Page 34 - 网络电信2024年4月刊
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表1  EEE 802.3.cg标准支持的功率等级















            开放的生态系统，实现高达1Gb/s  的实时和高速通信连接，以                          同时，与4对线从最初的10M逐步发展到最新的40G的稳健步
            及电缆长度可达1000米的10MB/s通信。工业场景引入单对以太                     伐不同，单对线以太网从一开始就在不同长度上布局支持10M、
            网最直接的驱动因素是满足应用程序对高效双向通信的需求，                          100M乃至1000M，并在紧锣密鼓地制定10G乃至100G的应用标
            1Gb/s的连接速度使双向通信可以实现设备到基础设施和设备到                       准。不同信道长度结合不同速率的组合设置，显然会带来更低
            云的实时安全连接。且不说单对以太网在成本和易用性上的特                          的投入成本：不同的客户应用场景可以选择不同导体直径的单
            点，光是其对传感数据分析的增强和对错误环节响应速度的加                          对线缆，节省了线缆用铜量，更绿色节能。
            快就已经足够具有吸引力。尽管将工业设施中的整个连接解决                              3) 更高的应用频率潜能
            方案转换为SPE在某些情况下可能不可行，但许多工业应用必将                            在4对线以太网的线缆、接插件设计时，对于产品研发工
            受益于SPE的紧凑、低重量和高传输速度。SPE的技术特点归纳                       程师而言，其所面临的最大的挑战是来自近在咫尺的内部线对
            如下：                                                  之间的串扰，且随着线缆工作频率的上升，来自临近线缆外部
                1) 体积小、结构简单                                      串扰也不能忽视。即在4对线网络中，噪音的主要来源于自身，
                从目前的两对或四对双绞线，减少到一对，这样不仅节                         也有来自于外部。在线缆部分采用线对屏蔽加总屏蔽的结构
            省了安装的空间并能允许多个终端设备基于标准化的以太网协                          可以非常好的改善内部线对之间以及与外部线对的串音干扰；
            议直接连入网络。而SPE连接器的体积约为RJ45连接器体积的                       但在接插件部分，从模拟电话时代遗留下来的RJ45结构以及
            20%。                                                 TIA568A/B的线序压接方式本身先天就打破了传输的平衡性，需
                SPE技术使连接器整体尺寸变小，减少了很多终端的安装工                      要额外的补偿电路来进行后天补偿，随着频率的升高，接插件
            作量。单对以太网将以太网降低到传感器执行器级别，并将传                          的设计难度越来越大也很难保证不同品牌的互通兼容性。虽然
            感器执行器直接连接到自动化系统或云端，对于工业互联是极                          后期出现了Tera、ARJ45、M12等接插件有针对性地提升了连接
            大的帮助。                                                器件高频性能，但无奈市场早已习惯于RJ45端口并没有积极的
                一个新的IIoT项目可能会预计安装相当数量的新电缆。不                      响应，这是4对线以太网停滞于2GHz的主要原因。
            过，由于SPE只需要整体物理电缆的四分之一（一对而不是四                             而类似的问题，在单对线这就简单了，首先，噪音的最主
            对），因此成本可以大幅降低。SPE电缆的重量和直径也只有四                        要来源——内部其他线对，没了，而外部串扰成了最主要的噪
            分之一，可以更好地利用现有的管道空间，并降低重量支持要                          音来源，通过简单的线缆总屏蔽就能很好地抵御相关串音。而
            求。最后，SPE通常可以在现有的4对铜缆上运行，进一步降低                        接插件则采用了完全平衡的设计并可以做到360度的全方位屏
            安装成本。                                                蔽，先天就解决了平衡传输的问题。可以预见，我们当前仅仅
                2) 通信速率、传输距离贴合实际应用                               开发了SPE的一小部分潜能，可以预见的是，使用8类线已经成
                传统4对线以太网，面向用户建筑，很早就把传输距离定义                       熟的生产工艺，SPE工作频率可以轻易突破2GHz，结合同样成熟
            在100米内。8类线则是一个例外，其传输距离为30米以适配数                       的40GBase-T的技术，SPE可以在突破40米的距离上传输10G万兆
            据中心的应用，它也是4对线以太网目前唯一的针对应用而定的                         网络，如图12.6所示。这样，SPE在智能楼宇中的价值就很突出
            传输距离。                                                了。而且，2GHz可以说是SPE继承自目前综合布线的技术起点，
                与8类线传输距离与应用相结合类似，单对以太网布线从一                       绝对不是技术终点，在图中的规划中，已然已经到达了目前只
            开始就分为15米、40米、1000米几个档次，未来还可能加入100                    有光纤才能做到的100G速率。
            米、500米等中间数值。相对应的应用场景如下表：                                 4)  PoSPE大功率供电
                                                                     SPE的工作距离为1公里，这使得SPE非常适合在更大的区域
             表2 传输距离与实际应用
                                                                 内实现工业物联网，需要更少复杂的网络设备来覆盖大型工厂
               传输距离        应用场景                                  或完整的工业站点。不过SPE还有另一个诀窍，它采用单对供电
               15米         汽车、卡车、集装箱卡车                           技术（PoSPE），与4对线的PoE无异，为设备提供电力。PoSPE
               40米         高铁机车、轨道交通机车、飞机
               100米        智能楼宇                                  消除了在连接的设备上另外需要单独的电源或额外的布线，以
               1000米       工业流水线                                 及改善了远距离电力传输的低效性。现阶段IEEE802.3bu标准


                                                       网络电信 二零二四年四月                                            47
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