什么是SPE單對(duì)平衡電纜?

單對(duì)平衡電纜,簡(jiǎn)稱SPE,Single Pair Ethernet (SPE)是僅通過(guò)單對(duì)線進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。除了通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸外,SPE還可以通過(guò)PoDL(數(shù)據(jù)線供電)為終端設(shè)備同時(shí)供電。SPE為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)開辟了全新的可能性和應(yīng)用領(lǐng)域。

SPE單對(duì)平衡電纜有什么優(yōu)勢(shì)?

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,以太網(wǎng)在過(guò)去最初從公司級(jí)、操作和過(guò)程級(jí)一直到控制級(jí)都很流行。自動(dòng)化金字塔的最后一層,field層,是通過(guò)各種總線系統(tǒng)的經(jīng)典連接。其中一個(gè)原因是精細(xì)分支和field水平上的大量設(shè)備。在一個(gè)生產(chǎn)廠中,成百上千的傳感器和執(zhí)行器必須通過(guò)大量電纜來(lái)連接?？偠灾?會(huì)增加相當(dāng)多的電纜和成本。此外,網(wǎng)關(guān)和轉(zhuǎn)換器總是需要將數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換。

業(yè)界希望利用這種SPE電纜的優(yōu)勢(shì)。在自動(dòng)化領(lǐng)域,SPE可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、傳感器、致動(dòng)器技術(shù)等的無(wú)障礙連接。field級(jí)別變得更加智能,從而減少了參數(shù)化、初始化和編程的工作量。系統(tǒng)的建造、操作和維護(hù)變得更有效率,成本效益更高。這是以太網(wǎng)第一次能夠在空間和成本上高效地從云通信到現(xiàn)場(chǎng)。機(jī)器、機(jī)器人或鐵路技術(shù)的進(jìn)步,也有助于減輕重量和節(jié)省空間。整個(gè)布線變得更簡(jiǎn)單,安裝速度也更快。

以太網(wǎng)與TCP/ipc使每一個(gè)field參與者智能化。與TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)),他們也成為實(shí)時(shí)能力,因此也可以用于安全相關(guān)的電纜。與總線系統(tǒng)相比,SPE單對(duì)平衡電纜的數(shù)據(jù)傳輸速率的顯著提高,也將使具有高數(shù)據(jù)密度的傳感器能夠在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更高效的連接?？梢钥聪孪旅嬉粋€(gè)例子,以攝像機(jī)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)和定位系統(tǒng)為例,在以前這樣的傳感器必須用8線以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施單獨(dú)引導(dǎo)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。SPE每個(gè)傳感器都可以統(tǒng)一連接到互聯(lián)網(wǎng)上。T1工業(yè)設(shè)備接口和SPE電纜根據(jù)SO/IEC 11801-Xform標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)水平的SPE。更簡(jiǎn)潔的傳統(tǒng)總線基礎(chǔ)設(shè)施,但擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)率,同時(shí)支持電力傳輸。每一個(gè)小傳感器都成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能參與者。

SPE單對(duì)平衡電纜分類

單對(duì)以太網(wǎng)(SPE)大致分為三類:

●IEEE 802.3.cg (10 Mbps).

●IEEE 802.3.bw (100 Mbps).

●IEEE 802.3.bp (1,000 Mbps).

IEEE 802.3cg分為兩類:

I長(zhǎng)電纜和短電纜的長(zhǎng)度均超過(guò)一對(duì)平衡的屏蔽或非屏蔽電線

10BASE-T1L:IEEE 802.3物理層規(guī)范,適用于單對(duì)平衡導(dǎo)體上的10 Mb/s以太網(wǎng)局域網(wǎng),可達(dá)至少1000米(使用18 AWG導(dǎo)線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接時(shí)的長(zhǎng)距離)。

I10BASE-T1S:IEEE 802.3物理層規(guī)范,適用于單對(duì)平衡導(dǎo)體上的10 Mb/s以太網(wǎng)局域網(wǎng),可達(dá)至少15 米(使用多支路連接的24-26 AWG導(dǎo)線的短距離)。

IEC 61156標(biāo)準(zhǔn)將SPE線纜按以下三類標(biāo)準(zhǔn)定義:分別是安裝類型,傳輸最大長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)傳輸速率。IEC 61156-11(固定應(yīng)用)和IEC 61156-12(柔性應(yīng)用)的標(biāo)準(zhǔn)為在40米的傳輸距離中達(dá)到1 Gbit/s的傳輸速率,并且線纜的最高帶寬為600 MHz. 對(duì)于更長(zhǎng)的傳輸距離的IEC 61156-13(固定應(yīng)用)和 IEC 61156-14(柔性應(yīng)用)標(biāo)準(zhǔn),目前正在擬定中。

SPE單對(duì)平衡電纜發(fā)展前景

目前,我國(guó)單對(duì)平衡電纜SPE標(biāo)準(zhǔn)尚屬空白階段,2020年8月,中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)光電線纜及光器件分會(huì)歸口的《信息通信用單對(duì)平衡電纜及信道》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)會(huì)順利召開。

圖:會(huì)議合影

國(guó)家信息傳輸線質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、上汽集團(tuán)、燕山大學(xué)、耐克森、西蒙、上海天誠(chéng)、嘉興海棠電子、浙江一舟等參加了此次會(huì)議。此次會(huì)議標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)針對(duì)單對(duì)平衡電纜SPE標(biāo)準(zhǔn)已正式進(jìn)入起草階段。

會(huì)議上,作為檢測(cè)機(jī)構(gòu)的國(guó)家信息傳輸線質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,單對(duì)平衡電纜生產(chǎn)商嘉興海棠電子、單對(duì)平衡電纜應(yīng)用方上汽集團(tuán)等單位分享了大家在單對(duì)平衡電纜研發(fā)和應(yīng)用等方面經(jīng)驗(yàn),并進(jìn)行了交流討論。

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和工業(yè)4.0的快速發(fā)展及廣泛運(yùn)用,SPE的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,如工業(yè)自動(dòng)化,安防,機(jī)器人,機(jī)車,汽車等。在以上各種類型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中,有大量的設(shè)備接入,如高清攝像頭,傳感器,高分辨率顯示器等等。減輕重量,降低成本,簡(jiǎn)化安裝過(guò)程的三大優(yōu)勢(shì)使SPE成為物聯(lián)網(wǎng)成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。

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