Что такое сетевой коммутатор
В процессе работы коммутатор запоминает MAC-адреса подключенного оборудования и соответствующие им порты. Получив данные, коммутатор определяет, к какому порту подключен получатель, и направляет трафик в его сторону. Это уменьшает количество лишних данных на остальных портах и позволяет нескольким устройствам одновременно обмениваться информацией.
Коммутатор не следует путать с маршрутизатором, концентратором или медиаконвертером. Маршрутизатор связывает разные IP-сети и организует обмен данными между ними. Концентратор передает полученные данные на все порты, а медиаконвертер преобразует один тип среды передачи в другой, например медный Ethernet в оптический сигнал.
В разделе собраны сетевые коммутаторы PLANET для локальных и корпоративных сетей, систем видеонаблюдения, промышленной автоматизации, транспорта и объектов инфраструктуры:
- неуправляемые коммутаторы для сетей, не требующих настройки и контроля трафика;
- управляемые коммутаторы с поддержкой VLAN, QoS, диагностики, резервирования и других сетевых функций;
- промышленные Ethernet-коммутаторы для монтажа на DIN-рейку или панель и эксплуатации при повышенных и пониженных температурах;
- PoE-коммутаторы для одновременной передачи данных и питания IP-камер, точек доступа, IP-телефонов и другого оборудования;
- коммутаторы с медными и оптическими интерфейсами, включая порты RJ45, слоты SFP и SFP+, а также комбинированные порты;
- коммутаторы для монтажа в 19-дюймовую стойку, предназначенные для серверных и распределительных сетевых узлов;
- модели с резервированием связи и питания для сетей, к которым предъявляются повышенные требования по надежности.
Одна модель может одновременно относиться к нескольким группам. Например, промышленный управляемый PoE-коммутатор может иметь медные порты для подключения IP-камер, оптические uplink-порты и функции построения резервируемого кольца.
Управляемые и неуправляемые коммутаторы
Неуправляемый Ethernet-коммутатор начинает работать после подключения и обычно не требует предварительной настройки. Такое устройство подходит для небольших сетей с простой и постоянной топологией.
Управляемый сетевой коммутатор позволяет настраивать порты, разделять сеть на VLAN, назначать приоритеты трафику, контролировать доступ, отслеживать состояние подключений и создавать резервные каналы связи. Такие модели применяются в корпоративных, промышленных и распределенных сетях.
| Тип коммутатора | Основные возможности | Где применяется |
|---|---|---|
| Неуправляемый | Работает без настройки, автоматически определяет скорость и режим соединения | Небольшие локальные сети, отдельные шкафы автоматики, подключение камер и рабочих мест |
| Smart L2 | Базовая настройка VLAN, QoS, портов и защиты от сетевых петель через веб-интерфейс | Офисные сети и небольшие системы, где требуется контроль трафика без сложного администрирования |
| Управляемый L2/L4 | VLAN, STP/RSTP/MSTP, агрегация каналов, IGMP Snooping, QoS, ACL и фильтрация по TCP/UDP-портам | Корпоративные сети, видеонаблюдение, автоматизация и распределенные объекты |
| Управляемый L2+ | Функции L2/L4 и статическая маршрутизация IPv4/IPv6 между VLAN и подсетями | Сегментированные сети, промышленные кольца и уровень распределения |
| Управляемый L3 | Аппаратная маршрутизация, статические и, в зависимости от модели, динамические протоколы маршрутизации | Ядро сети, крупные предприятия, транспортная инфраструктура и сети с большим количеством VLAN |
Обозначение L2/L4 не означает, что устройство выполняет полноценную маршрутизацию четвертого уровня. В данном случае L4 указывает на возможность классифицировать и фильтровать трафик с учетом TCP- и UDP-портов. Если требуется передача данных между VLAN и подсетями, в характеристиках должна быть отдельно указана статическая или динамическая маршрутизация.
Исполнения сетевых коммутаторов
Ethernet-коммутаторы различаются не только количеством и скоростью портов. Для офиса, серверной, производственного цеха, уличного шкафа или транспорта требуются разные корпуса, способы монтажа, источники питания и уровни защиты.
| Исполнение | Конструктивные особенности | Типичное применение |
|---|---|---|
| Настольное | Компактный корпус, питание от сети или внешнего адаптера, установка на стол или полку | Рабочие группы, небольшие офисы и локальные системы видеонаблюдения |
| Стоечное | Монтаж в 19-дюймовую стойку, высокая плотность портов, магистральные оптические интерфейсы | Серверные, распределительные узлы и корпоративные сети |
| Промышленное | Металлический корпус, монтаж на DIN-рейку или панель, расширенный температурный диапазон, резервные входы питания | Производственные линии, шкафы АСУ ТП, энергетика и инфраструктурные объекты |
| Настенное плоское | Небольшая глубина корпуса, возможность установки на стену или в ограниченном пространстве | Слаботочные шкафы, системы безопасности и автоматизация зданий |
| Защищенное IP67 | Пылевлагозащищенный корпус и герметичные разъемы | Уличные объекты, дорожная инфраструктура и производственные участки |
| Транспортное | Разъемы M12, повышенная устойчивость к вибрации и ударам, соответствие транспортным стандартам | Железнодорожный транспорт, подвижной состав и транспортная инфраструктура |
Металлический корпус сам по себе не делает коммутатор промышленным. При выборе необходимо проверить рабочую температуру, входное напряжение, наличие резервных входов питания, способ монтажа, степень защиты корпуса, устойчивость к вибрации и электромагнитным помехам.
Некоторые промышленные коммутаторы PLANET рассчитаны на работу при температуре от -40 до +75 °C. Точный температурный диапазон, допустимую влажность и требования к питанию необходимо проверять в характеристиках конкретной модели.
Промышленные управляемые, неуправляемые и PoE-коммутаторы
Промышленные Ethernet-коммутаторы различаются по наличию управления и поддержке питания PoE. Эти характеристики не исключают друг друга: промышленный PoE-коммутатор может быть управляемым или неуправляемым. Поэтому сначала определяют необходимые функции сети, а затем проверяют исполнение корпуса, рабочую температуру, напряжение питания и способ монтажа.
| Тип устройства | Возможности управления | Поддержка PoE | Применение |
|---|---|---|---|
| Промышленный неуправляемый коммутатор | Настройка не требуется | Зависит от модели | Простые сети, шкафы автоматики и подключение оборудования с постоянной топологией |
| Промышленный управляемый коммутатор | VLAN, QoS, диагностика, контроль портов и резервирование сети | Зависит от модели | АСУ ТП, распределенные объекты и сети с требованиями к контролю трафика |
| Промышленный неуправляемый PoE-коммутатор | Работает без предварительной настройки | PoE, PoE+ или PoE++ в зависимости от модели | Подключение IP-камер, точек доступа и терминалов в промышленных условиях |
| Промышленный управляемый PoE-коммутатор | Управление трафиком, портами, резервированием и функциями PoE | PoE, PoE+ или PoE++ в зависимости от модели | Видеонаблюдение, транспорт, промышленная автоматизация и инфраструктурные объекты |
Коммутаторы с медными и оптическими портами
Конфигурация портов определяет, какое оборудование можно подключить к коммутатору, с какой скоростью и на каком расстоянии. Для компьютеров, контроллеров, IP-камер и точек доступа обычно применяются медные порты RJ45. Для связи между коммутаторами, удаленными зданиями и распределительными шкафами используются оптические интерфейсы.
| Интерфейс | Скорость | Назначение |
|---|---|---|
| RJ45 10/100BASE-TX | 10 или 100 Мбит/с | Подключение оборудования с невысоким объемом трафика |
| RJ45 10/100/1000BASE-T | До 1 Гбит/с | Компьютеры, контроллеры, серверы, IP-камеры и точки доступа |
| RJ45 2.5G/5G/10GBASE-T | 2,5, 5 или 10 Гбит/с | Высокоскоростные точки доступа, серверы и магистральные подключения |
| SFP | 100 Мбит/с, 1 или 2,5 Гбит/с в зависимости от оборудования | Оптическая связь между шкафами, зданиями и удаленными объектами |
| SFP+ | До 10 Гбит/с | Высокоскоростные uplink-соединения и подключение к ядру сети |
| Комбо-порт RJ45/SFP | Зависит от модели | Позволяет выбрать медный или оптический интерфейс одного логического порта |
| M12 | От Fast Ethernet до 10 Гбит/с в зависимости от исполнения | Подключение оборудования на транспорте и в условиях повышенной вибрации |
| Q-ODC | До 10 Гбит/с в представленных транспортных моделях | Защищенное оптическое подключение для транспорта и тяжелых условий эксплуатации |
Слот SFP или SFP+ не является готовым оптическим портом. Для подключения линии требуется совместимый трансивер. От его характеристик зависят тип волокна, длина волны, разъем и максимальное расстояние передачи данных.
Комбо-порт RJ45/SFP также нельзя считать двумя независимыми портами. Пользователь выбирает один интерфейс: медный RJ45 или связанный с ним слот SFP. Одновременно использовать оба интерфейса одного комбо-порта нельзя.
PoE-коммутаторы PLANET
PoE-коммутатор передает данные и электропитание по одному Ethernet-кабелю. Это упрощает установку оборудования в местах, где сложно провести отдельную линию питания. Коммутаторы с PoE применяются для подключения IP-камер, точек Wi-Fi, IP-телефонов, домофонов, терминалов контроля доступа и других совместимых устройств.
| Стандарт | Мощность на порту коммутатора | Примеры подключаемого оборудования |
|---|---|---|
| IEEE 802.3af, PoE | До 15,4 Вт | IP-телефоны, простые IP-камеры, датчики и маломощные точки доступа |
| IEEE 802.3at, PoE+ | До 30 Вт | PTZ-камеры, точки доступа, видеотерминалы и домофоны |
| IEEE 802.3bt Type 3, PoE++ | До 60 Вт | Многодиапазонные точки доступа, камеры с обогревом и мощные терминалы |
| IEEE 802.3bt Type 4, PoE++ | До 90 Вт | Многосенсорные камеры, мощные PTZ-камеры, панели и периферийные вычислительные устройства |
В характеристиках отдельных моделей PLANET могут быть указаны расширенные значения мощности, например 36 или 95 Вт на один порт. При этом необходимо учитывать не только максимальную мощность отдельного порта, но и общий PoE-бюджет коммутатора.
Наличие 24 портов PoE+ не означает, что устройство сможет одновременно выдавать максимальную мощность на всех портах. Для расчета складывают потребление подключаемого оборудования и добавляют запас. Также проверяют категорию и длину кабеля, ограничение мощности каждого порта и характеристики источника питания. У промышленных PoE-коммутаторов доступный бюджет может зависеть от напряжения внешнего блока питания.
Основные функции управляемых коммутаторов
- Разделение сети на логические сегменты (VLAN) позволяет изолировать разные группы оборудования, например видеонаблюдение, АСУ ТП и офисные компьютеры.
- Защита от сетевых петель и резервирование соединений (STP, RSTP и MSTP) блокирует лишние пути передачи данных, а при отказе основного соединения позволяет задействовать резервный путь.
- Резервирование Ethernet-кольца (ERPS) используется для построения кольцевых сетей с быстрым восстановлением связи после обрыва линии.
- Объединение сетевых каналов (LACP) позволяет объединить несколько физических соединений в один логический канал, увеличить общую пропускную способность и сохранить связь при отказе одного из соединений.
- Приоритизация трафика (QoS) обеспечивает первоочередную передачу наиболее важных данных, например команд системы управления, видеопотока или голосового трафика.
- Управление групповым трафиком (IGMP Snooping и MLD Snooping) направляет групповые IPv4- и IPv6-потоки только на те порты, к которым подключены их получатели.
- Контроль доступа к сети (ACL и IEEE 802.1X) позволяет фильтровать трафик по адресам, протоколам и портам, а также проверять учетные данные подключаемых устройств или пользователей.
- Мониторинг и диагностика сети (SNMP, LLDP и Syslog) помогает контролировать состояние оборудования, определять сетевые подключения и передавать сообщения о событиях в систему мониторинга.
Набор поддерживаемых функций зависит от серии и модели коммутатора. При выборе необходимо проверить, какие технологии резервирования, управления трафиком, контроля доступа и диагностики указаны в технических характеристиках устройства.
Набор функций зависит от серии и модели. Поэтому выбирать управляемый коммутатор следует с учетом реальной топологии сети и необходимых функций, а не только по обозначению L2, L2+ или L3.
Основные характеристики комутаторов
| Параметр | Что он показывает | Что проверить при выборе |
|---|---|---|
| Количество портов | Сколько устройств можно подключить | Количество действующих подключений и запас для расширения сети |
| Скорость портов | Максимальную скорость обмена с подключенным оборудованием | Скорость камер, серверов, контроллеров и uplink-соединений |
| Коммутационная способность | Общий объем трафика, который устройство способно обрабатывать | Для неблокируемой коммутации ориентировочное значение равно сумме скоростей всех портов в обоих направлениях |
| Скорость пересылки пакетов | Количество пакетов, обрабатываемых за одну секунду | Особенно важна для сетей с большим количеством коротких пакетов |
| Таблица MAC-адресов | Количество адресов сетевых устройств, которые может хранить коммутатор | Соответствие предполагаемому количеству устройств в сети |
| PoE-бюджет | Общую мощность, доступную для питания подключенного оборудования | Суммарное потребление устройств и максимальную мощность каждого порта |
| Резервирование сети | Возможность сохранить связь при обрыве линии | ERPS, STP/RSTP/MSTP, LACP и другие поддерживаемые технологии |
| Резервирование питания | Возможность продолжить работу при отказе одного источника | Наличие двух входов питания и аварийного релейного выхода |
| Условия эксплуатации | Допустимую температуру, влажность и степень защиты | Место установки, наличие пыли, влаги, вибрации и перепадов температуры |
| Монтаж и питание | Способ установки и требования к источнику питания | DIN-рейка, панель, стена или 19-дюймовая стойка; AC или DC; диапазон входного напряжения |
Количество портов рекомендуется выбирать с запасом для дальнейшего расширения сети. Отдельно рассчитывают нагрузку на uplink-порты. Даже если все камеры подключены к гигабитным портам, их общий видеопоток будет передаваться через один или несколько магистральных каналов. Для крупной системы видеонаблюдения или подключения нескольких коммутаторов доступа может потребоваться uplink со скоростью 2,5 или 10 Гбит/с.
Коммутационная способность указывается с учетом одновременной передачи данных в обоих направлениях. Например, для коммутатора с 24 гигабитными портами RJ45 и четырьмя гигабитными слотами SFP расчетное значение неблокируемой коммутации составляет 56 Гбит/с: 28 портов × 1 Гбит/с × 2 направления.
Как подобрать коммутатор PLANET
Сначала определяют количество подключаемых устройств, скорость их сетевых интерфейсов, необходимость PoE и тип магистрального соединения. Для промышленного объекта дополнительно учитывают напряжение питания, рабочую температуру, способ монтажа, наличие резервного источника питания и требования к восстановлению связи после обрыва линии.
Если сеть разделена на несколько VLAN, необходимо заранее определить, какое устройство будет выполнять маршрутизацию между ними. Для простой сегментации подойдет управляемый L2-коммутатор. Для статической маршрутизации между несколькими подсетями можно использовать модель L2+. Для крупной сети с динамической маршрутизацией потребуется коммутатор L3.
При использовании оптических линий отдельно подбирают SFP- или SFP+-трансиверы. Они должны соответствовать скорости порта, типу волокна, длине волны, разъему и требуемому расстоянию передачи.
В CREVIS можно купить сетевые коммутаторы PLANET для локальных, корпоративных и промышленных Ethernet-сетей. В каталоге представлены неуправляемые и управляемые модели, промышленные PoE-коммутаторы, стоечные решения и оборудование с оптическими интерфейсами. Специалисты помогут проверить совместимость портов и трансиверов, рассчитать PoE-бюджет и подобрать модель с учетом топологии сети и условий эксплуатации.