Cтандарты соединителей для однопарного Ethernet (SPE) и их применение в устройствах и кабельных соединениях, реализующих технологию SPE
Общая информация
Ethernet является преобладающей технологией передачи данных в мире. С появлением однопарного Ethernet в качестве дополнительного "физического уровня" стало возможным расширить сферу применения протокола сети Интернет (IP) и добиться согласованного взаимодействия устройств уровня управления с сетями датчиков и исполнительных устройств. Таким образом, промышленный Ethernet можно внедрять на более низком полевом уровне и, руководствуясь соображениями цифровизации, заменять существующие аналоговые соединения.
С учетом стандартов IEEE802.3 для однопарного Ethernet, во все процедуры стандартизации медных кабелей передачи данных, соединителей и систем кабельных соединений будут внесены поправки и уточнения. Кроме того, будет уточнен и их текущий статус. Будут внедрены два стандарта соединителей для SPE, разработанные комитетами IEEE802.3, ISO/IEC и TIA42.
Кроме того, ведется подробное обсуждение конструкции соединителя для промышленного сектора, который должен соответствовать серии стандартов IEC 63171-x – в частности, рекомендации IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125). Исходя из стандарта IEC 63171-6 для разъема SPE, представлены наиболее важные параметры и даны пояснения по различным вариантам исполнения IP20 и IP65/67.
Для обеспечения высокой совместимости разъема вне зависимости от различий защитных корпусов IP была разработан специальный вариант исполнения, который позволяет применять соединители IP20 в разъемах IP65/67. Вариант исполнения IP65/67 реализован с применением проверенных временем защитных корпусов М8 и М12. В целях повышения удобства работы с этими защитными корпусами, помимо классических винтовых соединений, в них реализован механизм блокировки PushPull. Теперь они доступны в двух вариантах исполнения – внутреннем и внешнем.
Благодаря этому становится ясно, что технология SPE прочно займет место в целом ряде отраслей – в автомобилестроении, в сфере информационных технологий и в промышленных сетях датчиков и исполнительных устройств (см. [ae] разделы 1.2 и 1.3). Индивидуальные требования к соединителям в соответствующих сферах применения довольно сильно отличаются. Это приводит к разработке различных решений.
Сетевые инженеры, специалисты по планированию сетей, специалисты по монтажу и рядовые пользователи привыкли считать, что для реализации технологии Fast Ethernet (10/100 Мбит/с) необходимо кабельное соединение с двумя парами проводов, а для реализации Gigabit Ethernet требуются все четыре пары. В сочетании с информацией о различных категориях компонентов, необходимых для поддержания соответствующих скоростей передачи – от категории 5 до новых категорий 8.1/8.2 – эти знания позволяют осуществлять планирование и прокладку сетей, а также управление кабельными соединениями для передачи данных. Теперь же на рынке распространяется новая технология однопарного Ethernet (SPE), которая обеспечивает передачу потоков данных TCP/IP всего по одной паре проводов.
С чего всё началось? – Действующие стандарты IEEE 802.3
Начало реализации технологии SPE положил стандарт BroadR-Reach, который был разработан корпорацией Broadcom. Как только этот новый метод передачи данных на базе стека протоколов TCP/IP заметили в сфере автомобилестроения, где как раз искали замену шине CAN, рабочей группой IEEE 802.3 был опубликован первый стандарт SPE в виде стандарта 100BASE-T1 в рекомендации IEEE 802.3bw-2015, параграф 96. Однако в автомобилях с ручным или полуавтономным режимом управления требуются еще более высокие скорости передачи данных, поэтому вслед за первым стандартом SPE для скорости 100 Мбит/с вскоре последовал стандарт для скорости 1 Гбит/с. Уже доступная технология Ethernet в соответствии с IEEE 802.3bp 1000Base-T1 обеспечивает скорость передачи 1 Гбит/с всего по одной паре медных проводов. В настоящее время IEEE ведет работу над следующим стандартом для еще более высоких скоростей передачи данных, до 10 Гбит/с (IEEE 802.3ch), который необходим для датчиков и передачи видео в высоком разрешении. Кроме того, продолжает разрабатываться стандарт для скорости 10 Мбит/с (IEEE 802.3cg). Этот стандарт также особенно востребован во многих отраслях промышленности, поскольку позволяет увеличить дальность передачи данных до 1000 м и, следовательно, может заменить собой практически все действующие промышленные сети. Кроме того, в марте 2019 года была создана еще одна рабочая группа, которая занимается вопросами передачи данных на скоростях выше 10 Гбит/с. В данном случае в качестве цели было обозначено достижение скоростей передачи 25 и 50 Гбит/с. Эти высокие скорости передачи данных представляют собой технологическую основу для создания беспилотных автомобилей и новой распределенной компьютерной архитектуры в транспортных средствах.
Как и для систем с многопарными кабельными соединениями, для SPE тоже существует новый стандарт, аналогичный стандарту Power over Ethernet (PoE), он называется PoDL – Power over Data Line (IEEE 802.3bu). Одновременная передача данных и электропитания с применением технологии очень малых соединителей и однопарных кабелей отвечает современным трендам миниатюризации, повышения скоростей передачи данных и модульности более сложного оборудования – то есть созданы все необходимые условия для развития рынка практического применения технологии SPE не только в сфере автомобилестроения, но и в промышленности, в технологиях умных городов и зданий, а также во многих других сферах.
Таким образом, технология SPE за короткий отрезок времени продемонстрировала те же результаты, что и преобладающая в настоящее время технология "многопарного Ethernet" (MPE). Единственное ограничение заключается в ограниченной в настоящее время дальности передачи для SPE на скоростях 100 Мбит/с и 1 Гбит/с (15 м и 40 м, соответственно). Причиной этому послужили требования, предъявляемые к технологии основными ее эксплуатантами в сфере автомобилестроения.
Специалисты считают, что в данном случае можно достичь большей дальности передачи. На рисунке 3 показано, какая дальность передачи технически возможна. Однако для того чтобы реализовать эти улучшенные версии стандартов SPE в рамках IEEE802.3 и в особенности для того, чтобы привлечь инвестиции в разработку новых наборов микросхем со стороны предприятий полупроводниковой промышленности, необходимо четко обозначить новые сферы применения технологии и ее рыночный потенциал. Для этого необходимо открытое сотрудничество всех сторон, заинтересованных в увеличении дальности передачи данных по технологии SPE. Рабочая группа IEEE802.3 уже выпустила первые публикации по этой теме, которые нашли положительный отклик. Автор приветствует любую обратную связь со стороны коллег, работающих над проектами этих стандартов, и предлагает объединить усилия в их продвижении.
Краткая информация о различных комитетах стандартизации и их взаимодействии между собой
Ключевую роль в деятельности по стандартизации выполняют организации ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3. В данном случае кабельные соединения создаются согласно стандартам ISO/IEC 11801, а их техническое обслуживание выполняется на основании стандартов IEEE802.3.
Кроме того, рабочая группа IEEE802.3 активно обменивается информацией и сотрудничает с комитетами, ответственными за компоненты кабельных соединений. Это касается медных кабелей передачи данных IEC SC46C и связанных с ними соединителей IEC SC48B.
IEC 61156-x – Стандартизация кабелей однопарного Ethernet
В настоящее время рабочая группа SC46C комитета IEC продолжает работу над следующими проектами по стандартизации кабелей передачи данных:
- IEC 61156-11 – кабель передачи данных SPE с полосой пропускания до 600 МГц для стационарной установки (опубликована окончательная версия стандарта)
- IEC 61156-12 – кабель передачи данных SPE с полосой пропускания до 600 МГц для гибкой установки (доступна CD-версия)
- IEC 61156-13 – кабель передачи данных SPE с полосой пропускания до 20 МГц для стационарной установки (доступна CD-версия)
- IEC 61156-14 – кабель передачи данных SPE с полосой пропускания до 20 МГц для гибкой установки (планируется)
В будущем будут разрабатываться и проекты последующих стандартов – например, для более широких полос пропускания с целью обеспечения скоростей передачи данных выше 1 Гбит/с.
IEC 63171-x – Стандартизация соединительных технологий для однопарного Ethernet
Конструкция первого соединителя SPE была предложена рабочей группе SC48B компанией HARTING в 2016 году, после чего была опубликована CD-версия стандарта IEC 61076-3-125. В 2017 году компания CommScope предложила для стандартизации еще один соединитель SPE, после чего было принято решение создать серию стандартов IEC 63171 для всех соединителей SPE. В рамках рабочей группы SC48B была создана проектная подгруппа PT63171, перед которой была поставлена задача разработки новой серии стандартов. Стандарты, над которыми уже ведется работа, приводятся в окончательный вид как самостоятельные документы, и позже их интегрируют в новую серию стандартов по мере внесения правок и редактирования.
В настоящее время продолжается работа над следующими проектами стандартов:
- IEC 63171 – базовый стандарт со всеми необходимыми спецификациями и последовательностями испытаний (CD-версия готовится к выходу)
- IEC 63171-1 – соединитель для SPE производства компании CommScope с механизмом фиксации LC для применения в среде M1I1C1E1 (доступна CDV-версия)
- IEC 63171-2 – соединитель для SPE производства компании Reichle & De-Massari для применения в среде M1I1C1E1 (доступна CD-версия)
- IEC 63171-3 – соединитель для SPE производства компании Siemon на базе известного соединителя Tera для применения в среде M1I1C1E1 (доступна NP-версия)
- IEC 63171-4 – соединитель для SPE производства компании BKS для применения в среде M1I1C1E1 (доступна NP-версия)
- IEC 63171-5 – соединитель для SPE производства компании Phoenix Contact на базе соединителя IEC 63171-2 для применения в средах M2I2C2E2 и M3I3C3E3 (доступна CD-версия)
- IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125) – соединители для SPE производства компаний HARTING и TE Connectivity для применения в средах M2I2C2E2 и M3I3C3E3 (доступна CDV-версия, готовится FDIS-версия и окончательная публикация в 2019 году)
Примечания: IEC 63171-1 (соединитель в исполнении LC) и IEC 63171-6 (соединитель в промышленном исполнении) являются полноценными стандартами со всеми необходимыми спецификациями и последовательностями испытаний. Все стандарты, внедренные впоследствии, ссылаются на базовый стандарт IEC 63171 и содержат только описания различных вариантов механического исполнения.
Стандарты кабельных соединений для SPE
Технология SPE вместе с соответствующими стандартизированными соединителями определяется в текущих стандартах для кабельных соединений. На международном уровне это отражено преимущественно в серии стандартов для структурированных кабельных соединений в соответствии с ISO/IEC 11801:2017, а также в серии европейских стандартов в CENELEC в соответствии с EN 50173. Во втором случае технология SPE путем внесения поправок включена в раздел 3 – "Промышленные кабельные соединения". Основным документом, на который ссылаются эти поправки, является ISO/IEC 11801 TR9906 "ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ: Каналы до 600 МГц с использованием симметричного однопарного кабеля". Описание технологии SPE в документах ISO/IEC 11801 имеет очень важное значение, поскольку это единственный стандарт, описывающий кабельные каналы и все необходимые параметры (длина, количество соединений, пропускная способность, а также полный набор технических параметров передачи, среди которых NEXT, FEXT, свойства экранирования и т. д.) для среды MICE. Соответственно, после монтажа можно также производить метрологическую поверку всех перечисленных параметров и характеристик.
В то же время соответствующим образом будут скорректированы стандарты монтажа для промышленного сектора, являющиеся основой решений для автоматизации в соответствии с IEC 61918 (IEC SC65C). В какой степени это повлияет на сами сценарии автоматизации, еще предстоит оценить. Очевидно, что компании PI (с решением PROFINET в соответствии с IEC 61784-5-3) и ODVA (с решением EtherNet/IP в соответствии с IEC 61784-5-2) примут активное участие в дальнейшей разработке и внедрении стандартов для технологии SPE.
В сочетании со стандартами для соединителей и кабелей все пользователи технологии SPE получают четкие рекомендации по установке и испытанию соответствующих каналов передачи данных. На первоначальном этапе данная кабельная система ограничена дальностью 40 метров для скорости 1 Гбит/с. Дальность 1000 м и выше достигается в варианте исполнения для скорости 10 Мбит/с.
В рамках рекомендаций ANSI/TIA-568.5 и TIA TR42.7 готовятся дополнительные документы, регламентирующие применение кабельных систем с технологией SPE на территории США, Канады и Мексики. В документы TIA42 вносится приложение TIA-1005-A-3. В том, что касается содержания, все поправки вносятся в согласованном порядке.
В этих стандартах для кабельных систем представлена информация о структуре кабельных соединений, компонентах, используемых для обеспечения показателей, приведенных в спецификациях, и о предельных значениях поверки кабельных соединений. Все это делает данный стандарт самым важным инструментом для установки и ввода в эксплуатацию кабельных соединений SPE. При этом обеспечивается совместимость устройств и кабельных соединений, с учетом стандартов для компонентов (например, соединителей, соответствующих IEC 63171-6). Эта совместимость является базовым требованием для функционирования сетей и соединений по технологии SPE и, соответственно, основой для IoT/IIoT. Возможно применение других компонентов кабельных соединений, например, согласно ISO/IEC 11801-3 Amd.1, но они уже не соответствуют требованиям стандарта и их использование влечет за собой риск возникновения несовместимости и потери эффективности.
Именно по этой причине комитеты по стандартизации ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 и TIA42 в начале 2018 года приступили к работе по выбору стандартизированного промышленного соединения. Одним из инициаторов этой работы выступила рабочая группа IEEE 802.3, запросившая у комитетов ISO/IEC и TIA рекомендацию для SPE MDI (соединитель для технологии SPE).
В работе принимали участие более 20 экспертных групп, которые остановили свой выбор на двух соединителях:
- Соединитель, соответствующий рекомендации IEC 63171-1, для кабельных систем в зданиях (среда M1I1C1E1). Этот соединитель был предложен компанией CommScope.
- Соединитель, соответствующий рекомендации IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125), для применения в промышленности и смежных областях (среда M2I2C2E2 и M3I3C3E3). Его основой стал соединитель T1 Industrial, предложенный компанией HARTING.
Подкомитет TIA42 подтвердил результаты работы, проведенной комитетом ISO/IEC, в результате чего в отношении соединений с использованием технологии SPE была выработана согласованная позиция. В настоящее время выбранные соединители включены в соответствующие международные стандарты кабельных соединений. Кроме того, рабочая группа IEEE 802.3 включила эти соединители в документ IEEE 802.3cg в качестве рекомендуемых промышленных соединений, зависящих от передающей среды (MDI).
Таким образом, обеспечены необходимые условия для широкого применения, а, следовательно, и успешного продвижения технологии SPE на рынке с учетом сквозной совместимости устройств, кабелей и соединителей в различных сферах практического применения. Кроме того, всем игрокам на рынке обеспечивается возможность долгосрочного планирования.
Примечание: в спецификациях MICE содержится описание условий окружающей среды для установки и представлена ценная информация для пользователей и разработчиков со спецификацией технического оборудования и кабелей. В спецификациях приводятся требования к механической прочности (M), степени защиты IPxx (I), химической и климатической устойчивости (C), а также электромагнитной безопасности (E). В широком смысле, в спецификации M1I1C1E1 содержится описание условий окружающей среды, соответствующих условиям в помещениях административных зданий, тогда как в спецификации M3I3C3E3 описываются крайне неблагоприятные условия окружающей среды, подобные условиям в производственных помещениях или на открытом воздухе.
Сравнение технологий MPE и SPE
Несмотря на то, что в существующих 4-парных кабельных системах передачи данных, как и в системах с технологией SPE, применяется витая пара, требования к технологиям кабельных соединений – особенно в том, что касается дальности передачи – довольно сильно отличаются от действующих в настоящее время стандартов передачи данных по технологии SPE, равно как и от требований к частотным характеристикам. Особенно эти различия заметны в требованиях к полосе пропускания (см. Таблицу 1).
Переход от многопарных кабельных соединений (MPE) к SPE (совместное использование кабеля)
Скорость передачи данных по одной паре проводов высока – так почему бы не объединить 4 канала SPE в рамках существующей инфраструктуры? Вопрос о реализации соединений SPE с использованием 4-парных кабелей в рамках "совместного использования кабеля" напрашивается сам собой. Хотя в отдельных случаях это возможно, в техническом и экономическом отношении это, по сути, лишено смысла. С одной стороны, кабельным системам, использующим технологию SPE, требуется более широкая полоса пропускания по сравнению с MPE, в первую очередь, ввиду перекрестных помех, и в сравнении с дальностью передачи 100 м для технологии MPE, технология SPE в настоящий момент обладает дальностью передачи 40 м для экранированных кабелей 1000BASE-T1. Следовательно, при таком сценарии перехода необходимо заново проверять существующие кабельные соединения на предмет того, удовлетворяют ли они требованиям SPE. Таким образом, экономическая целесообразность такого подхода сомнительна. Например, чтобы задействовать имеющийся кабель категории 6A под стандарт 1000BASE-T1, дальность передачи не должна превышать 40 м, а полоса пропускания должна составлять не менее 600 МГц. Даже при идеальном соблюдении этих условий технология SPE обеспечивает максимальную скорость передачи данных 1 Гбит/с, тогда как в сетях с технологией MPE кабели категории 6А можно использовать для передачи данных на скорости 10 Гбит/с.
Соединители для однопарного Ethernet
Отдельные типы соединителей неразрывно связаны с конкретной областью практического применения и, разумеется, стандартизированы на международном уровне. Наиболее известными примерами могут служить соединители RJ45 для сетей Ethernet и соединители HDMI или DVI для передачи видеосигналов. По этой причине наличие стандартизированных соединителей является необходимым условием для успешного вывода на рынок новых технологий, таких как SPE, поскольку различные сетевые устройства могут взаимодействовать только в унифицированной сети передачи данных, используя стандартизированные системы соединения. Конструкция соединителя SPE, соответствующего рекомендации IEC 63171-6, выполнена с соблюдением требований соответствующих стандартов IEEE 802.3 и других требований рынка.
Пояснения относительно электрических характеристик
Номинальное напряжение
Для передачи данных Ethernet обычно используется дифференциальный сигнал напряжением +/-1 В. Однако при определении номинального напряжения соединителя SPE необходимо учитывать параллельное использование двух жил для дистанционного электропитания. Метод, применяемый в технологии SPE, называется Power over Data Line (PoDL), и он стандартизирован в соответствии с рекомендацией IEEE 802.3bu. Как и в случае с технологией PoE, максимальное номинальное напряжение составляет 48 В постоянного тока, в результате чего максимальное напряжение питающего оборудования (PSE) составляет 60 В постоянного тока. В отличие от технологии PoE, в PoDL используются напряжения номиналом 12 и 24 В постоянного тока, аналогичные тем, что применяются в автомобилях.
Изоляционное напряжение
В стандартах IEEE 802.3 для технологии SPE подробные требования к изоляции, предъявляемые отраслью автомобилестроения, не приводятся. При этом к кабельным системам в административных зданиях и на промышленных предприятиях предъявляются те же требования, что и к 4-парному Ethernet с напряжением 1,5 кВ (среднекв.) при замыкании на экран и 1,0 кВ (среднекв.) при замыкании на контакт (см. Раздел 126.5.1 рекомендации IEEE 802.3bz [bz]).
Номинальный ток
В отношении расчета номинального тока требования PoDL также являются определяющими. В соответствии с текущим стандартом в таблице 104-1 рекомендации [bu] приводится максимальное значение мощности электропитания 63,3 Вт, которое соответствует максимальной мощности электропитания 50 Вт на питаемом устройстве (PD). В результате минимальное допустимое напряжение электропитания составляет 48 В при токе 1,36 А. Однако, исходя из соображений будущих перспектив, для соединителя выбрано значение 4 А постоянного тока.
Предпосылки: В соответствии с Национальным электрическим стандартом (NEC) для североамериканского рынка максимальная мощность устройств класса 2 по классификации NEC ограничена значением 100 Вт, что также является максимальным значением мощности дистанционного электропитания в стандарте PoE, описанном в рекомендации IEEE 802.3bt. Это означает, что при дальнейшем развитии технологии PoDL значение максимальной мощности будет сохраняться на уровне ниже 100 Вт, и для напряжения электропитания 24 В, применяемого в сфере автоматизации производства, значение максимального номинального тока ограничивается 4 А.
Частотные характеристики передачи данных
Для передачи данных в технологии SPE используется дуплексное соединение по разделенным парам проводов сопротивлением 100 Ом. Для обеспечения большей помехоустойчивости – в частности, при использовании в электромобилях – для технологии SPE были выбраны более низкие методы кодирования – PAM3 для стандарта 1000BASE-T1 и PAM4 для стандартов 2.5/5/10GBASE-T1. Это приводит к резкому повышению требований к полосе пропускания в сравнении со стандартами "многопарного Ethernet" (MPE). В настоящее время в рамках разрабатываемой рекомендации IEEE 802.3ch ведется обсуждение стандарта SPE для 10GBASE-T1 с полосой пропускания до 4 ГГц (для сравнения, для 10GBASE-T требуется всего 500 МГц). Это приводит к повышению требований к частотным характеристикам кабеля и соединительным технологиям и требует строго симметричной конструкции соединителя для удовлетворения упомянутых требований. По этой причине контакты в соединителе T1 Industrial располагаются симметрично в полностью закрытом экранированном корпусе. Таким образом, значения переходной емкости и индуктивности обоих проводников при замыкании на экран или на печатную плату полностью совпадают, и для независимой передачи данных не создается помех.
Кроме того, оба контакта расположены параллельно плате и выровнены относительно друг друга. В результате пути прохождения сигнала в обоих проводниках полностью совпадают, благодаря чему удается избегать возникновения разности во времени распространения сигналов.
Технические характеристики соединительной технологии для SPE в соответствии с рекомендацией IEC 63171-6
При разработке соединителя для технологии SPE во внимание были приняты все перечисленные выше электрические характеристики и заложен достаточный запас для перспективных систем с увеличенной полосой пропускания и дополнительными требованиями к дистанционному электропитанию (PoDL). Кроме того, были выбраны распространенные и общепринятые на рынке варианты исполнения корпусов. Помимо этого, большое внимание было уделено тому, чтобы исполнение соединителя было оптимальным и обеспечивало простоту его эксплуатации, с одной стороны, и соответствовало требованиям рынка, предъявляемым к компактности соединений и их высокой надежности, с другой стороны. В соответствии с этими целями была выбрана схема расположения контактов с интервалом 2,8 мм и контактами толщиной 0,5 мм. Такая схема расположения контактов в значительной мере приспособлена к поперечному сечению жил подключаемого кабеля. Для передачи данных на короткие расстояния в стандартах 100BASE-T1 и 1000BASE-T1 используются проводники AWG 28/26 или AWG 22 диаметром приблизительно 1 мм или 1,6 мм, соответственно. Однако для передачи данных на расстояние до 1000 м в стандарте 10BASE-T1L необходимы проводники AWG 16/18 с диаметром 2 мм, поэтому интервал 2,8 мм между контактами является оптимальным.
Согласно стандартам IEEE 802.3, повышенная дальность передачи данных достигается только в экранированных каналах передачи. Исходя из этого, была последовательно реализована экранированная конструкция, которая также обеспечивает надежную передачу данных в неблагоприятных промышленных условиях. Экранирующие пластины способствуют также надежной механической фиксации соединителя в исполнении IP20. Металлический фиксатор устраняет проблему ненадежной фиксации, которая часто становится объектом критики соединителей RJ45. Круглые соединители М8 и М12 нашли широкое практическое применение в промышленности.
Соответственно, новый соединитель для SPE был создан как унифицированный "контейнер данных" на базе М8 в исполнении с винтовой фиксацией, фиксацией посредством защелки и механизмом блокировки PushPull. Кроме того, были стандартизированы и соединители М12 в исполнении с винтовой фиксацией и механизмом блокировки PushPull, что позволило применять их совместно с кабелями с большим поперечным сечением в каналах 10BASET-T1L с дальностью передачи до 1000 м. Это означает, что во всех вариантах исполнения применяется один и тот же соединитель, поэтому соединители в исполнении IP20 можно также подключать к разъемам IP65/67 для проведения метрологических измерений или испытаний. Применение распространенных вариантов исполнения М8/М12 обеспечивает хорошие позиции на рынке и в то же время снижает капиталовложения, поскольку многие поставщики предлагают подходящие варианты исполнения корпусов.
Применение идентичных разъемов и контактных вставок ("контейнеров данных") во всех вариантах исполнения гарантирует унификацию технических характеристик во всех линейках продуктов и обеспечивает благоприятные условия для экономически выгодного производства за счет экономии на масштабе. Таким образом, соединитель для технологии SPE, соответствующий рекомендации IEC 63171-6, представляет собой стандартизированный на международном уровне соединитель, который оптимально подходит для использования в перспективных отраслях промышленности. Применение стандартизированного контейнера данных SPE облегчает интеграцию соединителя, соответствующего IEC 63171, с другими типами, такими как соединительная система М12 с механизмом блокировки PushPull, которая в настоящее время разрабатывается в виде нового стандарта, и с другими типами.
Ниже представлены различные варианты исполнения с классом защиты IP65/67 и IP20 В будущем эта линейка продуктов может и будет расширяться на базе рекомендации IEC 63171-6 и станет линейкой полноценных решений, включающих в себя все компоненты, начиная с разъемов печатных плат и соединителей, и заканчивая компонентами для проходного монтажа и системными кабелями. Кроме того, уже ведется работа над сопутствующей технологией эксплуатационных измерений.
Заключение и перспективы
Новые сферы практического применения, такие как беспилотные автомобили, IoT и IIoT, требуют развития новых, более мощных сетевых технологий. Такой технологией является SPE. Способность одновременно питать устройства электроэнергией и передавать данные предоставляет этой технологии огромные преимущества перед беспроводными решениями. Дистанционное электропитание посредством технологии PoDL устраняет необходимость в батареях и аккумуляторах, что является дополнительным преимуществом в плане совместимости с условиями окружающей среды и экологичности. Проводные методы передачи данных имеют еще одно преимущество в том, что на них не накладываются нормативные ограничения относительно используемых диапазонов частот, а следовательно, отсутствуют сборы за предоставление необходимых частотных диапазонов. Поскольку на международном уровне отсутствуют унифицированные требования к выделению диапазонов частот, устройства, подключаемые посредством радиосвязи, всегда необходимо адаптировать под различные требования локальных рынков. Эта проблема также теряет актуальность при использовании проводных методов передачи данных, которые позволяют выпускать унифицированные устройства, пригодные для эксплуатации в любой точке мира (см. также рекомендацию [rw]).
Наряду со стандартами для сетей с ограниченным временем действия (TSN), разрабатываемыми рабочей группой IEEE 802.1, производится усовершенствование технологии Ethernet путем внедрения всех механизмов, необходимых для обеспечения надежной передачи данных – необходимого условия для всех приложений, работающих в режиме реального времени.
Следовательно, технология SPE представляет собой идеальное решение с точки зрения инфраструктуры, являясь "предпосылкой" для развития IoT и IIoT и фундаментальным элементом Integrated Industry.
Для того, чтобы в полной мере реализовать этот потенциал технологии SPE, необходимо тесное сотрудничество – в рамках "экосистемы" (см. рисунок 16) – представителей различных отраслей промышленности. Этот процесс начинается с совместной выработки международных стандартов комитетами IEEE 802, ISO/IEC и TIA, и продолжается разработкой и поставкой необходимых компонентов – полупроводников, магнитных компонентов, соединителей, компонентов кабельных соединений и измерительных технологий. Полноценное использование функционала устройств с передачей данных по технологии SPE и развитие новых сфер практического применения станет возможным только в том случае, если будет обеспечено наличие стандартов и компонентов хотя бы на уровне опытных образцов.
Таким образом, применение технологии SPE будет не только способствовать более эффективному развитию существующих областей применения при большем внимании вопросам экологии, но и откроет новые сферы применения.
