{"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\/it\/blog\/administrirovanie\/chetvertushka-ethernet-a-staraya-skorost-novye-vozmozhnosti","title":{"rendered":"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/d10d96c9523f873599b9e858dfb50ce7.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nIl 5 febbraio di quest'anno \u00e8 stato approvato un nuovo standard per Ethernet a 10 megabit. S\u00ec, avete letto bene: dieci megabit al secondo.<\/p>\n<p>A cosa serve una tale \"piccola\" velocit\u00e0 nel XXI secolo? Per sostituire il caos che si nasconde sotto il nome generico di \"bus di campo\" \u2014 Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, ecc. Ce ne sono troppi, non sono compatibili tra loro e sono relativamente complicati da configurare. Si desidera semplicemente collegare un cavo all'interruttore e basta. Come con un normale Ethernet.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nE presto questo diventer\u00e0 possibile! Ecco a voi: \"802.3cg-2019 - Standard IEEE per Ethernet - Emendamento 5: Specifiche e Parametri di Gestione del Livello Fisico per Operazione a 10 Mb\/s e Fornitura di Energia Associata tramite una Singola Coppia Bilanciata di Conduttori\". <\/p>\n<p>Cosa rende interessante questo nuovo Ethernet? Prima di tutto, funziona su una sola coppia intrecciata, non su quattro. Pertanto, ha connettori pi\u00f9 piccoli e cavi pi\u00f9 sottili. E si pu\u00f2 utilizzare la coppia intrecciata gi\u00e0 installata che va ai sensori e ai dispositivi di attuazione.<\/p>\n<p>Potreste obiettare che Ethernet funziona fino a 100 metri, mentre i sensori sono spesso molto pi\u00f9 lontani. \u00c8 vero, in passato questo era un problema. Ma l'802.3cg funziona a distanze fino a 1 km! Su una sola coppia! Non male? <\/p>\n<p>In realt\u00e0, \u00e8 anche meglio: su questa stessa coppia pu\u00f2 essere fornita anche energia. Da questo iniziamo.<\/p>\n<h3>IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)<\/h3>\n<p>\nPenso che molti di voi abbiano sentito parlare di PoE (Power over Ethernet) e sappiano che per la trasmissione di energia servono 2 coppie di fili. L'ingresso\/uscita dell'energia \u00e8 realizzato nei punti medi dei trasformatori di ciascuna coppia. Utilizzando una sola coppia, non \u00e8 possibile fare cos\u00ec. Pertanto, \u00e8 stato necessario fare diversamente. Come precisamente, viene mostrato nell'immagine qui sotto. \u00c8 stato aggiunto anche il classico PoE per confronto.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/bb89378da53efb0a9bbf0a9edf583155.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nQui:<br \/>\nPSE \u2013 power sourcing equipment (sorgente di alimentazione)<br \/>\nPD \u2013 powered device (dispositivo alimentato, che consuma elettricit\u00e0)<\/p>\n<p>Inizialmente, l'802.3bu aveva 10 classi di potenza:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/5d089748498a37f5ae75cc0b8629dc42.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLe tre gradazioni di tensione dell'alimentatore sono evidenziate in colore: 12, 24 e 48V.<\/p>\n<p>Designazioni:<br \/>\nVpse \u2014 tensione di alimentazione, V<br \/>\nVpd min \u2014 tensione minima su PD, V<br \/>\nI max \u2014 corrente massima nella linea, A<br \/>\nPpd max \u2014 potenza massima assorbita da PD, W<\/p>\n<p>Con l'introduzione del protocollo 802.3cg sono state aggiunte altre 6 classi:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/cb2677254d132ad27c4daf06489795ea.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nCerto, con questa variet\u00e0, PSE e PD devono concordare la classe di alimentazione prima di fornire la tensione completa. Questo avviene tramite SCCP (Serial Communications Classification Protocol). Si tratta di un protocollo a bassa velocit\u00e0 (333 bit\/s), basato su 1-Wire. Funziona solo quando non \u00e8 fornita alimentazione principale alla linea (incluso in modalit\u00e0 sleep).<\/p>\n<p>Lo schema di flusso mostra come viene fornita l'alimentazione:<\/p>\n<ul>\n<li>viene fornita una corrente di 10mA e si verifica la presenza di un regolatore di tensione da 4V all'altra estremit\u00e0<\/li>\n<li>viene effettuata la concordanza della classe di alimentazione<\/li>\n<li>viene fornita l'alimentazione principale<\/li>\n<li>se il consumo scende sotto 10mA, si attiva la modalit\u00e0 sleep (fornitura di alimentazione standby a 3.3V)<\/li>\n<li>se il consumo supera 1mA, avviene l'uscita dalla modalit\u00e0 sleep<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/ac282970ea69804211da01c9c6a384b8.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLa concordanza della classe di alimentazione non \u00e8 necessaria se \u00e8 gi\u00e0 nota in anticipo. Questa opzione \u00e8 chiamata Fast Startup Mode. Viene utilizzata, ad esempio, nei veicoli, poich\u00e9 non \u00e8 necessario cambiare la configurazione dell'equipaggiamento connesso.<\/p>\n<p>L'inizio del passaggio alla modalit\u00e0 sleep pu\u00f2 essere attivato sia da PSE che da PD.<\/p>\n<p>Ora passiamo alla descrizione della trasmissione dei dati. Anche l\u00ec \u00e8 interessante: gli standard definiscono due modalit\u00e0 operative - per lunghe distanze e per distanze brevi. <\/p>\n<h3>10BASE-T1L<\/h3>\n<p>\nQuesta \u00e8 l'opzione per lunghe distanze. Le caratteristiche principali sono le seguenti:<\/p>\n<ul>\n<li>portata \u2013 fino a 1 km<\/li>\n<li>conduttori 18AWG (0.8 mm\u00b2)<\/li>\n<li>fino a 10 connettori intermedi (e due terminali)<\/li>\n<li>modalit\u00e0 di funzionamento punto-punto<\/li>\n<li>full duplex<\/li>\n<li>velocit\u00e0 simbolica 7.5 Mbod<\/li>\n<li>modulazione PAM-3, codifica 4B3T<\/li>\n<li>segnale con ampiezza 1V (1Vpp) o 2.4V<\/li>\n<li>supporto per Energy Efficient Ethernet (\u201cquiet\/refresh\u201d EEE)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n\u00c8 evidente che questa opzione \u00e8 destinata a usi industriali, sistemi di controllo accessi, automazione degli edifici, ascensori. Per il controllo dei chiller, condizionatori, ventilatori situati sui tetti. O dei caldaie e pompe situate in camere tecniche. In altre parole, ci sono molte applicazioni oltre all'industria. Senza parlare dell'Internet delle cose (IoT).<\/p>\n<p>Vale la pena menzionare che 10BASE-T1 \u00e8 solo uno degli standard di Single Pair Ethernet (SPE). Ci sono anche 100BASE-T1 (802.3bw) e 1000BASE-T1 (802.3bp). Tuttavia, sono stati sviluppati per applicazioni automotive, quindi la portata \u00e8 solo di 15 (UTP) o 40 metri (STP). Tuttavia, ci sono gi\u00e0 piani per un 100BASE-T1L a lunga distanza. Quindi, in futuro, verr\u00e0 aggiunta l'autonegoterapia della velocit\u00e0. <\/p>\n<p>Nel mentre, l'approvazione non \u00e8 utilizzata \u2013 \u00e8 dichiarato un \u00abavvio rapido\u00bb dell'interfaccia: meno di 100 ms dall'alimentazione iniziale all'inizio dello scambio di dati.<\/p>\n<p>Un'altra opzione (facoltativa) \u00e8 l'aumento dell'ampiezza di trasmissione da 1 a 2,4 V per migliorare il rapporto segnale\/rumore, ridurre il numero di errori e contrastare le interferenze industriali.<\/p>\n<p>Naturalmente, c'\u00e8 anche l'EEE. Questo \u00e8 un modo per risparmiare energia disattivando il trasmettitore quando non ci sono dati da trasmettere. Il diagramma mostra come si presenta:<br \/>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/888029d8582e22cb5c5bb39d5f485aa9.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nNessun dato \u2013 inviamo un messaggio \u201csono andata a dormire\u201d e ci disconnettiamo. Ci risvegliamo occasionalmente e inviamo un messaggio \u201csono ancora qui\u201d. Quando compaiono dati, l'altra parte riceve un avviso \u201cmi sto svegliando\u201d e inizia la trasmissione. Dunque, solo i ricevitori funzionano costantemente.<\/p>\n<p>Ora vediamo cosa hanno ideato per la seconda variante dello standard.<\/p>\n<h3>10BASE-T1S<\/h3>\n<p>\nGi\u00e0 dall'ultima lettera \u00e8 chiaro che si tratta di un protocollo per brevi distanze (short reach). Ma a cosa serve, se per brevi distanze funziona anche T1L? Leggiamo le specifiche:<\/p>\n<ul>\n<li>portata fino a 15 m in modalit\u00e0 punto-punto<\/li>\n<li>duplex o half-duplex<\/li>\n<li>conduttori 24-26 AWG (0,2-0,13 mm2)<\/li>\n<li>velocit\u00e0 simbolica 12,5 Mbod<\/li>\n<li>DME, codifica 4B5B<\/li>\n<li>segnale con ampiezza di 1 V (1 Vpp)<\/li>\n<li>fino a 4 connettori intermedi (e due terminali)<\/li>\n<li>non supporta EEE<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nSembra che non ci sia nulla di speciale. Allora a cosa serve?<\/p>\n<ul>\n<li>portata fino a 25 m in modalit\u00e0 multipoint (fino a 8 nodi)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nE anche questo:<\/p>\n<ul>\n<li>modalit\u00e0 di funzionamento con evitamento delle collisioni PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nE questo diventa molto pi\u00f9 interessante, non credi? Poich\u00e9 aiuta a ridurre significativamente il numero di cavi nelle armadi di controllo, macchine, robot, automobili. E ci sono gi\u00e0 proposte per utilizzarlo come sostituto di I2C in <a class=\"wpil_keyword_link\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/it\/server\/dts-gdansk\/\"   title=\"server\" data-wpil-keyword-link=\"linked\"  data-wpil-monitor-id=\"4502\">server<\/a>, switch e altra elettronica.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/98614d57cc671efc36bee4d3251f8e60.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nMa la modalit\u00e0 multipoint ha delle lacune. La principale \u00e8 il mezzo di trasmissione dati condiviso. Certo, le collisioni vengono risolte tramite CSMA\/CD. Ma non si sa quale sar\u00e0 il ritardo. E per alcune applicazioni questo \u00e8 critico. Pertanto, nel nuovo standard \u00e8 stata aggiunta una modalit\u00e0 speciale PLCA RS al multipoint (vedi sezione successiva).<\/p>\n<p>Il secondo svantaggio \u00e8 che in modalit\u00e0 multipoint PoDL non funziona. Quindi l'alimentazione dovr\u00e0 essere fornita tramite un cavo separato o recuperata in loco. <\/p>\n<p>Tuttavia, in modalit\u00e0 point-to-point, PoDL funziona anche su T1S.<\/p>\n<h3>PLCA RS<\/h3>\n<p>\nQuesto modo di operare funziona nel seguente modo:<\/p>\n<ul>\n<li>i nodi si scambiano identificatori, il nodo con ID=0 diventa il coordinatore.<\/li>\n<li>il coordinatore emette un segnale BEACON in rete, che indica l'inizio di un nuovo ciclo di trasmissione e invia il proprio pacchetto di dati.<\/li>\n<li>dopo la trasmissione del pacchetto di dati, la coda per la trasmissione passa al nodo successivo.<\/li>\n<li>se entro il tempo necessario per trasmettere 20 bit il nodo non ha iniziato la trasmissione, la coda passa al nodo successivo.<\/li>\n<li>quando tutti i nodi hanno trasmesso i dati (o hanno saltato il proprio turno), il coordinatore inizia un nuovo ciclo.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nIn generale, questo ricorda il TDMA. Ma con la caratteristica che il nodo non utilizza il proprio intervallo temporale se non ha nulla da trasmettere. E la dimensione del frame non \u00e8 rigidamente definita, poich\u00e9 dipende dalla dimensione del pacchetto di dati trasmesso dal nodo. E tutto questo funziona sopra i normali frame Ethernet 802.3 (PLCA RS non \u00e8 obbligatorio, quindi deve esserci compatibilit\u00e0).<\/p>\n<p>Il risultato dell'uso del PLCA \u00e8 mostrato in basso nei grafici. Il primo \u2013 latenza in funzione del carico, il secondo \u2013 capacit\u00e0 di trasmissione in funzione del numero di nodi trasmittenti. \u00c8 evidente che la latenza \u00e8 diventata molto pi\u00f9 prevedibile. E nel caso peggiore \u00e8 due ordini di grandezza inferiore rispetto al caso peggiore di CSMA\/CD:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/62bd8e271e7d882095281b37f63d8426.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nE la capacit\u00e0 del canale nel caso del PLCA \u00e8 superiore, poich\u00e9 non viene sprecata per la risoluzione delle collisioni:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/b66a9bb8836a6d8d9aa0b21d1136f186.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<\/p>\n<h3>Connettori<\/h3>\n<p>\nInizialmente abbiamo scelto tra 6 opzioni di connettori offerte da diverse aziende. Alla fine, ci siamo concentrati su queste due opzioni: <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/0edb52b01e5d082069a10d46a57cd540.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPer le condizioni normali di utilizzo \u00e8 stato scelto il connettore LC IEC 63171-1 dell'azienda CommScope. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/a4b8c60e1ffbb0008973a0c5fe1d8dca.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPer le condizioni di utilizzo severe \u2013 la serie di connettori IEC 63171-6 (ex 61076-3-125) dell'azienda HARTING. Questi connettori sono progettati con gradi di protezione da IP20 a IP67.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Quattro porte Ethernet: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/88150dd0f844444ab76d6c3f394658f0.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nNaturalmente, i connettori e i cavi possono essere sia UTP che STP. <\/p>\n<h3>Altro<\/h3>\n<p>\n\u00c8 possibile utilizzare un normale cavo Ethernet a quattro coppie, utilizzando ogni coppia per un singolo canale SPE. Per non dover tirare quattro cavi separati in lontananza. Oppure utilizzare un cavo a coppia singola, e all'estremit\u00e0 distante installare uno switch Ethernet a coppia singola. <\/p>\n<p>\u00c8 possibile collegare questo switch direttamente alla rete locale dell'azienda, se una rete in fibra ottica \u00e8 gi\u00e0 stata stesa a lungo. \u00c8 possibile collegare sensori a questo switch e visualizzarne le letture qui. Direttamente sulla rete. Senza convertitori di interfaccia e gateway. <\/p>\n<p>E non devono necessariamente essere sensori. Possono essere videocamere, citofoni o lampadine \"intelligenti\". Attuatori di valvole o tornelli negli ingressi.<\/p>\n<p>Quindi si aprono prospettive interessanti. \u00c8 improbabile, ovviamente, che SPE sostituisca tutte le bus di campo. Ma sicuramente ne porter\u00e0 via una buona parte. Soprattutto nelle automobili.<\/p>\n<p><i>PS Non ho trovato il testo dello standard in accesso pubblico. Le informazioni sopra sono state raccolte da diverse presentazioni e materiali disponibili su internet. Quindi potrebbero esserci delle imprecisioni.<\/i><br \/>\n<br \/>Fonte: <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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