ARCNET: definícia, fungovanie a použitia v lokálnych a priemyselných sieťach

ARCNET: definícia, princíp token-passing, výhody a reálne použitia v lokálnych a priemyselných sieťach — praktický prehľad pre IT a automatizáciu.

Attached Resource Computer NETwork (skrátene ARCNET alebo ARCnet) je komunikačný protokol pre lokálne počítačové siete. ARCNET bol jedným z prvých široko dostupných sieťových systémov určených pre mikropočítače; v 80. rokoch 20. storočia si získal popularitu najmä pre úlohy automatizácie kancelárskych prác. Neskôr sa uplatnil v vstavaných systémoch a v priemyselných aplikáciách, kde sú niektoré vlastnosti protokolu obzvlášť cenné. Prvé nasadenia sa datujú do roku 1977.

História a vývoj

ARCNET vyvinula spoločnosť Datapoint v 70. rokoch s cieľom pripojiť počítače typu mikropočítač jednoduchým, spoľahlivým a lacným spôsobom. Pôvodná verzia pracovala s prenosovou rýchlosťou približne 2,5 Mbit/s. V neskorších rokoch sa objavili vylepšené implementácie a rozšírenia, ktoré zvýšili rýchlosť (v pokročilých verziách sa dosahovali prenosové rýchlosti až do približne 20 Mbit/s) a umožnili použitie rôznych fyzických médií.

Topológia a fyzické médium

ARCNET sa často nasadzoval v hviezdicovej topológii, čo uľahčovalo inštaláciu a údržbu v porovnaní s niektorými zbernicovými štruktúrami. Pôvodné implementácie používali koaxiálne káble, neskôr sa rozšírilo aj použitie krútenej dvojlinky a optických vlákien. Sieť je možné stavať pomocou centrálnych uzlov (hubov alebo transceiverov), prípadne cez opakovače a mosty pre väčšie vzdialenosti.

Princíp fungovania

ARCNET používa mechanizmus tzv. token-passing (odovzdávanie tokenu) na riadenie prístupu k médiu. Token je špeciálny rámec, ktorý sa cyklicky posiela medzi uzlami siete; iba uzol, ktorý vlastní token, môže vysielať dáta. Tento spôsob prístupu zabraňuje kolíziám paketov a zaisťuje deterministické oneskorenie prístupu, čo je dôležité v reálnom čase a pri priemyselných riadiacich aplikáciách.

Technické parametre a vlastnosti

• Typické prenosové rýchlosti: pôvodne ≈ 2,5 Mbit/s, pokročilé verzie až do ≈ 20 Mbit/s.
• Adresovanie: zvyčajne 8‑bitové adresy, umožňujúce stovky uzlov v jednej logickej sieti.
• Prístup k médiu: token passing, bez kolízií.
• Podpora rôznych médií: koaxiál, krútená dvojlinka, optické vlákno (pomocou vhodných transceiverov).
• Deterministické správanie: vhodné pre aplikácie vyžadujúce predvídateľné oneskorenia a nízku latenciu.

Výhody a nevýhody

Výhody:

• Deterministický prístup k médiu – žiadne kolízie, stabilné oneskorenia.
• Jednoduché a robustné riešenie pre vstavané a priemyselné systémy.
• Možnosť použitia na väčšie vzdialenosti pomocou opakovačov a optiky.
• Relatívne jednoduchá topológia (hviezda) uľahčuje údržbu.

Nevýhody:

• Nízka maximálna priepustnosť v porovnaní s moderným Ethernetom a inými technológiami.
• Menšia podpora od súčasných výrobcov a menej nového hardvéru – ide o technológiu považovanú za „legacy“ v mnohých oblastiach.
• Obmedzenia v škálovaní pre veľmi náročné dátové aplikácie.

Použitia

Vďaka svojim vlastnostiam sa ARCNET uplatnil hlavne tam, kde sú dôležité spoľahlivosť a deterministické časy prístupu:

• pri­myselné riadiace systémy (PLC, SCADA),
• automatizácia budov (HVAC, osvetlenie, bezpečnostné systémy),
• vstavané systémy s nízkymi nárokmi na priepustnosť, ale s požiadavkou na spoľahlivosť,
• niektoré kancelárske siete v 80. a 90. rokoch, pokladničné a terminálové siete,
• špecifické aplikácie ako riadenie výťahov, CNC stroje alebo systémy pre parkovanie.

Súčasný stav a alternatívy

Dnes je ARCNET skôr špecializovanou technológiou: v kancelárskych a podnikových sieťach ho nahradil Ethernet (s vyššou priepustnosťou a širšou podporou). Napriek tomu si ARCNET udržiava zastúpenie v priemysle a v určitých vstavaných aplikáciách tam, kde je potrebná deterministická komunikácia a jednoduchá inštalácia. Moderné priemyselné siete (napr. ProfiNet, EtherCAT, Modbus TCP) ponúkajú vyššiu priepustnosť a širšie ekosystémy, no v aplikáciách s nízkymi dátovými požiadavkami a vysokými požiadavkami na spoľahlivosť môže byť ARCNET stále rozumnou voľbou.

Záver

ARCNET predstavuje historicky významný a technicky zaujímavý prístup k lokálnym sieťam: jeho jednoduché nasadenie, odolnosť a deterministický režim prístupu sú dôvody, prečo sa táto technológia stále používa v konkrétnych priemyselných a vstavaných riešeniach. Pre nové projekty je potrebné zvážiť požiadavky na priepustnosť, dostupnosť hardvéru a kompatibilitu so súčasnými štandardmi pri rozhodovaní medzi ARCNETom a modernejšími alternatívami.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je ARCNET?

Otázka: Kedy sa sieť ARCNET stala prvýkrát široko dostupnou?

Otázka: Na čo sa pôvodne používal ARCNET?

Otázka: Kde sa sieť ARCNET používa aj dnes?

Otázka: Aký typ topológie používa sieť ARCNET?

Otázka: Aký typ mechanizmu používa sieť ARCNET?

Otázka: Ako je ARCNET porovnateľný s inými sieťovými protokolmi z hľadiska rýchlosti?

Hľadajte podľa písmena