Single Pair Ethernet (Jednoparowy Ethernet): dane i zasilanie na przyszłość

Coraz więcej inteligentnych urządzeń budynkowych łączy się z siecią, rośnie zapotrzebowanie na sposoby podłączania tych urządzeń coraz dalej od przełącznika sieciowego. Kamery bezpieczeństwa, systemy kontroli dostępu, czujniki i urządzenia bezprzewodowe są umieszczane tam, gdzie są potrzebne, a miejsca te często nie znajdują się w standardowej odległości 100 metrów od najbliższej szafy telekomunikacyjnej. Warunki te powodują potrzebę stosowania standardowych rozwiązań o zwiększonym zasięgu do łączenia i zasilania tych urządzeń.

Obecnie istnieje kilka opcji zwiększania zasięgu urządzeń: kabel optyczny, extendery Power over Ethernet, zasilanie lokalne przy urządzeniu, konwertery mediów i inne. Opcje te mają charakter doraźny, są zgodne z różnymi protokołami i dają różne wyniki – niektóre są bardziej skuteczne a inne mniej.

Jednoparowy Ethernet rusza na ratunek

Ethernet jednoparowy (SPE) to nowa technologia oparta na standardach, która może sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu. SPE dostarcza ustandaryzowany sprzęt sieciowy, infrastrukturę okablowania i sprzęt do testów terenowych – na odległościach nawet do 1000 metrów.

W obszarze przestrzeni budynkowych i inteligentnych budynków SPE ma ogromny potencjał. ANSI/TIA-568 zawiera wytyczne dotyczące standardów dla telekomunikacji w budynkach, łącznie z dodatkiem standaryzującym zrównoważone SPE. Ten dodatek obejmuje wdrożenie jednoparowego Ethernetu 10BASE-T1L, umożliwiającego uzyskanie odległości od 400 do 1000 metrów, co umożliwia podłączenie i zasilanie zdalnych czujników i urządzeń obsługujących systemy inteligentnego budynku.

SPE umożliwia dostarczanie mocy Power over Data Line (PoDL) i przepustowości do 10 Mb/s w kanałach o długości do 1000 metrów oraz obsługuje opracowywane standardy dla przepustowości 100 Mb/s przy krótszych długościach kanałów.

Możliwości te ułatwią konwergencję sieci Ethernet w następujących zastosowaniach:

Czujniki i zawory automatyzacji procesów
Automatyzacja logistyki, napędy VFD i przenośniki
Modernizacja czujników analogowych do inteligentnych
Modernizacja automatyki budynku do BACnet/IP

Przyszłość bez baterii

Jedną z korzyści zasilania czujników i urządzeń za pośrednictwem jednoparowej sieci Ethernet jest wyeliminowanie konieczności stosowania baterii w czujnikach i innych urządzeniach zdalnych. Szacuje się, że w przypadku sieci czujników opartej na czujnikach zasilanych bateryjnie, z czasem 30 procent czujników, które nie mają krytycznego znaczenia, będzie wyłączonych w dowolnym momencie. Dzieje się tak ze względu na wielkość i trudność wymiany akumulatorów w przypadku ich awarii. W białej księdze firmy Panduit na temat wartości obsługi sieci przewodowej i bezprzewodowej odkryliśmy, że w obiekcie o powierzchni 1 miliona stóp kwadratowych zwykła wymiana baterii czujników wymagałaby od trzech do pięciu godzin dziennie, gdy baterie zaczną się zużywać.

Zasilanie czujników przez SPE oznacza, że czujniki pozostaną funkcjonalne, co zwiększy ich efektywność przy niższych kosztach konserwacji. Dodatkowo, ponieważ łącza SPE dostarczają energię do podłączonych urządzeń, możliwe jest wdrożenie sieciowych systemów UPS (Uninterruptable Power Supply), aby uniknąć przerw w pracy sieci

Ale czy SPE jest dziś dostępny?

Panduit należy do nielicznej grupy firm, które od kilku lat oferują kable i złącza SPE, które nie wymagają wielu połączeń. Obecnie na rynku zaczynają pojawiać się adaptery i przełączniki 10BASE-T1L, umożliwiające podłączenie takich urządzeń, jak liczniki osób, czujniki obecności i czujniki środowiskowe. Zainteresowanie wdrażaniem tych urządzeń szybko rośnie, ponieważ firmy starają się, aby ich budynki były „zdrowsze”.

Nasze niezawodne, wysokowydajne okablowanie i złącza SPE spełniają standardy branżowe i mogą być dziś używane do zastąpienia starszych sterowników szeregowych w zastosowaniach automatyki budynkowej, dostarczając dane i zasilanie na brzeg sieci. Organizacje normalizacyjne, takie jak ODVA, PROFINET International i ASHRAE, opracowały standardy, które rozpoczynają migrację starszych protokołów do technologii opartych na protokole IP, które wykorzystują warstwę fizyczną opartą na Ethernecie.

Rozwiązanie Panduit SPE obejmuje kable o średnicach 23 AWG i 18 AWG, wraz ze złączem IP-20 i złączem typu M8.

Weryfikacja jednoparowych sieci komunikacyjnych

Ethernet jednoparowy to kolejna forma sieci Ethernet stosowana w innych miejscach w sieciach budynków. Można ją testować i uruchamiać, stosując praktyki przyjęte w przypadku wieloparowych sieci Ethernet. Testowanie sieci jednoparowych zapewnia użytkownikom końcowym liczne korzyści, niezależnie od tego, czy te jednoparowe sieci komunikacyjne są wykorzystywane w automatyce budynkowej czy przemysłowej oraz czy sieci te są wykorzystywane do komunikacji za pośrednictwem stosu protokołów internetowych, czy przy użyciu komunikacji szeregowej magistrali polowej.

Wszystkie zastosowania sieci komunikacyjnych – czy to Ethernet, magistrala polowa czy analogowa – wymagają, aby sygnały elektryczne przesyłane za pomocą okablowania docierały do odbiornika bez niedopuszczalnej utraty siły sygnału lub nadmiernego szumu. Jeśli stosunek sygnału do szumu będzie zbyt wysoki, aplikacja nie będzie działać poprawnie, co spowoduje utratę danych i konieczność ponownej transmisji.

Testowanie okablowania, niezależnie od aktywnego sprzętu, pozwala określić, czy instalacja będzie obsługiwać aplikacje jednoparowe, takie jak 10BASE-T1L, Ethernet-APL, lub nawet bardziej podstawowe urządzenia komunikacyjne, gdy w sieci działa dowolny zgodny sprzęt.

Najlepsze praktyki testowania

Aby uzyskać maksymalną pewność, że okablowanie będzie obsługiwać SPE, należy użyć skalibrowanego testera spełniającego wymagania TIA-5071/IEC 61935-4, aby scharakteryzować okablowanie zgodnie ze specyfikacją łącza lub kanału potrzebną dla danej aplikacji.

Tester zmierzy wszystkie istotne parametry transmisji potrzebne do zapewnienia działania. Zlokalizuje również wszelkie wady materiałowe lub wykonawcze, skracając w ten sposób czas wymagany do uruchomienia i rozwiązywania problemów z siecią. Zalecamy zachowanie początkowych danych rozruchowych zainstalowanych sieci jako punktu odniesienia, aby pomóc w konserwacji i naprawie sieci przez cały okres jej eksploatacji.

Starsze okablowanie magistrali obiektowej ma podobną konstrukcję do okablowania SPE, ale nie jest przeznaczone do stosowania przy wyższych częstotliwościach spotykanych w SPE. Przed aktualizacją obiektów typu brownfield do aplikacji SPE należy przetestować zainstalowane kable magistrali polowej, aby określić, czy nadają się do zastosowania. Testowanie infrastruktury okablowania skraca czas instalacji i przestoje sieci. Ważne jest, aby współpracować z producentem okablowania i dostawcą sprzętu testowego, aby upewnić się, że zostaną przeprowadzone właściwe testy w celu ustalenia zgodności i gwarancji aplikacji.

Źródło: https://www.panduit.com/en/about/blogs/single-pair-ethernet–data-and-power-for-the-future.html