Wie funktioniert Single Pair Ethernet?
Single-Pair-Ethernet wurde ursprünglich entwickelt, um die Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen – kleinere, leichtere Kabel und Stecker für die Übertragung von den zahlreichen Sensoren, die an adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Einparkhilfe, autonomem Fahren und anderen fahrzeuginternen Systemdaten beteiligt sind. Tatsächlich eignen sich die geringere Datenlast und die kürzere Distanz, die für Automobilanwendungen erforderlich sind, für eine frühe SPE-Entwicklung.
Mit der Entwicklung der Technologie begann das Unternehmen jedoch, sein Potenzial in anderen Anwendungen zu erkennen – insbesondere in der Fertigungs- und Gebäudeautomation – und baute ein Netzwerk von SPE-Industriepartnern auf. Der Verband des Herstellers&befürwortet Single-Pair-Ethernet als"Grundlage des IIoT" und unterstützt Standards für Übertragungsprotokolle, Verkabelung und Gerätekomponenten.
Herkömmliches Ethernet erfordert zwei Adernpaare, um eine Datenübertragungsrate von 100 Mbit/s zu erreichen, oder vier Adernpaare, um eine Übertragungsrate von 1 Gbit/s zu erreichen. Single-Pair-Ethernet verwendet nur ein Paar Drähte, um Daten mit einer Geschwindigkeit von 1 Gbit/s mit einer Übertragungsentfernung von bis zu 40 m oder einer Übertragungsrate von bis zu 1000 m bei 10 Mbit/s zu übertragen – was Kabelgröße, Kosten und Komplexität erheblich reduziert. Obwohl traditionelles Ethernet in der gesamten Automatisierungspyramide implementiert wurde, werden Geräte auf unterer Ebene (Feldebene) immer noch oft durch Feldbusprotokolle gesteuert. SPE bietet eine Ethernet-Lösung, die auf allen Ebenen von der Cloud bis zum Feld implementiert werden kann, wodurch Gateways und andere Hardware überflüssig werden, die für verschiedene Netzwerke erforderlich sind, um"talk" zueinander.
Kleinere Kabel verwenden auch kleinere Stecker – ein weiterer Vorteil von SPE in Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen oder Feldanwendungen mit vielen kleinen Geräten. Dünnere Kabel haben einen kleineren Biegeradius, was die Installation, Verkabelung und Verwaltung sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinne einfacher und flexibler macht.
SPE kann Leistung (bis zu 50 W) und Daten übertragen und ist daher als ideale Lösung für IIoT-Anwendungen positioniert, bei denen viele Geräte auf Feldebene Strom und schnelle Echtzeitkommunikation mit übergeordneter Steuerung oder in die Cloud benötigen. Für Anwendungen, die mehr als 50 W Leistung benötigen, kann eine Hybridlösung mit vier Leitern verwendet werden, die bis zu 96 W bei 24 V oder 392 W bei 48 V liefert.
Wenn herkömmliches Ethernet vier Adernpaare erfordert, wie verwendet SPE dann nur ein Adernpaar, um eine schnelle Ethernet-Kommunikation zu erreichen?
Klassisches 1-Gbit/s-Ethernet verwendet Cat5-Kabel mit vier Adernpaaren und läuft mit Frequenzen von bis zu 100 MHz. Jedes Paar kann Daten senden und empfangen, was Übertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s ermöglicht. Single-Pair-Ethernet verwendet nur ein Adernpaar, aber die Betriebsfrequenz beträgt bis zu 600 MHz. In diesem breiten Frequenzband senden einige Frequenzen Daten, andere Frequenzen empfangen Daten, nur ein Adernpaar kann eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Gbit / s erreichen.
