Mūsdienu tīkla pasaulē datu pārraidei, izmantojot Ethernet, ir būtiska nozīme. Īpaši aktuāli tas ir kopš viena pāra Ethernet ieviešanas, kas pavēra pilnīgi jaunas iespējas un izaicinājumus rūpnieciskajiem lietojumiem. Turpmākajā rakstā sniegsim atbildes uz visiem svarīgākajiem jautājumiem par lauku ierīču un sensoru tīkla izveidi un integrēšanu, izmantojot Single Pair Ethernet, un ar to saistītajiem ieguvumiem rūpnieciskajos procesos.
Single Pair Ethernet jeb saīsinājumā SPE ir uz Ethernet balstīta saziņa, kas veido pamatu dažādiem pārraides protokoliem. Koncepcija “no gala līdz galam” nodrošina tiešu datu pārraidi starp sensoru un mākoni, tādējādi nodrošinot nepārtrauktu saziņu bez multivides pārrāvumiem visos automatizācijas piramīdas līmeņos. Tas vienkāršo piekļuvi sensoru datiem no lauka līmeņa un lietojumprogrammu ieviešanu. Dažos gadījumos šo tehnoloģiju kļūdaini dēvē arī par “Single per Ethernet”.
OSI modelis (Open Systems Interconnection Model) ir konceptuāla sistēma, kas apraksta standartizētas sakaru vai datoru tīkla funkcijas. Tas organizē tīkla komunikāciju 7 secīgos slāņos, un katram slānim ir specifiski uzdevumi un funkcijas. Tas palīdz strukturēt un standartizēt sarežģītu tīkla komunikāciju. Viena pāra Ethernet atrodas zemākajā līmenī, tā sauktajā fiziskajā slānī.
OSI modelis: (1) fiziskais slānis, (2) datu savienojuma slānis, (3) tīkla slānis, (4) transporta slānis, (5) sesijas slānis, (6) prezentācijas slānis, (7) lietojuma slānis.
Galvenā atšķirība ir izmantoto kabeļu pāru skaits datu kabeļos. Tradicionālajā Ethernet izmanto 2 vai 4 kabeļu pārus atkarībā no pārraides ātruma, bet SPE ir nepieciešams tikai viens vītā pāra vadu pāris ekranētajā datu kabeļvadā. Turklāt inovatīvā tehnoloģija, kuras pamatā ir 10BASE-T1L standarts, nodrošina kabeļu garumu līdz pat 1000 metriem, lai gan iepriekš parasti kabeļu garums bija tikai 100 metri.
Saīsinājums 10BASE-T1L ir termins, kas sastāv no vairākiem daļējiem aspektiem, kuri satur būtisku informāciju par tīkla savienojumu. Piemēram, skaitlis 10 apzīmē pārraides ātrumu 10 Mbps. Termins “BASE” attiecas uz signāla veidu un nozīmē, ka pa datu pārraides kabeli var pārraidīt Ethernet signālus. “T1” apzīmē “Twisted Pair wire pair” (vītā pāra vadu pāri), bet saīsinājums “L” - “Long Distance” (tālsatiksmes), kas nozīmē, ka ir iespējams datu kabeļu garums līdz 1 km.
Single Pair Ethernet (SPE) piedāvā vairākas priekšrocības, jo īpaši rūpnieciskās automatizācijas un ierīču tīklu jomā. Svarīgākās priekšrocības ir šādas
SPE izmanto tikai viena pāra vara datu kabeļus, nevis parastos divu vai četru pāru datu kabeļus. Tādējādi tiek vienkāršota kabeļu arhitektūra/ montāža, kā arī samazinātas svara un vietas prasības. Tas ievērojami atvieglo uzstādīšanu un maršrutēšanu sarežģītās iekārtās un sistēmās, pat gadījumos, kad datu kabelis ir pakļauts lieces spriegumam.
Mazāks kabeļu materiālu daudzums samazina pašu kabeļu un uzstādīšanas izmaksas. Samazinās arī tehniskās apkopes izmaksas.
SPE atbalsta datu pārraidi reālajā laikā, kas nodrošina uzlabotu procesu kontroli un paaugstinātu drošību rūpnieciskos lietojumos.
Datu pārraides laikā pa to pašu kabeļu pāri tiek nodrošināta arī strāvas padeve. Tas atvieglo ierīču barošanu un novērš nepieciešamību pēc atsevišķiem barošanas kabeļiem.
SPE atvieglo integrāciju esošajās Ethernet infrastruktūrās un atbalsta standartizētus Ethernet protokolus, kas vienkāršo savienojamību un integrāciju tīklos. Viss, kas nepieciešams, ir viena pāra Ethernet komutators ar atbilstošu atbalstīto IEE 802.3 standartu, kas atbilst izmantotajai tehnoloģiskajai apakšgrupai.
SPE sistēmas bieži vien ir paredzētas skarbām rūpnieciskām vidēm, tāpēc tās ir izturīgākas pret vides ietekmi un mehānisko slodzi.
SPE var pārraidīt datus lielākos attālumos nekā tradicionālais Ethernet, kas var būt priekšrocība lielās rūpniecības uzņēmumos vai ēkās.
Ņemot vērā pieaugošo lietu interneta ierīču skaitu un vajadzību tās efektīvi savienot tīklā, SPE piedāvā risinājumu, kas nodrošina nākotni un atbilst mūsdienu un nākotnes tīkla lietojumu prasībām.
Pateicoties bezbarjeru savienošanai ar lauka ierīcēm, Single Pair Ethernet ir durvis inovācijām, no kurām labumu var gūt daudzas rūpniecības nozares un nozares. Jo īpaši tas attiecas uz rūpnieciskajiem tīkliem, automobiļu lietojumiem, ēku automatizāciju un citiem lietojumiem, kur nepieciešams izturīgs, rentabls vai vietu taupošs kabeļu risinājums. Viena pāra Ethernet ir arī tehnoloģija, ko var izmantot skarbās rūpniecības vidēs vai klimata uzraudzībai lielās noliktavās un siltumnīcās. Visbeidzot, milzīgais kabeļu garums nozīmē, ka sensorus var integrēt arī lielos attālumos.
Viena pāra Ethernet (SPE) nodrošina dažādus datu pārraides ātrumus, kas var atšķirties atkarībā no tehniskajām prasībām un kabeļa garuma. Tie ir šādi
Šie datu pārraides ātrumi ir paredzēti lietojumiem, kur uzticamība ir svarīgāka par lielu ātrumu. Izšķir divus galvenos veidus:
Šo ātrumu bieži izmanto automobiļu tīklos, kur tas nodrošina labu līdzsvaru starp ātrumu un izmaksu efektivitāti. Ar neekranētu kabeļu instalāciju maksimālais garums ir 15 m.
Šis augstākais pārraides ātrums ir ideāli piemērots lietojumiem, kuros nepieciešama ātrāka datu pārraide, piemēram, dažos rūpnieciskos lietojumos vai modernās transportlīdzekļu sistēmās. Ar neekranētu kabeli var sasniegt 15 m garumu, bet ar ekranētu kabeli - līdz pat 40 m.
Multi-gig datu pārraides ātrumus var izmantot, lai nodrošinātu lietojumus automobiļu nozarē, kam nepieciešams ļoti liels joslas platums, piemēram, autovadītāja palīgsistēmas vai autopilota sistēmas. Ar ekranētiem datu kabeļiem var nodrošināt 15 m garumu.
Lai nodrošinātu efektīvu datu pārraidi un visaptverošu tīkla darbību, ir svarīgi vairāki faktori. Tie ietver kabeļu veidu un kvalitāti, SPE atbalstošu aparatūru (SPE komutatori, maršrutētāji un gala ierīces) un pareizos savienotājus un savienojumus. Ir nepieciešama arī rūpīga tīkla konstrukcijas plānošana, vides apstākļu ņemšana vērā un profesionāla uzstādīšana.
Single Pair Ethernet tehnoloģija ir inovatīva tehnoloģija, ko līdz šim ir piedāvājuši tikai atsevišķi sensoru un automatizācijas tehnoloģiju uzņēmumi. To veiksmīgi tirgo divas dažādas tehnoloģiju virzītāju alianses. Vispazīstamākā no tām ir Single Pair Ethernet Systems Alliance, kuras biedru katalogā ir sniegts labs pārskats par potenciālajiem sensoru un tehnoloģiju piegādātājiem.
Single Pair Ethernet Systems Alliance koncentrējas uz SPE izstrādi, standartizāciju un izplatīšanu. Tās galvenie mērķi ir />
Single Pair Ethernet tiek uzskatīts par procesu automatizācijas pionieri, un tam ir potenciāls būtiski mainīt datu pārraides veidu rūpnieciskos un ar rūpniecību saistītos lietojumos. Tāpēc tas gūst arvien lielāku piekrišanu rūpniecībā, un nākotnē tam būs būtiska nozīme IoT lietojumos. Tās ietver viedās pilsētas lietojumprogrammas, viedās ēkas, savienotos transportlīdzekļus un citas. No tehniskā viedokļa nav iespējams izvairīties no viena pāra Ethernet.
