{"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":"Porta Ethernet da 1\/4: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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 l'Ethernet a 10 megabit. S\u00ec, avete letto bene: dieci megabit al secondo.<\/p>\n<p>A cosa serve una velocit\u00e0 cos\u00ec \"piccola\" nel 21\u00b0 secolo? Per sostituire quel caos che si nasconde sotto l'eloquente nome 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 complessi 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 sar\u00e0 possibile! Presentiamo: \"802.3cg-2019 - Standard IEEE per Ethernet - Emendamento 5: specifiche del livello fisico e parametri di gestione per operazioni a 10 Mb\/s e fornitura di energia associata attraverso una singola coppia bilanciata di conduttori\". <\/p>\n<p>Cosa rende interessante questo nuovo Ethernet? Prima di tutto, funziona su una sola coppia di cavi anzich\u00e9 su quattro. Pertanto ha connettori pi\u00f9 piccoli e cavi pi\u00f9 sottili. E si pu\u00f2 utilizzare la coppia gi\u00e0 installata che va ai sensori e agli attuatori.<\/p>\n<p>Potreste obiettare che l'Ethernet funziona fino a 100 metri, mentre i sensori sono 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, vero? <\/p>\n<p>In realt\u00e0, \u00e8 ancora meglio: sulla stessa coppia pu\u00f2 essere fornita anche l'alimentazione. Da qui iniziamo.<\/p>\n<h3>IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)<\/h3>\n<p>\nPenso che molti di voi abbiano sentito parlare del PoE (Power over Ethernet) e sappiano che per fornire alimentazione sono necessarie 2 coppie di fili. L'ingresso\/uscita dell'alimentazione \u00e8 realizzato nei punti medi dei trasformatori di ciascuna coppia. Utilizzando una coppia, ci\u00f2 non \u00e8 possibile. Per questo \u00e8 stato necessario adottare un approccio diverso. Come esemplificato nel diagramma qui sotto. Per confronto, \u00e8 stato incluso anche il classico PoE.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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 - power sourcing equipment (fonte di alimentazione)<br \/>\nPD - powered device (dispositivo alla fine, che consuma elettricit\u00e0)<\/p>\n<p>Inizialmente, l'802.3bu aveva 10 classi di alimentazione:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/5d089748498a37f5ae75cc0b8629dc42.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nIn rosso sono evidenziate tre gradazioni convenzionali della tensione della fonte: 12, 24 e 48V.<\/p>\n<p>Designazioni:<br \/>\nVpse - tensione della fonte di alimentazione, V<br \/>\nVpd min - tensione minima su PD, V<br \/>\nI max - corrente massima nella linea, A<br \/>\nPpd max - 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=\"Porta Ethernet da 1\/4: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/cb2677254d132ad27c4daf06489795ea.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nNaturalmente, con una tale variet\u00e0 di PSE e PD devono coordinare la classe di alimentazione prima di fornire la tensione piena. Questo avviene tramite SCCP (Serial Communications Classification Protocol). \u00c8 un protocollo a bassa velocit\u00e0 (333 bit\/s) basato su 1-Wire. Funziona solo quando non \u00e8 presente alimentazione principale nella linea (incluso in modalit\u00e0 sleep).<\/p>\n<p>Lo schema mostra come viene fornita l'alimentazione:<\/p>\n<ul>\n<li>si fornisce una corrente di 10mA e si verifica la presenza di un regolatore a 4V all'altra estremit\u00e0<\/li>\n<li>si esegue il coordinamento della classe di alimentazione<\/li>\n<li>si fornisce l'alimentazione principale<\/li>\n<li>se il consumo scende sotto i 10mA - si attiva la modalit\u00e0 sleep (fornitura di alimentazione di standby a 3.3V)<\/li>\n<li>se il consumo supera 1mA - si esce dalla modalit\u00e0 sleep<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/ac282970ea69804211da01c9c6a384b8.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nIl coordinamento della classe di alimentazione non \u00e8 necessario se \u00e8 gi\u00e0 noto. Questa opzione \u00e8 chiamata Fast Startup Mode. Viene utilizzata, ad esempio, nelle automobili, poich\u00e9 non c'\u00e8 bisogno di cambiare la configurazione dell'equipaggiamento collegato.<\/p>\n<p>La modalit\u00e0 sleep pu\u00f2 essere attivata sia dal PSE che dal PD.<\/p>\n<p>Passiamo ora alla descrizione della trasmissione dei dati. Anche qui ci sono aspetti interessanti: nello standard sono definiti due modalit\u00e0 operative - a lungo raggio e per brevi distanze. <\/p>\n<h3>10BASE-T1L<\/h3>\n<p>\nQuesta \u00e8 la versione per grandi distanze (long reach). Le caratteristiche principali sono le seguenti:<\/p>\n<ul>\n<li>distanza operativa - fino a 1 km<\/li>\n<li>conduttori 18AWG (0.8mm2)<\/li>\n<li>fino a 10 connettori intermedi (e due terminali)<\/li>\n<li>modalit\u00e0 di lavoro punto-a-punto<\/li>\n<li>full duplex<\/li>\n<li>velocit\u00e0 simbolica 7.5Mbod<\/li>\n<li>modulazione PAM-3, codifica 4B3T<\/li>\n<li>segnale con ampiezza di 1V (1Vpp) o 2.4V<\/li>\n<li>supporto per Energy Efficient Ethernet (\u201cquiet\/refresh\u201d EEE)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n\u00c8 ovvio che questa opzione \u00e8 destinata all'uso industriale, ai sistemi di controllo degli accessi, all'automazione degli edifici, agli ascensori. Per il controllo dei chiller, dei condizionatori, delle ventole installate sui tetti. O per le caldaie e le pompe presenti nei locali tecnici. Cio\u00e8, ci sono innumerevoli applicazioni oltre all'industria. Senza contare l'Internet delle cose (IoT).<\/p>\n<p>Vale la pena notare che il 10BASE-T1 \u00e8 solo uno degli standard Single Pair Ethernet (SPE). Ci sono anche 100BASE-T1 (802.3bw) e 1000BASE-T1 (802.3bp). Tuttavia, sono stati sviluppati per applicazioni automobilistiche, quindi la distanza in questo caso \u00e8 solo di 15 (UTP) o 40 metri (STP). Tuttavia, ci sono gi\u00e0 piani per un 100BASE-T1L a lungo raggio. Pertanto, in futuro verr\u00e0 aggiunta l'autoconfigurazione della velocit\u00e0. <\/p>\n<p>Nel frattempo, poich\u00e9 la configurazione non viene utilizzata - \u00e8 stato dichiarato un \"avvio veloce\" dell'interfaccia: meno di 100 ms dall'accensione fino all'inizio dello scambio di dati.<\/p>\n<p>Un'altra opzione (facoltativa) \u00e8 aumentare l'ampiezza del segnale da 1 a 2.4V per migliorare il rapporto segnale\/rumore, ridurre gli errori e contrastare le interferenze industriali.<\/p>\n<p>E, ovviamente, l'EEE. Questo \u00e8 un modo per risparmiare energia spegnendo il trasmettitore quando non ci sono dati da inviare. Nel diagramma \u00e8 mostrato come appare:<br \/>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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 \"sono andata a dormire\" e ci disconnettiamo. Di tanto in tanto ci svegliamo e inviamo un messaggio \"sono ancora qui\". Quando ci sono dati, la parte opposta riceve un avviso \"mi sto svegliando\" e inizia la trasmissione. Cio\u00e8, solo i ricevitori sono sempre attivi.<\/p>\n<p>Ora vediamo cosa hanno pensato per la seconda opzione dello standard.<\/p>\n<h3>10BASE-T1S<\/h3>\n<p>\nGi\u00e0 dall'ultima lettera si capisce che \u00e8 un protocollo per brevi distanze (short reach). Ma a cosa serve, se a brevi distanze funziona anche T1L? Leggiamo le specifiche:<\/p>\n<ul>\n<li>distanza fino a 15m in modalit\u00e0 punto-punto<\/li>\n<li>duplex o half-duplex<\/li>\n<li>conduttori 24-26AWG (0.2-0.13mm2)<\/li>\n<li>velocit\u00e0 simbolo 12.5Mbaud<\/li>\n<li>DME, codifica 4B5B<\/li>\n<li>segnale con ampiezza di 1V (1Vpp)<\/li>\n<li>fino a 4 connettori intermedi (e due finali)<\/li>\n<li>nessun supporto EEE<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nSembra che non ci sia niente di speciale. Ma a cosa serve?<\/p>\n<ul>\n<li>Distanza fino a 25m in modalit\u00e0 multipoint (fino a 8 nodi)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nE questo:<\/p>\n<ul>\n<li>modalit\u00e0 operativa con prevenzione delle collisioni PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nE questo \u00e8 molto pi\u00f9 interessante, vero? Poich\u00e9 aiuta a ridurre notevolmente il numero di fili nei quadri di controllo, nelle macchine, nei robot, nelle automobili. Ci sono gi\u00e0 proposte per usarlo 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=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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 degli svantaggi. Il principale \u00e8 la rete di trasmissione dati condivisa. Certamente, le collisioni vengono risolte con CSMA\/CD. Ma non si sa quale sar\u00e0 il ritardo in questo caso. E per alcune applicazioni \u00e8 critico. Pertanto, nel nuovo standard, \u00e8 stato aggiunto un modo speciale per il multipoint, PLCA RS (vedi sezione successiva).<\/p>\n<p>Un secondo svantaggio \u00e8 che nel multipoint non funziona PoDL. Cio\u00e8, l'alimentazione deve essere fornita tramite un cavo separato o prelevata localmente. <\/p>\n<p>Tuttavia, nel modo punto-punto, PoDL funziona anche su T1S.<\/p>\n<h3>PLCA RS<\/h3>\n<p>\nQuesto modo funziona come segue:<\/p>\n<ul>\n<li>i nodi si scambiano identificatori, il nodo con ID=0 diventa il coordinatore<\/li>\n<li>il coordinatore invia nella rete il segnale BEACON che indica l'inizio di un nuovo ciclo di trasmissione e trasmette il proprio pacchetto dati<\/li>\n<li>dopo la trasmissione del pacchetto dati, la coda per la trasmissione passa al nodo successivo<\/li>\n<li>se nel tempo necessario per trasmettere 20 bit un nodo non inizia la trasmissione, la coda passa al nodo successivo<\/li>\n<li>quando tutti i nodi hanno trasmesso dati (o hanno saltato il loro turno), il coordinatore inizia un nuovo ciclo<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nIn generale, questo assomiglia a TDMA. Ma con la particolarit\u00e0 che un nodo non utilizza il proprio frame 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 frame standard Ethernet 802.3 (PLCA RS non \u00e8 obbligatorio, quindi deve esserci compatibilit\u00e0).<\/p>\n<p>Il risultato dell'uso di PLCA \u2013 in basso nei grafici. Il primo \u2013 ritardo in funzione del carico, il secondo \u2013 larghezza di banda in funzione del numero di nodi trasmittenti. \u00c8 evidente che il ritardo \u00e8 diventato molto pi\u00f9 prevedibile. E nel caso peggiore \u00e8 di 2 ordini di grandezza inferiore rispetto al caso peggiore di CSMA\/CD:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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 larghezza di banda del canale nel caso di PLCA \u00e8 superiore, poich\u00e9 non viene sprecata per la risoluzione delle collisioni:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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>Porte<\/h3>\n<p>\nInizialmente sono stati scelti tra 6 opzioni di connettori proposte da diverse aziende. Alla fine ci siamo concentrati su queste due opzioni: <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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 normali condizioni operative \u00e8 stato selezionato il connettore LC IEC 63171-1 della CommScope. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: vecchia velocit\u00e0, nuove possibilit\u00e0\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/a4b8c60e1ffbb0008973a0c5fe1d8dca.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPer condizioni di funzionamento severo \u2013 la famiglia di connettori IEC 63171-6 (ex 61076-3-125) della HARTING. Questi connettori sono classificati per gradi di protezione da IP20 a IP67.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Porta Ethernet da 1\/4: 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, usando ogni coppia per un canale SPE separato. Per evitare di estrarre quattro cavi separati in direzioni diverse. Oppure utilizzare un cavo a coppia singola, e all'altro capo posizionare uno switch Ethernet a singola coppia. <\/p>\n<p>E si pu\u00f2 collegare questo switch direttamente alla rete locale dell'azienda, se \u00e8 gi\u00e0 stata stesa una rete in fibra ottica in direzioni lontane. Collegare sensori l\u00ec e visualizzare i dati qui. Diretto 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 per valvole o tornelli agli ingressi.<\/p>\n<p>Quindi si aprono prospettive interessanti. \u00c8 improbabile che, naturalmente, SPE sostituisca tutti i bus di campo. Ma ne prender\u00e0 sicuramente una buona parte. Soprattutto nelle automobili.<\/p>\n<p><i>PS Non ho trovato il testo dello standard in accesso pubblico. Le informazioni sopra riportate sono state raccolte a pezzi da varie presentazioni e materiali disponibili su internet. Quindi potrebbero esserci 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 \u0442\u0430\u043a\u0430\u044f \u00ab\u043c\u0430\u043b\u0435\u043d\u044c\u043a\u0430\u044f\u00bb \u0441\u043a\u043e\u0440\u043e\u0441\u0442\u044c? 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S\u00ec, avete letto bene: dieci megabit al secondo. A cosa serve nel 21\u00b0 secolo una velocit\u00e0 cos\u00ec 'piccola'? Per sostituire quel caos che si nasconde sotto il nome di 'bus di campo' \u2014 Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, ecc. 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