什么是SPE单对平衡电缆?

单对平衡电缆,简称SPE,Single Pair Ethernet (SPE)是仅通过单对线进行以太网数据传输的技术。除了通过以太网进行数据传输外,SPE还可以通过PoDL(数据线供电)为终端设备同时供电。SPE为工业物联网(IIoT)开辟了全新的可能性和应用领域。

SPE单对平衡电缆有什么优势?

在工业网络中,以太网在过去最初从公司级、操作和过程级一直到控制级都很流行。自动化金字塔的最后一层,field层,是通过各种总线系统的经典连接。其中一个原因是精细分支和field水平上的大量设备。在一个生产厂中,成百上千的传感器和执行器必须通过大量电缆来连接。总而言之,会增加相当多的电缆和成本。此外,网关和转换器总是需要将数据相互转换。

业界希望利用这种SPE电缆的优势。在自动化领域,SPE可以实现现场设备、传感器、致动器技术等的无障碍连接。field级别变得更加智能,从而减少了参数化、初始化和编程的工作量。系统的建造、操作和维护变得更有效率,成本效益更高。这是以太网第一次能够在空间和成本上高效地从云通信到现场。机器、机器人或铁路技术的进步,也有助于减轻重量和节省空间。整个布线变得更简单,安装速度也更快。

以太网与TCP/ipc使每一个field参与者智能化。与TSN(时间敏感网络),他们也成为实时能力,因此也可以用于安全相关的电缆。与总线系统相比,SPE单对平衡电缆的数据传输速率的显著提高,也将使具有高数据密度的传感器能够在未来实现更高效的连接。可以看下下面一个例子,以摄像机视觉识别系统和定位系统为例,在以前这样的传感器必须用8线以太网基础设施单独引导进入现场。SPE每个传感器都可以统一连接到互联网上。T1工业设备接口和SPE电缆根据SO/IEC 11801-Xform标准基础设施的现场水平的SPE。更简洁的传统总线基础设施,但拥有更强大的数据率,同时支持电力传输。每一个小传感器都成为工业物联网的智能参与者。

SPE单对平衡电缆分类

单对以太网(SPE)大致分为三类:

●IEEE 802.3.cg (10 Mbps).

●IEEE 802.3.bw (100 Mbps).

●IEEE 802.3.bp (1,000 Mbps).

IEEE 802.3cg分为两类:

I长电缆和短电缆的长度均超过一对平衡的屏蔽或非屏蔽电线

10BASE-T1L:IEEE 802.3物理层规范,适用于单对平衡导体上的10 Mb/s以太网局域网,可达至少1000米(使用18 AWG导线进行点对点连接时的长距离)。

I10BASE-T1S:IEEE 802.3物理层规范,适用于单对平衡导体上的10 Mb/s以太网局域网,可达至少15 米(使用多支路连接的24-26 AWG导线的短距离)。

IEC 61156标准将SPE线缆按以下三类标准定义:分别是安装类型,传输最大长度和数据传输速率。IEC 61156-11(固定应用)和IEC 61156-12(柔性应用)的标准为在40米的传输距离中达到1 Gbit/s的传输速率,并且线缆的最高带宽为600 MHz. 对于更长的传输距离的IEC 61156-13(固定应用)和 IEC 61156-14(柔性应用)标准,目前正在拟定中。

SPE单对平衡电缆发展前景

目前,我国单对平衡电缆SPE标准尚属空白阶段,2020年8月,中国电子元件行业协会光电线缆及光器件分会归口的《信息通信用单对平衡电缆及信道》团体标准启动会顺利召开。

图:会议合影

国家信息传输线质量监督检验中心、上汽集团、燕山大学、耐克森、西蒙、上海天诚、嘉兴海棠电子、浙江一舟等参加了此次会议。此次会议标志着我国首个针对单对平衡电缆SPE标准已正式进入起草阶段。

会议上,作为检测机构的国家信息传输线质量监督检验中心,单对平衡电缆生产商嘉兴海棠电子、单对平衡电缆应用方上汽集团等单位分享了大家在单对平衡电缆研发和应用等方面经验,并进行了交流讨论。

随着工业物联网(IIoT)和工业4.0的快速发展及广泛运用,SPE的应用领域越来越广泛,如工业自动化,安防,机器人,机车,汽车等。在以上各种类型的物联网应用场景中,有大量的设备接入,如高清摄像头,传感器,高分辨率显示器等等。减轻重量,降低成本,简化安装过程的三大优势使SPE成为物联网成功的关键技术之一。

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