Më 5 shkurt të këtij viti u miratua një standard i ri për Ethernet me 10 megabitë. Po, e keni lexuar saktë: dhjetë megabitë në sekondë.
PĂ«r çfarĂ« i nevojitet njĂ« shpejtĂ«si kaq "tĂ« vogĂ«l" nĂ« shekullin XXI? PĂ«r tĂ« zĂ«vendĂ«suar atĂ« kaos qĂ« fshihet pas emrit tĂ« gjĂ«rĂ« "busi i fushĂ«s" â Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, etj. JanĂ« shumĂ«, nuk janĂ« tĂ« pĂ«rshtatshĂ«m me njĂ«ri-tjetrin dhe janĂ« relativisht tĂ« komplikuar pĂ«r tâu konfiguruar. Dhe dĂ«shirojmĂ« thjesht tĂ« lidhim njĂ« kabllo nĂ« switch dhe gjithçka Ă«shtĂ« gati. Si me Ethernet normal.
Dhe sĂ« shpejti kjo do tĂ« jetĂ« e mundur! Njihuni me: "802.3cg-2019 â Standardi IEEE pĂ«r Ethernet â Amendamenti 5: Specifikat dhe Parametrat e Menaxhimit tĂ« NĂ«nkatĂ«sit Fizik pĂ«r Operacionin 10 Mb/s dhe ShpĂ«rndarjen e EnergjisĂ« tĂ« Asociuar pĂ«rmes njĂ« Ăifti tĂ« Balancuar tĂ« NdĂ«rvepruesve."
ĂfarĂ« e bĂ«n kĂ«tĂ« Ethernet tĂ« ri tĂ«rheqĂ«s? Para se gjithash - ai punon me njĂ« çift tĂ« ndĂ«rlidhur, jo me katĂ«r. Prandaj, ka mĂ« pak konektorĂ« dhe kabllot janĂ« mĂ« tĂ« holla. Dhe Ă«shtĂ« e mundur tĂ« pĂ«rdoret çifti i ndĂ«rlidhur qĂ« tashmĂ« Ă«shtĂ« instaluar pĂ«r sensorĂ«t dhe mekanizmat e ekzekutimit.
Mund të kundërshtoni se Ethernet punon deri në 100 metra, ndërsa sensorët janë shumë më të largët. Në të vërtetë, kjo ishte një problem më parë. Por 802.3cg punon në një distancë deri në 1 km! Me një çift! Jo keq?
Në të vërtetë, akoma më mirë: përmes këtij çifti mund të dërgohet edhe energjia elektrike. Nga ky pikë do të fillojmë.
IEEE 802.3bu Energjia mbi Linjat e të Dhënave (PoDL)
Mendoj se shumë prej jush kanë dëgjuar për PoE (Energjia mbi Ethernet) dhe dinë se për të transmetuar energji nevojiten 2 çifte kabllosh. Hyrja/dalja e energjisë bëhet në pikët e mesme të transformatorëve të çdo çifti. Duke përdorur një çift, është e pamundur të bëhet kjo. Prandaj, duhej të bëhej ndryshe. Si është treguar në figurën në fund. Për shembull, është shtuar edhe PoE klasik.
KĂ«tu:
PSE â equipment qĂ« siguron energji (burimi i energjisĂ«)
PD â pajisje e fuqizuar (pajisja nĂ« anĂ«n tjetĂ«r qĂ« konsumon energji elektrike)
Fillimisht 802.3bu kishte 10 klasa energjie:
Me ngjyrë janë dalluar tre grada të përkatësisë së tensionit të burimit: 12, 24 dhe 48V.
Shkurtimet:
Vpse â tensioni i burimit tĂ« energjisĂ«, V
Vpd min â tensioni minimal nĂ« PD, V
I max â aktuali maksimal nĂ« linjĂ«, A
Ppd max â fuqia maksimale e konsumuar nga PD, W
Me ardhjen e protokollit 802.3cg janë shtuar edhe 6 klasa të tjera:
Sigurisht, me një diversitet të tillë, PSE dhe PD duhet të pajtohen për klasën e energjisë përpara se të jepet tensioni i plotë. Kjo bëhet përmes SCCP (Serial Communications Classification Protocol). Ky është një protokoll me shpejtësi të ulët (333 bit/s), i bazuar në 1-Wire. Ai funksionon vetëm kur nuk ka energji të madhe të aplikuar në linjë (përfshirë në modalitetin e gjumit).
NĂ« diagramin e bllokut tregohet se si realizohet furnizimi me energji:
- vihet një rrymë prej 10mA dhe kontrollohet prania e stabilizatorit në 4V në anën tjetër
- realizohet pajtimi i klasës së energjisë
- vihet energjia e madhe
- nĂ«se konsumimi bie nĂ«n 10mA â aktivizohet modaliteti i gjumit (ofrimi i energjisĂ« sĂ« pritjes 3.3V)
- nĂ«se konsumimi kalon 1mA â ndodh dalja nga modaliteti i gjumit
Pajtimi i klasës së energjisë nuk është e nevojshme nëse ajo është e njohur paraprakisht. Ky variant quhet Modaliteti i Nismës së Shpejtë. Përdoret, për shembull, në automobilat, pasi aty nuk ka nevojë për të ndryshuar konfigurimin e pajisjeve të lidhura.
Iniciimin e kalimit në modalitetin e gjumit mund ta bëjë si PSE ashtu edhe PD.
Tani, le tĂ« kalojmĂ« nĂ« pĂ«rshkrimin e transferimit tĂ« tĂ« dhĂ«nave. Atje gjithashtu Ă«shtĂ« interesante: nĂ« standard pĂ«rcaktohen dy modalitete operimi â pĂ«r distanca tĂ« mĂ«dha dhe pĂ«r distanca tĂ« vogla.
10BASE-T1L
Ky është një variant për distanca të mëdha (long reach). Karakteristikat kryesore janë si vijon:
- distanca e veprimit â deri nĂ« 1km
- prerje 18AWG (0.8mm2)
- deri në 10 lidhje ndërmjetës dhe dy përfundimtare
- modaliteti i funksionimit pikë-në-pikë
- dupleks i plotë
- shpejtësia simbolike 7.5Mbaud
- modulimi PAM-3, kodimi 4B3T
- sinjali me një amplitudë prej 1V (1Vpp) ose 2.4V
- mbështetje për Ethernetin e Efikasitetit të Energjisë ("quiet/refresh" EEE)
ĂshtĂ« e qartĂ« se ky variant Ă«shtĂ« i destinuar pĂ«r pĂ«rdorim industrial, sisteme kontrolli akses, automatizimi i ndĂ«rtesave, ashensorĂ«. PĂ«r tĂ« menaxhuar chillers, kondicionerĂ«, ventilatorĂ« tĂ« vendosur nĂ« çati. Ose termocentralet dhe pompat qĂ« gjenden nĂ« ambiente teknike. Pra, ka shumĂ« aplikime pĂ«rveç industrisĂ«. Pa pĂ«rmendur Internetin e GjĂ«rave (IoT).
Duhet tĂ« pĂ«rmendet se 10BASE-T1 Ă«shtĂ« vetĂ«m njĂ« nga standardet e Ethernetit me NjĂ« Ăift (SPE). Ka gjithashtu 100BASE-T1 (802.3bw) dhe 1000BASE-T1 (802.3bp). MegjithatĂ«, ato janĂ« zhvilluar pĂ«r aplikime automobilistike, prandaj atje distanca Ă«shtĂ« vetĂ«m 15 (UTP) ose 40 metra (STP). MegjithatĂ«, nĂ« planet ekziston tashmĂ« edhe 100BASE-T1L pĂ«r distanca tĂ« gjata. Pra, nĂ« tĂ« ardhmen do tĂ« shtohet auto-pajtimi i shpejtĂ«sisĂ«.
Ndërkohë që miratimi nuk përdoret - është shpallur "starti i shpejtë" i ndërfaqes: më pak se 100ms nga aktivizimi deri në fillimin e shkëmbimit të të dhënave.
Një mundësi tjetër (jo e detyrueshme) është rritja e amplitudës së transmetimit nga 1 në 2.4V për të përmirësuar raportin sinjal/zhurmë, për të reduktuar numrin e gabimeve dhe për t'u përballur me pengesat industriale.
Sigurisht, ka edhe EEE. Ky është një mënyrë për të kursyer energjinë elektrike duke shkyçur transmetuesin nëse nuk ka të dhëna për transmetim në atë moment. Në diagramin e treguar, kjo duket kështu:
Nuk ka të dhëna - dërgojmë një mesazh "kam shkuar për të fjetur" dhe shkyçemi. Rrëzimi ndodh herë pas here dhe dërgojmë një mesazh "jam ende këtu". Kur ka të dhëna, pala tjetër merr një paralajmërim "po zgjohem" dhe fillon transmetimi. Kjo do të thotë se vetëm marrësit punojnë vazhdimisht.
Tani le të shohim se çfarë është krijuar me opsionin e dytë të standardit.
10BASE-T1S
Që të kuptohet nga letra e fundit, ky është një protokoll për distanca të shkurtra (short reach). Por përse është e nevojshme, kur edhe T1L funksionon në distanca të shkurtra? Le të lexojmë karakteristikat:
- distanca e veprimit deri në 15m në modalitetin pikë-pikë
- dupleks ose poludupleks
- të dhënat 24-26AWG (0.2-0.13mm2)
- shpejtësia simbolike 12.5Mbaud
- DME, kodimi 4B5B
- sinjali me amplitudë 1V (1Vpp)
- deri në 4 lidhëse ndërmjetëse (dhe dy në skajet)
- nuk ka mbështetje për EEE
Duket se nuk ka asgjë të veçantë. Por përse është e nevojshme? Kjo është ajo:
- distanca e veprimit deri në 25m në modalitetin multipoint (deri në 8 nyje)
Dhe kjo:
- modaliteti i funksionimit me parandalimin e përplasjeve PLCA RS (Sublayer e Sermeti për Parandalimin e Përsëritjes në Nivelin PHY)
Dhe kjo tashmë është shumë më interesante, apo jo? Sepse ndihmon për të reduktuar ndjeshëm numrin e kabllove në dyert e menaxhimit, makinave, robotëve, makinave. Dhe tashmë ka propozime për ta përdorur si zëvendësim për I2C në sistemet, switch-e dhe elektronikë të tjera.
Por, modaliteti multipoint ka disavantazhe. Njëri prej tyre është mjedisi i përbashkët i transmetimit të të dhënave. Sigurisht, përplasjet zgjidhen me ndihmën e CSMA/CD. Por nuk dihet se cila do të jetë vonesa në këtë rast. Dhe për disa aplikacione është kritik. Prandaj në standardin e ri u shtua një modalitet i veçantë multipoint me PLCA RS (shih seksionin tjetër).
Disavantazhi i dytë është se në multipoint nuk funksionon PoDL. Kjo do të thotë se energjia do të duhet të furnizohet përmes një kabulli të veçantë ose të merret diku në vend.
Megjithatë, në modin point-to-point, PoDL funksionon edhe në T1S.
PLCA RS
Ky mod funksionon si në vijim:
- nodos ndajnë midis tyre identifikuesit, nodi me ID=0 bëhet koordinatori
- koordinatori lëshon në rrjet sinjalin BEACON, që do të thotë fillimi i një cikli të ri të transmetimit dhe transmeton paketën e tij të të dhënave
- pas transmetimit të paketës së të dhënave, radhitja për transmetim kalon te nodi tjetër
- nëse brenda kohës së nevojshme për transmetimin e 20 bitëve nodi nuk ka filluar transmetimin, radhitja kalon te nodi tjetër
- kur të gjithë nodet kanë transmetuar të dhënat (ose kanë kaluar radhën e tyre), koordinatori fillon një cikël të ri
Në përgjithësi, kjo i ngjan TDMA-s. Por me atë veçori që nodi nuk e përdor dritaren e tij temporale, nëse nuk ka çfarë të transmetojë. Dhe madhësia e dritares nuk është e përcaktuar ashpër, sepse varet nga madhësia e paketës së të dhënave që transmetohet nga nodi. Dhe gjithë kjo funksionon mbi kornizat standarde Ethernet 802.3 (PLCA RS nuk është e obligueshme, kështu që duhet të ketë përputhshmëri).
Rezultati i pĂ«rdorimit tĂ« PLCA-s â poshtĂ« nĂ« grafikat. E para â vonesa nĂ« varĂ«si tĂ« ngarkesĂ«s, e dyta â kapaciteti nĂ« varĂ«si tĂ« numrit tĂ« nodĂ«ve transmetues. ĂshtĂ« e dukshme se vonesa Ă«shtĂ« bĂ«rĂ« shumĂ« mĂ« e parashikueshme. Dhe nĂ« rastin mĂ« tĂ« keq Ă«shtĂ« dy rend pas mĂ« pak se nĂ« rastin mĂ« tĂ« keq tĂ« CSMA/CD:
Dhe kapaciteti i kanalit në rastin e PLCA-s është më i lartë, pasi nuk shpenzohet për zgjidhjen e kolizionit:
Konektorët
Fillimisht zgjodhëm nga 6 variacione të konektorëve, të propozuara nga kompani të ndryshme. Si rezultat, u ndalëm në këto dy variante:
Për kushte të zakonshme përdorimi u zgjodh konektori LC IEC 63171-1 nga kompania CommScope.
PĂ«r kushte tĂ« vĂ«shtira pĂ«rdorimi â familja e konektorĂ«ve IEC 63171-6 (ish 61076-3-125) nga kompania HARTING. KĂ«ta konektorĂ« janĂ« tĂ« klasifikuar nga IP20 deri nĂ« IP67.
Sigurisht, konektorët dhe kabujt mund të jenë si UTP ashtu edhe STP.
TĂ« tjera
Mund të përdorni një kabull Ethernet katërpjesor standard, duke përdorur çdo çift për një kanal të veçantë SPE. Që të mos tërhiqni katër kabuj të veçantë në distancë. Ose të përdorni një kabull njëpjesor, dhe në skajin tjetër të vendosni një switch të Ethernet-it njëpjesor.
A mund të lidhni këtë switch direkt në rrjetin lokal të kompanisë, nëse rrjeti me fibra optike është tërhequr për në distanca të largëta. Të vendosni atje sensorët dhe të shihni të dhënat prej tyre këtu. Drejt përmes rrjetit. Pa konvertorë ndërfaqesh dhe portash.
Dhe nuk është domosdoshmërisht që të jenë sensorë. Mund të jenë kamerat, domofonët ose llambat "inteligjente". Ngritësit e disa ventileve ose turniketët në hyrje.
Pra, perspektivat janĂ« interesante. Sigurisht, SPE sâdo tâi zĂ«vendĂ«sojĂ« tĂ« gjitha autobusĂ«t e fushave. Por do tĂ« marrĂ« njĂ« copĂ« tĂ« konsiderueshme prej tyre. VeçanĂ«risht nĂ« automjetet.
PS Nuk kam gjetur tekstin e standardit në akses të hapur. Informacioni i lartpërmendur është mbledhur pjesë-pjesë nga prezantime të ndryshme dhe materiale të disponueshme në internet. Prandaj, në të mund të ketë pasaktësi.
Burimi: habr.com
