Ethernet na jednej parze przewodów? Nowy standard przed nami!

| Technika

Dynamiczny rozwój przemysłowy wymaga coraz wydajniejszych sieci transmisji danych. Wyzwania stawiane przez Industry 4.0 czy Industrial IoT zmuszają producentów komponentów do inwestycji w przyszłość. Sieci Ethernet, mające swój początek w latach 80. XX wieku, nadal są niezastąpione. Dobrze znane od lat, niezawodnie działające z protokołem TCP/IP, z mnóstwem aplikacji dookoła nas. Czy można spodziewać się czegoś więcej w tym obszarze? Okazuje się, że tak.

Ethernet na jednej parze przewodów? Nowy standard przed nami!

Transmisja na przewodach miedzianych ciągle jest popularna. Co jakiś czas słyszymy o coraz większych prędkościach transmisji czy coraz większych odległościach możliwych do osiągnięcia przy użyciu skrętki kablowej. I choć rozwój Single Pair Ethernet zapoczątkował przemysł motoryzacyjny, który stając w obliczu systemów autonomicznych, poszukiwał wydajnych, ale równocześnie lekkich i zajmujących mało miejsca magistral łączących niezbędne podzespoły, to jak widać, nie tylko on oczekiwał tych innowacji.

Jedna para

 
Pionowa orientacja gniazda pozwala na wygodne zmieszczenie wielu przyłączy na jak najmniejszej powierzchni. Idealne rozwiązanie do routerów czy switchy sieciowych, które mogą stać się jeszcze bardziej kompaktowe

Wykorzystywane w infrastrukturze komunikacyjnej dwie lub cztery pary to spore marnotrawstwo materiałów jak na dzisiejsze czasy. Dlatego wiodący specjaliści z branży interfejsów sieciowych, tacy jak Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle&De-Massari, Belden czy Fluke Networks, opracowali nowe rozwiązanie interfejsu przyłączeniowego – Single Pair Ethernet. Wspólna praca tych firm zaowocowała stworzeniem wzajemnie kompatybilnego systemu. Przy wykorzystaniu jednej pary ekranowanych przewodów można osiągnąć transmisję o prędkości do 1 Gbps i zasięgi do 1 km, co idealnie wpisuje się w potrzeby aplikacji przemysłowych, sieci wewnątrzbudynkowych czy nawet międzyobiektowych. Dokładne parametry określają normy IEC 63171-2 (dla wymaganego stopnia ochrony środowiskowej IP20 w rozwiązaniach biurowych) oraz IEC 63171-5 (dla IP67 w środowisku przemysłowym), które definiują nie tylko parametry elektryczne, ale przede wszystkim mechanikę nowego przyłącza. Skupiono się na maksymalizacji korzyści dla nowych użytkowników. Na przykład, dzięki pionowemu ustawieniu pojedynczego przyłącza, na stosunkowo niewielkiej powierzchni można wyprowadzić obok siebie wiele portów, które nadal będą wygodnie dostępne. Otwiera to zupełnie nowe możliwości producentom infrastruktury okablowania sieciowego, a przede wszystkim wykonawcom sieci – w tych samych gabarytach szafy będą w stanie wielokrotnie zwiększyć liczbę dostępnych gniazd lub znacząco zredukować zajmowaną przestrzeń! Dla rozwiązań przemysłowych lub aplikacji pracujących na zewnątrz (np. systemy monitoringu wizyjnego) dostępne będzie szczelne, kompaktowe przyłącze M8. Dodatkowo nowy standard zapewnia jednoczesne zasilanie urządzenia mocą do 60 W i to po tej samej parze, po której prowadzona jest transmisja danych (PoDL – Power over Data Line).

Wiele korzyści

 
Tam, gdzie wymagana jest szczelność połączenia, zastosowanie znajdą złącza SPE w formacie M8 lub M12. Czołowe przyłącze nadal pozostaje kompatybilne z wtykiem o szczelności IP20 – istotna zaleta z punktu widzenia testowania tworzonej aplikacji

Konstrukcja zarówno czujników oraz urządzeń wykonawczych, używanych w przemyśle, jak i w aplikacjach np. automatyki budynków, przechodzi w zupełnie nowy wymiar. Dzięki mniej skomplikowanemu ich okablowaniu budowanie nowych systemów może być jeszcze szybsze i łatwiejsze. Niezaprzeczalną zaletą jest fakt, że Ethernet nie wymaga dodatkowych bramek czy interfejsów dopasowujących różne protokoły – urządzenia będzie można wpinać praktycznie wprost do istniejącej sieci w danej lokalizacji. Rozważając to od strony potencjalnych kosztów i szybkości uruchamiania systemu – jest to spory ukłon w stronę użytkownika końcowego.

Wiele firm, budując swoją infrastrukturę sieciową, nie oszczędzało na okablowaniu. Jeśli użyli do ich budowy kabli o konstrukcji S/FTP lub SF/FTP, gdzie każda para jest indywidualnie ekranowana, w banalny sposób w wielu miejscach będą mogli zwiększyć pojemność sieci, gdyż każdy pojedynczy kabel będzie w stanie obsłużyć cztery niezależne gniazda Ethernet.

Wsparcie czołowych firm branżowych

Współpraca tak znanych marek, w rezultacie której powstał nowy standard, pozwala oczekiwać, że system ten będzie miał praktyczną rację bytu. Można spodziewać się pojawienia na rynku nie tylko pojedynczych komponentów (gniazda i wtyki), ale także kompatybilnych systemowych elementów infrastruktury oraz odpowiedniego sprzętu pomiarowego do przetestowania zbudowanej sieci przed jej uruchomieniem. Oczywiście potrzebne są urządzenia wyposażone w porty Ethernet w nowym standardzie, ale producenci układów cyfrowych już opracowują odpowiednie chipy. Warto więc rozważyć to przy projektowaniu na przyszłość urządzeń pracujących w sieci Ethernet – być może już czas pomyśleć o uwzględnieniu tego nowego standardu?

Piotr Andrzejewski
Menadżer Segmentu DC, Phoenix Contact