© Microchip Technology
Microchip a lansat noi dispozitive Ethernet Single Pair de nivel industrial care utilizează tehnologiile 10BASE-T1S și 100BASE-T1, acestea fiind standardele pentru straturile fizice de transmisie a datelor în rețeaua Ethernet. Aceste produse aduc Ethernet până la marginea rețelelor industriale.
Single Pair Ethernet, sau SPE, definește partea de emisie-recepție a unui sistem Ethernet. Toate straturile software superioare rămân neschimbate, indiferent de viteza de transmisie. SPE este denumit și T1, ceea ce înseamnă o pereche echilibrată de fire. Unele aplicații folosesc o pereche de fire răsucite, iar altele folosesc doar două fire alăturate. Standardul IEEE definește un canal în funcție de caracteristicile sale electrice și nu de firele (conductoarele) fizice ale acestuia.
Pentru SPE sunt definite mai multe lățimi de bandă. Prima parte a denumirii specifică Mbit/s: 10BASE înseamnă 10 Mbit/s. Există standarde pentru 10BASE-T1S (S pentru Short reach), 10BASE-T1L (L pentru Long reach), 100BASE-T1, 1000BASE-T1 și sunt definite viteze de date chiar mai mari pentru 2,5, 5 și 10 Gbit/s. SPE scade costul sistemului prin reducerea greutății și a complexității cablării.
Megatendința în domeniul rețelelor este trecerea de la sisteme distribuite, definite în principal de hardware-ul implicat, la sisteme mai centralizate, definite de software. Tendința este de a conecta totul prin Ethernet:
- Arhitecturile hardware specifice domeniului sunt înlocuite cu o abordare mai flexibilă, în care diferitele zone interconectate lucrează împreună și comunică cu o platformă de calcul centralizată.
- Mai multe magistrale de comunicație specifice aplicațiilor sunt înlocuite cu o rețea Ethernet universală, bazată pe IP.
- Sunt eliminate gateway-urile sau controlerele necesare pentru a comuta între diferitele abordări hardware, care necesită o cablare complexă. Cablarea cu o singură pereche, cu costuri reduse, aduce Ethernet până la marginea rețelei.
Toate acestea au ca rezultat o rețea mai puternică și mai flexibilă pentru a face față provocărilor industriale.
Ethernet permite conectarea infrastructurilor Cloud-to-Edge. Rețelele IT tradiționale de vârf permit comunicații la cele mai înalte niveluri. Rețelele de tehnologie operațională (OT) sunt utilizate în interiorul clădirilor pentru a controla procesele și liniile de asamblare. Pe măsură ce vă apropiați de marginea rețelei întreprinderii, găsiți senzori, actuatoare și alte dispozitive de nivel inferior.
Ethernet permite o modalitate comună de conectare și comunicare cu toate aceste elemente pentru a face datele disponibile la nivelurile superioare ale organizației, astfel încât “Big Data” să le poată utiliza pentru o mai bună funcționare a întreprinderii. De asemenea, Ethernet facilitează configurarea și controlul sistemelor. Mecanismele Ethernet stabilite pot securiza toate aceste elemente. Autentificarea, criptarea și actualizările securizate reprezintă un aspect din ce în ce mai important al cerințelor actuale privind rețelele.
Microchip este lider în dezvoltarea tehnologiei Single Pair Ethernet. A contribuit la scrierea standardelor în cadrul IEEE și a dezvoltat, în paralel, un portofoliu cuprinzător de soluții SPE flexibile și scalabile. Fie că rulează la 10 Mbits/s, 100 Mbits/s sau 1000 Mbits/s, Microchip are un PHY, MAC-PHY sau switch Ethernet care poate gestiona o singură pereche de fire pentru a transmite datele.
Tehnologia 10BASE-T1S reprezintă cel mai recent tip de interconectare Ethernet definit de IEEE.
Standardul IEEE 802.3cg a fost publicat în 2019. Microchip a fost unul dintre participanții cheie care au creat standardul în cadrul IEEE. Scopul elaborării acestui standard a fost de a extinde Ethernet la marginea rețelelor de tehnologie operațională sau OT. Sistemele existente aveau lățimi de bandă de sute de kilobiți pe secundă, astfel încât trecerea la megabiți pe secundă asigură o dezvoltare viitoare.
Tehnologia utilizează comunicație half-duplex și oferă o topologie flexibilă, de la punct la punct la configurații multidrop (sau multipunct). Multidrop înseamnă că mai multe dispozitive se conectează la un bus format dintr-o singură pereche de fire.
10BASE-T1S este definit pentru a utiliza o singură pereche echilibrată de conductoare. Aceasta poate fi o singură pereche de fire răsucite, alte configurații pentru perechi de fire sau chiar trase paralele pe o placă de circuite imprimate sau pe un backplane al serverului.
© Microchip Technology
Noul standard 10BASE-T1S definește un strat fizic care creează noi oportunități de afaceri pentru companiile care adoptă sisteme universale “all-Ethernet”. Datele de oriunde din sistem pot fi utilizate într-o manieră inovatoare care deschide noi aplicații.
Costurile pot fi reduse deoarece 10BASE-T1S utilizează componente, software și cabluri simple. Un nou controler Ethernet 10BASE-T1S MAC-PHY aflat acum pe piață permite celor mai simple microcontrolere să devină parte a lumii Ethernet. 10BASE-T1S înlătură gateway-urile care, anterior, erau necesare pentru transmiterea datelor din diferite sisteme hardware. Caracteristica multidrop reduce numărul de porturi în switch-uri, deoarece dispozitivele se conectează la un singur bus.
Utilizarea mecanismelor de securitate bine stabilite și a interfețelor unificate ale lumii Ethernet reduce riscurile care apar atunci când se creează aplicații la marginea rețelelor industriale. Mecanismele de securitate sunt bine înțelese de un număr mare de proiectanți și specialiști în implementare. Orice problemă poate fi descoperită rapid, având în vedere numărul mare de experți care lucrează cu această tehnologie și poate fi, de asemenea, rezolvată rapid. Resursele de proiectare, dezvoltare software, testare și întreținere la toate nivelurile rețelelor OT și IT se pot concentra asupra acelorași mecanisme de comunicație de bază.
Microchip oferă o gamă largă de dispozitive SPE PHY, de la 10 Mbits/s la 1000 Mbits/s, toate putând opera la temperaturi industriale. Printre avantajele suplimentare aduse aplicațiilor industriale se numără siguranța, securitatea și capacitatea de a suporta distanțe mai mari de transmisie prin cabluri. Cu un portofoliu larg de dispozitive de comutare SPE (switch-uri SPE) se pot realiza soluții complete de sisteme de rețea bazate pe SPE. Microchip oferă switch-uri inteligente care suportă TSN (Time Sensitive Networking) și integrarea tehnologiei SPE PHY. Cea mai recentă versiune a noastră este primul switch SPE (single-chip) din industrie cu suport TSN, care integrează în structura sa și un procesor (CPU), memorie RAM și memorie FLASH pentru stocarea codului. Proiectanții pot implementa acum soluții de comutare Single-Pair fără a necesita experiență avansată în tehnologia T1 PHY sau în specificațiile AVB și TSN.
Resurse web: www.microchip.com/ethernet
Autor: Henry Muyshondt, Senior Manager, Microchip Technology, Inc.
Microchip Technology | https://www.microchip.com
