TECHbrief Quand utiliser des commutateurs managés sur un réseau industriel
Quand utiliser des commutateurs managés dans un réseau industriel

Commutateurs Ethernet managés ou non managés

L'utilisation de l'Ethernet pour créer, surveiller à distance et accéder aux données dans les usines et autres applications industrielles connaît actuellement une croissance rapide. Le déploiement de l'Ethernet dans l'usine rend impératif le choix d'une infrastructure adaptée, notamment le choix d'un commutateur adapté à l'application, afin de maximiser les performances du système dans son ensemble. Au plus haut niveau, cette décision passe par la sélection de commutateurs Ethernet managés ou non managés.

Commutateurs non managés

Les commutateurs non managés permettent aux appareils Ethernet de communiquer entre eux en leur fournissant une connexion au réseau. Les commutateurs non managéssont des appareils plug-and-play, à savoir qu'il suffit de les brancher pour qu'ils fonctionnent. Leur simplicité d'installation et de fonctionnement  est néanmoins associée à un coût d'opportunité non négligeable. La configuration fixe des commutateurs Ethernet non managés limite les fonctionnalités du réseau à celles des appareils Ethernet qui y sont connectés.

Commutateurs managés

Les commutateurs managés jouissent des mêmes fonctionnalités de base que les commutateurs non managés, mais ils offrent également toute une gamme de fonctionnalités rendant possibles la gestion et le dépannage à distance de votre réseau en toute sécurité. Ces commutateurs permettent aux ingénieurs d'obtenir des performances réseau optimales, durables et reproductibles.

Protocole SNMP

Les commutateurs managés font appel au protocole SNMP (Simple Network Management Protocol, protocole simple de gestion réseau) pour relayer les données de configuration du réseau aux ingénieurs réseau et leur permettre de paramétrer la configuration à distance. Les actions de gestion et d'optimisation du réseau peuvent ainsi être centralisées ou réalisées depuis un site à distance. Certains logiciels viennent compléter les avantages offerts par le protocole SNMP grâce à une gestion et une visualisation du réseau plus simple et plus claire qui réduit les délais de dépannage et optimise la  disponibilité du réseau.

Exemple de logiciel de gestion réseau
Exemple de logiciel de gestion réseau
Source : Hirshmann, une marque de Belden
Gestion de la priorité des données

Les commutateurs Ethernet managés disposent d'un certain nombre d'outils capables de  paramétrer et d'identifier les différences de priorité des données Ethernet prises en charge. Les données critiques sensibles au temps, notamment les dispositifs de système de commande ou le trafic du réseau voix sur IP (VoIP), peuvent se voir attribuer une plus grande priorité sur le réseau, soit par la désignation de la qualité de service (QoS), soit par la segmentation du réseau local virtuel (VLAN). Ces outils livrent des messages importants dans le but de réduire la latence du réseau de contrôle ou pour rendre les appels VoIP plus clairs et plus fluides. Il existe des technologies de synchronisation plus pointues, comme celle du protocole IEEE 1588, qui permettent un transfert des données encore plus déterministe.

Prise en charge du trafic multicast
Câble Ethernet en cuivre introduit dans un commutateur

Les commutateurs Ethernet managés permettent aux utilisateurs de gérer le routage des paquets multicast afin de réduire le trafic inutile et ainsi améliorer significativement les performances du réseau. Pour ce faire, les commutateurs Ethernet managés font appel  au protocole IGMP (Internet Group Management Protocol) pour garantir l'arrivée à destination(s) du trafic multicast sans submerger le reste du réseau. Les commutateurs non managés ne prennent pas en charge le protocole IGMP et transfèrent le trafic multicast vers tous les ports de la même manière qu'avec le trafic de diffusion Ethernet. En l'absence de contrôle, le réseau  peut alors être submergé par le trafic et des tempêtes de diffusion (broadcast storms) dévastatrices peuvent se produire. La gestion du trafic Ethernet multicast est particulièrement importante sur les réseaux  industriels dans la mesure où l'un des principaux protocoles Ethernet industriels est le protocole EtherNet/IPTM Allen-Bradley®[1], qui utilise largement le trafic multicast. De manière générale, de nombreux appareils  Ethernet industriels utilisent le trafic multicast et peuvent être menacés par  la mauvaise prise en charge de celui-ci.

Redondance

Lors de la sélection d'un commutateur Ethernet pour utilisation dans une usine, il faut se rappeler que les sites industriels représentent un environnement particulièrement difficile où la disponibilité des systèmes critiques est primordiale. Si une liaison ou un appareil tombe en panne sur le réseau, il est essentiel que la fonctionnalité du reste du réseau soit maintenue. Les commutateurs Ethernet managés disposent de nombreuses options de redondance pour assurer la fonctionnalité maximale du réseau, y compris dans les conditions les plus extrêmes. Les deux configurations redondantes les plus fréquentes sont le protocole Rapid Spanning Tree (RSTP) et les topologies en anneau. Extrêmement flexible et facilement déployé, le protocole RSTP permet au réseau de s'autoréparer en cas de panne d'un point de raccordement du réseau. Si un temps de récupération plus court est nécessaire, le déploiement de topographies en anneau permet d'obtenir des temps de récupération inférieurs à 30 ms. Enfin, des options de réseau parallèle permettent une redondance transparente (0 ms) pour les applications les plus critiques.

Topologie du protocole de redondance parallèle (PRP)
Topologie du protocole PRP
Conclusions

Toutes les fonctions des commutateurs managés ont un coût, il est donc important de savoir quand choisir un commutateur managé et dans quel cas un commutateur non managé suffit. Les commutateurs non managés sont utilisés la plupart du temps pour relier des périphériques à un ensemble de réseau ou à un petit réseau autonome avec seulement quelques composants. Les commutateurs managés doivent être utilisés sur tout le réseau principal afin que les segments de réseau puissent être surveillés et contrôlés. Par ailleurs, tout appareil considéré comme critique pour le fonctionnement du réseau doit être raccordé à un commutateur managé afin de pouvoir surveiller et assurer son bon fonctionnement et déployer des mesures de redondance pour accroître la disponibilité et la fiabilité. Enfin, un réseau Ethernet sur IP doit être équipé d'un commutateur managé, car ce type de connexion utilise largement le trafic multicast, dont la mauvaise gestion peut menacer le réseau.




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