{"id":71069,"date":"2020-02-23T22:07:58","date_gmt":"2020-02-23T19:07:58","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/chetvertushka-ethernet-a-staraya-skorost-novye-vozmozhnosti"},"modified":"2020-03-03T16:14:34","modified_gmt":"2020-03-03T13:14:34","slug":"chetvertushka-ethernet-a-staraya-skorost-novye-vozmozhnosti","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/administrirovanie\/chetvertushka-ethernet-a-staraya-skorost-novye-vozmozhnosti","title":{"rendered":"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/d10d96c9523f873599b9e858dfb50ce7.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nEl 5 de febrero de este a\u00f1o se aprob\u00f3 un nuevo est\u00e1ndar para Ethernet de 10 megabits. S\u00ed, lo le\u00edste bien: diez megabits por segundo.<\/p>\n<p>\u00bfPara qu\u00e9 se necesita una \u00abpeque\u00f1a\u00bb velocidad as\u00ed en el siglo XXI? Para reemplazar el zool\u00f3gico que se esconde bajo el amplio t\u00e9rmino \u00abbus de campo\u00bb: Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, etc. Son demasiados, son incompatibles entre s\u00ed y relativamente dif\u00edciles de configurar. Lo que se desea es simplemente conectar un cable al conmutador y listo. Como con el Ethernet normal.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\n\u00a1Y pronto esto ser\u00e1 posible! Conozcan: \u00ab802.3cg-2019 \u2014 Est\u00e1ndar IEEE para Ethernet \u2014 Enmienda 5: Especificaciones de la Capa F\u00edsica y Par\u00e1metros de Gesti\u00f3n para Operaciones de 10 Mb\/s y Suministro de Energ\u00eda Asociado sobre un Solo Par Balanceado de Conductores\u00bb. <\/p>\n<p>\u00bfQu\u00e9 es lo interesante de este nuevo Ethernet? Primero que nada, funciona con un solo par trenzado, en lugar de cuatro. Por lo tanto, tiene conectores m\u00e1s peque\u00f1os y cables m\u00e1s delgados. Y se puede utilizar el par trenzado ya instalado que va hacia los sensores y actuadores.<\/p>\n<p>Podr\u00edas argumentar que el Ethernet funciona hasta 100 metros, y que los sensores est\u00e1n mucho m\u00e1s lejos. Ciertamente, antes eso era un problema. \u00a1Pero el 802.3cg trabaja a distancias de hasta 1 km! \u00a1Con un solo par! \u00bfNo est\u00e1 mal? <\/p>\n<p>En realidad, es incluso mejor: por ese mismo par se puede suministrar energ\u00eda. Comencemos por ah\u00ed.<\/p>\n<h3>IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)<\/h3>\n<p>\nCreo que muchos de ustedes han o\u00eddo hablar de PoE (Power over Ethernet) y saben que se necesitan 2 pares de cables para la transmisi\u00f3n de energ\u00eda. La entrada\/salida de energ\u00eda se realiza en los puntos intermedios de los transformadores de cada par. Usar un solo par hace que esto sea imposible. As\u00ed que se tuvo que hacer de otra manera. C\u00f3mo exactamente se muestra en la imagen a continuaci\u00f3n. Se ha a\u00f1adido el PoE cl\u00e1sico como ejemplo.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/bb89378da53efb0a9bbf0a9edf583155.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nAqu\u00ed:<br \/>\nPSE \u2013 equipo suministrador de energ\u00eda<br \/>\nPD \u2013 dispositivo alimentado (dispositivo en el extremo que consume electricidad)<\/p>\n<p>Originalmente, el 802.3bu ten\u00eda 10 clases de potencia:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/5d089748498a37f5ae75cc0b8629dc42.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nSe destacan tres gradaciones de tensi\u00f3n del suministro: 12, 24 y 48V.<\/p>\n<p>Designaciones:<br \/>\nVpse \u2014 tensi\u00f3n del suministro de energ\u00eda, V<br \/>\nVpd min \u2014 tensi\u00f3n m\u00ednima en el PD, V<br \/>\nI max \u2014 corriente m\u00e1xima en la l\u00ednea, A<br \/>\nPpd max \u2014 potencia m\u00e1xima consumida por el PD, W<\/p>\n<p>Con la aparici\u00f3n del protocolo 802.3cg se a\u00f1adieron 6 clases m\u00e1s:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/cb2677254d132ad27c4daf06489795ea.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPor supuesto, con tal diversidad, PSE y PD deben coordinar la clase de potencia antes de aplicar el voltaje completo. Esto se realiza mediante SCCP (Protocolo de Clasificaci\u00f3n de Comunicaciones en Serie). Es un protocolo de baja velocidad (333 bits\/s), basado en 1-Wire. Funciona solo cuando no hay alimentaci\u00f3n principal en la l\u00ednea (incluido en modo de suspensi\u00f3n).<\/p>\n<p>El diagrama de bloques muestra c\u00f3mo se realiza el suministro de energ\u00eda:<\/p>\n<ul>\n<li>se suministra una corriente de 10 mA y se verifica la presencia de un estabilizador de voltaje de 4 V al otro lado<\/li>\n<li>se lleva a cabo la coordinaci\u00f3n de la clase de potencia<\/li>\n<li>se aplica la alimentaci\u00f3n principal<\/li>\n<li>si el consumo cae por debajo de 10 mA, se activa el modo de suspensi\u00f3n (suministro de energ\u00eda de espera de 3.3 V)<\/li>\n<li>si el consumo supera 1 mA, se sale del modo de suspensi\u00f3n<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/ac282970ea69804211da01c9c6a384b8.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nNo es necesario realizar la coordinaci\u00f3n de clase de potencia si se conoce de antemano. Esta opci\u00f3n se llama Modo de Inicio R\u00e1pido. Se aplica, por ejemplo, en autom\u00f3viles, ya que no hay necesidad de cambiar la configuraci\u00f3n del equipo conectado.<\/p>\n<p>La transici\u00f3n al modo de suspensi\u00f3n puede ser iniciada tanto por PSE como por PD.<\/p>\n<p>Ahora pasemos a la descripci\u00f3n de la transmisi\u00f3n de datos. Tambi\u00e9n resulta interesante: la norma define dos modos de operaci\u00f3n: de largo alcance y para distancias cortas. <\/p>\n<h3>10BASE-T1L<\/h3>\n<p>\nEsta es la opci\u00f3n para grandes distancias (long reach). Las caracter\u00edsticas principales son las siguientes:<\/p>\n<ul>\n<li>alcance de hasta 1 km<\/li>\n<li>conductores 18AWG (0.8 mm\u00b2)<\/li>\n<li>hasta 10 conectores intermedios (y dos finales)<\/li>\n<li>modo de operaci\u00f3n punto a punto<\/li>\n<li>full duplex<\/li>\n<li>velocidad de s\u00edmbolo de 7.5 Mbaud<\/li>\n<li>modulaci\u00f3n PAM-3, codificaci\u00f3n 4B3T<\/li>\n<li>se\u00f1al con amplitud de 1 V (1 Vpp) o 2.4 V<\/li>\n<li>soporte para Ethernet Energ\u00e9ticamente Eficiente (EEE 'quiet\/refresh')<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nEs evidente que esta opci\u00f3n est\u00e1 dise\u00f1ada para aplicaciones industriales, sistemas de control de acceso, automatizaci\u00f3n de edificios, ascensores. Para controlar chillers, acondicionadores de aire, ventiladores ubicados en techos. O calderas de calefacci\u00f3n y bombas ubicadas en salas t\u00e9cnicas. Es decir, una gran cantidad de aplicaciones m\u00e1s all\u00e1 de la industria. Sin mencionar el Internet de las Cosas (IoT).<\/p>\n<p>Vale la pena mencionar que 10BASE-T1 es solo uno de los est\u00e1ndares de Single Pair Ethernet (SPE). Tambi\u00e9n est\u00e1n 100BASE-T1 (802.3bw) y 1000BASE-T1 (802.3bp). Sin embargo, se desarrollaron para aplicaciones automotrices, por lo que su alcance es de solo 15 (UTP) o 40 metros (STP). Sin embargo, ya se planea un 100BASE-T1L de largo alcance. As\u00ed que en el futuro se a\u00f1adir\u00e1 la autoconfiguraci\u00f3n de velocidad. <\/p>\n<p>Mientras que la aprobaci\u00f3n no se utiliza, se ha declarado un \u00abinicio r\u00e1pido\u00bb de la interfaz: menos de 100 ms desde que se aplica la alimentaci\u00f3n hasta que comienza el intercambio de datos.<\/p>\n<p>Otra opci\u00f3n (opcional) es aumentar la amplitud de transmisi\u00f3n de 1 a 2.4 V para mejorar la relaci\u00f3n se\u00f1al\/ruido, reducir la cantidad de errores y contrarrestar las interferencias industriales.<\/p>\n<p>Y, por supuesto, EEE. Es una forma de ahorrar electricidad al desactivar el transmisor si no hay datos para transmitir en ese momento. En el diagrama se muestra c\u00f3mo se ve eso:<br \/>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/888029d8582e22cb5c5bb39d5f485aa9.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nSin datos, enviamos el mensaje \"me he ido a dormir\" y nos desconectamos. Ocasionalmente despertamos y enviamos el mensaje \"sigo aqu\u00ed\". Cuando hay datos, se emite un aviso al otro lado \"me estoy despertando\" y comienza la transmisi\u00f3n. Es decir, solo los receptores est\u00e1n siempre activos.<\/p>\n<p>Ahora veamos qu\u00e9 han ideado con la segunda opci\u00f3n del est\u00e1ndar.<\/p>\n<h3>10BASE-T1S<\/h3>\n<p>\nYa por la \u00faltima letra se entiende que este es un protocolo para distancias cortas (short reach). Pero, \u00bfpara qu\u00e9 se necesita, si en distancias cortas tambi\u00e9n funciona T1L? Leamos las especificaciones:<\/p>\n<ul>\n<li>rango de acci\u00f3n de hasta 15 m en modo punto a punto<\/li>\n<li>duplex o half-duplex<\/li>\n<li>conductores de 24-26 AWG (0.2-0.13 mm\u00b2)<\/li>\n<li>velocidad simb\u00f3lica de 12.5 Mbaud<\/li>\n<li>DME, codificaci\u00f3n 4B5B<\/li>\n<li>se\u00f1al con amplitud de 1 V (1 Vpp)<\/li>\n<li>hasta 4 conectores intermedios (y dos terminales)<\/li>\n<li>sin soporte para EEE<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nParece que no hay nada especial. Entonces, \u00bfpara qu\u00e9 se necesita? Para esto:<\/p>\n<ul>\n<li>rango de acci\u00f3n de hasta 25 m en modo multipunto (hasta 8 nodos)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nY esto:<\/p>\n<ul>\n<li>modo de operaci\u00f3n con prevenci\u00f3n de colisiones PLCA RS (Capa de Reconciliaci\u00f3n de Prevenci\u00f3n de Colisiones a Nivel F\u00edsico)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nY esto ya es mucho m\u00e1s interesante, \u00bfno? Ya que ayuda a reducir significativamente la cantidad de cables en armarios de control, m\u00e1quinas, robots y autom\u00f3viles. Ya hay propuestas para usarlo como sustituto de I2C en <a class=\"wpil_keyword_link\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/es\/server\/dts-gdansk\/\"   title=\"como en entornos de nube p\u00fablicos o privados.\" data-wpil-keyword-link=\"linked\"  data-wpil-monitor-id=\"4502\">como en entornos de nube p\u00fablicos o privados.<\/a>, conmutadores y otra electr\u00f3nica.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/98614d57cc671efc36bee4d3251f8e60.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPero el modo multipunto tiene desventajas. La principal es el medio compartido de transmisi\u00f3n de datos. Por supuesto, las colisiones se resuelven mediante CSMA\/CD. Pero no se sabe cu\u00e1l ser\u00e1 la latencia. Y para algunas aplicaciones, eso es cr\u00edtico. Por lo tanto, en el nuevo est\u00e1ndar se complement\u00f3 el multipunto con un modo especial PLCA RS (ver la siguiente secci\u00f3n).<\/p>\n<p>La segunda desventaja es que en el multipunto no funciona PoDL. Es decir, la alimentaci\u00f3n deber\u00e1 suministrarse a trav\u00e9s de un cable separado o tomarse de alguna parte en el lugar. <\/p>\n<p>Sin embargo, en modo punto a punto, PoDL funciona tambi\u00e9n en T1S.<\/p>\n<h3>PLCA RS<\/h3>\n<p>\nEste modo funciona de la siguiente manera:<\/p>\n<ul>\n<li>los nodos se distribuyen identificadores entre ellos, el nodo con ID=0 se convierte en el coordinador.<\/li>\n<li>el coordinador emite en la red una se\u00f1al BEACON, que indica el comienzo de un nuevo ciclo de transmisi\u00f3n y env\u00eda su paquete de datos.<\/li>\n<li>despu\u00e9s de transmitir el paquete de datos, la cola de transmisi\u00f3n pasa al siguiente nodo.<\/li>\n<li>si durante el tiempo necesario para transmitir 20 bits el nodo no ha comenzado la transmisi\u00f3n, la cola pasa al siguiente nodo.<\/li>\n<li>cuando todos los nodos han transmitido datos (o han pasado su turno), el coordinador inicia un nuevo ciclo.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nEn general, esto se asemeja a TDMA. Pero con la particularidad de que el nodo no utiliza su marco temporal si no tiene nada que transmitir. Y el tama\u00f1o del marco no est\u00e1 fijado, ya que depende del tama\u00f1o del paquete de datos transmitido por el nodo. Todo esto funciona sobre marcos est\u00e1ndar Ethernet 802.3 (PLCA RS no es obligatorio, por lo que debe haber compatibilidad).<\/p>\n<p>El resultado del uso de PLCA se muestra a continuaci\u00f3n en los gr\u00e1ficos. El primero representa la latencia en funci\u00f3n de la carga, el segundo, la capacidad de transmisi\u00f3n en funci\u00f3n del n\u00famero de nodos transmisores. Es evidente que la latencia se ha vuelto mucho m\u00e1s predecible. Y en el peor de los casos es 2 \u00f3rdenes de magnitud menor que en el peor de los casos de CSMA\/CD:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/62bd8e271e7d882095281b37f63d8426.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nY la capacidad de transmisi\u00f3n del canal en el caso de PLCA es mayor, ya que no se utiliza en la resoluci\u00f3n de colisiones:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/b66a9bb8836a6d8d9aa0b21d1136f186.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<\/p>\n<h3>Conectores<\/h3>\n<p>\nInicialmente se seleccionaron entre 6 opciones de conectores ofrecidos por diferentes empresas. Al final, se opt\u00f3 por estas dos opciones: <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/0edb52b01e5d082069a10d46a57cd540.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPara condiciones de operaci\u00f3n normales se eligi\u00f3 el conector LC IEC 63171-1 de CommScope. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/a4b8c60e1ffbb0008973a0c5fe1d8dca.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPara condiciones de operaci\u00f3n extremas, se seleccion\u00f3 la familia de conectores IEC 63171-6 (anteriormente 61076-3-125) de HARTING. Estos conectores est\u00e1n dise\u00f1ados para grados de protecci\u00f3n de IP20 a IP67.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Cuarto de Ethernet: antiguas velocidades, nuevas oportunidades\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/88150dd0f844444ab76d6c3f394658f0.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPor supuesto, los conectores y cables pueden ser tanto UTP como STP. <\/p>\n<h3>Otros<\/h3>\n<p>\nSe puede utilizar un cable Ethernet de cuatro pares normal, utilizando cada par para un canal SPE separado. Para evitar tener que tirar cuatro cables separados a una distancia. O usar un cable de un solo par y colocar un conmutador de Ethernet de un solo par al final. <\/p>\n<p>\u00bfEs posible conectar este conmutador directamente a la red local de la empresa, si ya se ha tendido una red de fibra \u00f3ptica a largas distancias? Conectar sensores all\u00ed y ver las lecturas aqu\u00ed. Directamente a trav\u00e9s de la red. Sin convertidores de interfaz ni puertas de enlace. <\/p>\n<p>Y no necesariamente tienen que ser sensores. Pueden ser c\u00e1maras de video, porteros autom\u00e1ticos o bombillas 'inteligentes'. Actuadores de alguna v\u00e1lvula o torniquetes en las entradas.<\/p>\n<p>As\u00ed que se abren perspectivas interesantes. Es poco probable que SPE reemplace todos los buses de campo. Pero ciertamente le quitar\u00e1 una buena parte. Especialmente en los autom\u00f3viles.<\/p>\n<p><i>PS No encontr\u00e9 el texto del est\u00e1ndar en acceso p\u00fablico. La informaci\u00f3n anterior se recopil\u00f3 a partir de fragmentos de varias presentaciones y materiales disponibles en internet. Por lo tanto, puede haber imprecisiones.<\/i><br \/>\n<br \/>Fuente: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/489314\/\">habr.com<\/a> <\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>5 \u0444\u0435\u0432\u0440\u0430\u043b\u044f \u044d\u0442\u043e\u0433\u043e \u0433\u043e\u0434\u0430 \u0431\u044b\u043b \u0443\u0442\u0432\u0435\u0440\u0436\u0434\u0451\u043d \u043d\u043e\u0432\u044b\u0439 \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442 \u043d\u0430 10-\u043c\u0435\u0433\u0430\u0431\u0438\u0442\u043d\u044b\u0439 Ethernet. \u0414\u0430, \u0432\u044b \u0432\u0435\u0440\u043d\u043e \u043f\u0440\u043e\u0447\u0438\u0442\u0430\u043b\u0438: \u0434\u0435\u0441\u044f\u0442\u044c \u043c\u0435\u0433\u0430\u0431\u0438\u0442 \u0432 \u0441\u0435\u043a\u0443\u043d\u0434\u0443. \u0414\u043b\u044f \u0447\u0435\u0433\u043e \u0432 21-\u043c \u0432\u0435\u043a\u0435 \u043d\u0443\u0436\u043d\u0430 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