Aurtengo otsailaren 5ean, 10 Mbit Ethernet-erako estandar berri bat onartu zen. Bai, ondo irakurri duzu: hamar megabit segundoko.
Zergatik behar da hain abiadura βtxikiβ bat XXI. "Eremu bus" izen zabalaren azpian ezkutatuta dagoen zooa ordezkatzeko - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, etab. Gehiegi dira, bata bestearekin bateraezinak dira eta nahiko zailak dira konfiguratzen. Baina kablea etengailura konektatu besterik ez duzu nahi, eta kitto. Ethernet arruntaren berdina.
Eta laster posible izango da! Ezagutu: "802.3cg-2019 - IEEE Standard for Ethernet - 5. zuzenketa: geruza fisikoaren zehaztapenak eta kudeaketa-parametroak 10 Mb/s-ko funtzionamendurako eta erlazionatutako potentzia eroale pare orekatu bakarrean hornitzeko".
Zer du zirraragarria Ethernet berri honek? Lehenik eta behin, pare bihurri baten gainean funtzionatzen du, eta ez lau baino gehiago. Horregatik, konektore gutxiago eta kable meheagoak ditu. Eta dagoeneko ezarrita dagoen pare bihurritutako kablea erabil dezakezu sentsoreetara eta eragingailuetara doan.
Ethernet-ek 100 metrora arte funtzionatzen duela esan daiteke, baina sentsoreak askoz urrunago daude. Izan ere, hori arazo bat izaten zen. Baina 802.3cg-k km 1 arteko distantzian funtzionatzen du! Pare bat aldi berean! Ez dago gaizki?
Izan ere, are hobeto: pare beraren bidez ere horni daiteke energia. Hor hasiko gara.
IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)
Uste dut zuetako askok PoE (Power over Ethernet) buruz entzun duzuela eta badakizue 2 hari pare behar direla potentzia transmititzeko. Potentzia sarrera/irteera bikote bakoitzaren transformadoreen erdiko puntuetan egiten da. Ezin da bikote bat erabiliz egin. Horregatik, beste era batera egin behar izan dugu. Nola ikusten da zehazki beheko irudian. Adibidez, PoE klasikoa ere gehitu da.
hemen:
PSE - elektrizitatea hornitzeko ekipoak (elikatze hornidura)
PD - elikaduradun gailua (elektrizitatea kontsumitzen duen urruneko gailua)
Hasieran, 802.3bu-k 10 potentzia-klase zituen:
Iturriaren tentsioaren ohiko hiru graduazio koloretan nabarmentzen dira: 12, 24 eta 48V.
Legenda:
Vpse - elikadura-hornidura-tentsioa, V
Vpd min - PD-n gutxieneko tentsioa, V
I max - lineako korronte maximoa, A
Ppd max - energia-kontsumo maximoa PD, W
802.3cg protokoloaren agerpenarekin, beste 6 klase gehitu ziren:
Noski, aniztasun horrekin, PSEk eta PDk potentzia klasea adostu behar dute tentsio osoa aplikatu aurretik. SCCP (Serial Communications Classification Protocol) erabiliz egiten da. Abiadura baxuko protokoloa da (333 bps) 1-Wire-n oinarrituta. Lineari energia nagusia hornitzen ez zaionean bakarrik funtzionatzen du (lo moduan barne).
Bloke-diagramak energia nola hornitzen den erakusten du:
- 10mA-ko korrontea ematen da eta mutur horretan 4V zener diodo bat dagoela egiaztatzen da
- botere klasea adosten da
- energia nagusia hornitzen da
- Kontsumoa 10mAtik behera jaisten bada, lo modua aktibatuta dago (itxaroteko potentzia 3.3V hornitzea)
- kontsumoak 1mA gainditzen badu, lo modua irteten da
Ez dago janari-klasea adostu behar aldez aurretik ezagutzen bada. Aukera honi Abiarazteko modua deitzen zaio. Autoetan, adibidez, erabiltzen da, zeren ez dago konektatutako ekipoen konfigurazioa aldatu beharrik.
Bai PSEk bai PDk lo modua abiarazi dezakete.
Orain joan gaitezen datu-transferentziaren deskribapenera. Hor ere interesgarria da: estandarrak bi funtzionamendu modu definitzen ditu: irismen luzekoa eta distantzia motzekoa.
10BASE-T1L
Hau irismen luzeko aukera da. Ezaugarri nagusiak hauek dira:
- sorta - km 1 arte
- eroaleak 18AWG (0.8 mm2)
- gehienez 10 tarteko konektore (eta bi terminal konektore)
- puntuz puntuko funtzionamendu modua
- full duplex
- ikur-tasa 7.5 Mbaud
- PAM-3 modulazioa, 4B3T kodeketa
- 1V (1Vpp) edo 2.4V anplitudea duen seinalea
- Energy Efficient Ethernet (Β«isila/freskatuΒ» EEE) euskarria
Jakina, aukera hau aplikazio industrialetarako, sarbide-kontrol-sistemetarako, eraikinen automatizaziorako, igogailuetarako pentsatuta dago. Teilatuetan kokatutako hozkailuak, aire girotuak eta haizagailuak kontrolatzeko. Edo gela teknikoetan kokatutako berokuntza-galdarak eta ponpak. Hau da, industriaz gain aplikazio ezberdin asko daude. Zer esanik ez Gauzen Interneta (IoT).
Aipatzekoa da 10BASE-T1 bikote bakarreko Ethernet (SPE) estandarretako bat baino ez dela. 100BASE-T1 (802.3bw) eta 1000BASE-T1 (802.3bp) ere badaude. Egia da, automobilgintzako aplikazioetarako garatu ziren, beraz, horko tartea 15 (UTP) edo 40 metro (STP) baino ez da. Hala ere, planek dagoeneko irismen luzeko 100BASE-T1L barne hartzen dute. Beraz, etorkizunean abiaduraren auto-negoziazioa gehituko dute.
Bitartean, koordinazioa ez da erabiltzen - interfazearen "abiarazte azkarra" deklaratzen da: elikadura-iturritik datu-trukea hasten den arte 100 ms baino gutxiago.
Beste aukera bat (aukerakoa) transmisio-anplitudea 1etik 2.4V-ra handitzea da, seinale-zarata erlazioa hobetzeko, akatsen kopurua murrizteko eta interferentzia industrialak aurre egiteko.
Eta, noski, EEE. Hau elektrizitatea aurrezteko modu bat da transmisorea itzaliz, momentuz transmititzeko daturik ez badago. Diagramak hau nolakoa den erakusten du:
Daturik ez - "Ohera joan nintzen" mezua bidaltzen dugu eta deskonektatzen dugu. Tarteka esnatzen gara eta "Oraindik hemen nago" mezua bidaltzen dugu. Datuak agertzen direnean, kontrako aldeari "esnatzen ari naiz" abisua ematen zaio eta transmisioa hasten da. Hau da, hartzaileak bakarrik ari dira etengabe lanean.
Orain ikus dezagun zer egin zuten estandarraren bigarren bertsioarekin.
10BASE-T1S
Dagoeneko azken gutunetik argi dago hori distantzia motzeko protokoloa dela. Baina zergatik behar da T1L distantzia laburretan funtzionatzen badu? Ezaugarriak irakurtzea:
- 15 m-ko tartea puntuz puntu moduan
- duplexa edo erdi duplexa
- ΠΏΡΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊΠΈ 24-26AWG (0.2-0.13ΠΌΠΌ2)
- ikur-tasa 12.5 Mbaud
- DME, 4B5B kodetzea
- 1V (1Vpp) anplitudea duen seinalea
- gehienez 4 tarteko konektore (eta bi terminal konektore)
- EEE laguntzarik ez
Ezer berezirik ez dirudi. Beraz, zertarako da? Baina horretarako:
- 25 m-ko distantzia puntu anitzeko moduan (8 korapilo arte)
Eta hau:
- funtzionamendu modua talkak saihesteko PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)
Eta hau askoz ere interesgarriagoa da, ezta? Zeren kontrol-armairuetan, makinetan, robotetan eta autoetan hari kopurua asko murrizten laguntzen du. Eta dagoeneko badaude proposamenak zerbitzarietan, etengailuetan eta beste elektronika batzuetan I2C-ren ordezko gisa erabiltzeko.
Baina puntu anitzeko moduak bere eragozpenak ditu. Nagusia datu-transmisio partekatua da. Jakina, talkak CSMA/CD erabiliz konpontzen dira. Baina ez dakigu zein izango den atzerapena. Eta aplikazio batzuetarako hori funtsezkoa da. Hori dela eta, estandar berrian, multipoint PLCA RS modu berezi batekin osatu zen (ikus hurrengo atala).
Bigarren eragozpena da PoDL-k ez duela funtzionatzen puntu anitzetan. Hau da, elektrizitatea aparteko kable baten bidez hornitu beharko da edo tokiko tokiren batera eraman beharko da.
Hala ere, puntuz puntu moduan, PoDL-k T1S-en ere funtzionatzen du.
PLCA RS
Modu honek honela funtzionatzen du:
- nodoek identifikatzaileak banatzen dituzte euren artean, ID=0 duen nodoa koordinatzaile bihurtzen da
- koordinatzaileak BEACON seinale bat igortzen du sarera, transmisio-ziklo berri baten hasiera adieraziz eta bere datu paketea igortzen du.
- datu-pakete bat transmititu ondoren, transmisio-ilara hurrengo nodora mugitzen da
- nodoa 20 biteko behar den denboran transmititzen hasi ez bada, ilara hurrengo nodora mugitzen da.
- nodo guztiek datuak transmititu dituztenean (edo txanda saltatu dutenean), koordinatzaileak ziklo berri bat hasten du
Orokorrean TDMA antza du. Baina berezitasunarekin nodoak ez duela bere denbora-markoa erabiltzen transmititzeko ezer ez badu. Eta markoaren tamaina ez dago zorrozki definituta, zeren... nodoak transmititzen duen datu-paketearen tamainaren araberakoa da. Eta dena 802.3 Ethernet marko estandarren gainean exekutatzen da (PLCA RS aukerakoa da, beraz, bateragarritasuna egon beharko litzateke).
PLCA erabiltzearen emaitza grafikoetan behean ageri da. Lehenengoa kargaren araberako atzerapena da, bigarrena transmisio-nodo kopuruaren araberako transmisioa. Argi eta garbi nabaritzen da atzerapena askoz aurreikusgarriagoa izan dela. Eta kasurik txarrenean CSMA/CD kasuan baino 2 magnitude ordena gutxiago da:
Eta PLCAren kasuan kanalaren ahalmena handiagoa da, zeren ez da talkak konpontzen gastatzen:
konektoreak
Hasieran, enpresa ezberdinek eskaintzen dituzten 6 konektore aukeraren artean aukeratu genuen. Ondorioz, bi aukera hauetan finkatu ginen:
Funtzionamendu-baldintza normaletarako, CommScope-ren IEC 63171-1 LC konektorea hautatu zen.
Ingurune gogoretarako - HARTING-eko IEC 63171-6 (lehen 61076-3-125) konektore familia. Konektore hauek IP20tik IP67ra arteko babes-mailak lortzeko diseinatuta daude.
Jakina, konektoreak eta kableak UTP edo STP izan daitezke.
Beste
Lau pareko Ethernet kable arrunt bat erabil dezakezu, bikote bakoitza SPE kanal bereizi baterako erabiliz. Lau kable bereizi urrutitik ez tiratzeko. Edo erabili pare bakarreko kable bat eta instalatu pare bakarreko Ethernet etengailu bat muturrean.
Edo etengailu hau zuzenean konekta dezakezu enpresaren sare lokalera, sarea dagoeneko distantzia luzeetan hedatu bada zuntz optikoaren bidez. Itsatsi sentsoreak bertan, eta irakurri haien irakurketak hemen. Zuzenean sarean. Interfaze bihurgailurik eta atebiderik gabe.
Eta hauek ez dute zertan sentsoreak izan behar. Bideokamerak, interfonoak edo bonbilla adimendunak egon daitezke. Sarreretan balbula edo tornuska batzuen bultzadak.
Beraz, aukera interesgarriak irekitzen ari dira. Nekez da, noski, SPEk eremuko autobus guztiak ordezkatuko dituenik. Baina zati dezente aterako die. Zalantzarik gabe, autoetan.
PS Ez dut estandarraren testua domeinu publikoan aurkitu. Goiko informazioa Interneten eskuragarri dauden hainbat aurkezpen eta materialetatik piezaz pieza bildu zen. Beraz, zehaztasunik ezak egon daitezke bertan.
Iturria: www.habr.com