Noong Pebrero 5 ng taong ito, isang bagong pamantayan para sa 10-Mbit Ethernet ang naaprubahan. Oo, tama ang nabasa mo: sampung megabit bawat segundo.
Bakit kailangan ang gayong "maliit" na bilis sa ika-21 siglo? Upang palitan ang zoo na nakatago sa ilalim ng malawak na pangalan na "field bus" - Profibus, Modbus, CC-Link, CAN, FlexRay, HART, atbp. Napakarami sa kanila, hindi sila tugma sa isa't isa at medyo mahirap i-configure. Ngunit gusto mo lang isaksak ang cable sa switch, at iyon na. Pareho sa regular na Ethernet.
At sa lalong madaling panahon ito ay magiging posible! Kilalanin ang: "802.3cg-2019 - IEEE Standard para sa Ethernet - Pagbabago 5: Mga Detalye ng Pisikal na Layer at Mga Parameter ng Pamamahala para sa 10 Mb/s na Operasyon at Kaugnay na Paghahatid ng Power sa Iisang Balanseng Pares ng Konduktor."
Ano ang nakakatuwang tungkol sa bagong Ethernet na ito? Una sa lahat, ito ay gumagana sa isang pinaikot na pares, at hindi higit sa apat. Samakatuwid, mayroon itong mas kaunting mga konektor at mas manipis na mga cable. At maaari mong gamitin ang nakalagay na twisted pair cable papunta sa mga sensor at actuator.
Maaari kang magtaltalan na ang Ethernet ay gumagana nang hanggang 100 metro, ngunit ang mga sensor ay matatagpuan sa malayo. Sa katunayan, ito ay dating problema. Ngunit gumagana ang 802.3cg sa layo na hanggang 1 km! Isang pares sa isang pagkakataon! Hindi masama?
Sa katunayan, mas mabuti: maaari ding ibigay ang kuryente sa pamamagitan ng parehong pares. Doon na tayo magsisimula.
IEEE 802.3bu Power over Data Lines (PoDL)
Sa palagay ko marami sa inyo ang nakarinig tungkol sa PoE (Power over Ethernet) at alam na 2 pares ng mga wire ang kailangan upang magpadala ng kapangyarihan. Ang power input/output ay ginawa sa gitnang mga punto ng mga transformer ng bawat pares. Hindi ito maaaring gawin gamit ang isang pares. Samakatuwid, kailangan naming gawin ito nang iba. Paano eksaktong ipinapakita sa figure sa ibaba. Halimbawa, ang klasikong PoE ay naidagdag din.
Narito:
PSE β power sourcing equipment (supply ng kuryente)
PD β powered device (far-end device na kumukonsumo ng kuryente)
Sa una, ang 802.3bu ay may 10 klase ng kapangyarihan:
Tatlong conventional gradations ng source boltahe ay naka-highlight sa kulay: 12, 24 at 48V.
Mga disenyo:
Vpse - boltahe ng supply ng kuryente, V
Vpd min - pinakamababang boltahe sa PD, V
I max β maximum na kasalukuyang sa linya, A
Ppd max β maximum na pagkonsumo ng kuryente PD, W
Sa pagdating ng 802.3cg protocol, 6 pang klase ang idinagdag:
Siyempre, sa gayong pagkakaiba-iba, ang PSE at PD ay dapat magkasundo sa klase ng kapangyarihan bago maglapat ng buong boltahe. Ginagawa ito gamit ang SCCP (Serial Communications Classification Protocol). Ito ay isang low-speed protocol (333 bps) batay sa 1-Wire. Gumagana lamang ito kapag ang pangunahing kapangyarihan ay hindi ibinibigay sa linya (kabilang ang sa sleep mode).
Ipinapakita ng block diagram kung paano ibinibigay ang kuryente:
- isang kasalukuyang ng 10mA ay ibinibigay at ang pagkakaroon ng isang 4V zener diode sa dulong iyon ay sinusuri
- power class ay napagkasunduan
- ang pangunahing kapangyarihan ay ibinibigay
- kung ang pagkonsumo ay bumaba sa ibaba 10mA, ang sleep mode ay isinaaktibo (supply ng standby power 3.3V)
- kung ang pagkonsumo ay lumampas sa 1mA, lalabas ang sleep mode
Hindi na kailangang sumang-ayon sa klase ng pagkain kung alam na ito nang maaga. Ang opsyong ito ay tinatawag na Fast Startup Mode. Ito ay ginagamit, halimbawa, sa mga kotse, dahil hindi na kailangang baguhin ang pagsasaayos ng konektadong kagamitan.
Ang parehong PSE at PD ay maaaring magsimula ng sleep mode.
Ngayon ay lumipat tayo sa paglalarawan ng paglilipat ng data. Ito ay kawili-wili din doon: ang pamantayan ay tumutukoy sa dalawang operating mode - long-range at para sa maikling distansya.
10BASE-T1L
Isa itong opsyong mahaba ang abot. Ang mga pangunahing katangian ay ang mga sumusunod:
- saklaw - hanggang sa 1 km
- konduktor 18AWG (0.8mm2)
- hanggang 10 intermediate connector (at dalawang terminal connector)
- point-to-point na operating mode
- buong duplex
- rate ng simbolo 7.5 Mbaud
- PAM-3 modulasyon, 4B3T encoding
- signal na may amplitude 1V (1Vpp) o 2.4V
- Suporta sa Energy Efficient Ethernet ("tahimik/i-refresh" EEE).
Malinaw, ang pagpipiliang ito ay inilaan para sa mga pang-industriya na aplikasyon, mga sistema ng kontrol sa pag-access, automation ng gusali, mga elevator. Para sa pagkontrol ng mga chiller, air conditioner, at fan na matatagpuan sa mga bubong. O heating boiler at pump na matatagpuan sa mga teknikal na silid. Iyon ay, mayroong maraming iba't ibang mga aplikasyon bukod sa industriya. Hindi banggitin ang Internet of Things (IoT).
Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na ang 10BASE-T1 ay isa lamang sa mga pamantayan ng Single Pair Ethernet (SPE). Mayroon ding 100BASE-T1 (802.3bw) at 1000BASE-T1 (802.3bp). Totoo, ang mga ito ay binuo para sa mga aplikasyon ng automotive, kaya ang hanay ay mayroon lamang 15 (UTP) o 40 metro (STP). Gayunpaman, kasama na sa mga plano ang isang long-range na 100BASE-T1L. Kaya sa hinaharap ay magdaragdag sila ng auto-negotiation ng bilis.
Pansamantala, hindi ginagamit ang koordinasyon - ang isang "mabilis na pagsisimula" ng interface ay idineklara: mas mababa sa 100ms mula sa power supply hanggang sa simula ng palitan ng data.
Ang isa pang opsyon (opsyonal) ay pataasin ang transmission amplitude mula 1 hanggang 2.4V para mapabuti ang signal-to-noise ratio, bawasan ang bilang ng mga error, at kontrahin ang pang-industriyang interference.
At, siyempre, EEE. Ito ay isang paraan upang makatipid ng kuryente sa pamamagitan ng pag-off ng transmitter kung walang data na maipapadala sa ngayon. Ipinapakita ng diagram kung ano ang hitsura nito:
Walang data - ipinapadala namin ang mensahe na "Natulog ako" at idiskonekta. Paminsan-minsan ay nagigising kami at nagpapadala ng mensahe na "Nandito pa rin ako." Kapag lumabas ang data, inaalerto ang kabaligtaran na "Nagigising ako" at magsisimula ang paghahatid. Iyon ay, ang mga receiver lamang ang patuloy na gumagana.
Ngayon tingnan natin kung ano ang naisip nila sa pangalawang bersyon ng pamantayan.
10BASE-T1S
Mula sa huling liham ay malinaw na ito ay isang protocol para sa mga maikling distansya. Ngunit bakit ito kailangan kung gumagana ang T1L sa maikling distansya? Pagbasa ng mga katangian:
- hanggang sa 15m sa point-to-point mode
- duplex o kalahating duplex
- ΠΏΡΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊΠΈ 24-26AWG (0.2-0.13ΠΌΠΌ2)
- rate ng simbolo 12.5 Mbaud
- DME, coding 4B5B
- signal na may amplitude 1V (1Vpp)
- hanggang 4 na intermediate connector (at dalawang terminal connector)
- walang suporta sa EEE
Parang walang espesyal. Kaya para saan ito? Ngunit para dito:
- hanggang sa 25m sa multipoint mode (hanggang 8 knots)
At ito:
- operating mode na may pag-iwas sa banggaan PLCA RS (PHY-Level Collision Avoidance Reconciliation Sublayer)
At ito ay mas kawili-wili, hindi ba? kasi nakakatulong nang malaki sa pagbabawas ng bilang ng mga wire sa control cabinet, machine, robot, at kotse. At mayroon nang mga panukala na gamitin ito bilang kapalit ng I2C sa mga server, switch at iba pang electronics.
Ngunit ang multipoint mode ay may mga kakulangan nito. Ang pangunahing isa ay isang shared data transmission medium. Siyempre, ang mga banggaan ay nareresolba gamit ang CSMA/CD. Ngunit hindi alam kung ano ang magiging pagkaantala. At para sa ilang mga aplikasyon ito ay kritikal. Samakatuwid, sa bagong pamantayan, ang multipoint ay dinagdagan ng isang espesyal na mode ng PLCA RS (tingnan ang susunod na seksyon).
Ang pangalawang disbentaha ay ang PoDL ay hindi gumagana sa multipoint. Iyon ay, ang kuryente ay kailangang ibigay sa pamamagitan ng isang hiwalay na cable o dalhin sa isang lugar sa site.
Gayunpaman, sa point-to-point mode, gumagana din ang PoDL sa T1S.
PLCA RS
Gumagana ang mode na ito tulad ng sumusunod:
- Ang mga node ay namamahagi ng mga identifier sa kanilang mga sarili, ang node na may ID=0 ay nagiging coordinator
- ang coordinator ay nag-isyu ng BEACON signal sa network, na nagpapahiwatig ng simula ng isang bagong cycle ng transmission at nagpapadala ng data packet nito
- pagkatapos magpadala ng data packet, lilipat ang transmission queue sa susunod na node
- kung ang node ay hindi pa nagsimulang magpadala sa loob ng oras na kinakailangan upang magpadala ng 20 bits, ang pila ay lilipat sa susunod na node
- kapag ang lahat ng node ay nakapagpadala ng data (o nilaktawan ang kanilang turn), ang coordinator ay magsisimula ng isang bagong cycle
Sa pangkalahatan ito ay kahawig ng TDMA. Ngunit sa kakaibang hindi ginagamit ng node ang time frame nito kung wala itong maipapadala. At ang laki ng frame ay hindi mahigpit na tinukoy, dahil... depende sa laki ng data packet na ipinadala ng node. At lahat ng ito ay tumatakbo sa ibabaw ng karaniwang 802.3 Ethernet frames (PLCA RS ay opsyonal, kaya dapat mayroong compatibility).
Ang resulta ng paggamit ng PLCA ay ipinapakita sa ibaba sa mga graph. Ang una ay ang pagkaantala depende sa pagkarga, ang pangalawa ay ang throughput depende sa bilang ng mga nagpapadala ng mga node. Malinaw na kapansin-pansin na ang pagkaantala ay naging mas predictable. At sa pinakamasamang kaso ito ay 2 order ng magnitude na mas mababa kaysa sa pinakamasamang kaso CSMA/CD:
At ang kapasidad ng channel sa kaso ng PLCA ay mas mataas, dahil ay hindi ginagastos sa paglutas ng mga banggaan:
Mga konektor
Sa una, pumili kami mula sa 6 na opsyon sa connector na inaalok ng iba't ibang kumpanya. Bilang resulta, nagpasya kami sa dalawang pagpipiliang ito:
Para sa normal na mga kondisyon ng pagpapatakbo, napili ang IEC 63171-1 LC connector ng CommScope.
Para sa malupit na kapaligiran β ang IEC 63171-6 (dating 61076-3-125) connector family mula sa HARTING. Ang mga konektor na ito ay idinisenyo para sa mga antas ng proteksyon mula sa IP20 hanggang IP67.
Siyempre, ang mga konektor at cable ay maaaring alinman sa UTP o STP.
Iba
Maaari kang gumamit ng isang regular na apat na pares na Ethernet cable, gamit ang bawat pares para sa isang hiwalay na SPE channel. Upang hindi hilahin ang apat na magkakahiwalay na cable sa isang lugar sa malayo. O gumamit ng single-pair cable, at mag-install ng single-pair na Ethernet switch sa pinakadulo.
O maaari mong direktang ikonekta ang switch na ito sa lokal na network ng enterprise, kung ang isang network ay na-extend na sa malalayong distansya sa pamamagitan ng fiber optics. Idikit ang mga sensor doon, at basahin ang mga pagbabasa mula sa kanila dito. Direkta sa network. Nang walang mga interface converter at gateway.
At ang mga ito ay hindi kinakailangang maging mga sensor. Maaaring may mga video camera, intercom o smart light bulbs. Mga drive ng ilang mga balbula o turnstile sa mga pasukan.
Kaya ang mga prospect ay nagbubukas ng interesante. Siyempre, hindi malamang na papalitan ng SPE ang lahat ng field bus. Ngunit kukuha siya ng isang patas na tipak sa kanila. Tiyak sa mga kotse.
PS Hindi ko nakita ang teksto ng pamantayan sa pampublikong domain. Ang impormasyon sa itaas ay nakolekta nang paisa-isa mula sa iba't ibang mga presentasyon at materyales na makukuha sa Internet. Kaya maaaring may mga kamalian dito.
Pinagmulan: www.habr.com