西门子以太网如何优化视频流量对控制网干扰

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随着以太网技术在工业网络的大量普及，工业以太网现场的规模逐步扩大，除了传统的工业控制设备外，例如高清摄像头等视频系统也会连接在现场的网络中。而类似高清摄像头等此类设备，数据流量很大，会占用大量的带宽，如果不对网络加以管理，有可能造成网络的堵塞，严重的影响通讯。

如果此时，网络中接入视频信号，比如VLC 播放器，可以通过组播发送数据流，通过Wireshark 的软件抓包可以看到，此时网络上会有大量的UDP组播数据包存在，如图：

这样的情况下，网络中如果使用了不支持组播管理的交换机（比如Scalance X300 以下）；或者交换机支持组播管理，但是没有激活。组播报文将会以泛洪的形式在交换机的每个端口转发。

对于PLC 的端口，很显然并不会作为视频的最终用户，但是此时也会收到组播数据包。接收到组播数据流的PLC 端口流量趋势图，端口的流量会有很明显的增加。那可以试想，如果此时接入的是数据流更大的高清视频，而且是很多路，则带来的后果可想而知。

因此，为了解决上面测试中UDP 组播数据包泛洪转发的问题，首先应该在选型中使用支持组播管理的交换机。SCALANCE X 交换机在组播管理上使用“IGMP Snooping”功能，通过对交换机端口接收到的Report 报文进行分析，并在交换机中建立相应的组播MAC 地址与端口的对应表项，从而实现组播数据包的二层快速转发静态指定。在交换机管理页面中激活“IGMP Snooping”功能；如果网络中有多台交换机，至少有一台激活“IGMP Querier”，如图：

此时，在交换机会生成组播MAC 地址和端口的对应表，组播报文只会在成员的端口上转发。

也可以在交换机“Blocking Mask”中，禁止某个端口上转发未知的组播报文来抑制组播的泛洪转发。

通过上面的分析，不难看出视频流量对工业网络的影响，因此必须对网络进行优化和管理，可以在以下方面注意：

通过 VLAN 划分广播域，减小不必要的广播报文。

VLAN， IGMP Snooping 无法减小骨干网的带宽占用，如果骨干网带宽占用过大，会导致MRP 的探测帧无法及时传递，影响环网状态。

必要时考虑采用最高10G 环网。

注意

作 者 简 介

曹俊义

工业物联网资深构建专家

工厂智能化改造践行专家

资深工业网络通讯专家

工业自动化控制系统专家

ProSoft产品顶级技术专家

工业通讯领域沉浸十数年，深喑各种工业通讯协议和工业网络架构以及国内外多种主流PLC应用和操作、熟知罗克韦尔、施耐德、西门子、GE等知名品牌的冗余系统，对工业无线通讯、工业物联网、工业IT与OT的融合，有着前瞻性的独到见解和务实的实践经验。

现任伟联科技董事长。努力为中国工业信息化、数字化、智能化的深入发展做出贡献。