ఈథర్నెట్ క్వార్టర్: పాత వేగం, కొత్త అవకాశాలు

ఈ సంవత్సరం ఫిబ్రవరి 5న, 10-Mbit ఈథర్నెట్ కోసం కొత్త ప్రమాణం ఆమోదించబడింది. అవును, మీరు సరిగ్గా చదివారు: సెకనుకు పది మెగాబిట్లు.

21వ శతాబ్దంలో ఇంత "చిన్న" వేగం ఎందుకు అవసరం? "ఫీల్డ్ బస్" అనే కెపాసియస్ పేరుతో దాచబడిన జూని భర్తీ చేయడానికి - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, మొదలైనవి. వాటిలో చాలా ఉన్నాయి, అవి ఒకదానికొకటి అనుకూలంగా లేవు మరియు కాన్ఫిగర్ చేయడం చాలా కష్టం. కానీ మీరు కేబుల్‌ను స్విచ్‌లోకి ప్లగ్ చేయాలనుకుంటున్నారు మరియు అంతే. సాధారణ ఈథర్నెట్ మాదిరిగానే.

మరియు త్వరలో అది సాధ్యమవుతుంది! మీట్: “802.3cg-2019 - IEEE స్టాండర్డ్ ఫర్ ఈథర్‌నెట్ - సవరణ 5: 10 Mb/s ఆపరేషన్ కోసం ఫిజికల్ లేయర్ స్పెసిఫికేషన్‌లు మరియు మేనేజ్‌మెంట్ పారామితులు మరియు ఒకే బ్యాలెన్స్‌డ్ పెయిర్ కండక్టర్ల ద్వారా అసోసియేటెడ్ పవర్ డెలివరీ.”

ఈ కొత్త ఈథర్‌నెట్ గురించి చాలా ఉత్తేజకరమైనది ఏమిటి? అన్నింటిలో మొదటిది, ఇది ఒక వక్రీకృత జతపై పనిచేస్తుంది మరియు నాలుగు కంటే ఎక్కువ కాదు. అందువల్ల, ఇది తక్కువ కనెక్టర్లు మరియు సన్నని కేబుల్‌లను కలిగి ఉంటుంది. మరియు మీరు సెన్సార్‌లు మరియు యాక్యుయేటర్‌లకు వెళ్లే ఇప్పటికే వేయబడిన ట్విస్టెడ్ పెయిర్ కేబుల్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

ఈథర్నెట్ 100 మీటర్ల వరకు పని చేస్తుందని మీరు వాదించవచ్చు, కానీ సెన్సార్లు చాలా ఎక్కువ దూరంలో ఉన్నాయి. నిజానికి ఇది ఒక సమస్యగా ఉండేది. కానీ 802.3cg 1 కిమీ దూరం వరకు పనిచేస్తుంది! ఒక సమయంలో ఒక జత! చెడ్డది కాదా?

నిజానికి, మరింత మెరుగైనది: అదే జత ద్వారా శక్తిని కూడా సరఫరా చేయవచ్చు. అక్కడ నుండి మేము ప్రారంభిస్తాము.

IEEE 802.3bu పవర్ ఓవర్ డేటా లైన్స్ (PoDL)

మీలో చాలామంది PoE (పవర్ ఓవర్ ఈథర్నెట్) గురించి విన్నారని మరియు శక్తిని ప్రసారం చేయడానికి 2 జతల వైర్లు అవసరమని నేను భావిస్తున్నాను. పవర్ ఇన్‌పుట్/అవుట్‌పుట్ ప్రతి జత యొక్క ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల మధ్య బిందువుల వద్ద తయారు చేయబడుతుంది. ఇది ఒక జతని ఉపయోగించి చేయలేము. అందువల్ల, మేము దానిని భిన్నంగా చేయాల్సి వచ్చింది. దిగువ చిత్రంలో ఎలా సరిగ్గా చూపబడింది. ఉదాహరణకు, క్లాసిక్ PoE కూడా జోడించబడింది.

ఇక్కడ:
PSE – పవర్ సోర్సింగ్ పరికరాలు (విద్యుత్ సరఫరా)
PD – పవర్డ్ పరికరం (విద్యుత్ వినియోగించే సుదూర పరికరం)

ప్రారంభంలో, 802.3bu 10 పవర్ తరగతులను కలిగి ఉంది:

మూల వోల్టేజ్ యొక్క మూడు సాంప్రదాయిక స్థాయిలు రంగులో హైలైట్ చేయబడ్డాయి: 12, 24 మరియు 48V.

సూచిక:
Vpse - విద్యుత్ సరఫరా వోల్టేజ్, V
Vpd min - PDపై కనీస వోల్టేజ్, V
I max — లైన్‌లో గరిష్ట కరెంట్, A
Ppd max — గరిష్ట విద్యుత్ వినియోగం PD, W

802.3cg ప్రోటోకాల్ రావడంతో, మరో 6 తరగతులు జోడించబడ్డాయి:

వాస్తవానికి, అటువంటి వైవిధ్యంతో, PSE మరియు PD పూర్తి వోల్టేజ్ వర్తించే ముందు పవర్ క్లాస్‌పై అంగీకరించాలి. ఇది SCCP (సీరియల్ కమ్యూనికేషన్స్ క్లాసిఫికేషన్ ప్రోటోకాల్) ఉపయోగించి చేయబడుతుంది. ఇది 333-వైర్ ఆధారంగా తక్కువ-స్పీడ్ ప్రోటోకాల్ (1 bps). ప్రధాన శక్తి లైన్‌కు (స్లీప్ మోడ్‌తో సహా) సరఫరా చేయనప్పుడు మాత్రమే ఇది పని చేస్తుంది.

బ్లాక్ రేఖాచిత్రం విద్యుత్ ఎలా సరఫరా చేయబడుతుందో చూపిస్తుంది:

• 10mA కరెంట్ సరఫరా చేయబడుతుంది మరియు ఆ చివర 4V జెనర్ డయోడ్ ఉనికిని తనిఖీ చేస్తారు
• అధికార వర్గం అంగీకరించింది
• ప్రధాన శక్తి సరఫరా చేయబడుతుంది
• వినియోగం 10mA కంటే తక్కువగా ఉంటే, స్లీప్ మోడ్ సక్రియం చేయబడుతుంది (స్టాండ్‌బై పవర్ 3.3V సరఫరా)
• వినియోగం 1mA మించి ఉంటే, నిద్ర మోడ్ నిష్క్రమిస్తుంది

ముందే తెలిస్తే తిండి క్లాసులో ఏకీభవించాల్సిన పనిలేదు. ఈ ఎంపికను ఫాస్ట్ స్టార్టప్ మోడ్ అంటారు. ఇది ఉదాహరణకు, కార్లలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాల కాన్ఫిగరేషన్‌ను మార్చవలసిన అవసరం లేదు.

PSE మరియు PD రెండూ స్లీప్ మోడ్‌ను ప్రారంభించగలవు.

ఇప్పుడు డేటా బదిలీ వివరణకు వెళ్దాం. ఇది అక్కడ కూడా ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది: ప్రమాణం రెండు ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లను నిర్వచిస్తుంది - దీర్ఘ-శ్రేణి మరియు తక్కువ దూరాలకు.

10BASE-T1L

ఇది లాంగ్ రీచ్ ఆప్షన్. ప్రధాన లక్షణాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

• పరిధి - 1 కిమీ వరకు
• కండక్టర్లు 18AWG (0.8mm2)
• 10 వరకు ఇంటర్మీడియట్ కనెక్టర్లు (మరియు రెండు టెర్మినల్ కనెక్టర్లు)
• పాయింట్-టు-పాయింట్ ఆపరేటింగ్ మోడ్
• పూర్తి డ్యూప్లెక్స్
• గుర్తు రేటు 7.5 Mbaud
• PAM-3 మాడ్యులేషన్, 4B3T ఎన్‌కోడింగ్
• వ్యాప్తి 1V (1Vpp) లేదా 2.4Vతో సిగ్నల్
• ఎనర్జీ ఎఫిషియెంట్ ఈథర్నెట్ (“నిశ్శబ్ద/రిఫ్రెష్” EEE) మద్దతు

సహజంగానే, ఈ ఎంపిక పారిశ్రామిక అప్లికేషన్లు, యాక్సెస్ కంట్రోల్ సిస్టమ్స్, బిల్డింగ్ ఆటోమేషన్, ఎలివేటర్ల కోసం ఉద్దేశించబడింది. పైకప్పులపై ఉన్న చిల్లర్లు, ఎయిర్ కండిషనర్లు మరియు ఫ్యాన్‌లను నియంత్రించడం కోసం. లేదా సాంకేతిక గదులలో ఉన్న తాపన బాయిలర్లు మరియు పంపులు. అంటే, పరిశ్రమతో పాటు చాలా విభిన్నమైన అప్లికేషన్లు ఉన్నాయి. ఇంటర్నెట్ ఆఫ్ థింగ్స్ (IoT) గురించి ప్రత్యేకంగా చెప్పనక్కర్లేదు.

10BASE-T1 అనేది సింగిల్ పెయిర్ ఈథర్నెట్ (SPE) ప్రమాణాలలో ఒకటి మాత్రమే అని పేర్కొనడం విలువ. 100BASE-T1 (802.3bw) మరియు 1000BASE-T1 (802.3bp) కూడా ఉన్నాయి. నిజమే, అవి ఆటోమోటివ్ అప్లికేషన్‌ల కోసం అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, కాబట్టి పరిధి 15 (UTP) లేదా 40 మీటర్లు (STP) మాత్రమే. అయితే, ప్లాన్‌లు ఇప్పటికే దీర్ఘ-శ్రేణి 100BASE-T1Lని కలిగి ఉన్నాయి. కాబట్టి భవిష్యత్తులో వారు వేగం యొక్క స్వీయ-చర్చలను జోడిస్తారు.

ఈ సమయంలో, సమన్వయం ఉపయోగించబడదు - ఇంటర్ఫేస్ యొక్క "శీఘ్ర ప్రారంభం" ప్రకటించబడింది: విద్యుత్ సరఫరా నుండి డేటా మార్పిడి ప్రారంభం వరకు 100ms కంటే తక్కువ.

సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని మెరుగుపరచడానికి, లోపాల సంఖ్యను తగ్గించడానికి మరియు పారిశ్రామిక జోక్యాన్ని ఎదుర్కోవడానికి ట్రాన్స్‌మిషన్ వ్యాప్తిని 1 నుండి 2.4Vకి పెంచడం మరొక ఎంపిక (ఐచ్ఛికం).

మరియు, వాస్తవానికి, EEE. ప్రస్తుతానికి ప్రసారం చేయడానికి డేటా లేకపోతే ట్రాన్స్‌మిటర్‌ను ఆఫ్ చేయడం ద్వారా విద్యుత్‌ను ఆదా చేయడానికి ఇది ఒక మార్గం. రేఖాచిత్రం ఇది ఎలా ఉంటుందో చూపిస్తుంది:


డేటా లేదు - మేము "నేను మంచానికి వెళ్ళాను" అనే సందేశాన్ని పంపుతాము మరియు డిస్‌కనెక్ట్ చేస్తాము. అప్పుడప్పుడు మేల్కొని “నేను ఇంకా ఇక్కడే ఉన్నాను” అని సందేశం పంపుతాము. డేటా కనిపించినప్పుడు, ఎదురుగా "నేను మేల్కొంటున్నాను" అని హెచ్చరించబడుతుంది మరియు ప్రసారం ప్రారంభమవుతుంది. అంటే, రిసీవర్లు మాత్రమే నిరంతరం పనిచేస్తాయి.

ఇప్పుడు వారు స్టాండర్డ్ యొక్క రెండవ సంస్కరణతో ఏమి వచ్చారో చూద్దాం.

10BASE-T1S

ఇప్పటికే చివరి లేఖ నుండి ఇది చిన్న దూరాలకు ప్రోటోకాల్ అని స్పష్టమైంది. T1L తక్కువ దూరం వద్ద పనిచేస్తే అది ఎందుకు అవసరం? లక్షణాలను చదవడం:

• పాయింట్-టు-పాయింట్ మోడ్‌లో 15మీ వరకు పరిధి
• డ్యూప్లెక్స్ లేదా సగం డ్యూప్లెక్స్
• проводники 24-26AWG (0.2-0.13мм2)
• గుర్తు రేటు 12.5 Mbaud
• DME, కోడింగ్ 4B5B
• వ్యాప్తి 1V (1Vpp)తో సిగ్నల్
• గరిష్టంగా 4 ఇంటర్మీడియట్ కనెక్టర్లు (మరియు రెండు టెర్మినల్ కనెక్టర్లు)
• EEE మద్దతు లేదు

ప్రత్యేకంగా ఏమీ లేదనిపిస్తోంది. కాబట్టి ఇది దేనికి? కానీ దీని కోసం:

• మల్టీపాయింట్ మోడ్‌లో 25మీ వరకు పరిధి (8 నాట్ల వరకు)

మరియు ఇది:

• తాకిడి ఎగవేతతో ఆపరేటింగ్ మోడ్ PLCA RS (PHY-లెవల్ కొలిషన్ అవాయిడెన్స్ రికన్సిలియేషన్ సబ్‌లేయర్)

మరియు ఇది మరింత ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది, కాదా? ఎందుకంటే నియంత్రణ క్యాబినెట్‌లు, యంత్రాలు, రోబోట్లు మరియు కార్లలోని వైర్ల సంఖ్యను బాగా తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. మరియు సర్వర్లు, స్విచ్‌లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్‌లలో I2Cకి ప్రత్యామ్నాయంగా దీనిని ఉపయోగించడానికి ఇప్పటికే ప్రతిపాదనలు ఉన్నాయి.

కానీ మల్టీపాయింట్ మోడ్ దాని లోపాలను కలిగి ఉంది. ప్రధానమైనది భాగస్వామ్య సమాచార ప్రసార మాధ్యమం. వాస్తవానికి, ఘర్షణలు CSMA/CDని ఉపయోగించి పరిష్కరించబడతాయి. అయితే ఆలస్యమవుతుందనేది తెలియరాలేదు. మరియు కొన్ని అనువర్తనాలకు ఇది క్లిష్టమైనది. అందువల్ల, కొత్త ప్రమాణంలో, మల్టీపాయింట్ ప్రత్యేక PLCA RS మోడ్‌తో అనుబంధించబడింది (తదుపరి విభాగాన్ని చూడండి).

రెండవ లోపం ఏమిటంటే PoDL మల్టీపాయింట్‌లో పనిచేయదు. అంటే, విద్యుత్తును ప్రత్యేక కేబుల్ ద్వారా సరఫరా చేయాలి లేదా సైట్‌లో ఎక్కడో తీసుకెళ్లాలి.

అయితే, పాయింట్-టు-పాయింట్ మోడ్‌లో, PoDL T1Sలో కూడా పని చేస్తుంది.

PLCA RS

ఈ మోడ్ క్రింది విధంగా పనిచేస్తుంది:

• నోడ్‌లు తమలో తాము ఐడెంటిఫైయర్‌లను పంపిణీ చేస్తాయి, ID=0 ఉన్న నోడ్ కోఆర్డినేటర్ అవుతుంది
• కోఆర్డినేటర్ నెట్‌వర్క్‌కు బీకాన్ సిగ్నల్‌ను జారీ చేస్తాడు, ఇది కొత్త ప్రసార చక్రం యొక్క ప్రారంభాన్ని సూచిస్తుంది మరియు దాని డేటా ప్యాకెట్‌ను ప్రసారం చేస్తుంది
• డేటా ప్యాకెట్‌ను ప్రసారం చేసిన తర్వాత, ట్రాన్స్‌మిషన్ క్యూ తదుపరి నోడ్‌కి కదులుతుంది
• 20 బిట్‌లను ప్రసారం చేయడానికి అవసరమైన సమయంలో నోడ్ ప్రసారం చేయడం ప్రారంభించకపోతే, క్యూ తదుపరి నోడ్‌కి కదులుతుంది
• అన్ని నోడ్‌లు డేటాను ప్రసారం చేసినప్పుడు (లేదా వాటి టర్న్‌ను దాటవేసినప్పుడు), కోఆర్డినేటర్ కొత్త చక్రాన్ని ప్రారంభిస్తాడు

సాధారణంగా ఇది TDMAని పోలి ఉంటుంది. కానీ విశిష్టతతో నోడ్ ప్రసారం చేయడానికి ఏమీ లేనట్లయితే దాని సమయ ఫ్రేమ్‌ను ఉపయోగించదు. మరియు ఫ్రేమ్ పరిమాణం ఖచ్చితంగా నిర్వచించబడలేదు, ఎందుకంటే... నోడ్ ద్వారా ప్రసారం చేయబడిన డేటా ప్యాకెట్ పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మరియు ఇవన్నీ ప్రామాణిక 802.3 ఈథర్నెట్ ఫ్రేమ్‌ల పైన నడుస్తాయి (PLCA RS ఐచ్ఛికం, కాబట్టి అనుకూలత ఉండాలి).

PLCAని ఉపయోగించడం వల్ల గ్రాఫ్‌లలో క్రింద చూపబడింది. మొదటిది లోడ్‌పై ఆధారపడి ఆలస్యం, రెండవది ట్రాన్స్మిటింగ్ నోడ్‌ల సంఖ్యపై ఆధారపడి నిర్గమాంశం. ఆలస్యం మరింత ఊహించదగినదిగా మారిందని స్పష్టంగా గమనించవచ్చు. మరియు చెత్త సందర్భంలో ఇది CSMA/CD కంటే అధ్వాన్నమైన సందర్భంలో 2 ఆర్డర్‌లు తక్కువగా ఉంటుంది:

మరియు PLCA విషయంలో ఛానెల్ సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఘర్షణలను పరిష్కరించడానికి ఖర్చు చేయబడలేదు:

కనెక్టర్లకు

ప్రారంభంలో, మేము వివిధ కంపెనీలు అందించే 6 కనెక్టర్ ఎంపికల నుండి ఎంచుకున్నాము. ఫలితంగా, మేము ఈ రెండు ఎంపికలపై స్థిరపడ్డాము:

సాధారణ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల కోసం, CommScope యొక్క IEC 63171-1 LC కనెక్టర్ ఎంచుకోబడింది.

కఠినమైన వాతావరణాల కోసం - HARTING నుండి IEC 63171-6 (గతంలో 61076-3-125) కనెక్టర్ కుటుంబం. ఈ కనెక్టర్లు IP20 నుండి IP67 వరకు రక్షణ స్థాయిల కోసం రూపొందించబడ్డాయి.

వాస్తవానికి, కనెక్టర్లు మరియు కేబుల్‌లు UTP లేదా STP కావచ్చు.

ఇతర

మీరు ఒక సాధారణ నాలుగు-జత ఈథర్నెట్ కేబుల్‌ను ఉపయోగించవచ్చు, ప్రతి జతను ప్రత్యేక SPE ఛానెల్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు. కాబట్టి దూరం ఎక్కడో నాలుగు ప్రత్యేక కేబుల్స్ లాగండి లేదు. లేదా సింగిల్-పెయిర్ కేబుల్‌ని ఉపయోగించండి మరియు చివరిలో సింగిల్-పెయిర్ ఈథర్నెట్ స్విచ్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయండి.

లేదా ఫైబర్ ఆప్టిక్స్ ద్వారా నెట్‌వర్క్ ఇప్పటికే చాలా దూరాలకు విస్తరించబడి ఉంటే, మీరు ఈ స్విచ్‌ని నేరుగా ఎంటర్‌ప్రైజ్ స్థానిక నెట్‌వర్క్‌కి కనెక్ట్ చేయవచ్చు. అందులో సెన్సార్‌లను అతికించండి మరియు వాటి నుండి రీడింగ్‌లను ఇక్కడ చదవండి. నేరుగా నెట్‌వర్క్‌లో. ఇంటర్ఫేస్ కన్వర్టర్లు మరియు గేట్‌వేలు లేకుండా.

మరియు ఇవి తప్పనిసరిగా సెన్సార్‌లు కానవసరం లేదు. వీడియో కెమెరాలు, ఇంటర్‌కామ్‌లు లేదా స్మార్ట్ లైట్ బల్బులు ఉండవచ్చు. ప్రవేశాల వద్ద కొన్ని కవాటాలు లేదా టర్న్స్టైల్స్ యొక్క డ్రైవ్లు.

కాబట్టి అవకాశాలు ఆసక్తికరంగా తెరుచుకుంటున్నాయి. SPE అన్ని ఫీల్డ్ బస్సులను భర్తీ చేసే అవకాశం లేదు. కానీ అతను వారి నుండి న్యాయమైన భాగాన్ని తీసుకుంటాడు. ఖచ్చితంగా కార్లలో.

PS నేను పబ్లిక్ డొమైన్‌లో ప్రామాణిక వచనాన్ని కనుగొనలేదు. పై సమాచారం ఇంటర్నెట్‌లో అందుబాటులో ఉన్న వివిధ ప్రెజెంటేషన్‌లు మరియు మెటీరియల్‌ల నుండి ఒక్కొక్కటిగా సేకరించబడింది. కాబట్టి అందులో తప్పులు ఉండవచ్చు.

మూలం: www.habr.com