hilfsmittel wie PC oder Smartphone in Anspruch nehmen zu müssen. Ein neuer Switch ist somit zeitnah einsatzbereit.

Der Router bleibt die zentrale Instanz

Kürzlich standardisierte Layer-2-Redundanzverfahren wie ‚Shortest Path Bridging‘ (SPB) gemäß IEEE 802.1aq oder ‚Transparent Interconnection of Lots of Links‘ (TRILL) nach IETF RFC6325 haben das Potenzial, die Verfügbarkeit von Layer-2-Strukturen zu erhöhen, nicht zuletzt durch die gleichzeitige Nutzung paralleler Wege. Beide Verfahren vertrauen bei der Wegefindung auf ein Verfahren, das aus dem Layer-3-Routing stammt: Das ‚Intermediate System to Intermediate System Protocol‘ (IS-IS). Es besteht die Möglichkeit, dass nach der Einführung von IPv6 IP-Netze noch deutlich an Umfang gewinnen. Zwar werden unter IPv4 übliche Broadcast- und Multicastmuster durch andere Verfahren ersetzt. Allerdings geht die heute gängige Migrationsstrategie im LAN von einem längerfristigen Dual-Stack-Betrieb aus. Das bedeutet, dass eine routerbasierte IPv6-Infrastruktur auch IPv4 unterstützt, und dass während der Migrationsphase die Teilnetzstrukturen identisch bleiben. Layer-3-Routing bleibt damit auf absehbare Zeit das wesentliche Mittel, um Netzwerke logisch zu strukturieren. Auch wenn Layer-2-Topologien in Zukunft weiter optimiert werden, erlaubt erst der Einsatz von Routern den systematischen Aufbau von stabilen Teilbereichen im Gesamtnetzwerk und eine kontrollierte, übergreifende Kommunikation.

 
Bild: Siemens

Modularität für höhere Investitionssicherheit

Sowohl im Kontext von Layer-2-Netzen als auch bei bei routergestützten Topologien kann der Einsatz modularer Systeme dem Anwender eine Investition nach Bedarf gestatten. Dazu bietet der Technologiekonzern Siemens modulare Switches aus der Produktfamilie Scalance XM-400 an: Durch eine Kombination von elektrischen Ports und Steckplätzen für Small Form-factor Pluggables (SFP) können in den sogenannten Comboports sowohl elektrische als auch optische Übertragungsmedien angeschlossen werden. Nach Freischaltung der Layer-3 Funktionen durch Einsatz des Key-Plugs stehen alle Möglichkeiten der Netzwerkstrukturierung durch Routing offen.

Die Geräte unterstützen statisches und dynamisches Routing (OSPF), mehr als 4000 in Hardware geswitchte Routen, 127 Software-Interfaces für Routing, 52 VRRP-Router-Interfaces sowie die Verwendung paralleler Wege. Durch die Unterstützung von Redundanzmethoden und redundanten Netzstrukturen wird eine schnelle Rekonfiguration des Netzwerkes im Fehlerfall unterstützt. Außerdem dienen Security-Funktionen zur User- und Endgeräteauthentifizierung zur Absicherung des Switches und damit des Netzwerks vor unbefugten Zugriffen und Manipulationen.


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