SPE – новая технология однопарного Ethernet, основанная на стандартах передачи согласно 802.3cg-2019 — IEEE Standard for Ethernet — Amendment 5: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Mb/s Operation and Associated Power Delivery over a Single Balanced Pair of Conductors. В дальнейшем стандартизирован IEEE как 100BASE-T1 802.3bw-2015. Распространяется свободно.
Основные цели и предпосылки появления стандарта:
1. Сократить «зоопарк» закрытых решений и приложений, желание привести все к одной открытой и масштабируемой сети на базе Ethernet.
2. «Обычный» Ethernet не соответствует строгим стандартам помехоэмиссии CISPR в автомобильной отрасли. BroadR-Reach разработан с учетом этих требований, он лучше защищен от помех и сам меньше «фонит».
3. Одна витая пара + простой разъем – это значительно дешевле, чем две, да еще и весит меньше (на 30 % меньше вес и на 80 % ниже стоимость подключения).
Основная фишка нового Ethernet в том, что он работает по витой паре и от нее же питается. Он делает полевой уровень интеллектуальным и упрощает задание параметров, инициализацию и программирование. Внедрение SPE достаточно легкое, так как можно использовать витую пару, которая идет от датчиков.
Рассмотрим два стандарта физического уровня:
· 10BASE-T1S
· 10BASE-T1L
Протокол 10BASE-T1L
Это вариант для большой дальности (long reach). Основные характеристики:
· дальность действия – до 1 км
· проводники 18AWG (0,8 мм2)
· режим работы «точка-точка»
· полный дуплекс
· символьная скорость 7.5 Мбод
· модуляция PAM-3, кодирование 4B3T
· сигнал с амплитудой 1 В (1Vpp) или 2.4 В
· поддержка Energy Efficient Ethernet (“quiet/refresh” EEE)
Данный вариант предназначен для индустриального применения, автоматизации зданий, складов, котельных и т.д. Для управления чиллерами, кондиционерами, вентиляторами, насосами, клапанами, отопительными котлами и насосами. Кроме того, это очень удобный интерфейс для подключения различных датчиков и сенсоров к управляющим контроллерам - привычная простая витая пара с совсем другими скоростями и возможностями.
Каждый датчик может передавать данные о физической величине практически в режиме реального времени, что критично для ответственных применений; может сообщать на верхний уровень о росте погрешности, дате поверки и калибровки и даже выполнять функции “предиктора” - предсказателя технологического процесса.
Сигналы с датчиков будут собираться на SPE-коммутаторе, который передает все данные от них также по SPE в другой коммутатор, находящийся непосредственно в шкафу автоматики. Данные с него может снимать и обрабатывать ПЛК, также эти данные можно забрать на верхний уровень в SCADA или облачный сервис.
Протокол 10BASE-T1S
Это протокол для коротких расстояний (short reach). Технические характеристики:
· дальность действия до 15 м в режиме «точка-точка»
· дуплекс или полудуплекс
· проводники 24-26AWG (0,2–0,13 мм2)
· символьная скорость 12.5 Мбод
· DME, кодирование 4B5B
· сигнал с амплитудой 1 В (1Vpp)
· до 4-х промежуточных разъёмов (и два оконечных)
· нет поддержки EEE
Его основное отличие от предыдущего варианта - возможность работы не только в режиме “точка-точка”, но и “мультипоинт”. То есть, в шину можно подключить до 8 устройств, а затем подключить эту “гирлянду” к коммутатору SPE. Это позволит сократить количество проложенных проводов. Пожалуй, это главное преимущество Т1S. Но есть и минусы. Например, более сложная система организации обмена данными, а также для питания устройств будет нужен отдельный кабель. Ну и в дальности он существенно проигрывает Т1L.