De 5. Februar vun dësem Joer gouf en neie Standard fir 10-Mbit Ethernet guttgeheescht. Jo, Dir liest richteg: zéng Megabit pro Sekonn.
Firwat ass esou eng "kleng" Geschwindegkeet am 21. Joerhonnert gebraucht? Fir den Zoo ze ersetzen deen ënner dem capacious Numm "Feldbus" verstoppt ass - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, etc. Et ginn ze vill vun hinnen, si sinn inkompatibel mateneen a si relativ schwéier ze konfiguréieren. Awer Dir wëllt just de Kabel an de Schalter pluggen, an dat ass et. Selwecht wéi mat normale Ethernet.
A geschwënn ass et méiglech! Trefft: "802.3cg-2019 - IEEE Standard fir Ethernet - Amendment 5: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Mb/s Operation and Associated Power Delivery about a Single Balanced Pair of Conductors."
Wat ass sou spannend un dësem neien Ethernet? Als éischt funktionnéiert et iwwer ee verdrësselte Paar, an net iwwer véier. Dofir huet et manner Stecker a méi dënn Kabelen. An Dir kënnt scho geluecht verdreift Pair Kabel benotzen, déi op d'Sensoren an Aktuatoren geet.
Dir kéint streiden datt Ethernet bis zu 100 Meter funktionnéiert, awer d'Sensoren si vill méi wäit. Tatsächlech war dëst fréier e Problem. Mee 802.3cg funktionéiert op enger Distanz vu bis zu 1 km! Ee Paar gläichzäiteg! Net schlecht?
Tatsächlech nach besser: Kraaft kann och duerch datselwecht Paar geliwwert ginn. Do fänke mer un.
IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)
Ech denken, datt vill vun iech iwwer PoE (Power over Ethernet) héieren hunn a wëssen datt 2 Pairen Drot gebraucht ginn fir Kraaft ze vermëttelen. Power Input / Output gëtt an de Mëttelpunkte vun den Transformatoren vun all Paar gemaach. Dëst kann net mat engem Paar gemaach ginn. Dofir hu mir et missen anescht maachen. Wéi genau ass an der Figur hei ënnen gewisen. Zum Beispill gouf och klassesch PoE bäigefüügt.
Hei:
PSE - Power Sourcing Ausrüstung (Energieversuergung)
PD - ugedriwwen Apparat (Far-End-Apparat dat Stroum verbraucht)
Am Ufank hat 802.3bu 10 Kraaftklassen:
Dräi konventionell Gradatioune vu Quellspannung sinn a Faarf markéiert: 12, 24 an 48V.
Bezeechnungen:
Vpse - Stroumversuergungsspannung, V
Vpd min - Minimum Volt op PD, V
I max - maximal Stroum an der Linn, A
Ppd max - maximal Energieverbrauch PD, W
Mat dem Advent vum 802.3cg Protokoll goufen 6 méi Klassen derbäigesat:
Natierlech, mat sou enger Diversitéit, mussen d'PSE an d'PD iwwer d'Kraaftklasse averstane sinn ier se voll Spannung applizéieren. Dëst gëtt mat SCCP (Serial Communications Classification Protocol) gemaach. Dëst ass e Low-Speed-Protokoll (333 bps) baséiert op 1-Wire. Et funktionnéiert nëmme wann d'Haaptkraaft net op d'Linn geliwwert gëtt (och am Schlofmodus).
De Blockdiagramm weist wéi d'Kraaft geliwwert gëtt:
- e Stroum vun 10mA gëtt geliwwert an d'Präsenz vun enger 4V Zenerdiode op deem Enn gëtt gepréift
- Kraaftklass ass ausgemaach
- Haaptkraaft gëtt geliwwert
- wann de Verbrauch ënner 10mA fällt, gëtt de Schlofmodus aktivéiert (Versuergung vu Standby Kraaft 3.3V)
- wann de Konsum méi wéi 1mA ass, geet de Schlofmodus eraus
Et ass net néideg op der Liewensmëttel Klass averstanen wann et am Viraus bekannt ass. Dës Optioun gëtt Fast Startup Mode genannt. Et gëtt zum Beispill an Autoen benotzt, well et ass net néideg der Konfiguratioun vun der verbonne Equipement ze änneren.
Béid PSE an PD kënne Schlofmodus initiéieren.
Loosst eis elo op d'Beschreiwung vum Datenübertragung goen. Et ass och interessant do: de Standard definéiert zwee Operatiounsmodi - laang Streck a fir kuerz Distanzen.
10BASE-T1L Präis
Dëst ass eng laang erreechend Optioun. D'Haaptcharakteristike sinn wéi follegt:
- Reechwäit - bis zu 1 km
- Conductor 18AWG (0.8mm2)
- bis zu 10 Zwëschenstecker (an zwee Klemmestecker)
- Punkt-zu-Punkt Operatiounsmodus
- voll Duplex
- Symbol Taux 7.5 Mbaud
- PAM-3 Modulatioun, 4B3T Kodéierung
- Signal mat Amplituden 1V (1Vpp) oder 2.4V
- Energieeffizient Ethernet ("quiet / refresh" EEE) Ënnerstëtzung
Natierlech ass dës Optioun fir industriell Uwendungen, Zougangskontrollsystemer, Bauautomatioun, Liften geduecht. Fir d'Kontroll vu Chiller, Klimaanlagen a Fans op Diech ze kontrolléieren. Oder Heizkessel a Pompelen an technesch Zëmmeren. Dat ass, et gi vill verschidden Uwendungen nieft der Industrie. Net ze ernimmen den Internet vun de Saachen (IoT).
Et ass derwäert ze ernimmen datt 10BASE-T1 nëmmen ee vun den Single Pair Ethernet (SPE) Standarden ass. Et ginn och 100BASE-T1 (802.3bw) an 1000BASE-T1 (802.3bp). True, si goufen fir Automotive Uwendungen entwéckelt, sou datt d'Gamme do nëmmen 15 (UTP) oder 40 Meter (STP) ass. Wéi och ëmmer, Pläng enthalen schonn e Wäitschoss 100BASE-T1L. Also an Zukunft wäerte se automatesch Verhandlunge vu Geschwindegkeet addéieren.
An der Tëschenzäit gëtt d'Koordinatioun net benotzt - e "Schnellstart" vun der Interface gëtt deklaréiert: manner wéi 100ms vun der Energieversuergung bis zum Start vum Datenaustausch.
Eng aner Optioun (fakultativ) ass d'Transmissiounsamplitude vun 1 op 2.4V ze erhéijen fir de Signal-to-Geräusche Verhältnis ze verbesseren, d'Zuel vu Feeler ze reduzéieren an d'industriell Interferenz entgéintzewierken.
An, natierlech, EEE. Dëst ass e Wee fir Elektrizitéit ze spueren andeems Dir de Sender ausschalt wann et am Moment keng Daten iwwerdroe gëtt. Den Diagramm weist wéi dëst ausgesäit:
Keng Daten - mir schécken de Message "Ech sinn an d'Bett gaang" an trennen. Heiansdo erwächen mir a schécken de Message "Ech sinn nach ëmmer hei." Wann d'Donnéeën erschéngen, gëtt de Géigendeel Alarm "Ech erwächen" an d'Transmissioun fänkt un. Dat ass, nëmmen d'Empfänger schaffen permanent.
Loosst eis elo kucken wat se mat der zweeter Versioun vum Standard ukomm sinn.
10BASE-T1S Präis
Scho vum leschte Bréif ass kloer, datt et e Protokoll fir kuerz Distanzen ass. Mee firwat ass et néideg wann T1L op kuerz Distanzen Wierker? Liest d'Charakteristiken:
- Gamme bis zu 15m am Punkt-zu-Punkt Modus
- Duplex oder hallef Duplex
- проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
- Symbol Taux 12.5 Mbaud
- DME, Kodéierung 4B5B
- Signal mat Amplituden 1V (1Vpp)
- bis zu 4 Zwëschenstecker (an zwee Klemmstecker)
- keng EEE Ënnerstëtzung
Et schéngt wéi näischt Besonnesches. Also fir wat ass et? Awer fir dëst:
- Gamme bis zu 25m am Multipoint Modus (bis zu 8 Kniet)
An dëst:
- Operatiounsmodus mat Kollisiounsvermeidung PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)
An dëst ass vill méi interessant, ass et net? Well hëlleft immens d'Zuel vun Dréit ofgepëtzt an Kontroll cabinets reduzéieren, Maschinnen, Roboteren, an Autoen. An et gi scho Virschléi fir et als Ersatz fir I2C an Serveren, Schalter an aner Elektronik ze benotzen.
Awer Multipoint Modus huet seng Nodeeler. Den Haaptgrond ass e gemeinsame Datetransmissionsmedium. Natierlech ginn Kollisiounen mat CSMA / CD geléist. Awer et ass onbekannt wat d'Verspéidung wäert sinn. A fir e puer Uwendungen ass dëst kritesch. Dofir gouf am neie Standard Multipoint mat engem speziellen PLCA RS Modus ergänzt (kuckt déi nächst Rubrik).
Den zweeten Nodeel ass datt PoDL net a Multipoint funktionnéiert. Dat ass, Kraaft muss iwwer e separaten Kabel geliwwert ginn oder iergendwou op der Plaz geholl ginn.
Wéi och ëmmer, am Punkt-zu-Punkt Modus funktionnéiert PoDL och op T1S.
PLCA RS
Dëse Modus funktionnéiert wéi follegt:
- Noden verdeelen Identifikatiounen ënner sech, den Node mat ID = 0 gëtt de Koordinator
- de Koordinator stellt e BEACON-Signal un d'Netz eraus, weist den Ufank vun engem neien Iwwerdroungszyklus un a vermëttelt säin Datepaket
- no der Iwwerdroung vun engem Datepaket geet d'Transmissiounsschlaang op den nächsten Node
- wann den Node net an der Zäit déi néideg ass fir 20 Bits ze vermëttelen ugefaangen huet, geet d'Schlaang op den nächsten Node
- wann all Wirbelen Daten iwwerdroen hunn (oder hiren Tour iwwersprangen), fänkt de Koordinator en neien Zyklus un
Am Allgemengen gläicht et TDMA. Awer mat der Besonderheet datt den Node säin Zäitframe net benotzt wann et näischt ze iwwerdroen huet. An d'Kadergréisst ass net strikt definéiert, well ... hänkt vun der Gréisst vum Datepaket of, dat vum Node iwwerdroe gëtt. An et leeft alles uewen op Standard 802.3 Ethernet Rummen (PLCA RS ass fakultativ, also sollt et Kompatibilitéit sinn).
D'Resultat vun der Benotzung vun PLCA gëtt ënnen an de Grafike gewisen. Déi éischt ass d'Verspéidung ofhängeg vun der Belaaschtung, déi zweet ass den Duerchgang ofhängeg vun der Unzuel vun den Iwwerdroungsnoden. Et ass kloer ze bemierken datt d'Verspéidung vill méi prévisibel ginn ass. An am schlëmmste Fall sinn et 2 Uerderen manner wéi am schlëmmste Fall CSMA/CD:
An d'Kanalkapazitéit am Fall vun PLCA ass méi héich, well gëtt net fir Kollisiounen ze léisen ausginn:
Stecker
Am Ufank hu mir aus 6 Connectoroptiounen gewielt, déi vu verschiddene Firmen ugebuede ginn. Als Resultat hu mir eis op dës zwou Optiounen festgeluecht:
Fir normal Operatiounsbedingunge gouf de CommScope IEC 63171-1 LC Connector ausgewielt.
Fir haart Ëmfeld - d'IEC 63171-6 (fréier 61076-3-125) Connector Famill vun HARTING. Dës Stecker si fir Schutzgraden vun IP20 bis IP67 entwéckelt.
Natierlech kënne Stecker a Kabelen entweder UTP oder STP sinn.
Прочее
Dir kënnt e normale Véier-Pair Ethernet Kabel benotzen, mat all Paar fir eng separat SPE Kanal. Fir net véier separat Kabelen iergendwou an d'Distanz ze zéien. Oder benotzen engem Single-Paar Kabel, an installéiert engem Single-Paar Ethernet Schalter um wäit Enn.
Oder Dir kënnt dëse Schalter direkt mat dem lokalen Netzwierk vun der Entreprise verbannen, wann en Netz scho iwwer laang Distanzen iwwer Glasfaser verlängert gouf. Stiech Sensoren do dran, a liest d'Liesunge vun hinnen hei. Direkt am Netz. Ouni Interface Converter a Paarte.
An dës mussen net onbedéngt Sensoren sinn. Et kënne Videokameraen, Intercoms oder Smart Glühbirnen sinn. Fuert vun e puer Ventile oder Turnstile bei Entréeën.
Also d'Perspektive ginn interessant op. Et ass natierlech onwahrscheinlech datt SPE all Feldbussen ersetzt. Awer hien wäert e faire Stéck aus hinnen huelen. Bestëmmt an Autoen.
PS Ech hunn den Text vum Standard net am Domaine public fonnt. Déi uewe genannte Informatioun gouf Stéck fir Stéck aus verschiddene Presentatiounen a Materialien um Internet gesammelt. Et kann also Ongenauegkeeten dra sinn.
Source: will.com