Microchip Technology, Inc.
Avtor: Henry Muyshondt
Podjetje Microchip je predstavilo nove industrijske naprave Single Pair Ethernet, ki uporabljajo fizični sloj 10BASE-T1S in 100BASE-T1. Ti izdelki prinašajo Ethernet vse do industrijskih omrežij na robu.
Ethernet z enim parom (Single Pair Ethernet ali SPE) opredeljuje del oddajnika v sistemu Ethernet. Vsi višji programski sloji ostanejo nespremenjeni, ne glede na razred hitrosti. SPE se imenuje tudi T1, kar pomeni en simetričen par žic. Pri nekaterih aplikacijah se uporablja zvit par žic, pri drugih pa le dve žici, ki tečeta druga ob drugi. Standard IEEE opredeljuje kanal v smislu njegovih električnih značilnosti in ne posebnih fizičnih žic.
Za SPE je opredeljenih več pasovnih širin. Prvi del imena določa Mbit/s: 10BASE pomeni 10 Mbit/s. Obstajajo standardi za 10BASE-T1S (S za kratek doseg), 10BASE-T1L (L za dolg doseg), 100BASE-T1, 1000BASE-T1 in še višje podatkovne hitrosti so opredeljene za 2,5, 5 in 10 Gbit/s. SPE zmanjšuje stroške sistema z manjšo težo in zapletenostjo ožičenja.
Megatrend na področju omrežij je prehod od porazdeljenih sistemov, ki jih določa predvsem strojna oprema, k bolj centraliziranim sistemom, ki jih določa programska oprema. Trend je povezati vse z Ethernetom:
Strojne arhitekture, specifične za posamezno področje, zamenjajo območja, povezana med seboj in s centralizirano računalniško platformo.
Številna vodila, specifična za posamezne aplikacije, se nadomestijo z vseprisotnim Ethernet omrežjem, ki temelji na IP protokolu.
Odpravljeni so prehodi ali krmilniki, ki so potrebni za prevajanje med različnimi strojnimi pristopi in zahtevajo zapleteno ožičenje. Poceni enojni par kablov nato pripelje Ethernet vse do roba omrežja.
Rezultat vsega tega je zmogljivejše in prilagodljivejše omrežje za soočanje z industrijskimi izzivi.
Ethernet omogoča povezane infrastrukture Cloud-to-Edge. Tradicionalna IT omrežja na vrhu omogočajo komunikacije na najvišjih ravneh. Omrežja operativne tehnologije (OT) se uporabljajo v stavbah za nadzor procesov in montažnih linij. Ko se približamo robu omrežja podjetja, najdemo senzorje, aktuatorje in druge naprave na nizki ravni.
Ethernet omogoča skupen način povezovanja in komuniciranja z vsemi temi elementi, da bi bili njihovi podatki na voljo višjim ravnem organizacije, tako da bi jih lahko Big Data uporabili za boljše upravljanje podjetja. Omogoča tudi lažje konfiguriranje in nadzor sistemov. Z uveljavljenimi mehanizmi Etherneta je mogoče vse te elemente zaščititi. Preverjanje pristnosti, šifriranje in varne posodobitve so vse pomembnejši vidik današnjih zahtev za omrežje.
Podjetje Microchip je bilo vodilno pri razvoju Etherneta po enem paru žic. Pomagalo je pri pisanju standardov IEEE in vzporedno razvil celovit portfelj rešitev SPE, ki so prilagodljive in razširljive. Microchip ima na voljo PHY, MAC-PHY ali Ethernet stikalo, ki lahko za prenos podatkov uporablja en par žic, ne glede na to, ali podatki tečejo s hitrostjo 10 Mbit/s, 100 Mbit/s ali 1000 Mbit/s.
Tehnologija 10BASE-T1S je ena od najnovejših vrst Ethernet povezav, ki jih je opredelil IEEE.
Standard IEEE 802.3cg je bil objavljen leta 2019. Microchip je bil eden od ključnih udeležencev, ki so ustvarili standard v okviru IEEE. Ta standard je bil razvit za razširitev omrežja Ethernet za omrežja na robu operativne tehnologije ali OT. Obstoječi sistemi so imeli pasovne širine v stotinah kilobitov na sekundo, zato prehod na megabite na sekundo zagotavlja prihodnjo rast.
Tehnologija uporablja poldupleksno komunikacijo in omogoča prilagodljivo topologijo, od konfiguracij od točke do točke do večdimenzionalnih konfiguracij. Multidrop pomeni, da se več naprav poveže na vodilo, ki ga sestavlja en par žic.
10BASE-T1S uporablja en simetričen par vodnikov. To je lahko en sam zvit par žic, druge konfiguracije parov žic ali celo vzporedne sledi na plošči tiskanega vezja ali hrbtni plošči strežnika.
Novi standard 10BASE-T1S opredeljuje fizični sloj, ki ustvarja nove poslovne priložnosti za podjetja, ki uvajajo razširjene vseevropske sisteme Etherneta. Podatki kjer koli v sistemu se lahko uporabljajo na inovativne načine, ki omogočajo nove aplikacije.
Stroški so lahko nižji, saj 10BASE-T1S uporablja preproste komponente, programsko opremo in ožičenje. Novi 10BASE-T1S MAC-PHY Ethernet krmilnik, ki je zdaj na trgu, omogoča, da tudi najpreprostejši mikrokontrolerji postanejo del sveta Etherneta. 10BASE-T1S odpravlja potrebo po prehodih, ki so bili prej potrebni za prevajanje podatkov iz različnih strojnih sistemov. Funkcija multidrop zmanjšuje število vrat v stikalih, saj se naprave priključijo na eno samo linijo vodila.
Uporaba uveljavljenih varnostnih mehanizmov in poenotenih vmesnikov sveta Etherneta zmanjšuje tveganja pri ustvarjanju aplikacij industrijskih omrežij na robu. Varnostne mehanizme dobro razume veliko število oblikovalcev in izvajalcev. Morebitne težave je mogoče hitro odkriti glede na to, koliko ljudi se ukvarja s to tehnologijo, in jih tudi hitro odpraviti. Sredstva za načrtovanje, razvoj programske opreme, testiranje in vzdrževanje na vseh ravneh omrežij OT in IT se lahko osredotočijo na iste osnovne komunikacijske mehanizme.
Microchip ponuja celoten nabor SPE PHY, od 10Mbits/s do 1000Mbits/s, vsi pa podpirajo delovanje v pogojih industrijskih temperatur. Dodatna izboljšana podpora za industrijske aplikacije vključuje varnost, zaščito in podaljšan doseg kablov. Celovite rešitve omrežnih sistemov SPE je mogoče uresničiti s širokim naborom stikalnih naprav SPE. Microchip ponuja inteligentna stikala, ki podpirajo časovno občutljivo omrežje (TSN) in integrirano tehnologijo SPE PHY. Njihova najnovejša izdaja je prvo pravo stikalo SPE v čipu s podporo TSN, ki združuje stikalno strukturo, procesor, RAM in edinstveno FLASH kodo. Razvijalci lahko zdaj izvedejo „out of the box“ rešitve preklapljanja po enem paru žic z malo ali nič znanja o tehnologiji T1 PHY ali specifikacijah AVB in TSN.
Opomba: Ime in logotip Microchip sta registrirani blagovni znamki podjetja Microchip Technology Incorporated v ZDA in drugih državah. Vse druge blagovne znamke, ki so morda tu omenjene, so last njihovih podjetij.
www.microchip.com/ethernet
