Page 31 - 网络电信2024年4月刊
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光    通    信

            器传输数据。以前文说的BroadR－Reach  以太网也就是后来                    的SPE专业知识并有针对性开展交流。该联盟的成员以追求推
            的IEEE802.3bw技术为例，其可用单对的非屏蔽双绞线进行信                     动SPE在工业物联网（IIoT）以及相关领域的进一步发展为目
            号传输，能够提供100Mbit/s的宽带性能，并使电缆重量减轻                      标。目前,Rosenberger（罗森伯格）,  Kyland（东土科技）,
            30％、降低连接成本可达80％，并可以同时支持AVB、TCP/IP、                   Microchip Technology(得捷电子), SICK, O-Ring, Datwyler,
            DOIP、SONIP等多种协议或应用形式。其中，Ethernet  AVB  是             Draka/Prysmian Group和University 4 Industry等公司也正式
            对传统以太网功能的进一步扩展，通过增加精确时钟同步、带                          加入该联盟。
            宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性，是极具发                              2.3  SPE的发展与核心价值
            展潜力的网络音视频实时传输技术。作为AVB协议的另一项扩                             单对以太网  (SPE)  是一种通过一对铜线提供以太网传输
            展，车载时间敏感网络（TSN）则引入时间触发式以太网的相                         的技术，同时还通过数据线供电 (PoSPE) 向连接的设备传输电
            关技术，能高效的实现汽车控制类信息的传输，为远程自动驾                          力。总结一下SPE的发展，可归纳为以下3点：
            驶打下了基础。目前和车载以太网相关的标准组织有：OPEN                             1.  Single  Pair  Ethernet  (SPE)是仅通过单对线进行以
            Alliance，AVNU，JasPar，AUTOSAR等。                       太网数据传输的技术。除了通过以太网进行数据传输外，SPE
                2.2工业领域                                          还可以通过PoSPE（power  over  Single  pair  Ethernet单对以
                传统工业领域的以太网需要两对电线才能实现100Mbps的                     太网供电）为终端设备同时供电。SPE为工业物联网（IIoT）
            数据传输速率，或者需要四对电线才能实现1Gbps的传输速率。                       （Industrial Internet of Things）开辟了全新的可能性和应
            而单对以太网仅使用一对电线以1Gbps的速率传输数据，传输                        用领域。
            距离可达40m，或以10Mbps传输速率可达1000m—显着减少了电                       2.  SPE最初源自于汽车行业，在狭小空间满足高可靠性
            缆尺寸、成本和复杂性。尽管传统以太网已经在整个工业自动                          的超高数据传输率的同时又可以减少汽车布线的重量，降低成
            化金字塔中实施，但最低级别(现场级别)的设备仍然经常由前                         本，从而提高汽车厂商的竞争力。
            文提到的现场总线协议控制，这就需要额外的协议转换设备，                              3.  随着工业物联网（IIoT）和工业4.0的快速发展及广泛
            而不能直接点对点的链接。SPE提供了一种一步到位的以太网解                        运用，SPE的应用领域越来越广泛，如工业自动化安防;机器人;
            决方案，可以在从云到现场的所有级别的实施，消除了各种网                          交通领域;智能楼宇等。在以上各种类型的物联网应用场景中，
            络相互“对话”所需的网关和其他硬件的需要。同时，工业自                          有大量的设备接入，如高清摄像头，传感器，高分辨率显示器
            动化岛相对更为局促的空间，势必要求使用更小的电缆也使用                          等等。减轻重量，降低成本，简化安装过程等优势使SPE成为物
            更小的连接器——这是SPE在空间受限的应用或现场具有众多                         联网成功的关键技术之一。
            小型设备的应用中的另一个好处。更细电缆的弯曲半径更小，                              单对以太网仅使用一对电线以1Gbps的速率传输数据，传输
            使安装、布线和管理变得更轻松，更灵活。另外一个很重要的                          距离可达40m，或以10Mbps传输速率可达1000m—显着减少了电
            因素是SPE能够在高速传送数据的同时传送电能（潜能可高达                         缆尺寸、成本和复杂性。经典1Gbps以太网使用带有四对电线的
            100W），许多现场级设备需要电源以及与更高级别控制的快                         Cat5电缆，并以100MHz的频率运行。每对都可以发送和接收数
            速、实时通信或到云。因此SPE被定位为IIoT应用的理想解决                       据，允许传输速率高达1Gbps。单对以太网仅使用一对电线，但
            方案。它完美解决了工业物联网（IIoT）领域所面临的技术挑                        工作频率高达600MHz。在这个宽频带中，一些频率发送数据，
            战。                                                   其他频率接收数据，只需一对电线即可实现1Gbps的传输速度。
                单对以太网给了整个工业网络一个实现协议标准化的契                         SPE是一种新的通信技术，其物理层硬件还是常规的对绞线、
            机。为什么这么说呢，考虑到工业设备里数量庞大的传感器和                          PCB板，连接器、芯片、变压器等。SPE的重要性不言而喻，它
            执行器，虽然以太网是很多工业网络的标准，但在工业现实场                          是综合布线领域的一个极具发展前景的前沿技术项目，是一次
            景里各种系统层出不穷，一系列的传统网关多到数不胜数。单                          技术飞越。SPE技术的主要驱动因素是满足应用程序对高效双向
            对以太网在弥合以太网和其他各类系统上的作用，是业界对其                          通信的需求，这种双向通信可以实现设备到基础设施和设备到
            性能优势之外更感兴趣的地方。单对以太网（SPE）是先进而又                        云的实时安全连接。因此，SPE带来的这些优势，实现了一个低
            更为简单的以太网连接形式，可以代替传统的双绞线。以前需                          姿态、经济高效、易于安装的系统，并增强了数据分析和更快
            要用到两对或四对电缆，但SPE则缩减到一对，占用空间更小，                        的错误响应。
            并能符合各种标准化通信协议要求。SPE使用现有的基础结构，
            通过PoSPE（单对以太网供电）功能将连接扩展到1000米，应                          3  SPE标准化进程
            用极为灵活。SPE使得支持下一代自动化技术（如IIoT和工业                           SPE是一个全新的解决方案体系，牵涉到网络应用、线缆、
            4.0）的关键方面变得更为简易。                                     接插件、布线性能（信道及永久链路等）、供电、规划设计、
                SPE系统联盟是单对以太网技术的跨行业跨应用联盟，伴                       检测验收等多个方面。目前，围绕SPE的各项标准正在紧锣密
            随单对以太网SPE技术的发展，Phoenix  Contact(菲尼克斯),               鼓地制定中，当然，最先成型的标准是IEEE的网络应用标准，
            Weidmüller（魏德米勒）,  Reichle  &  De-Massari（R&M）,      下面将截止到2022年10月的国际、国内标准情况向大家介绍一
            Fluke  Networks（福禄克网络）和  Telegärtner（德乐讯）合           下：
            作关系不断加强，并成立SPE系统联盟。在这个团队中，来自                             a)  网络应用标准：
            不同行业和应用领域的领先技术公司聚集在一起，整合各自                               ●  IEEE于2015年发布了IEEE  802.3bw，即100Base-T1，

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