La 5-an de februaro ĉi-jare, nova normo por 10-Mbit Ethernet estis aprobita. Jes, vi bone legis: dek megabitoj sekundo.
Kial tia "malgranda" rapido bezonas en la 21-a jarcento? Anstataŭigi la zoon, kiu estas kaŝita sub la ampleksa nomo "kampbuso" - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, ktp. Estas tro multaj el ili, ili estas malkongruaj unu kun la alia kaj estas relative malfacile agordeblaj. Sed vi nur volas ŝtopi la kablon en la ŝaltilon, kaj jen ĝi. Same kiel kun regula Ethernet.
Kaj baldaŭ ĝi estos ebla! Renkontu: "802.3cg-2019 - IEEE-Normo por Eterreto - Amendo 5: Fizikaj Tavolaj Specifoj kaj Administradaj Parametroj por 10 Mb/s Funkciado kaj Rilata Potenca Livero super Ununura Ekvilibrata Paro de Kondutantoj."
Kio estas tiom ekscita pri ĉi tiu nova Ethernet? Antaŭ ĉio, ĝi funkcias super unu tordita paro, kaj ne pli ol kvar. Tial ĝi havas malpli da konektiloj kaj pli maldikaj kabloj. Kaj vi povas uzi jam metita tordita parkablo iranta al la sensiloj kaj aktuarioj.
Vi povus argumenti, ke Ethernet funkcias ĝis 100 metroj, sed la sensiloj situas multe pli for. Efektive, ĉi tio antaŭe estis problemo. Sed 802.3cg funkcias je distanco de ĝis 1 km! Unu paro samtempe! Ne malbona?
Fakte, eĉ pli bone: potenco ankaŭ povas esti provizita per la sama paro. Jen kie ni komencos.
IEEE 802.3bu Potenco super Datumaj Linioj (PoDL)
Mi pensas, ke multaj el vi aŭdis pri PoE (Power over Ethernet) kaj scias, ke 2 paroj da dratoj estas necesaj por transdoni potencon. Potenco enigo/eligo estas farita ĉe la mezaj punktoj de la transformiloj de ĉiu paro. Ĉi tio ne povas esti farita per unu paro. Tial ni devis fari ĝin alimaniere. Kiel precize montriĝas en la suba figuro. Ekzemple, klasika PoE ankaŭ estis aldonita.
Jen:
PSE - elektroprovizo ekipaĵo (elektroprovizo)
PD - funkciigita aparato (malproksima aparato kiu konsumas elektron)
Komence, 802.3bu havis 10 potencoklasojn:
Tri konvenciaj gradaĵoj de fonttensio estas elstarigitaj en koloro: 12, 24 kaj 48V.
Nomoj:
Vpse - nutra tensio, V
Vpd min - minimuma tensio sur PD, V
I max - maksimuma kurento en la linio, A
Ppd max - maksimuma konsumo PD, W
Kun la apero de la 802.3cg protokolo, 6 pliaj klasoj estis aldonitaj:
Kompreneble, kun tia diverseco, la PSE kaj PD devas konsenti pri la potenca klaso antaŭ ol apliki plenan tension. Ĉi tio estas farita per SCCP (Serial Communications Classification Protocol). Ĉi tio estas malaltrapida protokolo (333 bps) bazita sur 1-Drato. Ĝi funkcias nur kiam la ĉefa potenco ne estas provizita al la linio (inkluzive en dormreĝimo).
La blokdiagramo montras kiel potenco estas provizita:
- fluo de 10mA estas liverita kaj la ĉeesto de 4V zener-diodo ĉe tiu fino estas kontrolita
- potencoklaso estas interkonsentita
- ĉefa potenco estas provizita
- se la konsumo falas sub 10mA, dormreĝimo estas aktivigita (provizo de standby potenco 3.3V)
- se la konsumo superas 1mA, la dormreĝimo eliras
Ne necesas konsenti pri la manĝklaso se ĝi estas konata antaŭe. Ĉi tiu opcio nomiĝas Rapida Komenca Reĝimo. Ĝi estas uzata, ekzemple, en aŭtoj, ĉar ne necesas ŝanĝi la agordon de la konektita ekipaĵo.
Kaj PSE kaj PD povas komenci dormreĝimon.
Nun ni transiru al la priskribo de transdono de datumoj. Estas ankaŭ interese tie: la normo difinas du funkciajn reĝimojn - longdistancaj kaj por mallongaj distancoj.
10BASE-T1L
Ĉi tio estas eblo de longa atingo. La ĉefaj karakterizaĵoj estas kiel sekvas:
- gamo - ĝis 1 km
- konduktiloj 18AWG (0.8mm2)
- ĝis 10 mezaj konektiloj (kaj du finaj konektiloj)
- punkto-al-punkta operacia reĝimo
- plena duplex
- simbolrapideco 7.5 Mbaud
- PAM-3-modulado, 4B3T-kodigado
- signalo kun amplitudo 1V (1Vpp) aŭ 2.4V
- Energy Efficient Ethernet ("trankvila/refreŝigi" EEE) subteno
Evidente, ĉi tiu opcio estas destinita por industriaj aplikoj, alirkontrolaj sistemoj, konstruaĵaŭtomatigo, liftoj. Por kontroli malvarmigilojn, klimatizilojn kaj ventumilojn situantajn sur tegmentoj. Aŭ hejtado de kaldronoj kaj pumpiloj situantaj en teknikaj ĉambroj. Tio estas, ekzistas multaj malsamaj aplikoj krom industrio. Sen mencii la Interreton de Aĵoj (IoT).
Menciindas, ke 10BASE-T1 estas nur unu el la normoj de Single Pair Ethernet (SPE). Estas ankaŭ 100BASE-T1 (802.3bw) kaj 1000BASE-T1 (802.3bp). Vere, ili estis evoluigitaj por aŭtomobilaj aplikoj, do la gamo ekzistas nur 15 (UTP) aŭ 40 metroj (STP). Tamen, planoj jam inkluzivas longdistancan 100BASE-T1L. Do estonte ili aldonos aŭtomatan intertraktadon de rapideco.
Intertempe, kunordigo ne estas uzata - "rapida komenco" de la interfaco estas deklarita: malpli ol 100ms de elektroprovizo ĝis komenco de datumŝanĝo.
Alia opcio (laŭvola) estas pliigi la transdonon de 1 ĝis 2.4V por plibonigi la signal-al-bruo-proporcion, redukti la nombron da eraroj kaj kontraŭstari industrian interferon.
Kaj, kompreneble, EEE. Ĉi tio estas maniero ŝpari elektron malŝaltante la dissendilon se ne estas datumoj por transdoni momente. La diagramo montras kiel tio aspektas:
Neniuj datumoj - ni sendas la mesaĝon "Mi enlitiĝis" kaj malkonektas. Foje ni vekiĝas kaj sendas la mesaĝon "Mi ankoraŭ estas ĉi tie." Kiam datumoj aperas, la kontraŭa flanko estas atentigita "Mi vekiĝas" kaj transdono komenciĝas. Tio estas, nur la riceviloj konstante funkcias.
Nun ni vidu, kion ili elpensis kun la dua versio de la normo.
10BASE-T1S
Jam el la lasta letero evidentiĝas, ke tio estas protokolo por mallongaj distancoj. Sed kial necesas, se T1L funkcias ĉe mallongaj distancoj? Legante la karakterizaĵojn:
- gamo ĝis 15 m en punkto-al-punkta reĝimo
- duplex aŭ duonduplex
- проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
- simbolrapideco 12.5 Mbaud
- DME, kodante 4B5B
- signalo kun amplitudo 1V (1Vpp)
- ĝis 4 mezaj konektiloj (kaj du finaj konektiloj)
- neniu EEE-subteno
Ŝajnas kiel nenio speciala. Do por kio ĝi estas? Sed por ĉi tio:
- gamo ĝis 25 m en plurpunkta reĝimo (ĝis 8 nodoj)
Kaj ĉi tio:
- operaciumo kun kolizio-evitado PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)
Kaj ĉi tio estas multe pli interesa, ĉu ne? Ĉar helpas multe redukti la nombron da dratoj en kontrolaj kabinetoj, maŝinoj, robotoj kaj aŭtoj. Kaj jam ekzistas proponoj uzi ĝin kiel anstataŭaĵon por I2C en serviloj, ŝaltiloj kaj aliaj elektroniko.
Sed plurpunkta reĝimo havas siajn malavantaĝojn. La ĉefa estas komuna datumtransdona medio. Kompreneble, kolizioj estas solvitaj per CSMA/KD. Sed oni ne scias, kia estos la prokrasto. Kaj por iuj aplikoj ĉi tio estas kritika. Tial, en la nova normo, multipunkto estis kompletigita kun speciala PLCA RS-reĝimo (vidu la sekvan sekcion).
La dua malavantaĝo estas, ke PoDL ne funkcias en multpunkto. Tio estas, potenco devos esti provizita per aparta kablo aŭ prenita ie surloke.
Tamen, en punkto-al-punkta reĝimo, PoDL ankaŭ funkcias sur T1S.
PLCA RS
Ĉi tiu reĝimo funkcias jene:
- nodoj distribuas identigilojn inter si, la nodo kun ID=0 iĝas la kunordiganto
- la kunordiganto emisias BEACON-signalon al la reto, indikante la komencon de nova dissenda ciklo kaj elsendas ĝian datumpakaĵon
- post elsendado de datumpakaĵo, la dissendovico moviĝas al la venonta nodo
- se la nodo ne komencis elsendi ene de la tempo postulata por elsendi 20 bitojn, la atendovico moviĝas al la venonta nodo
- kiam ĉiuj nodoj transdonis datumojn (aŭ transsaltis sian vicon), la kunordiganto komencas novan ciklon
Ĝenerale ĝi similas TDMA. Sed kun la propreco, ke la nodo ne uzas sian tempon, se ĝi havas nenion por transdoni. Kaj la kadra grandeco ne estas strikte difinita, ĉar... dependas de la grandeco de la datumpakaĵo elsendita de la nodo. Kaj ĉio funkcias sur normaj 802.3 Ethernet-kadroj (PLCA RS estas laŭvola, do devus esti kongruo).
La rezulto de uzado de PLCA estas montrita malsupre en la grafikaĵoj. La unua estas la prokrasto depende de la ŝarĝo, la dua estas la trairo depende de la nombro da elsendantaj nodoj. Estas klare rimarkeble, ke la prokrasto fariĝis multe pli antaŭvidebla. Kaj en la plej malbona kazo ĝi estas 2 ordoj de grandeco malpli ol en la plej malbona kazo CSMA/KD:
Kaj la kanala kapablo en la kazo de PLCA estas pli alta, ĉar ne estas elspezita por solvado de kolizioj:
Konektiloj
Komence, ni elektis el 6 konektilo-opcioj ofertitaj de malsamaj kompanioj. Kiel rezulto, ni decidiĝis pri ĉi tiuj du opcioj:
Por normalaj funkciigadkondiĉoj, la IEC 63171-1 LC-konektilo de CommScope estis elektita.
Por severaj medioj - la IEC 63171-6 (antaŭe 61076-3-125) konektilfamilio de HARTING. Ĉi tiuj konektiloj estas dizajnitaj por gradoj de protekto de IP20 ĝis IP67.
Kompreneble, konektiloj kaj kabloj povas esti aŭ UTP aŭ STP.
Aliaj
Vi povas uzi regulan kvar-paran Ethernet-kablon, uzante ĉiun paron por aparta SPE-kanalo. Por ne tiri kvar apartajn kablojn ie en la malproksimon. Aŭ uzu unu-paran kablon kaj instalu unu-paran Ethernet-ŝaltilon ĉe la malproksima fino.
Aŭ vi povas konekti ĉi tiun ŝaltilon rekte al la loka reto de la entrepreno, se reto jam estis etendita tra longaj distancoj per optika fibro. Enigu sentilojn en ĝin tie, kaj legu la legaĵojn de ili ĉi tie. Rekte en la reto. Sen interfacaj konvertiloj kaj enirejoj.
Kaj ĉi tiuj ne nepre devas esti sensiloj. Povas esti vidbendaj kameraoj, pordtelefonoj aŭ inteligentaj ampoloj. Veturadoj de iuj valvoj aŭ turniloj ĉe enirejoj.
Do la perspektivoj malfermiĝas interesaj. Estas neverŝajne, kompreneble, ke SPE anstataŭigos ĉiujn kampobusojn. Sed li prenos justan pecon el ili. Certe en aŭtoj.
PS Mi ne trovis la tekston de la normo en la publika havaĵo. La supraj informoj estis kolektitaj peco post peco el diversaj prezentoj kaj materialoj disponeblaj en la interreto. Do povas esti malprecizecoj en ĝi.
fonto: www.habr.com