Endüstriyel Media Converter Hakkında Her Şey

Media Converter terimi, iki farklı medyayı birbirine çevirmek için kullanılır.

Hangi medyaları birbirine çeviririz?

Medya tanımı ile bir protokolü değil, fiziksel medyayı ifade ediyoruz. Dolayısı ile Fiber, Bakır, RS-232/RS-485/RS-422 Seri, USB bizim için medya örnekleridir. Bu medyaların her biri Layer1 seviyesinde farklı sinyalleşme, kodlama teknikleri kullanır.

Ancak, TCP/IP, ModbusRTU, Profibus, ModbusTCP, Profinet, Ethernet/IP gibi tanımlar bir medyayı değil protokolü ifade eder. Bu protokoller belli medyalar üzerinden çalışır, örneğin ModbusRTU, Profibus seri medya üzerinde koşar, Profinet, ModbusTCP ethernet temelli medya üzerinde koşar.  Bu protokolleri birbirine çeviren cihazlara ise Industrial Protocol Gateway diyoruz. Protocol Gateway, başka bir yazının konusu olacaktır.

Medya çevrimi OSI Layer1’de gerçekleşir. Dolayısı ile elektriksel veya optik bir çevrim söz konusudur. Örneğin bir Fiber-Ethernet Medya Converter, aktardığı paketlerin MAC adresine bakmaz, MAC tablosu tutmaz.
Not: Piyasada Store-and-forward çalışan Fiber Media-Converter’lar da vardır.

Fiber-Ethernet erişimi veya çevrim görevi için fiber portlu bir Unmanaged Switch kullanmak da mümkündür? Unmanaged switch ise Store&Forward modda çalışır, bir MAC tablosu tutar ve paketleri MAC tablosuna göre yönlendirir. Ancak bir unmanaged switch’te, tanımından da anlaşıldığı gibi MAC tablosu görüntülenemez ve yönetilemez.

Medya Converter‘lar, konfigürasyon gerektirmeyen tak&çalıştır cihazlardır. Bu yüzden yönetilemez (unmanaged) bir ünitedir. Ancak piyasada SNMP managed Media-Converter ürünleri de vardır. Bu tür ürünleri, NMS üzerinde görüntüleyebilir, SNMP ile monitör edebilirsiniz. Bu ünitelerin üzerinde farklı ayarlar (Speed, Duplex mode, LFPT vb ) için Dip-Switch’ler vardır.

Bu konunun karıştırılmaması için bir örnek vermemiz gerekirse, bir Seri-Ethernet çevirici (Serial Device Server), seri ve ethernet medyaları arasında çevrim yapar, ancak yönetilebilir bir ünitedir ve TCP protokolü üzerinden seri veriye erişebilmeyi sağlar. Bu yüzden, Medya Converter sınıfında değerlendirilmez.

Medya Converter Tipleri;

1. Fiber-Ethernet Medya Converter
2. Seri-Fiber Medya Converter
3. Seri-Seri Medya Converter
4. Fieldbus-Fiber Medya Converter

1 – Fiber-Ethernet Medya Converter

Ethernet, IEEE 802.3 standartları ile tanımlanır ve günümüzdeki ağ iletişiminin temelini oluşturur.

Pazardaki “Fiber-Ethernet medya Çevirici“ talebi bir fiber portu, bir de bakır portu olan, OSI Layer1 çalışan bir ethernet çeviriciyi tanımlar.
*Store&Forward mode ve Cut-through mode çalışma modlarını destekleyen çevirici modelleri de vardır.

Bu tanımda;
Fiber portu; SC, ST, LC konnektör tipinde  entegre fiber portu veya SFP yuvayı ifade eder, Ethernet  portu ise RJ45 bakır portu ifade eder. Ancak,  daha önce bahsettiğimiz gibi Fiber-Ethernet medya Çevirici, Ethernet 802.3 temelli üründür ve bir çeviricinin her iki portundan da Ethernet ile enkapsüle edilmiş ethernet frame’leri akar.

Fiber-Ethernet Medya Converter Seçelim

Endüstriyel tip  bir Fiber-Ethernet Medya Converter’ı nasıl seçeriz?
Bunun için bazı sorulara ve yanıtlarına ihtiyacımız olacak.

Sorular: (Endüstriyel tip bir Model talebi içindir)

• Fiber kablonuzun tipi nedir?
  • Beklenen yanıtlar:
    • Single Mode(SM), MultiMode(MM)
  • Fiber konnektör tercihiniz nedir?
    • Beklenen yanıtlar:

SC, ST, LC, FC

• Fiber kablo mesafesi ne kadar?
  • Beklenen yanıtlar:
    • 100m, 5Km, 40Km vb.
•  Fiber/bakır hızı nedir?
  • Beklenen yanıtlar:
    • 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
•  Bakır portda PoE desteği isteniyor mu?
  • Beklenen yanıtlar:
    • 15W (802.3af ), 30W (802.3at), 60-90W( 802.3bt)
•  Çalışma ortamı ve Çalışma sıcaklığı nedir?
  • Beklenen yanıtlar:
    • Dış ortam kabinet içinde -40 ile +75°C,
    • Bina içinde -10 ile 60°C veya 0 ile 60°C
•  Besleme ( Power ) aralığı nedir?
  • Beklenen yanıtlar:
    • 12–48 VDC, 12–57 VDC, 100–240 VAC
•  Özel bir Sertifika ve Standart uyumu isteniyor mu?
  • Beklenen yanıtlar:
    • Sadece CE yeterli.
    • ATEX Zone 2,
    • IEC 61000-4-2 için minimum 6kV  ESD

Fiber-Ethernet Medya Converter için diğer özellikler;

• Link Fault Pass-Through (LFPT)
  LFPT tanımı; Bir Fiber-Ethernet çeviricinin fiber portu düştüğünde bakır portu ayaktadır ve bakır porta bağlı Switch veya Router linki up görür, ve bu porta frame (broadcast, Bpdu, Lacp vb) göndermeye devam eder.
• Bir portda (örneğin fiber portda) bağlantı hatası (link down) oluştuğunda, LFP, diğer portun da bakır port linkinin düşmesini sağlar. Böylece bakır porta bağlı üniteler net olarak hattın down olduğunu görürler. Ve gereksiz Frame göndermeyi keserler.

Karşı uç da aynı işlemi yaptığından, iki taraf da bağlantının gerçekten kesildiğini fark eder. Bu özellik Çevirici üzerindeki DIP-Switch üzerinden aktif/inaktif edilir.

• Auto Negotiation

Bakır port’da “Auto Negotiation” aktif ise ,  IEEE 802.3u standadı uyarınca bakır portun hızı ve duplex durumu karşı cihaz ile otomatik anlaşma sonucu belirlenir. Hızlar 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, Duplex durumu da Full Fuplex  (FDX) veya Half Duplex (HDX) olarak ayarlanabilir.

Çeviricinin bakır portuna bağlı uç cihaz, “IEEE 802.3u  Auto Negotiation” standardını desteklemiyorsa,  Moxa IMC serisi çevirici, bakır port hızını 10Mbps HDX olarak set eder. HDX port, paket kayıplarına neden olur.

Çeviricinin bakır portuna bağlı Uç cihaz ,  “Auto Negotiation” desteklemiyorsa çalıştığı sabit hız öğrenilir ( örneğin 100Mbps FDX ) ve Çeviricinin bakır portunda “Auto Negotiation” kapalı tutularak hız ve Duplex  ayarı Uç cihazla aynı olacak şekilde manuel olarak ayarlanır. Bu ayarlar DIP-Switch üzerinden yapılmaktadır. Bu özelliği “Force TP Speed” olarak çağırıyoruz.

Fiber port’da “Auto Negotiation” yoktur. 100M Fiber portlu model kullanırsanız 100Mbps oturur. 1G kullanırsanız fiber link 1G oturur. Örneğin 1G Fiber medya converter’ın fiber portu 1G, bakır portu ise 10M veya 100M veya 1000M TX hızlarında koşabilir.

Fiber-Ethernet Medya Converter Kullanım Senaryoları

1. Senaryo: İki Fiber-Ethernet Medya çeviriciyi karşılıklı (Back-to-back) bağlamak.Bu senaryoda, Merkez tarafta sadece bakır portu olan bir ethernet anahtarımız var. Uç tarafta IP kamera gibi tek üniteyi çeviricimize bağlıyoruz. Bu topolojide, merkezde fazla sayıda Fiber-Çevirici sonlandırmak, merkezde cihaz kalabalığına neden olabilir. Çözüm olarak 2. Senaryo düşünülebilir.

Uç tarafta bakır portlu bir Switch’e fiber uplink kazandırmak için de Çevirici kullanabiliriz. Aşağıdaki diagramı inceleyiniz.

Uç tarafta, PoE ile beslenen bir kameramız varsa, uçta PoE destekli Fiber-Ethernet Medya çevirici, merkezde ise non-poe bir çevirici kullanabiliriz.

2 – Senaryo: Bu senaryoda, sahamızda fazla sayıda çeviriciyi, aynı dağıtım noktasında sonlandırdığımızda, dağıtım noktasında oluşacak, cihaz, kablo ve montaj kalabalığını önlemek için çok portlu bir şasi kullanıyoruz. 24 portlu bir şasi kullanıyorsak, Şasinin arkasında 24 portlu bir bakır switch’e ihtiyacımız olacak. Çok portlu Fiber-Ethernet Converter Şasi bir switch değildir.

3 – Senaryo: Uç taraftaki Fiber-Ethernet Medya çeviriciyi toplama noktasında bir Dağıtım Anahtarının fiber portuna bağlamak. Bu senaryoda, dağıtım noktamızda Fiber Switch bulunuyor. Bu nedenle merkezde bir Çevirici kullanmamız gerekmeyecek.

Fiber-Ethernet Medya Converter Ürün Portföyü

Fiber-Ethernet Medya Converter  portföyümüzde Moxa, Lantronix, ile çözümler sunabiliyoruz.

MOXA Çözümleri:

Moxa, endüstriyel dünyanın önemli oyuncularından birisidir. Kalitesi, sertifikasyon seviyeleri, ürün desteği ve devamlılığı ile öne çıkmaktadır. Aşağıdaki tablodan ürün serilerini inceleyebilirsiniz. Tüm modeller DIN-Rail montajlı ve Terminal block güç girişlerine sahiptir. Dolayısı ile harici bir DC güç kaynağına ihtiyaç duyarlar.

Moxa IMC-21 serisi plastik şasili modeldir. 100Mbps (Fast Ethernet) destekler. MM fiber ve SM fiber destekli modelleri vardrr.

• IMC-21 Genel Özellikler:
  • Çalışma sıcaklığı “-10 to 60°C” dir.
  • 12 to 48 VDC aralığında beslenebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.
  • Model seçimi MM veya SM fiber kablo altyapısına göre belirlenir.
  • Moxa‘nın en uygun fiyatlı serisidir.

• IMC-21 serisi modeller;

Moxa IMC-21A serisi, metal şasili modeldir. 100Mbps (Fast Ethernet) destekler. MM ve SM destekli modelleri vardır.

• IMC-21A Genel Özellikler:
  • Çalışma sıcaklığı için “-10 to 60°C” ve “-40 to 75°C (-T olan modeller) seçeneklerini sunar.
  • 12 to 48 VDC aralığında beslenebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.
  • Model seçimi MM veya SM fiber kablo altyapısına göre belirlenir.

• IMC-21A serisi modeller;

Moxa IMC-21GA serisi, metal şasili modeldir. 1GE (Gigabit Ethernet) ve 100M (FastEthernet fiber) hızlarını destekler. MM ve SM destekli modelleri vardır.

• IMC-21GA Genel Özellikler:
  • Çalışma sıcaklığı için “-10 to 60°C” ve “-40 to 75°C (-T olan modeller) seçeneklerini sunar.
  • 12 to 48 VDC aralığında beslenebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • 10K Jumbo Frame destekler.
  • Energy-Efficient Ethernet (IEEE 802.3az) destekler.
  • Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.
  • Model seçimi MM veya SM fiber kablo altyapısına göre belirlenir.

• IMC-21GA serisi modeller;

Moxa IMC-101 serisi, metal şasili modeldir. 100Mbps (Fast Ethernet) destekler. MM ve SM destekli modelleri vardır.

• IMC-101 Genel Özellikler:
  • Patlayıcı ortamlar için ATEX Zone 2 ve IECEx sertifikalıdır.
  • Marine ortamları (Gemi, Liman vb) için DNV sertifikasına sahiptir.
  • Çalışma sıcaklığı için “0 to 60°C” ve “-40 to 75°C (-T olan modeller) seçeneklerini sunar.
  • 12 to 45 VDC aralığında beslenebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • Güç kaybı, port kesintisinde röle çıkışından alarm üretebilir.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.
  • Model seçimi MM veya SM fiber kablo altyapısına göre belirlenir.

• IMC-101 serisi modeller;

Moxa IMC-101G serisi, metal şasilidir. Fiber opsiyonu sadece SFP yuvası ile sağlanır. 1G  (Gigabit Ethernet) destekler. MM ve SM fiber desteği için uygun SFP ile sipariş edilmelidir.

• IMC-101G Genel Özellikler:
  • Patlayıcı ortamlar için ATEX Zone 2 ve IECEx sertifikalıdır.
  • Çalışma sıcaklığı için “0 to 60°C” ve “-40 to 75°C ( -T olan modeller) seçeneklerini sunar.
  • 12 to 48 VDC aralığında beslenebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • Güç kaybı, port kesintisinde röle çıkışından alarm üretebilir.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.

• IMC-101G serisi modeller;

**Uygun SFP modülü seçiniz.

Bir ethernet Media Converter’da PoE fonksiyonuna mı ihtiyacınız var, IMC-P21A-G2, IMC-P21GA-G2, IMC-P101 modellerini tercih edebilirsiniz. Moxa IMC-P21A-G2 serisi, metal şasili modeldir. 100Mbps (Fast Ethernet) PoE+  destekler. MM ve SM destekli modelleri vardır.

• IMC-P21A-G2 Genel Özellikler:
  • Çalışma sıcaklığı “-10 to 60°C” dir.
  • 44 to 57 VDC aralığında beslenebilir.
  • Bakır portunda IEEE 802.3af (PoE) ve IEEE 802.3at (PoE+) PSE desteği vardır. Yani PoE Kamera, AP gibi PoE PD üniteleri besleyebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • Switching metotları olan, Store-and-forward mode veya Cut-through mode olarak çalışabilir.
    Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.
  • DIP-Switch ile PoE fonksiyonu aktif ve inaktif edilebilir.
  • Power Remote Reset özelliği aktif edilirse, ile Fiber linki 3 saniyeden fazla down olursa PoE gücü kesebilir.
  • Model seçimi MM veya SM fiber kablo altyapısına göre belirlenir.
  • 6kV ESD korumasına sahiptir.

• IMC-P21A-G2 serisi modeller;

Moxa IMC-P21GA-G2 serisi, metal şasili modeldir. 10/100/1000Mbps (Gigabit Ethernet) PoE+  destekler. MM ve SM destekli modelleri vardır.

• IMC-P21GA-G2 Genel Özellikler:
  • Çalışma sıcaklığı “-10 to 60°C” dir.
  • 44 to 57 VDC aralığında beslenebilir.
  • Bakır portunda IEEE 802.3af (PoE) ve IEEE 802.3at (PoE+) PSE desteği vardır. Yani PoE Kamera, AP gibi PoE PD üniteleri besleyebilir.
  • Link Fault Pass-Through (LFPT) destekler.
  • Switching metotları olan, Store-and-forward mode veya Cut-through mode olarak çalışabilir.
    Ters Polarite korumasına (Reverse Polarity Protection) sahiptir. Artı ve Eksi DC uçlar ters bağlandığında ( Kısa devre) cihaz koruma sağlar.
  • DIP switch’ler ile FDX/HDX/10/100/1000/Auto/Force bakır port ayarları yapılabilir.
  • DIP-Switch ile PoE fonksiyonu aktif ve inaktif edilebilir.
  • Power Remote Reset özelliği aktif edilirse, ile Fiber linki 3 saniyeden fazla down olursa PoE gücü kesebilir.
  • Model seçimi MM veya SM fiber kablo altyapısına göre belirlenir.
  • 6kV ESD korumasına sahiptir.
  • SFP takılabilen IMC-P21A-G2 modeli MM veya SM fiber altyapına göre seçim esnekliği sağlar. Sadece uygun SFP’yi almanız yeterlidir.

• IMC-P21GA-G2 serisi modeller;

*Uygun SFP modülü seçiniz.

Moxa PTC-101 serisi, IEC-61850-3 sertifikası gerektiren, Power Substation (Trafo Merkezi) projelerinde tercih edilir. Bu seri -40 to 85°C gibi yüksek sıcaklıkları destekler.100Mbps (Fast Ethernet) destekler. MM ve SM destekli modelleri vardır. 20-72 VDC gibi düşük voltaj aralığı yanında, 85-264 VAC, 88-300 VDC gibi yüksek voltajlarda beslenebilen  seçenekler de sunar.

TRC-190 serisi; Daha önce Senaryo-2’de bahsettiğimiz, sahadan gelen çok fazla ucu merkezde sonlandırdığımızda, karşılığı olarak merkezde çok fazla tekli ünite bulundurmak, montaj ve kablolama karışıklığı yaratacaktır. Çözüm TRC-190 serisi modüler şasidir. Bu şasiye CSM-200 ve CSM-400 serisi kartlar takılabilir. Her kart, sahadaki bir Converter’a karşılık gelir.

Yazımızın ikinci bölümünde aşağıdaki çevirici tiplerinden bahsedeceğiz. Bu çeviriciler ethernet teknolojisini kullanmaz. Çift olarak kullanılırlar.

2- Seri-Fiber Medya Converter

3- Seri-Seri Medya Converter

4- Fieldbus-Fiber Medya Converter