Më 5 shkurt të këtij viti u miratua një standard i ri për Ethernet me 10 megabit. Po, e lexuat saktë: dhjetë megabit në sekondë.
PĂ«r çfarĂ« i nevojitet njĂ« shpĂ«rndarje aq e "vogĂ«l" nĂ« shekullin 21? PĂ«r tĂ« zĂ«vendĂ«suar atĂ« gungĂ« qĂ« e fsheh emri i gjerĂ« "shina fushore" â Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, etj. Ka shumĂ« dhe ato nuk janĂ« tĂ« pĂ«rputhshme me njĂ«ra-tjetrĂ«n dhe janĂ« relativisht tĂ« komplikuara pĂ«r t'u konfiguruar. E dĂ«shirojmĂ« thjesht tĂ« fusim njĂ« kabllĂ« nĂ« ndĂ«rprerĂ«s, dhe mbaron. Ashtu si me Ethernet-in e zakonshĂ«m.
Dhe sĂ« shpejti kjo do tĂ« bĂ«het e mundur! Njoftohuni me: "802.3cg-2019 â Standardi IEEE pĂ«r Ethernet â Ndryshimi 5: Specifikimet e ShtresĂ«s Fizike dhe Parametrat e Menaxhimit pĂ«r Operimin 10 Mb/s dhe ShpĂ«rndarjen e EnergjisĂ« pĂ«rmes njĂ« Ăifti tĂ« Balancuar tĂ« DijetĂ«ve."
ĂfarĂ« e bĂ«n kĂ«tĂ« Ethernet tĂ« ri kaq interesant? Para sĂ« gjithash â ai punon me njĂ« çift tĂ« vetĂ«m, dhe jo me katĂ«r. Prandaj, ai ka mĂ« pak lidhje dhe kabuj mĂ« tĂ« hollĂ«. Dhe mund tĂ« pĂ«rdorni çiftin e balancuar tĂ« instaluar tashmĂ«, qĂ« çon nĂ« sensorĂ«t dhe mekanizmat e ekzekutimit.
Mund të kundërshtoni se Ethernet punon deri në 100 metra, ndërsa sensorët janë të vendosur shumë më larg. E vërtetë, më parë kjo ka qenë një problem. Por 802.3cg punon në distancë deri në 1 km! Vetëm me një çift! Nuk është keq?
Në të vërtetë, është edhe më mirë: për këtë çift mund të ofrohet edhe energjia elektrike. Le ta fillojmë me këtë.
IEEE 802.3bu Energjia mbi Linjat e të Dhënave (PoDL)
Mendoj se shumĂ« prej jush kanĂ« dĂ«gjuar pĂ«r PoE (Energjia mbi Ethernet) dhe e dinĂ« se pĂ«r tĂ« transferuar energji nevojiten 2 çifte telash. Hyrja/dalja e energjisĂ« Ă«shtĂ« realizuar nĂ« piketat qendrore tĂ« transformatorĂ«ve tĂ« çdo çifti. Duke pĂ«rdorur njĂ« çift, kjo nuk Ă«shtĂ« e mundur. Prandaj, duhej bĂ«rĂ« ndryshe. Si saktĂ«sisht â Ă«shtĂ« e treguar nĂ« figurĂ«n mĂ« poshtĂ«. PĂ«r shembull, Ă«shtĂ« shtuar edhe PoE klasike.
KĂ«tu:
PSE â pajisja qĂ« furnizon energjinĂ« (burimi i energjisĂ«)
PD â pajisja e fuçisĂ« (pajisja nĂ« anĂ«n e largĂ«t, e cila konsumon elektricitet)
Fillimisht, 802.3bu kishte 10 klasë energjie:
Të tri gradi të tensionit të burimit janë të theksuara me ngjyrë: 12, 24 dhe 48V.
Të dhënat:
Vpse â tensioni i burimit tĂ« energjisĂ«, V
Vpd min â tensioni minimal nĂ« PD, V
I max â rrjedha maksimale nĂ« linjĂ«, A
Ppd max â fuqia maksimale e konsumuar nga PD, W
Me shfaqjen e protokollit 802.3cg janë shtuar edhe 6 klasë të tjera:
Sigurisht, me një diversitet të tillë, PSE dhe PD duhet të pajtohen për klasën e energjisë para se të jepet tensioni i plotë. Kjo bëhet me ndihmën e 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 në linjë nuk është aplikuar energjia kryesore (përfshirë në modalitetin gjumë).
Në diagramin e bllokut është treguar si kryhet furnizimi me energji:
- jepet një rrymë 10mA dhe kontrollohet prania e stabilitronit në 4V në fund
- kryhet pajtimi i klasës së energjisë
- aplikohet energjia kryesore
- nĂ«se konsumimi Ă«shtĂ« mĂ« pak se 10mA â aktivizohet modaliteti gjumĂ« (aplikimi i energjisĂ« nĂ« gatishmĂ«ri 3.3V)
- nĂ«se konsumimi kalon 1mA â ndodhi dalja nga modaliteti gjumĂ«
Pajtimi i klasës së energjisë nuk është e nevojshme të kryhet, nëse ai është i njohur paraprakisht. Ky variant quhet Fast Startup Mode. Përdoret, për shembull, në automjete, pasi atje nuk ka nevojë të ndryshohet konfigurimi i pajisjeve të lidhura.
Iniciimin e kalimit në modalitetin gjumë mund ta bëjë ose PSE, ose PD.
Tani do tĂ« kalojmĂ« nĂ« pĂ«rshkrimin e transferimit tĂ« tĂ« dhĂ«nave. Aty ka gjithashtu interes: nĂ« standard janĂ« tĂ« definuar dy mĂ«nyra funksionimi â pĂ«r distanca tĂ« gjata dhe pĂ«r distanca tĂ« vogla.
10BASE-T1L
Ky është një variant për distanca të mëdha (long reach). Karakteristikat kryesore janë si më poshtë:
- distanca e veprimit â deri nĂ« 1 km
- dijet 18AWG (0.8mm2)
- deri në 10 ndezje ndërmjetëse (dhe dy përfundimtare)
- modaliteti i funksionimit pikë-në-pikë
- dupleks i plotë
- shpejtësia simbolike 7.5Mbod
- modulimi PAM-3, kodimi 4B3T
- sinjali me amplitudë 1V (1Vpp) ose 2.4V
- mbĂ«shtetje pĂ«r Ethernet Eficient Energjik (âquiet/refreshâ EEE)
Evidentisht, ky variant është i destinuar për përdorim industrial, sisteme kontrolli akses, automatizimi i ndërtesave, ashensorëve. Për të menaxhuar chillers, kondicionarë, ventilatorë të vendosur në çati. Ose që ndodhen në ambiente teknike, sisteme ngrohjeje dhe pompa. Pra, ka shumë aplikime përveç industrisë. Pa përmendur internetin e gjërave (IoT).
Vlen të përmendet se 10BASE-T1 është vetëm një nga standartet e Single Pair Ethernet (SPE). Ka edhe 100BASE-T1 (802.3bw) dhe 1000BASE-T1 (802.3bp). E vërteta është se këto janë zhvilluar për aplikime në automjete, prandaj distanca aty është vetëm 15 metra (UTP) ose 40 metra (STP). Megjithatë, në planet janë edhe 100BASE-T1L me distancë më të gjatë. Pra, në të ardhmen do të shtohet negociimi automatik i shpejtësisë.
Deri tani negocimi nuk pĂ«rdoret â Ă«shtĂ« shpallur âfillimi i shpejtĂ«â i interfaces: mĂ« pak se 100ms nga furnizimi me energji deri nĂ« fillimin e shkĂ«mbimit tĂ« tĂ« dhĂ«nave.
Një opsion tjetër (jo i detyrueshëm) është rritja e amplitudës së transmetimit nga 1 në 2.4V për të përmirësuar raportin sinjal/zënoise, reduktimin e numrit të gabimeve, dhe përballjen me ndërhyrjet industriale.
Natyrisht, EEE. Ky është një mënyrë për të kursyer energjinë elektrike duke çaktivizuar transmetuesin, nëse aktualisht nuk ka të dhëna për transmetim. Në diagram tregohet se si duket kjo:
Nuk ka tĂ« dhĂ«na â dĂ«rgojmĂ« njĂ« mesazh 'unĂ« jam duke fjetur' dhe çaktivizohemi. HerĂ« pas here zgjohemi dhe dĂ«rgojmĂ« njĂ« mesazh 'unĂ« jam ende kĂ«tu'. Kur shfaqen tĂ« dhĂ«na, palĂ«s tjetĂ«r i jepet njĂ« paralajmĂ«rim 'po zgjohem' dhe fillon transmetimi. Pra, vetĂ«m marrĂ«sit punojnĂ« vazhdimisht.
Tani po shohim se çfarë kanë menduar për variantin e dytë të standardit.
10BASE-T1S
Që nga letra e fundit, është e qartë se ky është një protokoll për distanca të shkurtra (short reach). Por përse është e nevojshme, nëse për distanca të shkurtra dhe T1L funksionon? Le të shohim karakteristikat:
- distanca e veprimit deri në 15m në modalitetin pikë-pikë
- dupleks ose poludupleks
- dĂ«rrasat 24-26AWG (0.2-0.13mmÂČ)
- shpejtësia simbolike 12.5Mbaud
- DME, kodimi 4B5B
- sinjali me amplitudë 1V (1Vpp)
- deri në 4 lidhje ndërmjetëse (dhe dy përfundimtare)
- nuk ka mbështetje për EEE
Nuk duket asgjë e veçantë. Atëherë përse është e nevojshme? Ja për këtë:
- distanca e veprimit deri në 25m në modalitetin multipoint (deri në 8 nyje)
Dhe për këtë:
- modaliteti i funksionimit me parandalimin e kolizionit PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)
Dhe kjo është shumë më interesante, apo jo? Sepse ndihmon ndjeshëm për të zvogëluar numrin e kabllove në armaturat e menaxhimit, makinat, robotët, automjetet. Dhe tashmë ka oferta për ta përdorur si zëvendësim për I2C në serverë, switch-e dhe elektronika të tjera.
Porë, mënyra multipoint ka disa disavantazhe. Njëra prej tyre është ambienti i përbashkët i transmetimit të të dhënave. Sigurisht, përplasje të tilla zgjidhen me anë të CSMA/CD. Por nuk dihet se çfarë vonese do të ketë. Dhe për disa aplikacione, kjo është kritik. Prandaj, në standardin e ri, mënyra multipoint është plotësuar me një modalitet të veçantë PLCA RS (shihni seksionin e ardhshëm).
Disavantazhi i dytë është se PoDL nuk funksionon në modalitetin multipoint. Kjo do të thotë se energjia duhet të sigurohet përmes një kablli të veçantë ose të merret nga ndonjë vend tjetër.
Megjithatë, në modalitetin pikë-pikë, PoDL funksionon edhe në T1S.
PLCA RS
Kjo modalitet funksionon si më poshtë:
- njësitë ndajnë identifikuesit, njësia me ID=0 bëhet koordinatori
- koordinatori lëshon në rrjet sinjalin BEACON, që nënkupton fillimin e një cikli të ri transmetimi dhe dërgon paketën e tij të dhënash
- pas dërgimit të paketës së të dhënave, radhës për transmetim kalon te njësia tjetër
- nëse brenda kohës së nevojshme për transmetimin e 20 bitëve njësia nuk ka filluar transmetimin, radhës kalon te njësia tjetër
- kur të gjitha njësitë kanë dërguar të dhënat (ose e kanë lënë radhën e tyre), koordinatori fillon një cikël të ri
Në përgjithësi, kjo ngjan me TDMA. Por me veçorinë se nyja nuk përdor kornizën e saj të kohës nëse nuk ka çfarë të transmetojë. Dhe përmasa e kornizës nuk është e përcaktuar strikte, pasi varet nga përmasa e paketës së të dhënave që transmetohet nga nyja. Të gjitha këto funksionojnë mbi kornizat standarde Ethernet 802.3 (PLCA RS nuk është i detyrueshëm, prandaj duhet të ketë përputhshmëri).
Rezultati i pĂ«rdorimit tĂ« PLCA Ă«shtĂ« mĂ« poshtĂ« nĂ« grafikĂ«. Grafiku i parĂ« â vonesa nĂ« varĂ«si tĂ« ngarkesĂ«s, grafiku i dytĂ« â kapaciteti nĂ« varĂ«si tĂ« numrit tĂ« nyjeve transmetuese. Ka shumĂ« qartĂ«si se vonesa Ă«shtĂ« bĂ«rĂ« shumĂ« mĂ« e parashikueshme. Dhe nĂ« rastin mĂ« tĂ« keq, ajo Ă«shtĂ« 2 rendi mĂ« e ulĂ«t se nĂ« rastin mĂ« tĂ« keq CSMA/CD:
Dhe kapaciteti i kanalit në rastin e PLCA është më i lartë, pasi nuk harxhohet në zgjidhjen e kolizionit:
Konektorizime
Fillimisht u zgjodhën nga 6 opsione konectimesh, të propozuara nga kompani të ndryshme. Si rezultat, u ndalua tek këto dy opsione:
Për kushte të zakonshme përdorimi u zgjodh konektori LC IEC 63171-1 i kompanisë CommScope.
PĂ«r kushte tĂ« ashpra pĂ«rdorimi â familja e konektorĂ«ve IEC 63171-6 (ish 61076-3-125) e kompanisĂ« HARTING. KĂ«ta konektorĂ« janĂ« tĂ« dizajnuar pĂ«r nivele mbrojtjeje nga IP20 deri nĂ« IP67.
Sigurisht, lidhjet dhe kabllot mund të jenë si UTP ashtu edhe STP.
TĂ« tjera
Mund të përdoren kabllo Ethernet të zakonshme me katër çifte, duke përdorur çdo çift për një kanal të veçantë SPE. Kështu, nuk është e nevojshme të tërheqësh katër kabllo të veçanta në distanca të mëdha. Ose të përdoret një kabllo njëçip, dhe në fundin e largët të vendoset një switch për Ethernet njëçip.
Gjithashtu, mund të lidhet ky switch direkt në rrjetin lokal të ndërmarrjes, nëse një rrjet fiber optik është tashmë tërhequr në distanca të mëdha. Ta lidhësh atje me sensorët, ndërsa të dhënat nga ata të shikohen këtu. Drejt për rrjetin. Pa konvertorë interfejsesh dhe porta.
Dhe nuk është domosdoshmërisht që të jenë vetëm sensorë. Mund të jenë kamera, domofona ose llamba "inteligjente". Pjesë të ndonjë ventili ose kontrollorët në hyrje.
Kështu që hapen perspektiva interesante. Sigurisht, SPE nuk do të zëvendësojë të gjitha autobarët e fushës. Por një copë e mirë do të marrë. Në automjete, absolutisht.
PS Nuk kam gjetur tekstin e standardit në dispozita të hapura. Informacioni i mësipërm është përmbledhur nga shumë prezantime dhe materiale të disponueshme në internet. Pra, në të mund të ketë pasaktësi.
Burimi: habr.com
