Ar Chwefror 5 eleni, cymeradwywyd safon newydd ar gyfer Ethernet 10-Mbit. Ydy, rydych chi'n darllen hynny'n iawn: deg megabit yr eiliad.
Pam fod angen cyflymder mor “fach” yn yr 21ain ganrif? I ddisodli'r sw sydd wedi'i guddio o dan yr enw capacious “field bus” - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, ac ati. Mae yna ormod ohonyn nhw, maen nhw'n anghydnaws â'i gilydd ac yn gymharol anodd eu ffurfweddu. Ond rydych chi am blygio'r cebl i'r switsh, a dyna ni. Yn yr un modd ag Ethernet rheolaidd.
Ac yn fuan bydd yn bosibl! Cwrdd: “802.3cg-2019 - Safon IEEE ar gyfer Ethernet - Gwelliant 5: Manylebau Haen Ffisegol a Pharamedrau Rheoli ar gyfer Gweithredu 10 Mb/s a Chyflenwi Pŵer Cysylltiedig dros Bâr o Ddargludyddion Cytbwys Sengl.”
Beth sydd mor gyffrous am yr Ethernet newydd hwn? Yn gyntaf oll, mae'n gweithio dros un pâr dirdro, ac nid dros bedwar. Felly, mae ganddo lai o gysylltwyr a cheblau teneuach. A gallwch ddefnyddio cebl pâr troellog gosod eisoes yn mynd i'r synwyryddion a actuators.
Gallech ddadlau bod Ethernet yn gweithio hyd at 100 metr, ond mae'r synwyryddion wedi'u lleoli ymhellach o lawer. Yn wir, roedd hyn yn arfer bod yn broblem. Ond mae 802.3cg yn gweithio ar bellter o hyd at 1 km! Un pâr ar y tro! Ddim yn ddrwg?
Mewn gwirionedd, hyd yn oed yn well: gellir cyflenwi pŵer hefyd trwy'r un pâr. Dyna lle byddwn ni'n dechrau.
IEEE 802.3bu Pŵer dros Linell Data (PoDL)
Rwy'n credu bod llawer ohonoch wedi clywed am PoE (Pŵer dros Ethernet) ac yn gwybod bod angen 2 bâr o wifrau i drosglwyddo pŵer. Gwneir mewnbwn/allbwn pŵer ym mhwyntiau canol trawsnewidyddion pob pâr. Ni ellir gwneud hyn gan ddefnyddio un pâr. Felly, roedd yn rhaid inni ei wneud yn wahanol. Sut yn union a ddangosir yn y ffigur isod. Er enghraifft, mae PoE clasurol hefyd wedi'i ychwanegu.
Yma:
ABCh - offer cyrchu pŵer (cyflenwad pŵer)
PD - dyfais wedi'i phweru (dyfais pen pellaf sy'n defnyddio trydan)
I ddechrau, roedd gan 802.3bu 10 dosbarth pŵer:
Amlygir tri graddiad confensiynol o foltedd ffynhonnell mewn lliw: 12, 24 a 48V.
Dynodiadau:
Vpse - foltedd cyflenwad pŵer, V
Vpd min - isafswm foltedd ar PD, V
I max — cerrynt mwyaf yn y llinell, A
Ppd max — defnydd pŵer mwyaf PD, W
Gyda dyfodiad y protocol 802.3cg, ychwanegwyd 6 dosbarth arall:
Wrth gwrs, gyda chymaint o amrywiaeth, rhaid i'r ABCh a'r PD gytuno ar y dosbarth pŵer cyn cymhwyso foltedd llawn. Gwneir hyn gan ddefnyddio SCCP (Protocol Dosbarthu Cyfathrebiadau Cyfresol). Mae hwn yn brotocol cyflymder isel (333 bps) yn seiliedig ar 1-Wire. Dim ond pan na fydd y prif bŵer yn cael ei gyflenwi i'r llinell y mae'n gweithio (gan gynnwys yn y modd cysgu).
Mae’r diagram bloc yn dangos sut mae pŵer yn cael ei gyflenwi:
- mae cerrynt o 10mA yn cael ei gyflenwi a phresenoldeb deuod zener 4V ar y pen hwnnw yn cael ei wirio
- cytunir ar ddosbarth pŵer
- cyflenwad prif bŵer
- os yw'r defnydd yn disgyn o dan 10mA, mae modd cysgu yn cael ei actifadu (cyflenwad pŵer wrth gefn 3.3V)
- os yw'r defnydd yn fwy na 1mA, mae'r modd cysgu yn gadael
Nid oes angen cytuno ar y dosbarth bwyd os yw'n hysbys ymlaen llaw. Gelwir yr opsiwn hwn yn Modd Cychwyn Cyflym. Fe'i defnyddir, er enghraifft, mewn ceir, oherwydd nid oes angen newid cyfluniad yr offer cysylltiedig.
Gall ABCh a PD gychwyn y modd cysgu.
Nawr, gadewch i ni symud ymlaen at y disgrifiad o drosglwyddo data. Mae hefyd yn ddiddorol yno: mae'r safon yn diffinio dau ddull gweithredu - ystod hir ac am bellteroedd byr.
10BASE-T1L
Mae hwn yn opsiwn cyrhaeddiad hir. Mae'r prif nodweddion fel a ganlyn:
- ystod - hyd at 1 km
- dargludyddion 18AWG (0.8mm2)
- hyd at 10 cysylltydd canolradd (a dau gysylltydd terfynell)
- modd gweithredu pwynt-i-bwynt
- dwplecs llawn
- cyfradd symbol 7.5 Mbaud
- Modiwleiddio PAM-3, amgodio 4B3T
- signal gydag osgled 1V (1Vpp) neu 2.4V
- Cefnogaeth Ethernet Ynni Effeithlon (“tawel / adnewyddu” EEE).
Yn amlwg, mae'r opsiwn hwn wedi'i fwriadu ar gyfer cymwysiadau diwydiannol, systemau rheoli mynediad, awtomeiddio adeiladau, codwyr. Ar gyfer rheoli oeryddion, cyflyrwyr aer, a chefnogwyr sydd wedi'u lleoli ar doeau. Neu boeleri gwresogi a phympiau wedi'u lleoli mewn ystafelloedd technegol. Hynny yw, mae yna lawer o wahanol gymwysiadau ar wahân i ddiwydiant. Heb sôn am Rhyngrwyd Pethau (IoT).
Mae'n werth nodi mai dim ond un o'r safonau Ethernet Pâr Sengl (SPE) yw 10BASE-T1. Mae yna hefyd 100BASE-T1 (802.3bw) a 1000BASE-T1 (802.3bp). Yn wir, fe'u datblygwyd ar gyfer cymwysiadau modurol, felly dim ond 15 (UTP) neu 40 metr (STP) yw'r ystod. Fodd bynnag, mae cynlluniau eisoes yn cynnwys 100BASE-T1L ystod hir. Felly yn y dyfodol byddant yn ychwanegu auto-negodi cyflymder.
Yn y cyfamser, ni ddefnyddir cydgysylltu - datganir "cychwyn cyflym" y rhyngwyneb: llai na 100ms o'r cyflenwad pŵer i ddechrau cyfnewid data.
Opsiwn arall (dewisol) yw cynyddu'r osgled trawsyrru o 1 i 2.4V i wella'r gymhareb signal-i-sŵn, lleihau nifer y gwallau, a gwrthweithio ymyrraeth ddiwydiannol.
Ac, wrth gwrs, EEE. Mae hon yn ffordd o arbed trydan trwy ddiffodd y trosglwyddydd os nad oes data i'w drosglwyddo ar hyn o bryd. Mae’r diagram yn dangos sut olwg sydd ar hyn:
Dim data - rydym yn anfon y neges “Es i i'r gwely” ac yn datgysylltu. O bryd i'w gilydd byddwn yn deffro ac yn anfon y neges "Rwy'n dal yma." Pan fydd data'n ymddangos, mae'r ochr arall yn cael ei hysbysu "Rwy'n deffro" ac mae'r trosglwyddo'n dechrau. Hynny yw, dim ond y derbynwyr sy'n gweithio'n gyson.
Nawr gadewch i ni weld beth wnaethon nhw feddwl am yr ail fersiwn o'r safon.
10BASE-T1S
Eisoes o'r llythyr diwethaf mae'n amlwg mai protocol ar gyfer pellteroedd byr yw hwn. Ond pam fod ei angen os yw T1L yn gweithio ar bellteroedd byr? Darllen y nodweddion:
- amrywio hyd at 15m yn y modd pwynt-i-bwynt
- dwplecs neu hanner dwplecs
- проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
- cyfradd symbol 12.5 Mbaud
- DME, codio 4B5B
- signal ag osgled 1V (1Vpp)
- hyd at 4 cysylltydd canolradd (a dau gysylltydd terfynell)
- dim cefnogaeth EEE
Mae'n ymddangos fel dim byd arbennig. Felly beth yw ei ddiben? Ond ar gyfer hyn:
- amrywio hyd at 25m mewn modd amlbwynt (hyd at 8 not)
A hyn:
- modd gweithredu gydag osgoi gwrthdrawiad PLCA RS (Sublayer Cysoni Osgoi Gwrthdrawiadau Lefel PHY)
Ac mae hyn yn llawer mwy diddorol, onid yw? Achos yn helpu i leihau nifer y gwifrau mewn cypyrddau rheoli, peiriannau, robotiaid a cheir yn fawr. Ac mae cynigion eisoes i'w ddefnyddio yn lle I2C mewn gweinyddwyr, switshis ac electroneg arall.
Ond mae gan y modd amlbwynt ei anfanteision. Y prif un yw cyfrwng trosglwyddo data a rennir. Wrth gwrs, caiff gwrthdrawiadau eu datrys gan ddefnyddio CSMA/CD. Ond nid yw'n hysbys beth fydd yr oedi. Ac ar gyfer rhai ceisiadau mae hyn yn hollbwysig. Felly, yn y safon newydd, ategwyd amlbwynt gyda modd PLCA RS arbennig (gweler yr adran nesaf).
Yr ail anfantais yw nad yw PoDL yn gweithio mewn amlbwynt. Hynny yw, bydd yn rhaid cyflenwi pŵer trwy gebl ar wahân neu ei gymryd rhywle ar y safle.
Fodd bynnag, yn y modd pwynt-i-bwynt, mae PoDL hefyd yn gweithio ar T1S.
PLCA RS
Mae'r modd hwn yn gweithio fel a ganlyn:
- mae nodau'n dosbarthu dynodwyr ymhlith ei gilydd, daw'r nod ag ID=0 yn gydlynydd
- mae'r cydlynydd yn rhoi signal BEACON i'r rhwydwaith, gan nodi dechrau cylch trawsyrru newydd ac yn trosglwyddo ei becyn data
- ar ôl trosglwyddo pecyn data, mae'r ciw trosglwyddo yn symud i'r nod nesaf
- os nad yw'r nod wedi dechrau trawsyrru o fewn yr amser sydd ei angen i drosglwyddo 20 did, mae'r ciw yn symud i'r nod nesaf
- pan fydd pob nod wedi trosglwyddo data (neu wedi hepgor eu tro), mae'r cydlynydd yn dechrau cylch newydd
Yn gyffredinol mae'n debyg i TDMA. Ond gyda'r hynodrwydd nad yw'r nod yn defnyddio ei ffrâm amser os nad oes ganddo ddim i'w drosglwyddo. Ac nid yw maint y ffrâm wedi'i ddiffinio'n llym, oherwydd ... yn dibynnu ar faint y pecyn data a drosglwyddir gan y nod. Ac mae'r cyfan yn rhedeg ar ben fframiau Ethernet 802.3 safonol (mae PLCCA RS yn ddewisol, felly dylai fod cydnawsedd).
Dangosir canlyniad defnyddio PLCA isod yn y graffiau. Y cyntaf yw'r oedi yn dibynnu ar y llwyth, yr ail yw'r trwygyrch yn dibynnu ar nifer y nodau trosglwyddo. Mae'n amlwg bod yr oedi wedi dod yn llawer mwy rhagweladwy. Ac yn yr achos gwaethaf, mae 2 orchymyn maint yn llai nag yn yr achos gwaethaf CSMA/CD:
Ac mae gallu'r sianel yn achos PLCA yn uwch, oherwydd ddim yn cael ei wario ar ddatrys gwrthdrawiadau:
Cysylltwyr
I ddechrau, gwnaethom ddewis o blith 6 opsiwn cysylltydd a gynigir gan wahanol gwmnïau. O ganlyniad, fe wnaethom setlo ar y ddau opsiwn hyn:
Ar gyfer amodau gweithredu arferol, dewiswyd cysylltydd IEC 63171-1 LC CommScope.
Ar gyfer amgylcheddau garw - teulu cysylltydd IEC 63171-6 (61076-3-125 gynt) o HARTING. Mae'r cysylltwyr hyn wedi'u cynllunio ar gyfer graddau o amddiffyniad rhag IP20 i IP67.
Wrth gwrs, gall cysylltwyr a cheblau fod naill ai'n UTP neu'n STP.
Arall
Gallwch ddefnyddio cebl Ethernet pedwar pâr rheolaidd, gan ddefnyddio pob pâr ar gyfer sianel SPE ar wahân. Er mwyn peidio â thynnu pedwar cebl ar wahân yn rhywle i'r pellter. Neu defnyddiwch gebl un pâr, a gosodwch switsh Ethernet un pâr yn y pen pellaf.
Neu gallwch gysylltu'r switsh hwn yn uniongyrchol â rhwydwaith lleol y fenter, os yw rhwydwaith eisoes wedi'i ymestyn dros bellteroedd hir trwy opteg ffibr. Glynwch synwyr i mewn yno, a darllenwch y darlleniadau o honynt yma. Yn uniongyrchol ar y rhwydwaith. Heb drawsnewidwyr rhyngwyneb a phyrth.
Ac nid oes rhaid i'r rhain fod yn synwyryddion o reidrwydd. Gall fod camerâu fideo, intercoms neu fylbiau golau clyfar. Gyriannau rhai falfiau neu gatiau tro wrth fynedfeydd.
Felly mae'r rhagolygon yn agor yn ddiddorol. Mae’n annhebygol, wrth gwrs, y bydd SPE yn disodli pob bws maes. Ond bydd yn cymryd talp gweddol allan ohonyn nhw. Yn sicr mewn ceir.
PS Doeddwn i ddim yn dod o hyd i destun y safon yn y parth cyhoeddus. Casglwyd y wybodaeth uchod fesul darn o wahanol gyflwyniadau a deunyddiau sydd ar gael ar y Rhyngrwyd. Felly gall fod anghywirdebau ynddo.
Ffynhonnell: hab.com