ETHERNET jako standardowa metoda komunikacji

Ethernet jest obecnie najpowszechniejszym standardem komunikacji, znajdując coraz szerszy zakres zastosowań. Od dłuższego czasu można zaobserwować trend zmierzający w kierunku ujednolicenia wykorzystywanych protokołów.

Przewaga Ethernetu tkwi w jego uniwersalności, co bardzo ułatwia instalowanie różnych aplikacji w obrębie sieci. Protokół IP sprawdza się nie tylko w obszarach wymagających wysokiej transmisji jak np. centra danych. Ethernet jest również doskonałym rozwiązaniem tam, gdzie ilość przesyłanych danych jest stosunkowo niewielka, wymaga się natomiast pełnej niezawodności i stałej transmisji w czasie rzeczywistym, np. w automatyce przemysłowej oraz telefonii VOIP.

Transmisja może odbywać się bezprzewodowo lub z wykorzystaniem różnego rodzaju mediów transmisyjnych, takich jak 4-parowa skrętka miedziana lub przewody światłowodowe. Od niedawna Ethernet wykorzystuje również uproszczony kabel 1-parowy, pozwalający na transmisję nawet 10 Mb/s, łącząc niski koszt z pełnym dostępem do sieci. Wszystkie te systemy tworzą spójną sieć komunikacyjną, w której każde urządzenie jest adresowalne i dostępne w całym systemie.

Pojawienie się jednoparowego Ethernetu, umożliwiło aktualizację niewielkim kosztem i wprowadzenie do szerszej sieci Ethernet systemów, które wcześniej korzystały z komunikacji szeregowej RS-485. Dodatkową korzyścią wynikającą ze stosowania jednoparowego Ethernetu jest możliwość zasilania urządzeń za pomocą SPoE (Single Pair Power over Ethernet) – standardu bliźniaczego do znanego standardu PoE (Power over Ethernet).

Rozwój systemów budynkowych i automatyki wymaga znormalizowania ich protokołów komunikacyjnych w celu zintegrowania aplikacji w jednym systemie. Wprowadzenie Ethernetu jednoparowego umożliwia kontynuowanie tendencji wprowadzania komunikacji Ethernet jako standardu w całej branży. W związki z tym planuje się stopniowe wyparcie interfejsów szeregowych, takich jak RS-485, na rzecz jednoparowego Ethernetu.

Moduły komunikacyjne instalowane w budynkach i maszynach często korzystają z zewnętrznego źródła zasilania i dodatkowych bramek do konwersji i transmisji danych. Jednoparowy Ethernet przy pomocy dwóch przewodów i dobrze znanej topologii zapewnia urządzeniom jednocześnie komunikację i zasilanie. Brak konieczności zasilania bateryjnego i programowania bramek maksymalnie upraszcza koncepcję IoT i umożliwia obsługę całego obiektu za pomocą pojedynczej sieci.

 

ETHERNET JEDNOPAROWY (ang. SINGLE PAIR ETHERNET)

SPE stwarza możliwości rozwiązywania wyzwań dla sieci technologii operacyjnych (OT) występujących w automatyce budynkowej i przemysłowej. IEEE 802.3cg-2019™ standaryzuje jednoparowy Ethernet, który jest zaprojektowany do prędkości transmisji 10 Mb/s dla pary przewodów na odległości nawet do 1000 m. Organizacja IEEE definiuje dwa standardy 10BASE-T1L i 10BASE-T1S, które zapewniają komunikację SPE.

10BASE-T1L:

  • Umożliwia transmisję Ethernet typu punkt-punkt na odległość do 1 kilometra z opcjonalnym zasilaniem.
  • Umożliwia łączenie maksymalnie 10 złączy. Ta funkcja jest koniecznością, ponieważ gdy sieci wykorzystują maksymalne odległości dla standardu, połączenie 1000 m dla nieprzerwanego kabla byłoby prawie niemożliwe.

10BASE-T1L jest nowym standardem warstwy fizycznej, który zmieni radykalnie branżę automatyki procesowej. Dzięki zapewnieniu łączności urządzeń z Ethernetem znacznie poprawi wydajność operacyjną zakładu. Rozwiązanie znacznie usprawni przebieg procesów, zarówno w przypadku modernizacji obiektów, jak i nowych instalacji. 10BASE-T1L umożliwi uzyskanie nowych, niedostępnych wcześniej informacji, takich jak łączenie zmiennych procesowych, parametrów wtórnych, informacji zwrotnych dotyczących stanu aktywów oraz bezproblemowe przekazywanie ich do warstwy sterowania i chmury. Wszystkie te funkcjonalności otworzą nowe możliwości analizy danych oraz całościowego zarządzania procesami.

 

10BASE-T1S:

  • Obsługuje transmisję punkt-punkt do 15 metrów z prędkością 10 Mb/s z maksymalnie 8 węzłami podłączonymi do jednej magistrali.

10BASE-T1S wykorzystuje topologię multidrop, w której każdy węzeł łączy się z pojedynczym kablem. Eliminuje to potrzebę stosowania przełącznika i pozwala na zastosowanie mniejszej ilości kabli. Każdy kabel wykorzystuje tylko jedną parę przewodów, zamiast czterech par stosowanych w typowym okablowaniu Ethernet. Połączenie może być nawet zaimplementowane na płytce drukowanej. Standard określa, że można połączyć co najmniej osiem węzłów, ale możliwe jest ich znacznie więcej. Określa również długość magistrali na 25 m, z 10 cm odgałęzieniami do każdego węzła. Wszystkie węzły współdzielą pasmo 10Mbit/s.

W zastosowaniach przemysłowych ten schemat połączeń jest wdrażany w wielu aplikacjach, aby zapewnić zarządzanie wewnątrz systemu i połączyć wiele urządzeń, takich jak wentylatory, czujniki temperatury, monitory napięcia itp. Nawet proste urządzenia, takie jak przełączniki, przyciski, lampki kontrolne itp. mogą być adresowane przy użyciu schematów Ethernet.

W sektorze informatycznym 10BASE-T1S sprawdza się w systemowych interfejsach zarządzania, wraz z aplikacjami do konfigurowania i monitorowania urządzeń. Podobnie jak w świecie przemysłowym, różne urządzenia, takie jak wentylatory, czujniki temperatury i monitory napięcia mogą być łatwo dostępne za pomocą sieci Ethernet.

 

W CZYM TKWI RÓŻNICA?

W przeciwieństwie do tradycyjnych aplikacji 10-BASE-T, 10-BASE-T1L pozwala na zastosowanie do 10 złączy w torze transmisyjnym. Umożliwia konfigurację połączeń w topologii różnej od gwiazdy, obsługując w ten sposób więcej niż dwa urządzenia w kanale.

10-BASE-T1L ma również zasilać urządzenia, zapewniając do 13,6W mocy, zgodnie ze standardem 802.3bu nazywanym PoDL (ang. Power over Data Lines).

 

ZŁĄCZE TYPU 1 IEC 63171-1:

  • FTP i UTP – dostępne w wersji ekranowanej i nieekranowanej.
  • Wydajność transmisji – obsługuje do 600 MHz i jest dostosowane pod przyszłe standardy obsługujące aplikacje IoT i M2M o większej przepustowości.
  • Zasilanie – współdzielenie pary przewodów do przesyłania danych i zasilania (PoDL) – w tym maksymalnie do 52W, zatem baterie w urządzeniach IoT stają się zbędne.
  • Rozmiar – powierzchnia złącza jest o 70% mniejsza od standardowego interfejsu RJ45 umożliwiając podłączenie małych czujników czy urządzeń sterujących.

Złącze IEC 63171-1 (Typ 1) jest o  70% mniejsze niż RJ-45 

  • Okablowanie strukturalne – dzięki małym rozmiarom mieści się aż do 96 złączy na jedną jednostkę w szafie RACK.  
  • Sprawdzone złącze – konstrukcja oparta na złączu światłowodowym LC zapewniająca właściwe i trwałe podłączenie.

 

PARTNERZY TECHNOLOGICZNI SPE

Nasi partnerzy specjalizują się w rozwiązaniach z zakresu jednoparowego Ethernetu.

 

Jeśli ten post był dla Ciebie interesujący, napisz w komentarzu!

Chcesz wiedzieć więcej? Koniecznie skontaktuj się z nami.