In het huidige datanetwerk speelt gegevensoverdracht via Ethernet een cruciale rol. SPE (Single Pair Ethernet) vereenvoudigt de gegevensoverdracht en biedt volledig nieuwe mogelijkheden en uitdagingen voor industriële toepassingen. In deze FAQ beantwoorden we de belangrijkste vragen over het netwerken en integreren van veldapparatuur en sensoren op basis van SPE en de bijbehorende voordelen voor industriële processen.
SPE is op Ethernet gebaseerde communicatie die de basis vormt voor een verscheidenheid aan transmissieprotocollen. Het end-to-end concept maakt directe gegevenstransmissie tussen de sensor en de Cloud mogelijk. Resultaat; naadloze communicatie zonder onderbreking tot op het veldniveau van de automatiseringspiramide. Dit vereenvoudigt de toegang tot sensorgegevens vanuit het veld en de implementatie van toepassingen.
Het OSI-model (Open Systems Interconnection Model) is een referentiemodel voor datacommunicatiestandaarden ter bevordering van de interoperabiliteit tussen heterogene netwerktopologieën. Het referentiemodel is opgesplitst in 7 verschillende lagen, waarbij elke laag specifieke taken en functies heeft. Het helpt om complexe netwerkcommunicatie te structureren en te standaardiseren. SPE bevindt zich op het laagste niveau, de zogenaamde fysieke laag.
OSI-Model: (1) Fysieke laag, (2) Datalinklaag, (3) Netwerklaag, (4) Transportlaag, (5) Sessielaag, (6) Presentatielaag, (7) Toepassingslaag
Het belangrijkste verschil zit in het aantal kabelparen in de gebruikte datakabel. Klassiek Ethernet gebruikt 2 of 4 kabelparen, afhankelijk van de transmissiesnelheid. SPE heeft slechts één getwist aderpaar nodig in de afgeschermde datakabel. Bovendien maakt de innovatieve technologie, op basis van de 10BASE-T1L standaard, kabellengtes tot 1000 meter mogelijk, terwijl voorheen kabellengtes van slechts 100 meter gebruikelijk waren.
De afkorting 10BASE-T1L is een term die bestaat uit verschillende deelaspecten die de relevante informatie over de netwerkverbinding bevat. Het getal 10 geeft bijvoorbeeld de transmissiesnelheid van 10 Mbps aan. De term "BASE"verwijst naar het type signaal en betekent dat Ethernet-signalen via de datakabel kunnen worden getransporteerd. "T1"staat voor "Twisted Pair wire pair" en de afkorting "L" voor Long Distance, wat betekent dat datakabellengtes tot 1 km mogelijk zijn.
Single Pair Ethernet (SPE) biedt verschillende voordelen, vooral op het gebied van industriële automatisering en apparaatnetwerken. De belangrijkste voordelen zijn:
SPE gebruikt alleen koperen datakabels met één ader in plaats van de gebruikelijke datakabels met twee of vier aders. Dit vereenvoudigt de kabelarchitectuur/montage en vermindert het gewicht en de benodigde ruimte. Dit maakt installatie en routering in complexe machines en systemen veel eenvoudiger, zelfs in toepassingen waar de datakabel onderhevig is aan hoge buigspanning.
Minder kabelmateriaal leidt tot lagere kosten voor de kabels én voor de installatie. Ook de onderhoudskosten kunnen omlaag.
SPE ondersteunt real-time gegevensoverdracht, wat zorgt voor een betere procesbesturing en meer veiligheid in industriële toepassingen.
Tijdens de gegevensoverdracht wordt via hetzelfde kabelpaar ook stroom geleverd. Dit maakt het eenvoudiger om apparaten van stroom te voorzien en bespaart aparte stroomkabels.
SPE vergemakkelijkt de integratie in bestaande Ethernet-infrastructuren en ondersteunt gestandaardiseerde Ethernet-protocollen, wat de connectiviteit en integratie in netwerken vereenvoudigt. Het enige dat nodig is, is een enkelpaar Ethernet-switch met een overeenkomstig ondersteunde IEEE 802.3cg standaard van de gebruikte technologische subgroep.
SPE-systemen zijn vaak ontworpen voor zware industriële omgevingen, waardoor ze beter bestand zijn tegen milieu-invloeden en mechanische belasting.
SPE kan gegevens over langere afstanden verzenden dan conventioneel Ethernet, wat een voordeel kan zijn in grote industriële fabrieken of gebouwen.
Met het groeiende aantal IoT-apparaten en de noodzaak om deze efficiënt in een netwerk op te nemen, biedt SPE een toekomstbestendige oplossing, die gelijke tred houdt met de eisen van moderne en toekomstige netwerktoepassingen.
Dankzij de barrièrevrije aansluiting van veldapparatuur is Single Pair Ethernet een deuropener voor innovaties waarvan veel sectoren en industrieën kunnen profiteren. Hiertoe behoren met name industriële netwerken, automobieltoepassingen, gebouwautomatisering en andere toepassingen waar een robuuste, kostenefficiënte of ruimtebesparende bekabelingsoplossing vereist is. Single Pair Ethernet is ook de technologie bij uitstek voor gebruik in zware industriële omgevingen of voor klimaatbewaking in grote magazijnen en kassen. Tot slot betekent de enorme kabellengte dat sensoren ook over lange afstanden kunnen worden geïntegreerd.
Met Single Pair Ethernet (SPE) zijn verschillende datatransmissiesnelheden mogelijk, die kunnen variëren afhankelijk van de technische vereisten en de kabellengte. Deze omvatten
Deze snelheid wordt vaak gebruikt in automobielnetwerken, waar het een goede balans biedt tussen snelheid en kostenefficiëntie. Met een niet-afgeschermde kabelboom is de maximale lengte 15 meter.
Met de multi-gig datatransmissiesnelheden kunnen toepassingen in de automobielsector worden gedekt die zeer hoge bandbreedtes vereisen, zoals hulpsystemen voor de bestuurder of automatische pilootsystemen. Hier kan een lengte van 15 m worden gerealiseerd met afgeschermde datakabels.
| Tijdlijn IEEE 802.3 | IEEE 802.3 standaard | Max. afstand | Snelheid | Bandbreedte | Categorie conform ISO/IEC TR11801-... | Paren | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2015 | IEEE 802.3bw | 100BASE-T1 | 15 m UTP | 100 Mb/s | 66 MHz | SPE | 1 |
| 2016 | IEEE 802.3bp | 1000BASE-T1 | 40 m 15 m UTP |
1000 Mb/s | 600 MHz | SPE | 1 |
| 2019 | IEEE 802.3cg | 10BASE-T1L 10BASE-T1S |
1000 m 25 m UTP |
10 Mb/s | 20 MHz | SPE | 1 |
| 2020 | IEEE 802.3ch | Multi-Gig | (15 m) | 2.5/5/10 Gb/s | — | SPE | 1 |
Een aantal factoren zijn cruciaal voor een efficiënte gegevensoverdracht en end-to-end netwerken. Daartoe behoren het type en de kwaliteit van de kabels, hardware die geschikt is voor SPE (SPE-switches, routers en eindapparaten) en de juiste connectoren en aansluitingen. Zorgvuldige planning van het netwerkontwerp, aandacht voor de omgevingsomstandigheden en professionele installatie zijn een vereiste.
Single Pair Ethernet-technologie is een innovatieve technologie die tot nu toe alleen werd aangeboden door individuele bedrijven die actief zijn op het gebied van sensor- en automatiseringstechnologie. Het wordt met succes op de markt gebracht door twee verschillende verenigingen van technologieleveranciers. De bekendste is de Single Pair Ethernet Systems Alliance, die in zijn ledenlijst een goed overzicht geeft van potentiële leveranciers van sensoren en technologie.
Single Pair Ethernet wordt beschouwd als een pionier op het gebied van procesautomatisering en heeft het potentieel om de manier waarop gegevens worden overgedragen in industriële en industriegerelateerde toepassingen fundamenteel te veranderen. Het wordt daarom steeds meer industrieel geaccepteerd en zal in de toekomst een sleutelrol spelen in IoT-toepassingen. Denk hierbij aan smart city-toepassingen, intelligente gebouwen, verbonden voertuigen en nog veel meer. Technisch gezien is Single Pair Ethernet een blijver en onmisbare asset voor het datanetwerk van de toekomst.
