इथरनेट तिमाही: जुनी गती, नवीन संधी

या वर्षाच्या 5 फेब्रुवारी रोजी, 10-Mbit इथरनेटसाठी नवीन मानक मंजूर करण्यात आले. होय, तुम्ही ते बरोबर वाचले: दहा मेगाबिट प्रति सेकंद.

21 व्या शतकात इतका "लहान" वेग का आवश्यक आहे? “फील्ड बस” या विशाल नावाखाली लपलेले प्राणीसंग्रहालय बदलण्यासाठी - प्रोफिबस, मॉडबस, सीसी-लिंक, कॅन, फ्लेक्सरे, हार्ट इ. त्यापैकी बरेच आहेत, ते एकमेकांशी विसंगत आहेत आणि कॉन्फिगर करणे तुलनेने कठीण आहे. परंतु तुम्हाला फक्त केबल स्विचमध्ये जोडायची आहे आणि ते झाले. नियमित इथरनेट प्रमाणेच.

आणि लवकरच ते शक्य होईल! भेटा: "802.3cg-2019 - इथरनेटसाठी IEEE मानक - दुरुस्ती 5: 10 Mb/s ऑपरेशनसाठी भौतिक स्तर तपशील आणि व्यवस्थापन पॅरामीटर्स आणि कंडक्टरच्या एकल संतुलित जोडीवर संबंधित पॉवर डिलिव्हरी."

या नवीन इथरनेटबद्दल इतके रोमांचक काय आहे? सर्व प्रथम, ते एका वळलेल्या जोडीवर कार्य करते, चारपेक्षा जास्त नाही. त्यामुळे, त्यात कमी कनेक्टर आणि पातळ केबल्स आहेत. आणि तुम्ही सेन्सर्स आणि अ‍ॅक्ट्युएटर्सकडे जाणारी आधीच घातलेली ट्विस्टेड पेअर केबल वापरू शकता.

तुम्ही असा तर्क करू शकता की इथरनेट 100 मीटर पर्यंत कार्य करते, परंतु सेन्सर बरेच पुढे आहेत. खरंच, ही एक समस्या असायची. पण 802.3cg 1 किमी अंतरावर काम करते! एका वेळी एक जोडी! वाईट नाही?

खरं तर, आणखी चांगले: त्याच जोडीद्वारे वीज देखील पुरवली जाऊ शकते. तिथूनच आपण सुरुवात करू.

IEEE 802.3bu पॉवर ओव्हर डेटा लाइन्स (PoDL)

मला वाटते की तुमच्यापैकी अनेकांनी PoE (पॉवर ओव्हर इथरनेट) बद्दल ऐकले आहे आणि मला माहित आहे की वीज प्रसारित करण्यासाठी वायरच्या 2 जोड्या आवश्यक आहेत. पॉवर इनपुट/आउटपुट प्रत्येक जोडीच्या ट्रान्सफॉर्मरच्या मधल्या बिंदूंवर केले जाते. हे एक जोडी वापरून केले जाऊ शकत नाही. म्हणून, आम्हाला ते वेगळ्या पद्धतीने करावे लागले. खालील आकृतीत नेमके कसे दाखवले आहे. उदाहरणार्थ, क्लासिक PoE देखील जोडले गेले आहे.

येथेः
PSE - पॉवर सोर्सिंग उपकरणे (वीज पुरवठा)
PD - पॉवर्ड डिव्हाईस (वीज वापरणारे दूरचे उपकरण)

सुरुवातीला, 802.3bu मध्ये 10 पॉवर वर्ग होते:

स्त्रोत व्होल्टेजचे तीन पारंपारिक ग्रेडेशन रंगात हायलाइट केले जातात: 12, 24 आणि 48V.

पौराणिक कथा:
Vpse - वीज पुरवठा व्होल्टेज, V
Vpd min - PD वर किमान व्होल्टेज, V
I कमाल — रेषेतील कमाल प्रवाह, A
Ppd max — जास्तीत जास्त वीज वापर PD, W

802.3cg प्रोटोकॉलच्या आगमनाने, आणखी 6 वर्ग जोडले गेले:

अर्थात, अशा विविधतेसह, PSE आणि PD ने पूर्ण व्होल्टेज लागू करण्यापूर्वी पॉवर क्लासवर सहमत असणे आवश्यक आहे. हे SCCP (सिरियल कम्युनिकेशन्स क्लासिफिकेशन प्रोटोकॉल) वापरून केले जाते. हा 333-वायरवर आधारित लो-स्पीड प्रोटोकॉल (1 bps) आहे. हे केवळ तेव्हाच कार्य करते जेव्हा मुख्य उर्जा लाइनला पुरवली जात नाही (स्लीप मोडसह).

ब्लॉक आकृती दर्शवते की वीज कशी पुरवली जाते:

• 10mA चा करंट पुरवला जातो आणि त्या टोकाला 4V झेनर डायोडची उपस्थिती तपासली जाते
• शक्ती वर्ग सहमत आहे
• मुख्य वीज पुरवली जाते
• जर वापर 10mA पेक्षा कमी झाला, तर स्लीप मोड सक्रिय केला जातो (स्टँडबाय पॉवर 3.3V चा पुरवठा)
• जर वापर 1mA पेक्षा जास्त असेल तर, स्लीप मोड बाहेर पडेल

फूड क्लास अगोदर माहीत असेल तर त्यावर सहमत होण्याची गरज नाही. या पर्यायाला फास्ट स्टार्टअप मोड म्हणतात. हे वापरले जाते, उदाहरणार्थ, कारमध्ये, कारण कनेक्ट केलेल्या उपकरणांचे कॉन्फिगरेशन बदलण्याची आवश्यकता नाही.

PSE आणि PD दोन्ही स्लीप मोड सुरू करू शकतात.

आता डेटा ट्रान्सफरच्या वर्णनाकडे वळू. हे तेथे देखील मनोरंजक आहे: मानक दोन ऑपरेटिंग मोड परिभाषित करते - लांब-श्रेणी आणि लहान अंतरांसाठी.

10BASE-T1L

हा एक लांब पोहोचण्याचा पर्याय आहे. मुख्य वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत:

• श्रेणी - 1 किमी पर्यंत
• कंडक्टर 18AWG (0.8mm2)
• 10 इंटरमीडिएट कनेक्टर पर्यंत (आणि दोन टर्मिनल कनेक्टर)
• पॉइंट-टू-पॉइंट ऑपरेटिंग मोड
• संपूर्णत: दुमजली
• प्रतीक दर 7.5 Mbaud
• PAM-3 मॉड्यूलेशन, 4B3T एन्कोडिंग
• मोठेपणा 1V (1Vpp) किंवा 2.4V सह सिग्नल
• ऊर्जा कार्यक्षम इथरनेट (“शांत/रिफ्रेश” EEE) समर्थन

अर्थात, हा पर्याय औद्योगिक अनुप्रयोग, प्रवेश नियंत्रण प्रणाली, बिल्डिंग ऑटोमेशन, लिफ्टसाठी आहे. छतावर असलेले चिलर, एअर कंडिशनर आणि पंखे नियंत्रित करण्यासाठी. किंवा तांत्रिक खोल्यांमध्ये स्थित गरम बॉयलर आणि पंप. म्हणजेच, उद्योगाव्यतिरिक्त बरेच भिन्न अनुप्रयोग आहेत. इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) चा उल्लेख नाही.

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की 10BASE-T1 हे सिंगल पेअर इथरनेट (SPE) मानकांपैकी एक आहे. 100BASE-T1 (802.3bw) आणि 1000BASE-T1 (802.3bp) देखील आहेत. खरे आहे, ते ऑटोमोटिव्ह ऍप्लिकेशन्ससाठी विकसित केले गेले होते, म्हणून तेथे श्रेणी फक्त 15 (UTP) किंवा 40 मीटर (STP) आहे. तथापि, योजनांमध्ये आधीपासून लांब-श्रेणी 100BASE-T1L समाविष्ट आहे. त्यामुळे भविष्यात ते गतीची स्वयं-निगोशिएशन जोडतील.

यादरम्यान, समन्वय वापरला जात नाही - इंटरफेसची "त्वरित प्रारंभ" घोषित केली जाते: वीज पुरवठ्यापासून डेटा एक्सचेंजच्या प्रारंभापर्यंत 100ms पेक्षा कमी.

दुसरा पर्याय (पर्यायी) म्हणजे सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर सुधारण्यासाठी, त्रुटींची संख्या कमी करण्यासाठी आणि औद्योगिक हस्तक्षेपाचा प्रतिकार करण्यासाठी प्रसारण मोठेपणा 1 ते 2.4V पर्यंत वाढवणे.

आणि, अर्थातच, EEE. या क्षणी प्रसारित करण्यासाठी कोणताही डेटा नसल्यास ट्रान्समीटर बंद करून वीज वाचवण्याचा हा एक मार्ग आहे. हे कसे दिसते हे आकृती दर्शवते:


कोणताही डेटा नाही - आम्ही "मी झोपायला गेलो" संदेश पाठवतो आणि डिस्कनेक्ट करतो. कधीकधी आम्ही जागे होतो आणि "मी अजूनही येथे आहे" असा संदेश पाठवतो. जेव्हा डेटा दिसतो, तेव्हा विरुद्ध बाजूस "मी जागे होत आहे" असा इशारा दिला जातो आणि प्रसारण सुरू होते. म्हणजेच, केवळ रिसीव्हर्स सतत कार्यरत असतात.

आता ते स्टँडर्डच्या दुसर्‍या आवृत्तीसह काय आले ते पाहूया.

10BASE-T1S

आधीच शेवटच्या पत्रावरून हे स्पष्ट झाले आहे की हा लहान अंतरासाठी एक प्रोटोकॉल आहे. पण जर T1L कमी अंतरावर काम करत असेल तर त्याची गरज का आहे? वैशिष्ट्ये वाचणे:

• पॉइंट-टू-पॉइंट मोडमध्ये 15m पर्यंत श्रेणी
• डुप्लेक्स किंवा हाफ डुप्लेक्स
• проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
• प्रतीक दर 12.5 Mbaud
• DME, कोडिंग 4B5B
• मोठेपणा 1V (1Vpp) सह सिग्नल
• 4 इंटरमीडिएट कनेक्टर पर्यंत (आणि दोन टर्मिनल कनेक्टर)
• EEE समर्थन नाही

काही विशेष वाटत नाही. मग ते कशासाठी आहे? पण यासाठी:

• मल्टीपॉइंट मोडमध्ये 25m पर्यंत श्रेणी (8 नॉट्स पर्यंत)

आणि हे:

• टक्कर टाळणे PLCA RS सह ऑपरेटिंग मोड (PHY-स्तरीय टक्कर टाळणे रिकन्सिलिएशन सबलेयर)

आणि हे अधिक मनोरंजक आहे, नाही का? कारण कंट्रोल कॅबिनेट, मशीन्स, रोबोट्स आणि कारमधील वायर्सची संख्या मोठ्या प्रमाणात कमी करण्यात मदत करते. आणि सर्व्हर, स्विच आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये I2C च्या बदली म्हणून वापरण्याचे प्रस्ताव आधीच आहेत.

परंतु मल्टीपॉइंट मोडमध्ये त्याचे दोष आहेत. मुख्य म्हणजे सामायिक डेटा ट्रान्समिशन माध्यम. अर्थात, CSMA/CD वापरून टक्कर सोडवली जातात. पण विलंब काय होईल हे माहीत नाही. आणि काही अनुप्रयोगांसाठी हे गंभीर आहे. म्हणून, नवीन मानकांमध्ये, मल्टीपॉइंटला विशेष PLCA RS मोडसह पूरक केले गेले (पुढील विभाग पहा).

दुसरा दोष म्हणजे PoDL मल्टीपॉइंटमध्ये काम करत नाही. म्हणजेच, वीज वेगळ्या केबलद्वारे पुरवावी लागेल किंवा साइटवर कुठेतरी नेली जाईल.

तथापि, पॉइंट-टू-पॉइंट मोडमध्ये, PoDL T1S वर देखील कार्य करते.

पीएलसीए रु

हा मोड खालीलप्रमाणे कार्य करतो:

• नोड्स आपापसात अभिज्ञापक वितरीत करतात, ID=0 सह नोड समन्वयक बनतो
• समन्वयक नेटवर्कला एक बीकॉन सिग्नल जारी करतो, जो नवीन ट्रान्समिशन सायकलची सुरुवात दर्शवतो आणि त्याचे डेटा पॅकेट प्रसारित करतो
• डेटा पॅकेट प्रसारित केल्यानंतर, ट्रान्समिशन रांग पुढील नोडवर हलते
• 20 बिट्स प्रसारित करण्यासाठी आवश्यक वेळेत नोडने प्रसारित करणे सुरू केले नसल्यास, रांग पुढील नोडकडे जाते
• जेव्हा सर्व नोड्सने डेटा प्रसारित केला (किंवा त्यांचे वळण वगळले), समन्वयक नवीन चक्र सुरू करतो

सर्वसाधारणपणे ते TDMA सारखे दिसते. परंतु विशिष्ठतेसह की नोडमध्ये प्रसारित करण्यासाठी काहीही नसल्यास त्याची वेळ फ्रेम वापरत नाही. आणि फ्रेमचा आकार काटेकोरपणे परिभाषित केलेला नाही, कारण... नोडद्वारे प्रसारित केलेल्या डेटा पॅकेटच्या आकारावर अवलंबून असते. आणि हे सर्व मानक 802.3 इथरनेट फ्रेम्सच्या वर चालते (PLCA RS पर्यायी आहे, त्यामुळे सुसंगतता असावी).

PLCA वापरण्याचे परिणाम खाली आलेखांमध्ये दर्शविले आहेत. प्रथम लोडवर अवलंबून विलंब आहे, दुसरा ट्रान्समिटिंग नोड्सच्या संख्येवर अवलंबून थ्रूपुट आहे. हे स्पष्टपणे लक्षात येण्यासारखे आहे की विलंब अधिक अंदाज करण्यायोग्य झाला आहे. आणि सर्वात वाईट परिस्थितीत हे सर्वात वाईट केस CSMA/CD पेक्षा कमी परिमाणाचे 2 ऑर्डर आहे:

आणि PLCA च्या बाबतीत चॅनेलची क्षमता जास्त आहे, कारण टक्कर सोडवण्यासाठी खर्च केला जात नाही:

कनेक्टर

सुरुवातीला, आम्ही वेगवेगळ्या कंपन्यांनी ऑफर केलेल्या 6 कनेक्टर पर्यायांमधून निवडले. परिणामी, आम्ही या दोन पर्यायांवर स्थायिक झालो:

सामान्य ऑपरेटिंग परिस्थितीसाठी, CommScope चे IEC 63171-1 LC कनेक्टर निवडले गेले.

कठोर वातावरणासाठी – HARTING कडून IEC 63171-6 (पूर्वीचे 61076-3-125) कनेक्टर फॅमिली. हे कनेक्टर IP20 ते IP67 पर्यंतच्या संरक्षणासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

अर्थात, कनेक्टर आणि केबल्स एकतर UTP किंवा STP असू शकतात.

इतर

स्वतंत्र SPE चॅनेलसाठी प्रत्येक जोडी वापरून तुम्ही नियमित चार-जोडी इथरनेट केबल वापरू शकता. जेणेकरून अंतरावर कुठेतरी चार स्वतंत्र केबल्स ओढू नयेत. किंवा सिंगल-पेअर केबल वापरा आणि दूरच्या टोकाला सिंगल-पेअर इथरनेट स्विच स्थापित करा.

किंवा फायबर ऑप्टिक्सद्वारे नेटवर्क आधीच लांब अंतरापर्यंत विस्तारित केले असल्यास, तुम्ही हे स्विच थेट एंटरप्राइझच्या स्थानिक नेटवर्कशी कनेक्ट करू शकता. त्यामध्ये सेन्सर चिकटवा आणि त्यांच्याकडील वाचन येथे वाचा. थेट नेटवर्कवर. इंटरफेस कन्व्हर्टर आणि गेटवेशिवाय.

आणि हे सेन्सर असणे आवश्यक नाही. व्हिडिओ कॅमेरा, इंटरकॉम किंवा स्मार्ट लाइट बल्ब असू शकतात. प्रवेशद्वारांवर काही वाल्व्ह किंवा टर्नस्टाईलचे ड्राइव्ह.

त्यामुळे शक्यता मनोरंजक उघडत आहेत. अर्थात, SPE सर्व फील्ड बसेस बदलेल अशी शक्यता नाही. पण तो त्यातून बऱ्यापैकी भाग घेईल. नक्कीच गाड्यांमध्ये.

PS मला सार्वजनिक डोमेनमध्ये मानकाचा मजकूर सापडला नाही. वरील माहिती इंटरनेटवर उपलब्ध असलेल्या विविध प्रेझेंटेशन्स आणि सामग्रीमधून तुकड्या-तुकड्या गोळा करण्यात आली आहे. त्यामुळे त्यात अयोग्यता असू शकते.

स्त्रोत: www.habr.com