背板带宽是指交换机内部的总线带宽,它决定了交换机内部数据传输的速率。背板带宽越大,交换机内部数据传输速率越快,交换机的性能也就越强。通常情况下,背板带宽应该大于所有端口容量X端口数量之和的2倍,以保证全双工无阻塞交换,从而确保以太网交换机具有发挥数据交换性能的条件。
吞吐量是指交换机在单位时间内可以处理的数据包数量。满配置吞吐量(Mpps)可以通过满配置GE端口数×1.488Mpps来计算。例如,一台可以提供64个千兆端口的工业交换机,其满配置吞吐量应达到64×1.488Mpps=95.2Mpps,才能确保在所有端口均线速工作时,提供无阻塞的包交换。
然而,背板带宽和吞吐量只是衡量交换机性能的两个方面。在实际应用中,还需要考虑交换机的散热性能。随着电子元器件密度的不断提高,元器件之间的热耦合现象日益严重,热效应已经成为影响电子元器件失效率的重要因素。环境温度每提高10℃,元器件寿命大约减少1/2。因此,工业以太网交换机的散热系统设计至关重要。
对于工业以太网交换机来说,热设计主要包括风扇散热和无风扇散热两种方式。风扇散热虽然可以有效地降低设备内部温度,延长设备的使用寿命,但风扇本身的寿命有限(2~3年),且容易受到环境因素的影响。而无风扇散热虽然不受环境因素的影响,但散热效果相对较差。因此,工业以太网交换机的散热系统设计需要综合考虑散热效果、使用寿命和环境适应性等因素。
总的来说,工业以太网交换机的性能不仅取决于背板带宽和吞吐量,还需要考虑散热性能。在实际应用中,应根据具体需求选择合适的交换机产品,以确保工业网络的稳定性和可靠性。同时,随着技术的不断进步,工业以太网交换机的性能将会进一步提升,为工业自动化、智能制造等领域的发展提供有力支持。
背板带宽
工业交换机的背板带宽我认为从两个方面来考虑:
①所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽,可实现全双工无阻塞交换,证明以太网交换机具有发挥数据交换性能的条件。
②满配置吞吐量(Mpps)=满配置GE端口数×1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。例如,一台可以提供64个千兆端口的工业交换机,其满配置吞吐量应达到64×1.488Mpps=95.2Mpps,才能 够确保在所有端口均线速工作时,提供无阻塞的包交换。
背板相对大,吞吐量相对小的交换机,除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电路设计有问题;背板相对小,吞吐量相对大的交换机,整体性能比较高。背板带宽的值相对来说很好确定和测量,但是吐量一般是个设计值,测试很困难的并且意义不是很大。
热设计
现代电子设备所用的电子元器件的密度越来越高,这将使元器件之间通过传导、辐射和对流产生热耦合。因此,热效应已经成为影响电子元器件失效率的一个重要的因素。对于某些电路来说,可靠性几乎取决于热环境。资料表明:环境温度每提高10℃,元器件寿长约减少1/2。这就是有名的“10℃法则”。我们分析其中用风扇散热的24口网络交换机的报告,在环境温度为30℃,40℃,50℃时,无风扇交换机和有风扇交换机的测试结果。
由此可见,温度对于工业网络产品的影响是很大的,如果像民用交换机一样采用风扇降温,能够有效降机内温度而延长设备的MTBF,但风扇本身的寿长又很有限(2~3年)。地铁综合监控系统的环网交换机设备,往往是一开机就常年运行,而且运行的环境也往往较恶劣,沙尘、潮湿都会直接影响风扇的运行。主动散热性工业交换机在设计时散热主要就是靠风扇散热,一旦风扇失效而不及时更换,元器件寿长就减少 。工业交换机的机内积热将会快速导致工业交换机性能的下降,直到交换机崩溃。因此,工业以太网交换机的散热系统设计,显的尤为重要。
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