ઇથરનેટ ક્વાર્ટર: જૂની ઝડપ, નવી તકો

આ વર્ષની 5 ફેબ્રુઆરીએ, 10-Mbit ઈથરનેટ માટેનું નવું ધોરણ મંજૂર કરવામાં આવ્યું હતું. હા, તમે તે બરાબર વાંચ્યું છે: દસ મેગાબિટ્સ પ્રતિ સેકન્ડ.

21મી સદીમાં આટલી "નાની" ઝડપની શા માટે જરૂર છે? "ફીલ્ડ બસ" - પ્રોફીબસ, મોડબસ, સીસી-લિંક, કેન, ફ્લેક્સરે, હાર્ટ, વગેરે કેપેસિયસ નામ હેઠળ છુપાયેલ પ્રાણી સંગ્રહાલયને બદલવા માટે. તેમાંના ઘણા બધા છે, તેઓ એકબીજા સાથે અસંગત છે અને રૂપરેખાંકિત કરવા માટે પ્રમાણમાં મુશ્કેલ છે. પરંતુ તમે ફક્ત કેબલને સ્વીચમાં પ્લગ કરવા માંગો છો, અને બસ. નિયમિત ઈથરનેટની જેમ જ.

અને ટૂંક સમયમાં તે શક્ય બનશે! મળો: "802.3cg-2019 - ઇથરનેટ માટે IEEE સ્ટાન્ડર્ડ - સુધારો 5: 10 Mb/s ઓપરેશન અને એસોસિયેટેડ પાવર ડિલિવરી માટે ફિઝિકલ લેયર સ્પેસિફિકેશન્સ અને મેનેજમેન્ટ પેરામીટર્સ સિંગલ બેલેન્સ્ડ જોડી કંડક્ટર પર."

આ નવા ઈથરનેટ વિશે એટલું રોમાંચક શું છે? સૌ પ્રથમ, તે એક ટ્વિસ્ટેડ જોડી પર કામ કરે છે, ચારથી વધુ નહીં. તેથી, તેમાં ઓછા કનેક્ટર્સ અને પાતળા કેબલ છે. અને તમે સેન્સર અને એક્ટ્યુએટર પર જતી પહેલાથી નાખેલી ટ્વિસ્ટેડ જોડી કેબલનો ઉપયોગ કરી શકો છો.

તમે એવી દલીલ કરી શકો છો કે ઇથરનેટ 100 મીટર સુધી કામ કરે છે, પરંતુ સેન્સર વધુ આગળ સ્થિત છે. ખરેખર, આ એક સમસ્યા હતી. પરંતુ 802.3cg 1 કિમી સુધીના અંતરે કામ કરે છે! એક સમયે એક જોડી! ખરાબ નથી?

વાસ્તવમાં, વધુ સારું: સમાન જોડી દ્વારા પાવર પણ સપ્લાય કરી શકાય છે. તે છે જ્યાં અમે શરૂ કરીશું.

IEEE 802.3bu પાવર ઓવર ડેટા લાઇન્સ (PoDL)

મને લાગે છે કે તમારામાંથી ઘણાએ PoE (પાવર ઓવર ઇથરનેટ) વિશે સાંભળ્યું હશે અને જાણો છો કે પાવર ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે 2 જોડી વાયરની જરૂર છે. પાવર ઇનપુટ/આઉટપુટ દરેક જોડીના ટ્રાન્સફોર્મરના મધ્ય બિંદુઓ પર બનાવવામાં આવે છે. આ એક જોડીનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાતું નથી. તેથી, અમારે તેને અલગ રીતે કરવું પડ્યું. નીચેની આકૃતિમાં બરાબર કેવી રીતે બતાવવામાં આવ્યું છે. ઉદાહરણ તરીકે, ક્લાસિક PoE પણ ઉમેરવામાં આવ્યું છે.

અહીં:
PSE - પાવર સોર્સિંગ સાધનો (પાવર સપ્લાય)
PD - સંચાલિત ઉપકરણ (દૂરનું ઉપકરણ જે વીજળી વાપરે છે)

શરૂઆતમાં, 802.3bu પાસે 10 પાવર વર્ગો હતા:

સ્ત્રોત વોલ્ટેજના ત્રણ પરંપરાગત ગ્રેડેશન રંગમાં પ્રકાશિત થાય છે: 12, 24 અને 48V.

હોદ્દો:
Vpse - પાવર સપ્લાય વોલ્ટેજ, વી
Vpd min - PD પર લઘુત્તમ વોલ્ટેજ, V
I મહત્તમ — લાઇનમાં મહત્તમ પ્રવાહ, A
Ppd max — મહત્તમ પાવર વપરાશ PD, W

802.3cg પ્રોટોકોલના આગમન સાથે, 6 વધુ વર્ગો ઉમેરવામાં આવ્યા હતા:

અલબત્ત, આવી વિવિધતા સાથે, PSE અને PD એ સંપૂર્ણ વોલ્ટેજ લાગુ કરતાં પહેલાં પાવર ક્લાસ પર સંમત થવું આવશ્યક છે. આ SCCP (સીરીયલ કોમ્યુનિકેશન્સ ક્લાસિફિકેશન પ્રોટોકોલ) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. આ 333-વાયર પર આધારિત લો-સ્પીડ પ્રોટોકોલ (1 bps) છે. તે ફક્ત ત્યારે જ કાર્ય કરે છે જ્યારે મુખ્ય પાવર લાઇનને પૂરો પાડવામાં આવતો નથી (સ્લીપ મોડમાં સહિત).

બ્લોક ડાયાગ્રામ બતાવે છે કે કેવી રીતે પાવર સપ્લાય કરવામાં આવે છે:

• 10mA નો પ્રવાહ પૂરો પાડવામાં આવે છે અને તે છેડે 4V ઝેનર ડાયોડની હાજરી તપાસવામાં આવે છે
• પાવર વર્ગ સંમત છે
• મુખ્ય શક્તિ પૂરી પાડવામાં આવે છે
• જો વપરાશ 10mA ની નીચે જાય, તો સ્લીપ મોડ સક્રિય થાય છે (સ્ટેન્ડબાય પાવર 3.3Vનો પુરવઠો)
• જો વપરાશ 1mA કરતાં વધી જાય, તો સ્લીપ મોડ બહાર નીકળી જાય છે

જો તે અગાઉથી જાણીતું હોય તો ફૂડ ક્લાસ પર સંમત થવાની જરૂર નથી. આ વિકલ્પને ફાસ્ટ સ્ટાર્ટઅપ મોડ કહેવામાં આવે છે. તેનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, કારમાં, કારણ કે કનેક્ટેડ સાધનોની ગોઠવણી બદલવાની જરૂર નથી.

PSE અને PD બંને સ્લીપ મોડ શરૂ કરી શકે છે.

હવે ચાલો ડેટા ટ્રાન્સફરના વર્ણન પર આગળ વધીએ. તે ત્યાં પણ રસપ્રદ છે: માનક બે ઓપરેટિંગ મોડ્સને વ્યાખ્યાયિત કરે છે - લાંબી-શ્રેણી અને ટૂંકા અંતર માટે.

10BASE-T1L

આ એક લાંબી પહોંચનો વિકલ્પ છે. મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે:

• શ્રેણી - 1 કિમી સુધી
• વાહક 18AWG (0.8mm2)
• 10 મધ્યવર્તી કનેક્ટર્સ સુધી (અને બે ટર્મિનલ કનેક્ટર્સ)
• પોઈન્ટ-ટુ-પોઈન્ટ ઓપરેટિંગ મોડ
• સંપૂર્ણ ડુપ્લેક્સ
• પ્રતીક દર 7.5 Mbaud
• PAM-3 મોડ્યુલેશન, 4B3T એન્કોડિંગ
• કંપનવિસ્તાર 1V (1Vpp) અથવા 2.4V સાથે સિગ્નલ
• ઉર્જા કાર્યક્ષમ ઇથરનેટ ("શાંત/તાજું" EEE) સપોર્ટ

દેખીતી રીતે, આ વિકલ્પ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સ, એક્સેસ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ, બિલ્ડિંગ ઓટોમેશન, એલિવેટર્સ માટે બનાવાયેલ છે. ચિલર, એર કંડિશનર અને છત પર સ્થિત પંખાને નિયંત્રિત કરવા માટે. અથવા ટેકનિકલ રૂમમાં સ્થિત હીટિંગ બોઈલર અને પંપ. એટલે કે, ઉદ્યોગ સિવાય ઘણી બધી વિવિધ એપ્લિકેશનો છે. ઇન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ (IoT) નો ઉલ્લેખ ન કરવો.

ઉલ્લેખનીય છે કે 10BASE-T1 એ સિંગલ પેર ઈથરનેટ (SPE) ધોરણોમાંથી માત્ર એક છે. 100BASE-T1 (802.3bw) અને 1000BASE-T1 (802.3bp) પણ છે. સાચું છે, તેઓ ઓટોમોટિવ એપ્લિકેશનો માટે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, તેથી ત્યાંની શ્રેણી ફક્ત 15 (UTP) અથવા 40 મીટર (STP) છે. જો કે, યોજનાઓમાં પહેલાથી જ લાંબા અંતરની 100BASE-T1L શામેલ છે. તેથી ભવિષ્યમાં તેઓ ઝડપની સ્વતઃ-વાટાઘાટ ઉમેરશે.

આ દરમિયાન, સંકલનનો ઉપયોગ થતો નથી - ઇન્ટરફેસની "ઝડપી શરૂઆત" જાહેર કરવામાં આવે છે: પાવર સપ્લાયથી ડેટા એક્સચેન્જની શરૂઆત સુધી 100ms કરતા ઓછા.

બીજો વિકલ્પ (વૈકલ્પિક) સિગ્નલ-ટુ-અવાજ ગુણોત્તર સુધારવા, ભૂલોની સંખ્યા ઘટાડવા અને ઔદ્યોગિક હસ્તક્ષેપનો સામનો કરવા માટે ટ્રાન્સમિશન કંપનવિસ્તાર 1 થી 2.4V સુધી વધારવાનો છે.

અને, અલબત્ત, EEE. આ ક્ષણે ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે કોઈ ડેટા ન હોય તો ટ્રાન્સમીટર બંધ કરીને વીજળી બચાવવાનો આ એક માર્ગ છે. આકૃતિ બતાવે છે કે આ કેવું દેખાય છે:


કોઈ ડેટા નથી - અમે "હું પથારીમાં ગયો" સંદેશ મોકલીએ છીએ અને ડિસ્કનેક્ટ કરીએ છીએ. પ્રસંગોપાત અમે જાગીએ છીએ અને "હું હજી પણ અહીં છું" સંદેશ મોકલીએ છીએ. જ્યારે ડેટા દેખાય છે, ત્યારે સામેની બાજુને "હું જાગી રહ્યો છું" ચેતવણી આપવામાં આવે છે અને ટ્રાન્સમિશન શરૂ થાય છે. એટલે કે, ફક્ત રીસીવરો જ સતત કામ કરે છે.

હવે ચાલો જોઈએ કે તેઓ ધોરણના બીજા સંસ્કરણ સાથે શું લાવ્યા.

10BASE-T1S

પહેલાથી જ છેલ્લા પત્રથી તે સ્પષ્ટ છે કે આ ટૂંકા અંતર માટેનો પ્રોટોકોલ છે. પરંતુ જો T1L ટૂંકા અંતરે કામ કરે તો તેની શા માટે જરૂર છે? લક્ષણો વાંચો:

• પોઇન્ટ-ટુ-પોઇન્ટ મોડમાં 15m સુધીની રેન્જ
• ડુપ્લેક્સ અથવા હાફ ડુપ્લેક્સ
• проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
• પ્રતીક દર 12.5 Mbaud
• DME, કોડિંગ 4B5B
• કંપનવિસ્તાર 1V (1Vpp) સાથે સિગ્નલ
• 4 મધ્યવર્તી કનેક્ટર્સ સુધી (અને બે ટર્મિનલ કનેક્ટર્સ)
• EEE સપોર્ટ નથી

એવું લાગે છે કે કંઈ ખાસ નથી. તો તે શેના માટે છે? પરંતુ આ માટે:

• મલ્ટિપોઇન્ટ મોડમાં 25m સુધીની રેન્જ (8 ગાંઠ સુધી)

અને આ:

• અથડામણ ટાળવા સાથે ઓપરેટિંગ મોડ PLCA RS (PHY-લેવલ અથડામણ ટાળવા સમાધાન સબલેયર)

અને આ વધુ રસપ્રદ છે, તે નથી? કારણ કે કંટ્રોલ કેબિનેટ, મશીનો, રોબોટ્સ અને કારમાં વાયરની સંખ્યાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડવામાં મદદ કરે છે. અને સર્વર, સ્વિચ અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં I2C ના રિપ્લેસમેન્ટ તરીકે તેનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્તો પહેલેથી જ છે.

પરંતુ મલ્ટિપોઇન્ટ મોડમાં તેની ખામીઓ છે. મુખ્ય એક શેર કરેલ ડેટા ટ્રાન્સમિશન માધ્યમ છે. અલબત્ત, અથડામણ CSMA/CD નો ઉપયોગ કરીને ઉકેલવામાં આવે છે. પરંતુ વિલંબ શું થશે તે જાણી શકાયું નથી. અને કેટલીક એપ્લિકેશનો માટે આ મહત્વપૂર્ણ છે. તેથી, નવા ધોરણમાં, મલ્ટિપોઇન્ટને ખાસ PLCA RS મોડ સાથે પૂરક કરવામાં આવ્યું હતું (આગળનો વિભાગ જુઓ).

બીજી ખામી એ છે કે PoDL મલ્ટિપોઇન્ટમાં કામ કરતું નથી. એટલે કે, પાવર અલગ કેબલ દ્વારા સપ્લાય કરવો પડશે અથવા સાઇટ પર ક્યાંક લઈ જવો પડશે.

જો કે, પોઈન્ટ-ટુ-પોઈન્ટ મોડમાં, PoDL T1S પર પણ કામ કરે છે.

પીએલસીએ આર.એસ

આ મોડ નીચે પ્રમાણે કાર્ય કરે છે:

• ગાંઠો ઓળખકર્તાઓને એકબીજામાં વહેંચે છે, ID=0 સાથેનો નોડ સંયોજક બને છે
• કોઓર્ડિનેટર નેટવર્કને બીકોન સિગ્નલ આપે છે, જે નવા ટ્રાન્સમિશન ચક્રની શરૂઆત સૂચવે છે અને તેના ડેટા પેકેટને ટ્રાન્સમિટ કરે છે.
• ડેટા પેકેટ ટ્રાન્સમિટ કર્યા પછી, ટ્રાન્સમિશન કતાર આગલા નોડ પર જાય છે
• જો નોડ 20 બિટ્સ ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે જરૂરી સમયની અંદર ટ્રાન્સમિટ કરવાનું શરૂ ન કરે, તો કતાર આગલા નોડ પર જાય છે.
• જ્યારે તમામ નોડ્સ ડેટા ટ્રાન્સમિટ કરે છે (અથવા તેમનો વળાંક છોડી દે છે), સંયોજક એક નવું ચક્ર શરૂ કરે છે

સામાન્ય રીતે તે TDMA જેવું લાગે છે. પરંતુ વિશિષ્ટતા સાથે કે નોડ તેની સમયમર્યાદાનો ઉપયોગ કરતું નથી જો તેની પાસે ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે કંઈ નથી. અને ફ્રેમનું કદ સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત નથી, કારણ કે ... નોડ દ્વારા પ્રસારિત ડેટા પેકેટના કદ પર આધાર રાખે છે. અને તે બધું પ્રમાણભૂત 802.3 ઈથરનેટ ફ્રેમની ટોચ પર ચાલે છે (PLCA RS વૈકલ્પિક છે, તેથી સુસંગતતા હોવી જોઈએ).

PLCA નો ઉપયોગ કરવાનું પરિણામ નીચે આલેખમાં દર્શાવેલ છે. પ્રથમ લોડના આધારે વિલંબ છે, બીજું ટ્રાન્સમિટિંગ નોડ્સની સંખ્યાના આધારે થ્રુપુટ છે. તે સ્પષ્ટપણે નોંધનીય છે કે વિલંબ વધુ અનુમાનિત થઈ ગયો છે. અને સૌથી ખરાબ કિસ્સામાં તે સૌથી ખરાબ કેસ CSMA/CD કરતાં 2 ઓર્ડર ઓછા મેગ્નિટ્યુડ છે:

અને PLCA ના કિસ્સામાં ચેનલ ક્ષમતા વધારે છે, કારણ કે અથડામણને ઉકેલવા માટે ખર્ચવામાં આવતો નથી:

કનેક્ટર્સ

શરૂઆતમાં, અમે વિવિધ કંપનીઓ દ્વારા ઓફર કરાયેલા 6 કનેક્ટર વિકલ્પોમાંથી પસંદ કર્યા. પરિણામે, અમે આ બે વિકલ્પો પર સ્થાયી થયા:

સામાન્ય ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ માટે, CommScopeનું IEC 63171-1 LC કનેક્ટર પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.

કઠોર વાતાવરણ માટે - HARTING તરફથી IEC 63171-6 (અગાઉ 61076-3-125) કનેક્ટર ફેમિલી. આ કનેક્ટર્સ IP20 થી IP67 સુધીના રક્ષણ માટે રચાયેલ છે.

અલબત્ત, કનેક્ટર્સ અને કેબલ ક્યાં તો UTP અથવા STP હોઈ શકે છે.

અન્ય

તમે એક અલગ SPE ચેનલ માટે દરેક જોડીનો ઉપયોગ કરીને નિયમિત ચાર-જોડી ઇથરનેટ કેબલનો ઉપયોગ કરી શકો છો. જેથી અંતરમાં ક્યાંક ચાર અલગ-અલગ કેબલ ન ખેંચાય. અથવા સિંગલ-પેર કેબલનો ઉપયોગ કરો અને દૂર છેડે એક-જોડી ઇથરનેટ સ્વીચ ઇન્સ્ટોલ કરો.

અથવા તમે આ સ્વીચને એન્ટરપ્રાઇઝના સ્થાનિક નેટવર્ક સાથે સીધું કનેક્ટ કરી શકો છો, જો નેટવર્ક પહેલાથી જ ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ દ્વારા લાંબા અંતર સુધી વિસ્તરેલું હોય. તેમાં સેન્સર ચોંટાડો, અને તેમાંથી રીડિંગ્સ અહીં વાંચો. સીધા નેટવર્ક પર. ઈન્ટરફેસ કન્વર્ટર અને ગેટવે વગર.

અને આ જરૂરી નથી કે તે સેન્સર હોય. વિડિયો કેમેરા, ઇન્ટરકોમ અથવા સ્માર્ટ લાઇટ બલ્બ હોઈ શકે છે. પ્રવેશદ્વાર પર કેટલાક વાલ્વ અથવા ટર્નસ્ટાઇલની ડ્રાઇવ્સ.

તેથી સંભાવનાઓ રસપ્રદ ખુલી રહી છે. તે અસંભવિત છે, અલબત્ત, SPE તમામ ફીલ્ડ બસોને બદલશે. પરંતુ તે તેમાંથી યોગ્ય ભાગ લેશે. ચોક્કસપણે કારમાં.

પીએસ મને સાર્વજનિક ડોમેનમાં માનકનો ટેક્સ્ટ મળ્યો નથી. ઉપરોક્ત માહિતી ઇન્ટરનેટ પર ઉપલબ્ધ વિવિધ પ્રસ્તુતિઓ અને સામગ્રીઓમાંથી ટુકડે-ટુકડે એકત્રિત કરવામાં આવી હતી. તેથી તેમાં અયોગ્યતા હોઈ શકે છે.

સોર્સ: www.habr.com