इथरनेट क्वार्टर: पुरानो गति, नयाँ अवसरहरू

यस वर्षको फेब्रुअरी 5 मा, 10-Mbit इथरनेटको लागि नयाँ मानक स्वीकृत भएको थियो। हो, तपाईंले त्यो सही पढ्नुभयो: दस मेगाबिट प्रति सेकेन्ड।

२१ औं शताब्दीमा यस्तो "सानो" गति किन आवश्यक छ? विशाल नाम "फिल्ड बस" अन्तर्गत लुकेको चिडियाखानालाई प्रतिस्थापन गर्न - प्रोफिबस, मोडबस, सीसी-लिङ्क, क्यान, फ्लेक्सरे, हार्ट, आदि। तिनीहरूमध्ये धेरै छन्, तिनीहरू एकअर्कासँग असंगत छन् र कन्फिगर गर्न अपेक्षाकृत गाह्रो छन्। तर तपाईं केबललाई स्विचमा प्लग गर्न चाहनुहुन्छ, र त्यो हो। नियमित इथरनेटसँग जस्तै।

र चाँडै यो सम्भव हुनेछ! भेट्नुहोस्: "802.3cg-2019 - इथरनेटको लागि IEEE मानक - संशोधन 5: 10 Mb/s अपरेशन र एकल सन्तुलित कन्डक्टरहरूको जोडीमा सम्बद्ध पावर डेलिभरीको लागि भौतिक तह निर्दिष्टीकरण र व्यवस्थापन प्यारामिटरहरू।"

यो नयाँ इथरनेटको बारेमा के धेरै रोमाञ्चक छ? सबै भन्दा पहिले, यसले एक मोडिएको जोडीमा काम गर्दछ, र चार भन्दा बढी होइन। त्यसकारण, यसमा कम कनेक्टरहरू र पातलो केबलहरू छन्। र तपाइँ सेन्सर र एक्चुएटरहरूमा जाने पहिले नै राखिएको ट्विस्टेड जोडी केबल प्रयोग गर्न सक्नुहुन्छ।

तपाईले तर्क गर्न सक्नुहुन्छ कि इथरनेट 100 मिटर सम्म काम गर्दछ, तर सेन्सरहरू धेरै अगाडि अवस्थित छन्। वास्तवमा, यो एक समस्या थियो। तर 802.3cg 1 किमी सम्मको दूरीमा काम गर्दछ! एक समयमा एक जोडी! खराब छैन?

वास्तवमा, अझ राम्रो: शक्ति पनि एउटै जोडी मार्फत आपूर्ति गर्न सकिन्छ। हामी त्यहीँबाट सुरु गर्नेछौं।

IEEE 802.3bu पावर ओभर डाटा लाइन्स (PoDL)

मलाई लाग्छ तपाईंहरू मध्ये धेरैले PoE (पावर ओभर इथरनेट) को बारेमा सुन्नुभएको छ र थाहा छ कि पावर प्रसारण गर्न 2 जोडी तारहरू चाहिन्छ। पावर इनपुट/आउटपुट प्रत्येक जोडीको ट्रान्सफर्मरको मध्य बिन्दुहरूमा बनाइन्छ। यो एक जोडी प्रयोग गर्न सकिँदैन। त्यसकारण, हामीले यसलाई फरक तरिकाले गर्नुपर्‍यो। तलको चित्रमा कसरी ठ्याक्कै देखाइएको छ। उदाहरणका लागि, क्लासिक PoE पनि थपिएको छ।

यहाँ:
PSE - पावर सोर्सिङ उपकरण (बिजुली आपूर्ति)
PD - संचालित यन्त्र (बिजुली खपत गर्ने टाढाको यन्त्र)

सुरुमा, 802.3bu सँग 10 शक्ति वर्गहरू थिए:

स्रोत भोल्टेजको तीन परम्परागत ग्रेडेशनहरू रंगमा हाइलाइट गरिएका छन्: 12, 24 र 48V।

किंवदन्ती:
Vpse - पावर सप्लाई भोल्टेज, V
Vpd min - PD मा न्यूनतम भोल्टेज, V
I अधिकतम — रेखामा अधिकतम वर्तमान, A
Ppd अधिकतम - अधिकतम पावर खपत PD, W

802.3cg प्रोटोकल को आगमन संग, 6 थप कक्षाहरु थपियो:

निस्सन्देह, यस्तो विविधता संग, PSE र PD पूर्ण भोल्टेज लागू गर्नु अघि शक्ति वर्ग मा सहमत हुनुपर्छ। यो SCCP (Serial Communications Classification Protocol) को प्रयोग गरेर गरिन्छ। यो 333-वायरमा आधारित कम-गति प्रोटोकल (1 bps) हो। यसले मात्र काम गर्छ जब मुख्य पावर लाइनमा आपूर्ति नगरिएको हुन्छ (निद्रा मोडमा सहित)।

ब्लक रेखाचित्रले कसरी शक्ति आपूर्ति गरिन्छ भनेर देखाउँछ:

• 10mA को एक वर्तमान आपूर्ति गरिएको छ र त्यस छेउमा 4V जेनर डायोडको उपस्थिति जाँच गरिन्छ।
• शक्ति वर्ग सहमत छ
• मुख्य शक्ति आपूर्ति गरिएको छ
• यदि खपत 10mA भन्दा कम हुन्छ भने, निद्रा मोड सक्रिय हुन्छ (स्ट्यान्डबाइ पावर 3.3V को आपूर्ति)
• यदि खपत 1mA नाघ्यो भने, निद्रा मोड बाहिर निस्कन्छ

खाना वर्गमा पहिले नै थाहा भएमा सहमत हुनुपर्ने आवश्यकता छैन। यो विकल्पलाई फास्ट स्टार्टअप मोड भनिन्छ। यो प्रयोग गरिन्छ, उदाहरणका लागि, कारहरूमा, किनभने जडान गरिएको उपकरणको कन्फिगरेसन परिवर्तन गर्न आवश्यक छैन।

PSE र PD दुबै निद्रा मोड सुरु गर्न सक्छन्।

अब डेटा स्थानान्तरणको विवरणमा जानुहोस्। यो त्यहाँ पनि रोचक छ: मानकले दुई अपरेटिङ मोडहरू परिभाषित गर्दछ - लामो-दायरा र छोटो दूरीको लागि।

10BASE-T1L

यो एक लामो पहुँच विकल्प हो। मुख्य विशेषताहरु निम्नानुसार छन्:

• दायरा - 1 किमी सम्म
• कन्डक्टरहरू 18AWG (0.8mm2)
• 10 मध्यवर्ती कनेक्टरहरू (र दुई टर्मिनल कनेक्टरहरू)
• बिन्दु-देखि-बिन्दु सञ्चालन मोड
• पूर्ण डुप्लेक्स
• प्रतीक दर 7.5 Mbaud
• PAM-3 मोडुलेशन, 4B3T एन्कोडिङ
• आयाम 1V (1Vpp) वा 2.4V संग संकेत
• ऊर्जा कुशल इथरनेट ("शान्त/रिफ्रेस" EEE) समर्थन

जाहिर छ, यो विकल्प औद्योगिक अनुप्रयोगहरू, पहुँच नियन्त्रण प्रणाली, निर्माण स्वचालन, लिफ्टहरूको लागि हो। चिलरहरू, एयर कन्डिसनरहरू, र छतहरूमा रहेका फ्यानहरू नियन्त्रण गर्नका लागि। वा तताउने बॉयलर र पम्पहरू प्राविधिक कोठाहरूमा अवस्थित छन्। त्यो हो, त्यहाँ उद्योग बाहेक विभिन्न अनुप्रयोगहरू छन्। चीजहरूको इन्टरनेट (IoT) उल्लेख नगर्नुहोस्।

यो उल्लेख गर्न लायक छ कि 10BASE-T1 एकल जोडी इथरनेट (SPE) मापदण्डहरू मध्ये एक मात्र हो। त्यहाँ 100BASE-T1 (802.3bw) र 1000BASE-T1 (802.3bp) पनि छन्। साँचो, तिनीहरू मोटर वाहन अनुप्रयोगहरूको लागि विकसित गरिएको थियो, त्यसैले त्यहाँ दायरा मात्र 15 (UTP) वा 40 मिटर (STP) छ। यद्यपि, योजनाहरूमा पहिले नै लामो-दायरा 100BASE-T1L समावेश छ। त्यसैले भविष्यमा तिनीहरूले गतिको स्वत-वार्तालाप थप्नेछन्।

यस बीचमा, समन्वय प्रयोग गरिएको छैन - इन्टरफेसको "द्रुत सुरुवात" घोषणा गरिएको छ: पावर सप्लाईबाट डाटा एक्सचेन्ज सुरु गर्न 100ms भन्दा कम।

अर्को विकल्प (वैकल्पिक) भनेको सिग्नल-टु-आवाज अनुपात सुधार गर्न, त्रुटिहरूको संख्या कम गर्न, र औद्योगिक हस्तक्षेपको प्रतिरोध गर्न प्रसारण आयामलाई 1 देखि 2.4V सम्म बढाउनु हो।

र, निस्सन्देह, EEE। यदि यस समयमा प्रसारण गर्न कुनै डाटा छैन भने ट्रान्समिटर बन्द गरेर बिजुली बचत गर्ने यो तरिका हो। रेखाचित्रले यो कस्तो देखिन्छ देखाउँछ:


त्यहाँ कुनै डाटा छैन - हामी सन्देश पठाउँछौं "म ओछ्यानमा गएँ" र विच्छेदन। कहिलेकाहीँ हामी उठ्छौं र सन्देश पठाउँछौं "म अझै यहाँ छु।" जब डाटा देखा पर्दछ, विपरित पक्षलाई "म उठ्दै छु" चेतावनी दिइन्छ र प्रसारण सुरु हुन्छ। त्यो हो, केवल रिसीभरहरू निरन्तर काम गरिरहेका छन्।

अब हेरौं तिनीहरू मानकको दोस्रो संस्करणको साथ के आए।

10BASE-T1S

पहिले नै अन्तिम पत्र देखि यो स्पष्ट छ कि यो छोटो दूरी को लागी एक प्रोटोकल हो। तर यो किन आवश्यक छ यदि T1L छोटो दूरीमा काम गर्दछ? विशेषताहरू पढ्दै:

• पोइन्ट-टु-पोइन्ट मोडमा 15m सम्म दायरा
• डुप्लेक्स वा आधा डुप्लेक्स
• проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
• प्रतीक दर 12.5 Mbaud
• DME, कोडिङ 4B5B
• आयाम 1V (1Vpp) संग संकेत
• 4 मध्यवर्ती कनेक्टरहरू (र दुई टर्मिनल कनेक्टरहरू)
• कुनै EEE समर्थन छैन

खास केही छैन जस्तो लाग्छ । त्यसोभए यो केको लागि हो? तर यसको लागि:

• मल्टिपोइन्ट मोडमा २५ मिटरसम्म दायरा (८ नटसम्म)

र यो:

• टक्कर परिहार PLCA RS (PHY-स्तरको टक्करबाट बच्ने मेलमिलाप सबलेयर) को साथ सञ्चालन मोड

र यो धेरै रोचक छ, हैन? किनभने कन्ट्रोल क्याबिनेट, मेसिन, रोबोट र कारहरूमा तारहरूको संख्या घटाउन मद्दत गर्छ। र सर्भर, स्विच र अन्य इलेक्ट्रोनिक्समा I2C को प्रतिस्थापनको रूपमा यसलाई प्रयोग गर्ने प्रस्तावहरू पहिले नै छन्।

तर मल्टिपोइन्ट मोडमा यसको कमजोरीहरू छन्। मुख्य एक साझा डाटा प्रसारण माध्यम हो। निस्सन्देह, टकरावहरू CSMA/CD प्रयोग गरेर समाधान गरिन्छ। तर के ढिलाइ हुने हो थाहा छैन । र केहि अनुप्रयोगहरूको लागि यो महत्वपूर्ण छ। त्यसकारण, नयाँ मानकमा, मल्टिपोइन्टलाई विशेष PLCA RS मोडको साथ पूरक गरिएको थियो (अर्को खण्ड हेर्नुहोस्)।

दोस्रो कमजोरी भनेको PoDL ले मल्टिपोइन्टमा काम गर्दैन। अर्थात्, बिजुली छुट्टै केबल मार्फत आपूर्ति गर्नुपर्नेछ वा साइटमा कतै लैजानुपर्नेछ।

यद्यपि, पोइन्ट-टु-पोइन्ट मोडमा, PoDL T1S मा पनि काम गर्दछ।

PLCA RS

यो मोड निम्न रूपमा काम गर्दछ:

• नोडहरूले पहिचानकर्ताहरू आपसमा वितरण गर्छन्, ID=0 भएको नोड समन्वयक हुन्छ
• संयोजकले नेटवर्कमा बीकन संकेत जारी गर्दछ, नयाँ प्रसारण चक्रको सुरुवातलाई संकेत गर्दै र यसको डाटा प्याकेट प्रसारण गर्दछ।
• डाटा प्याकेट ट्रान्समिट गरेपछि, ट्रान्समिशन क्यु अर्को नोडमा सर्छ
• यदि नोडले २० बिट ट्रान्समिट गर्न आवश्यक समय भित्र प्रसारण सुरु गरेको छैन भने, लाम अर्को नोडमा सर्छ।
• जब सबै नोडहरूले डाटा ट्रान्समिट गरे (वा तिनीहरूको पालो छोड्यो), संयोजकले नयाँ चक्र सुरु गर्छ।

सामान्यतया यो TDMA जस्तै देखिन्छ। तर विशिष्ठता संग कि नोडले यसको समय फ्रेम प्रयोग गर्दैन यदि यो प्रसारण गर्न को लागी केहि छैन। र फ्रेम आकार सख्त रूपमा परिभाषित गरिएको छैन, किनभने ... नोड द्वारा प्रसारित डाटा प्याकेट को आकार मा निर्भर गर्दछ। र यो सबै मानक 802.3 इथरनेट फ्रेमहरूको शीर्षमा चल्छ (PLCA RS वैकल्पिक छ, त्यसैले त्यहाँ अनुकूलता हुनुपर्छ)।

PLCA प्रयोगको नतिजा तल ग्राफमा देखाइएको छ। पहिलो लोडको आधारमा ढिलाइ हो, दोस्रो ट्रान्समिटिङ नोडहरूको संख्यामा निर्भर थ्रुपुट हो। यो स्पष्ट रूपमा देख्न सकिन्छ कि ढिलाइ धेरै अधिक अनुमानित भएको छ। र सबैभन्दा खराब अवस्थामा यो सबैभन्दा खराब अवस्थामा CSMA/CD भन्दा कम परिमाणको 2 अर्डर हो:

र PLCA को मामला मा च्यानल क्षमता उच्च छ, किनभने टकराव समाधान गर्न खर्च गरिएको छैन:

कनेक्टरहरू

प्रारम्भमा, हामीले विभिन्न कम्पनीहरूले प्रस्ताव गरेका 6 कनेक्टर विकल्पहरूबाट छनोट गर्यौं। नतिजाको रूपमा, हामीले यी दुई विकल्पहरूमा बस्यौं:

सामान्य सञ्चालन अवस्थाहरूको लागि, CommScope को IEC 63171-1 LC कनेक्टर चयन गरिएको थियो।

कठोर वातावरणको लागि - HARTING बाट IEC 63171-6 (पहिले 61076-3-125) कनेक्टर परिवार। यी कनेक्टरहरू IP20 देखि IP67 बाट सुरक्षाको डिग्रीको लागि डिजाइन गरिएको हो।

निस्सन्देह, कनेक्टरहरू र केबलहरू या त UTP वा STP हुन सक्छन्।

अन्य

तपाईले नियमित चार-जोडा इथरनेट केबल प्रयोग गर्न सक्नुहुन्छ, प्रत्येक जोडीलाई छुट्टै SPE च्यानलको लागि प्रयोग गरेर। ताकि टाढामा कतै चारवटा अलग केबलहरू तान्न नपरोस्। वा एकल-जोडा केबल प्रयोग गर्नुहोस्, र टाढाको छेउमा एकल-जोडा इथरनेट स्विच स्थापना गर्नुहोस्।

वा तपाईले यो स्विचलाई उद्यमको स्थानीय नेटवर्कमा सीधै जडान गर्न सक्नुहुन्छ, यदि नेटवर्क पहिले नै फाइबर अप्टिक्स मार्फत लामो दूरीमा विस्तार गरिएको छ। त्यहाँ त्यहाँ सेन्सरहरू टाँस्नुहोस्, र तिनीहरूबाट पढाइहरू यहाँ पढ्नुहोस्। सिधै नेटवर्कमा। इन्टरफेस कन्भर्टर र गेटवे बिना।

र यी सेन्सरहरू हुनु आवश्यक छैन। त्यहाँ भिडियो क्यामेरा, इन्टरकम वा स्मार्ट लाइट बल्बहरू हुन सक्छन्। प्रवेशद्वारहरूमा केही भल्भ वा टर्नस्टाइलहरूको ड्राइभहरू।

त्यसैले सम्भावनाहरू रोचक खुलिरहेका छन्। यो सम्भव छैन, निस्सन्देह, SPE ले सबै फिल्ड बसहरू प्रतिस्थापन गर्नेछ। तर उसले तिनीहरूबाट उचित भाग लिनेछ। पक्कै पनि कारहरूमा।

PS मैले सार्वजनिक डोमेनमा मानकको पाठ फेला पारेन। उपरोक्त जानकारीहरू इन्टरनेटमा उपलब्ध विभिन्न प्रस्तुतीकरणहरू र सामग्रीहरूबाट टुक्रा टुक्रा संकलन गरिएको थियो। त्यसैले यसमा त्रुटिहरू हुन सक्छन्।

स्रोत: www.habr.com