Bu il fevralın 5-də 10 Mbit Ethernet üçün yeni standart təsdiq edilib. Bəli, düz oxudunuz: saniyədə on meqabit.
21-ci əsrdə bu qədər “kiçik” sürət nə üçün lazımdır? Geniş “sahə avtobusu” adı altında gizlənən zooparkı əvəz etmək üçün - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART və s. Onların çoxu var, onlar bir-biri ilə uyğun gəlmir və konfiqurasiya etmək nisbətən çətindir. Ancaq sadəcə kabeli açara qoşmaq istəyirsən və bu da budur. Adi Ethernet ilə eynidir.
Və tezliklə mümkün olacaq! Qarşılaşın: "802.3cg-2019 - Ethernet üçün IEEE Standardı - Düzəliş 5: Tək Balanslı Cüt keçirici üzərindən 10 Mb/s Əməliyyat və Əlaqəli Enerji Çatdırılması üçün Fiziki Layer Spesifikasiyaları və İdarəetmə Parametrləri."
Bu yeni Ethernet haqqında çox maraqlı nə var? Əvvəla, o, dörddən çox deyil, bir bükülmüş cüt üzərində işləyir. Buna görə də, daha az bağlayıcı və daha incə kabellərə malikdir. Siz sensorlara və aktuatorlara gedən artıq çəkilmiş burulmuş cüt kabeldən istifadə edə bilərsiniz.
Ethernet-in 100 metrə qədər işlədiyini iddia edə bilərsiniz, lakin sensorlar daha uzaqda yerləşir. Doğrudan da, bu, əvvəllər problem idi. Lakin 802.3cg 1 km-ə qədər məsafədə işləyir! Bir anda bir cüt! Pis deyil?
Əslində, daha da yaxşıdır: güc eyni cüt vasitəsilə də təmin edilə bilər. Biz burada başlayacağıq.
IEEE 802.3bu Məlumat Xətləri üzərində Güc (PoDL)
Düşünürəm ki, çoxlarınız PoE (Power over Ethernet) haqqında eşitmisiniz və enerji ötürmək üçün 2 cüt naqil lazım olduğunu bilirsiniz. Güc girişi/çıxışı hər bir cütün transformatorlarının orta nöqtələrində həyata keçirilir. Bunu bir cüt istifadə etməklə etmək olmaz. Ona görə də biz bunu fərqli etməli olduq. Aşağıdakı şəkildə necə dəqiq göstərilmişdir. Məsələn, klassik PoE də əlavə edilmişdir.
Burada:
PSE - enerji təchizatı avadanlığı (enerji təchizatı)
PD - güclə işləyən cihaz (elektrik istehlak edən uzaq cihaz)
Əvvəlcə 802.3bu 10 güc sinfinə malik idi:
Mənbə gərginliyinin üç şərti gradasiyası rənglə vurğulanır: 12, 24 və 48V.
Qeyd:
Vpse — enerji təchizatı gərginliyi, V
Vpd min - PD-də minimum gərginlik, V
I max — xəttdəki maksimum cərəyan, A
Ppd max — maksimum enerji istehlakı PD, W
802.3cg protokolunun gəlməsi ilə daha 6 sinif əlavə edildi:
Əlbəttə ki, bu cür müxtəlifliklə, PSE və PD tam gərginlik tətbiq etməzdən əvvəl güc sinfi ilə razılaşmalıdırlar. Bu, SCCP (Serial Communications Classification Protocol) istifadə edərək edilir. Bu, 333-Wire-ə əsaslanan aşağı sürətli protokoldur (1 bps). Yalnız əsas enerji xəttə verilmədikdə işləyir (o cümlədən yuxu rejimində).
Blok diaqram enerjinin necə verildiyini göstərir:
- 10mA cərəyan verilir və bu sonunda 4V zener diodunun olması yoxlanılır.
- güc sinfi razılaşdırılır
- əsas enerji verilir
- istehlak 10mA-dan aşağı düşərsə, yuxu rejimi aktivləşdirilir (gözləmə rejimində enerji təchizatı 3.3V)
- istehlak 1mA-dan çox olarsa, yuxu rejimindən çıxır
Yemək sinfi əvvəlcədən məlumdursa, onunla razılaşmağa ehtiyac yoxdur. Bu seçim Fast Startup Mode adlanır. Məsələn, avtomobillərdə istifadə olunur, çünki qoşulmuş avadanlığın konfiqurasiyasını dəyişməyə ehtiyac yoxdur.
Həm PSE, həm də PD yuxu rejiminə başlaya bilər.
İndi məlumat ötürülməsinin təsvirinə keçək. Orada da maraqlıdır: standart iki iş rejimini müəyyən edir - uzun məsafəli və qısa məsafələr üçün.
10BASE-T1L
Bu uzunmüddətli seçimdir. Əsas xüsusiyyətlər aşağıdakılardır:
- məsafə - 1 km-ə qədər
- keçiricilər 18AWG (0.8mm2)
- 10-a qədər ara bağlayıcı (və iki terminal konnektoru)
- nöqtədən nöqtəyə işləmə rejimi
- tam dupleks
- simvol dərəcəsi 7.5 Mbaud
- PAM-3 modulyasiyası, 4B3T kodlaşdırması
- amplituda 1V (1Vpp) və ya 2.4V olan siqnal
- Energy Efficient Ethernet ("sakit/təzələmə" EEE) dəstəyi
Aydındır ki, bu seçim sənaye tətbiqləri, girişə nəzarət sistemləri, binaların avtomatlaşdırılması, liftlər üçün nəzərdə tutulub. Damlarda yerləşən soyuducuları, kondisionerləri və fanatları idarə etmək üçün. Və ya texniki otaqlarda yerləşən istilik qazanları və nasosları. Yəni sənayedən başqa bir çox müxtəlif tətbiqlər var. Əşyaların İnternetini (IoT) demirəm.
Qeyd etmək lazımdır ki, 10BASE-T1 Single Pair Ethernet (SPE) standartlarından yalnız biridir. Həmçinin 100BASE-T1 (802.3bw) və 1000BASE-T1 (802.3bp) var. Doğrudur, onlar avtomobil tətbiqləri üçün hazırlanmışdır, buna görə də orada sıra yalnız 15 (UTP) və ya 40 metrdir (STP). Bununla belə, planlara artıq uzun mənzilli 100BASE-T1L daxildir. Beləliklə, gələcəkdə onlar sürətin avtomatik danışıqlarını əlavə edəcəklər.
Bu vaxt koordinasiya istifadə edilmir - interfeysin "sürətli başlanğıcı" elan edilir: enerji təchizatından məlumat mübadiləsinin başlanmasına qədər 100 ms-dən azdır.
Başqa bir seçim (isteğe bağlı) siqnalın səs-küy nisbətini yaxşılaşdırmaq, səhvlərin sayını azaltmaq və sənaye müdaxiləsinə qarşı çıxmaq üçün ötürmə amplitüdünü 1-dən 2.4V-ə qədər artırmaqdır.
Və əlbəttə ki, EEE. Bu, hazırda ötürüləcək məlumat olmadıqda ötürücüyü söndürməklə elektrik enerjisinə qənaət etməyin bir yoludur. Diaqram bunun necə göründüyünü göstərir:
Məlumat yoxdur - "Mən yatdım" mesajını göndəririk və əlaqəni kəsirik. Hərdən oyanıb “Mən hələ də buradayam” mesajını göndəririk. Məlumat görünəndə qarşı tərəfə “Mən oyanıram” xəbərdarlığı verilir və ötürülmə başlayır. Yəni yalnız qəbuledicilər davamlı işləyir.
İndi standartın ikinci versiyası ilə nə ilə gəldiklərinə baxaq.
10BASE-T1S
Artıq sonuncu məktubdan aydın olur ki, bu, qısa məsafələr üçün protokoldur. Bəs T1L qısa məsafələrdə işləyirsə niyə lazımdır? Xüsusiyyətləri oxumaq:
- nöqtədən nöqtəyə rejimində 15 m-ə qədər diapazon
- dupleks və ya yarım dupleks
- проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
- simvol dərəcəsi 12.5 Mbaud
- DME, kodlaşdırma 4B5B
- amplitudası 1V olan siqnal (1Vpp)
- 4-ə qədər ara bağlayıcı (və iki terminal konnektoru)
- EEE dəstəyi yoxdur
Xüsusi bir şey kimi görünür. Bəs nə üçündür? Ancaq bunun üçün:
- çoxnöqtəli rejimdə 25 m-ə qədər məsafə (8 düyünə qədər)
Və bu:
- toqquşmadan qaçma PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer) ilə iş rejimi
Və bu daha maraqlıdır, elə deyilmi? Çünki idarəetmə kabinetlərində, maşınlarda, robotlarda və avtomobillərdə naqillərin sayını xeyli azaltmağa kömək edir. Artıq onu serverlərdə, açarlarda və digər elektronikada I2C-nin əvəzi kimi istifadə etmək təklifləri var.
Ancaq çox nöqtəli rejimin çatışmazlıqları var. Əsas olan ortaq məlumat ötürmə mühitidir. Əlbəttə ki, toqquşmalar CSMA/CD istifadə edərək həll edilir. Ancaq gecikmənin nə olacağı məlum deyil. Və bəzi tətbiqlər üçün bu çox vacibdir. Buna görə də, yeni standartda çox nöqtə xüsusi PLCA RS rejimi ilə tamamlandı (növbəti hissəyə baxın).
İkinci çatışmazlıq PoDL-in çox nöqtədə işləməməsidir. Yəni, enerji ayrı bir kabel vasitəsilə verilməli və ya saytda bir yerə aparılmalıdır.
Bununla belə, nöqtədən nöqtəyə rejimində PoDL T1S-də də işləyir.
PLCA RS
Bu rejim aşağıdakı kimi işləyir:
- qovşaqlar identifikatorları öz aralarında paylayır, ID=0 olan qovşaq koordinator olur
- koordinator şəbəkəyə yeni ötürmə dövrünün başlanğıcını göstərən BEACON siqnalı verir və onun məlumat paketini ötürür
- məlumat paketini ötürdükdən sonra ötürmə növbəsi növbəti node keçir
- qovşaq 20 bit ötürmək üçün tələb olunan vaxt ərzində ötürməyə başlamazsa, növbə növbəti noda keçir
- bütün qovşaqlar məlumat ötürdükdə (və ya öz növbəsini atladıqda), koordinator yeni dövrə başlayır
Ümumiyyətlə TDMA-ya bənzəyir. Ancaq özəlliyi ilə, ötürmək üçün heç bir şey yoxdursa, node öz vaxt çərçivəsini istifadə etmir. Və çərçivə ölçüsü ciddi şəkildə müəyyən edilməyib, çünki... node tərəfindən ötürülən məlumat paketinin ölçüsündən asılıdır. Və hamısı standart 802.3 Ethernet çərçivələri üzərində işləyir (PLCA RS isteğe bağlıdır, ona görə də uyğunluq olmalıdır).
PLCA-dan istifadənin nəticəsi aşağıdakı qrafiklərdə göstərilmişdir. Birincisi, yükdən asılı olaraq gecikmə, ikincisi, ötürücü qovşaqların sayından asılı olaraq ötürmə qabiliyyətidir. Gecikmənin daha çox proqnozlaşdırıla biləcəyi aydın şəkildə nəzərə çarpır. Və ən pis halda, ən pis halda CSMA/CD-dən 2 dərəcə azdır:
PLCA vəziyyətində kanal tutumu daha yüksəkdir, çünki toqquşmaların həllinə sərf edilmir:
Bağlayıcılar
Başlanğıcda biz müxtəlif şirkətlər tərəfindən təklif olunan 6 bağlayıcı variantı seçdik. Nəticədə bu iki variant üzərində qərarlaşdıq:
Normal iş şəraiti üçün CommScope-un IEC 63171-1 LC konnektoru seçilmişdir.
Sərt mühitlər üçün - HARTING-dən IEC 63171-6 (əvvəllər 61076-3-125) birləşdirici ailəsi. Bu bağlayıcılar IP20-dən IP67-yə qədər qorunma dərəcələri üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Əlbəttə ki, birləşdiricilər və kabellər UTP və ya STP ola bilər.
Digər
Ayrı bir SPE kanalı üçün hər bir cütdən istifadə edərək adi dörd cüt Ethernet kabelindən istifadə edə bilərsiniz. Dörd ayrı kabeli hardasa uzaqlara çəkməmək üçün. Və ya tək cüt kabeldən istifadə edin və uzaq ucunda tək cüt Ethernet açarı quraşdırın.
Və ya şəbəkə fiber optik vasitəsilə uzun məsafələrə uzadılıbsa, bu keçidi birbaşa müəssisənin yerli şəbəkəsinə qoşa bilərsiniz. Oraya sensorlar yapışdırın və onların oxunuşlarını buradan oxuyun. Birbaşa şəbəkədə. İnterfeys çeviriciləri və şlüzlər olmadan.
Və bunların mütləq sensorlar olması lazım deyil. Video kameralar, interkomlar və ya ağıllı işıq lampaları ola bilər. Girişlərdə bəzi klapanların və ya turniketlərin sürücüləri.
Beləliklə, perspektivlər maraqlıdır. Əlbəttə ki, SPE-nin bütün sahə avtobuslarını əvəz etməsi mümkün deyil. Ancaq o, onlardan ədalətli bir parça çıxaracaq. Əlbəttə ki, avtomobillərdə.
PS Standartın mətnini ictimai sahədə tapmadım. Yuxarıdakı məlumatlar müxtəlif təqdimatlardan və İnternetdə mövcud olan materiallardan hissə-hissə toplanmışdır. Deməli, onda qeyri-dəqiqliklər ola bilər.
Mənbə: www.habr.com