詳談單對(duì)以太網(wǎng)SPE和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

雖然單對(duì)以太網(wǎng)（SPE）已經(jīng)存在一段時(shí)間了，盡管該技術(shù)具有潛在的好處，但采用該技術(shù)的道路并不完全順利。由于各種實(shí)際和技術(shù)原因，SPE在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的力量越來越大，并且對(duì)IIoT實(shí)施具有特別相關(guān)的屬性。SPE的價(jià)值主張的核心是，它比現(xiàn)有的4對(duì)電纜和傳統(tǒng)的IEEE 802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供了更好的性能。

SPE通過單根雙絞線運(yùn)行，可在長(zhǎng)達(dá)1公里的距離內(nèi)提供高達(dá)10mbps的速度，比10/100/1000BASE-T以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下的最大100米速度有顯著提升。這是通過IEEE 802.3cg以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，也就是10BASE-T1L。BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)最初的市場(chǎng)是汽車市場(chǎng)，但最近的802.3cg使該標(biāo)準(zhǔn)適用于智能建筑和IIoT市場(chǎng)。

SPE的功率和距離

SPE的工作距離為1公里，這使得SPE非常適合在更大的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，需要更少?gòu)?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來覆蓋大型工廠或完整的工業(yè)站點(diǎn)。不過SPE還有另一個(gè)訣竅，它采用單對(duì)供電技術(shù)，與PoE無異，為設(shè)備提供電力。雖然通過PoDL（數(shù)據(jù)線供電）只能提供相對(duì)較低的瓦數(shù)，在短距離內(nèi)約為50W，而在全長(zhǎng)1公里的范圍內(nèi)，瓦數(shù)會(huì)逐漸降低，但對(duì)于設(shè)計(jì)在低功耗范圍內(nèi)運(yùn)行的IIoT設(shè)備來說，它仍然是有利的。

更輕、更薄、更便宜

CAT6布線的優(yōu)勢(shì)也很顯著。一個(gè)新的IIoT項(xiàng)目可能會(huì)預(yù)計(jì)安裝相當(dāng)數(shù)量的新電纜。不過，由于SPE只需要整體物理電纜的四分之一（一對(duì)而不是四對(duì)），因此成本可以大幅降低。SPE電纜的重量和直徑也只有四分之一，可以更好地利用現(xiàn)有的管道空間，并降低重量支持要求。最后，SPE通?？梢栽诂F(xiàn)有的4對(duì)銅纜上運(yùn)行，進(jìn)一步降低安裝成本。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?biāo)準(zhǔn)化

業(yè)界對(duì)SPE感興趣的一個(gè)關(guān)鍵原因是，它提供了在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)會(huì)。以前，以太網(wǎng)一直是絕大多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但在所謂的 “現(xiàn)場(chǎng) ”層面卻不是這樣，在那里，各種BUS系統(tǒng)已經(jīng)司空見慣。

傳統(tǒng)上，其中一個(gè)原因是BUS系統(tǒng)只需要雙對(duì)電纜，而不是老式的4對(duì)以太網(wǎng)，因此，當(dāng)考慮到整個(gè)工業(yè)裝置中的數(shù)千個(gè)傳感器和執(zhí)行器時(shí)，可以大大節(jié)省成本。這種標(biāo)準(zhǔn)化意味著目前需要的一系列網(wǎng)關(guān)將不再需要，以彌合以太網(wǎng)-BUS之間的差距，這讓那些維護(hù)這種經(jīng)常被說成是傳統(tǒng)軟件的人松了一口氣。

標(biāo)準(zhǔn)化：安全風(fēng)險(xiǎn)

標(biāo)準(zhǔn)化確實(shí)為未來的SPE IIoT部署提出了一個(gè)新的考慮因素--安全。那些運(yùn)行串行總線技術(shù)的傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)有效地將現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的其他部分隔離開來。切換到SPE意味著現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備將不得不接受與任何其他連接的企業(yè)硬件相同的審查，不可避免地需要不定期地進(jìn)行OTA（空中）錯(cuò)誤修復(fù)、協(xié)議更新等。

幸運(yùn)的是，憑借SPE的帶寬和功率傳輸，較新的符合SPE的設(shè)備不應(yīng)該受到傳統(tǒng)IIoT OTA兩個(gè)障礙的技術(shù)限制。不過，任何傳統(tǒng)設(shè)備可能都不是那么好對(duì)付的。純以太網(wǎng)還有一個(gè)好處，就是避免了許多無線替代品的安全挑戰(zhàn)，雖然主要是從本地?cái)r截的角度。

斷路連接器標(biāo)準(zhǔn)

采用SPE還有其他障礙，也就是大家熟悉的標(biāo)準(zhǔn)化形式。雖然SPE和IEEE 802.3cg以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)很成熟，但問題出現(xiàn)在連接器端，市場(chǎng)上已經(jīng)有兩種不同的連接器實(shí)現(xiàn)。兩者都是基于標(biāo)準(zhǔn)的。SPE工業(yè)合作伙伴網(wǎng)絡(luò)推廣IEC 63171-6中定義的T1接口，而SPE系統(tǒng)聯(lián)盟目前支持IEC 63171-2。未來的發(fā)展前景還很不明朗--是一種連接器被整個(gè)行業(yè)所接受，還是這兩種連接器將繼續(xù)共存，也許在特定的垂直領(lǐng)域，這些問題將在未來幾個(gè)月內(nèi)得到答案。

SPE工業(yè)合作伙伴網(wǎng)絡(luò)成員包括Harting、TE Connectivity、Hirose、Amphenol ICC和Molex。同時(shí)，SPE系統(tǒng)聯(lián)盟的支持者包括Phoenix Contact、Weidmüller和SICK。這兩個(gè)集團(tuán)的側(cè)重點(diǎn)也各不相同，網(wǎng)絡(luò)專注于工業(yè)應(yīng)用，而聯(lián)盟則以更廣泛的視角看待各個(gè)領(lǐng)域，包括汽車和智能建筑。

SPE的光明前景

顯然，SPE可以為IIoT部署，以及汽車和航空電子部門提供很多東西。雖然連接器的混亂可能會(huì)在短期內(nèi)抑制采用，但長(zhǎng)期的前景是光明的。展望日益互聯(lián)的制造業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈的要求，很明顯，在未來一段時(shí)間內(nèi)，為IIoT設(shè)備提供強(qiáng)大連接和電源的統(tǒng)一以太網(wǎng)將是IIoT部署中一個(gè)非常有力的概念。
責(zé)編AJX