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由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。从快速生成树冗余（RSTP）、环网冗余（RapidRing）到主干冗余（Trunking），都有各自不同的优势和特点。 一、冗余功能简介 冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。 在交换网络中，由于存在多台工业交换机，并且交换机之间有多条冗余链路，因此，只要在网络中找一台交换机充当核心，也就是相当于hub-spoke网络中的Hub，而其它交换机则留出一条活动链路到核心交换机即可，其它链路全部被block，当留出的活动链路失效之后，再启用block链路作为备份。
二、管理型冗余工业交换机功能介绍 高级的管理型冗余工业交换机提供了一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、安全性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。构建冗余网络的主要方式主要有以下几种，STP、RSTP；环网冗余RapidRing。 1．STP及RSTP STP（Spanning Tree Protocol，生成树算法，IEEE 802．1D），是一个链路层协议，提供路径冗余和阻止网络循环发生。它强令备用数据路径为阻塞（blocked）状态。如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30～60s之间。RSTP（快速生成树算法，IEEE 802．1w）作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1～2s。生成树算法网络结构灵活，但也存在恢复速度慢的缺点。 2．环网冗余RapidRing 为了能满足工业控制网络实时性强的特点，RapidRing孕育而生。这是在以太网网络中使用环网提供高速冗余的一种技术。这个技术可以使网络在中断后300ms之内自行恢复。并可以通过交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。 RapidRing也支持两个连接在一起的环网，使网络拓朴更为灵活多样。两个环通过双通道连接，这些连接可以是冗余的，避免单个线缆出错带来的问题。 3．主干冗余Trunking 将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口，并建立连接，则这些交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽，增强了网络吞吐量，而且还还提供了另外一个功能，即冗余功能。 如果网络中的骨干链接产生断线等问题，那么网络中的数据会通过剩下的链接进行传递，保证网络的通讯正常。Trunking主干网络采用总线型和星型网络结构，理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采用了硬件侦测及数据平衡的方法，所以使网络中断恢复时间达到了新的高度，一般恢复时间在10ms以下。 |
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