Үстүбүздөгү жылдын 5-февралында 10 Мбит Ethernetтин жаңы стандарты бекитилген. Ооба, сиз туура окудуңуз: секундасына он мегабит.
21-кылымда мынчалык "кичинекей" ылдамдык эмне үчүн керек? "Талаа автобусу" деген сыйымдуулуктун астында жашырылган зоопаркты алмаштыруу үчүн - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART ж.б. Алардын саны өтө көп, алар бири-бирине шайкеш келбейт жана конфигурациялоо салыштырмалуу кыйын. Бирок сиз жөн гана кабелди өчүргүчкө сайгыңыз келет, ушуну менен. Кадимки Ethernet менен бирдей.
Жана жакында бул мүмкүн болот! Таанышуу: "802.3cg-2019 - Ethernet үчүн IEEE стандарты - 5-түзөтүү: 10 Мб/с иштөөсү үчүн физикалык катмардын спецификациялары жана башкаруу параметрлери жана бир тең салмактуу өткөргүчтөрдүн жуптары аркылуу байланышкан кубаттуулукту жеткирүү."
Бул жаңы Ethernet эмнеси менен кызыктуу? Биринчиден, ал төрттөн ашык эмес, бир бурмаланган жупта иштейт. Ошондуктан, анын туташтыргычтары жана ичке кабелдери азыраак. Ал эми сенсорлорго жана кыймылдаткычтарга баруучу бурмаланган жуп кабелин колдоно аласыз.
Сиз Ethernet 100 метрге чейин иштейт деп талаша аласыз, бирок сенсорлор алда канча алыс жайгашкан. Чынында эле, бул көйгөй болгон. Бирок 802.3cg 1 кмге чейинки аралыкта иштейт! Бир убакта бир жуп! Жаман эмес?
Чындыгында, андан да жакшы: кубат бир эле түгөй аркылуу берилиши мүмкүн. Мына ушундан баштайбыз.
IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)
Менимче, көпчүлүгүңүздөр PoE (Power over Ethernet) жөнүндө уккансыздар жана кубат берүү үчүн 2 жуп зым керек экенин билесиздер. Күчтү киргизүү/чыгаруу ар бир жуптун трансформаторлорунун ортоңку чекиттеринде жүргүзүлөт. Бул бир жуп колдонуу мүмкүн эмес. Ошондуктан биз муну башкача кылышыбыз керек болчу. Кантип так төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн. Мисалы, классикалык PoE да кошулду.
бул жерде:
PSE - энергия булагы жабдуулар (энергия менен камсыздоо)
PD - кубатталган түзмөк (электр энергиясын керектөөчү алыскы аппарат)
Башында, 802.3bu 10 күч класстары болгон:
Булак чыңалуусунун үч шарттуу градациясы түс менен белгиленген: 12, 24 жана 48V.
Legend:
Vpse — электр менен камсыз кылуу чыңалуусу, В
Vpd min - PD боюнча минималдуу чыңалуу, V
I max — линиядагы максималдуу ток, А
Ppd max — максималдуу энергия керектөө PD, Вт
802.3cg протоколунун пайда болушу менен дагы 6 класс кошулду:
Албетте, мындай ар түрдүүлүк менен, PSE жана PD толук чыңалуудан мурун кубаттуулук классы боюнча макулдашылышы керек. Бул SCCP (Serial Communications Classification Protocol) аркылуу ишке ашырылат. Бул 333-Wire негизинде төмөн ылдамдыктагы протокол (1 bps). Ал негизги кубат линияга берилбеген учурда гана иштейт (анын ичинде уйку режиминде).
Блок-схема электр энергиясы кантип берилгенин көрсөтөт:
- 10мА ток берилет жана ал учунда 4V стабилдик диоддун бар экендиги текшерилет.
- күч классы макулдашылган
- негизги энергия менен камсыз кылынат
- эгерде керектөө 10мАдан төмөн түшсө, уйку режими иштетилет (күтүү режиминде 3.3V менен камсыз кылуу)
- керектөө 1мА ашса, уйку режиминен чыгат
Алдын ала белгилүү болсо, тамак-аш классы боюнча макулдашуунун кереги жок. Бул параметр Fast Startup Mode деп аталат. Ал, мисалы, машиналарда колдонулат, анткени туташкан жабдуулардын конфигурациясын өзгөртүүнүн кереги жок.
PSE жана PD экөө тең уйку режимин башташы мүмкүн.
Эми берилиштерди өткөрүп берүүнүн сүрөттөлүшүнө өтөбүз. Ал жерде дагы кызыктуу: стандарт эки иштөө режимин аныктайт - узак аралыкка жана кыска аралыкка.
10BASE-T1L
Бул узак жетүү мүмкүнчүлүгү. негизги мүнөздөмөлөрү болуп төмөнкүлөр саналат:
- диапазону - 1 км чейин
- өткөргүчтөр 18AWG (0.8мм2)
- 10 аралыкка чейин (жана эки терминалдык туташтыргычтар)
- чекиттен чекитке иштөө режими
- толук дуплекс
- символдук ылдамдыгы 7.5 Mbaud
- PAM-3 модуляциясы, 4B3T коддоо
- амплитудасы 1V (1Vpp) же 2.4V менен сигнал
- Energy Efficient Ethernet («тынч/жаңылоо» EEE) колдоосу
Албетте, бул параметр өнөр жай колдонмолору, кирүүнү башкаруу системалары, имараттарды автоматташтыруу, лифттер үчүн арналган. Чатырларда жайгашкан муздаткычтарды, кондиционерлерди жана желдеткичтерди башкаруу үчүн. Же техникалык бөлмөлөрдө жайгашкан жылытуу казандары жана насостору. Башкача айтканда, өнөр жайдан тышкары көптөгөн түрдүү колдонмолор бар. Буюмдардын Интернети (IoT) жөнүндө айтпай эле коёюн.
Белгилей кетсек, 10BASE-T1 Single Pair Ethernet (SPE) стандарттарынын бири гана. Ошондой эле 100BASE-T1 (802.3bw) жана 1000BASE-T1 (802.3bp) бар. Ырас, алар унаа колдонмолору үчүн иштелип чыккан, ошондуктан диапазону бар болгону 15 (UTP) же 40 метр (STP). Бирок, пландар мурунтан эле узак аралыкка 100BASE-T1L камтыйт. Ошентип, келечекте алар ылдамдыктын автоматтык сүйлөшүүсүн кошот.
Ошол эле учурда, координация колдонулбайт - интерфейстин "тез башталышы" жарыяланды: энергия менен камсыздоодон маалымат алмашуунун башталышына чейин 100 мс жетпейт.
Дагы бир вариант (милдеттүү эмес) - сигналдын ызы-чуу катышын жакшыртуу, каталардын санын азайтуу жана өндүрүштүк тоскоолдуктарга каршы туруу үчүн берүү амплитудасын 1ден 2.4 В чейин жогорулатуу.
Жана, албетте, EEE. Бул учурда өткөрө турган маалымат жок болсо, өткөргүчтү өчүрүү менен электр энергиясын үнөмдөөнүн бир жолу. Диаграмма бул кандай экенин көрсөтүп турат:
Дайындар жок - "Мен уктап калдым" деген билдирүүнү жөнөтөбүз жана ажыратабыз. Кээде ойгонуп, "Мен дагы эле ушул жердемин" деген билдирүүнү жөнөтөбүз. Берилиштер пайда болгондо, карама-каршы тарапка "Мен ойгонуп жатам" деп эскертилип, берүү башталат. Башкача айтканда, кабыл алгычтар гана тынымсыз иштеп жатат.
Эми алар стандарттын экинчи версиясын ойлоп табышканын карап көрөлү.
10BASE-T1S
Акыркы катынан бул кыска аралыктар үчүн протокол экени көрүнүп турат. Бирок T1L кыска аралыкта иштесе, эмне үчүн керек? Мүнөздөмөлөрдү окуу:
- чекиттен чекитке режиминде 15мге чейин диапазону
- дуплекс же жарым дуплекс
- проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
- символдук ылдамдыгы 12.5 Mbaud
- DME, коддоо 4B5B
- амплитудасы 1V (1Vpp) менен сигнал
- 4 аралыкка чейин (жана эки терминалдык туташтыргычтар)
- EEE колдоосу жок
Өзгөчө эч нерсе жок окшойт. Анда эмне үчүн? Бирок бул үчүн:
- көп чекиттүү режимде 25 мге чейин диапазону (8 түйүнгө чейин)
Жана бул:
- кагылышуудан качуу менен иштөө режими PLCA RS (PHY-деңгээлдеги кагылышууну болтурбоо элдештирүүчү субкатмары)
Жана бул алда канча кызыктуу, туурабы? Анткени башкаруу кабинеттеринде, станок-тордо, роботтордо жана машиналарда зымдардын санын бир кыйла кыскартууга жардам берет. Ал эми серверлерде, өчүргүчтөрдө жана башка электроникада I2C үчүн алмаштыруу катары колдонуу боюнча сунуштар бар.
Бирок көп чекит режиминин кемчиликтери бар. Негизгиси - бул жалпы маалымат берүүчү каражат. Албетте, кагылышуулар CSMA/CD аркылуу чечилет. Бирок кечигүү кандай болору белгисиз. Ал эми кээ бир колдонмолор үчүн бул абдан маанилүү. Ошондуктан, жаңы стандартта көп чекит атайын PLCA RS режими менен толукталды (кийинки бөлүмдү караңыз).
Экинчи кемчилик - PoDL көп чекитте иштебейт. Башкача айтканда, электр энергиясы өзүнчө кабель аркылуу берилиши керек же сайттын бир жеринен алынышы керек.
Бирок, чекиттен чекитке режимде PoDL да T1Sде иштейт.
PLCA RS
Бул режим төмөнкүдөй иштейт:
- түйүндөр идентификаторлорду өз ара бөлүштүрүшөт, ID=0 болгон түйүн координатор болуп калат
- координатор тармакка жаңы берүү циклинин башталышын көрсөтүүчү BEACON сигналын берет жана анын маалымат пакетин өткөрүп берет
- маалымат пакетин бергенден кийин, берүү кезеги кийинки түйүнгө өтөт
- эгерде түйүн 20 битти өткөрүү үчүн талап кылынган убакыттын ичинде өткөрүп баштабаса, кезек кийинки түйүнгө өтөт
- бардык түйүндөр маалыматтарды өткөрүп бергенде (же өз кезегин өткөрүп жибергенде), координатор жаңы циклди баштайт
Жалпысынан алганда, бул TDMA окшош. Бирок өзгөчөлүгү менен түйүн өткөрө турган эч нерсеси жок болсо, анын убакыт алкагын колдонбойт. Ал эми кадрдын өлчөмү так аныкталган эмес, анткени... түйүн аркылуу берилүүчү маалымат пакетинин өлчөмүнө жараша болот. Жана мунун баары стандарттуу 802.3 Ethernet алкактарынын үстүндө иштейт (PLCA RS милдеттүү эмес, ошондуктан шайкештик болушу керек).
PLCA колдонуунун натыйжасы төмөндө графиктерде көрсөтүлгөн. Биринчиси - жүккө жараша кечигүү, экинчиси - өткөрүү түйүндөрүнүн санына жараша өткөрүү. Бул кечиктирүү алда канча алдын ала болуп калганы ачык байкалат. Ал эми эң начар учурда бул эң начар CSMA/CDге караганда 2 даражага аз:
Ал эми PLCA учурда каналдын кубаттуулугу жогору, анткени кагылышууларды чечүү үчүн жумшалбайт:
бириктиргичтери
Башында, биз ар кандай компаниялар тарабынан сунушталган 6 туташтыргыч параметрлерин тандап алган. Натыйжада, биз бул эки вариантты чечтик:
Кадимки иштөө шарттары үчүн CommScope'дун IEC 63171-1 LC туташтыргычы тандалган.
Катуу чөйрөлөр үчүн - IEC 63171-6 (мурунку 61076-3-125) HARTING туташтыргычы. Бул туташтыргычтар IP20дан IP67ге чейинки коргоо даражалары үчүн иштелип чыккан.
Албетте, туташтыргычтар жана кабелдер UTP же STP болушу мүмкүн.
Прочее
Сиз ар бир жупту өзүнчө SPE каналы үчүн колдонуп, кадимки төрт жуп Ethernet кабелин колдоно аласыз. Алыскы бир жерге төрт өзүнчө кабелди тартпаш үчүн. Же бир түгөйлүү кабелди колдонуп, эң четине бир жуптуу Ethernet которгучун орнотуңуз.
Же бул которгучту түздөн-түз ишкананын жергиликтүү тармагына туташтыра аласыз, эгерде тармак була-оптика аркылуу узак аралыкка узартылган болсо. Ага сенсорлорду жабыңыз жана алардын окууларын бул жерден окуңуз. Түздөн-түз тармакта. Интерфейстердин конвертерлери жана шлюздары жок.
Жана булар сөзсүз түрдө сенсорлор болбошу керек. Видео камералар, домофондор же акылдуу лампалар болушу мүмкүн. Кире бериштеги кээ бир клапандардын же турникеттердин дисктери.
Ошентип, перспективалар кызыктуу ачылып жатат. Албетте, SPE бардык талаа автобустарын алмаштырышы күмөн. Бирок ал алардын ичинен бир бөлүгүн алат. Албетте, унааларда.
PS Мен стандарттын текстин коомдук доменден тапкан жокмун. Жогорудагы маалыматтар ар кандай презентациялардан жана интернетте бар материалдардан бөлүк-бөлүк чогултулду. Андыктан анда так эместиктер болушу мүмкүн.
Source: www.habr.com