大規模應用(yòng)轉折點來臨?也談談單對以太網
近幾年,單對以太網(SPE)這一技(jì )術愈加頻繁被提及。在今年的德(dé)國(guó)漢諾威工(gōng)業博覽會上,衆多(duō)企業和組織展示了一系列*新(xīn)的SPE相關技(jì )術及産(chǎn)品。作(zuò)為(wèi)一項開放、經濟高效且面向未來的技(jì )術,從标準制定、支持組織以及兼容産(chǎn)品等各個方面來看,單對以太網似乎迎來了大規模應用(yòng)的一個轉折點。什麽是單對以太網?所謂單對以太網,顧名(míng)思義,就是相較于先前需要兩對雙絞線(xiàn)傳輸數據的快速以太網或需要四對雙絞線(xiàn)的千兆以太網,單對以太網的數據傳輸隻需要一對雙絞線(xiàn)(單對),甚至支持通過數據線(xiàn)(PoDL)供電(diàn),也就是僅需兩根線(xiàn)纜即可(kě)提供數據和電(diàn)力的傳輸,這為(wèi)現場層緊湊型設備、傳感器和執行器的接線(xiàn)帶來了全新(xīn)機遇。這種纖薄、輕巧但功能(néng)強大的連接解決方案使工(gōng)業能(néng)夠在現場層面實現數字化,因此被視為(wèi)工(gōng)業物(wù)聯網的一項基礎設施。事實上,SPE已經算不上一項很(hěn)新(xīn)的技(jì )術,其源于博通的Broad-Reach技(jì )術。早在十幾年前,汽車(chē)行業一直使用(yòng)的控制器局域網 (CAN) 總線(xiàn)由于相對較低的帶寬和有(yǒu)限的擴展能(néng)力而滿足不了軟件定義車(chē)輛和智能(néng)網聯車(chē)的要求,于是,汽車(chē)制造商(shāng)開始轉向 SPE技(jì )術。但在較長(cháng)的一段時間裏,SPE在汽車(chē)行業之外名(míng)聲不顯,後來工(gōng)業領域一看,喲,這項技(jì )術很(hěn)對我們的胃口啊,幾乎滿足了數字化轉型背景下工(gōng)業通信的所有(yǒu)要求。于是,越來越多(duō)的工(gōng)業企業開始采用(yòng)并推廣這一技(jì )術。其中(zhōng)的道理(lǐ)也不難理(lǐ)解。在工(gōng)業數字化時代,伴随着工(gōng)業物(wù)聯網發展,之前現場層采用(yòng)總線(xiàn)技(jì )術的設備越來越難以滿足大數據傳輸要求,同時也需要各種協議轉換設備來接入到上層工(gōng)業以太網,不僅僅增加了網絡複雜性,同時也增加了系統集成的工(gōng)作(zuò)量和成本。而SPE 隻需單對線(xiàn)纜,即可(kě)實現長(cháng)距離數據傳輸和以太網供電(diàn),将以太網覆蓋範圍擴展至工(gōng)業現場,實現設備全連接,構建起真正統一的工(gōng)業網絡。(工(gōng)業網絡架構的演進 圖源:MOXA)SPE基于當今已成為(wèi)标準的無網關IP協議和通信架構——IEEE 802.3 Ethernet。憑借在相同的協議語言和統一接口的基礎上實現所有(yǒu)通信參與者的無縫連接,SPE成為(wèi)工(gōng)業物(wù)聯網和工(gōng)業4.0的推動者,與傳統以太網解決方案相比具(jù)有(yǒu)諸多(duō)優勢:更具(jù)成本效益行業應用(yòng)廣泛結構緊湊、易于安(ān)裝(zhuāng)且面向未來通過一對電(diàn)纜實現數據和電(diàn)力傳輸可(kě)以輕松集成到現有(yǒu)系統中(zhōng)傳輸速度和電(diàn)纜長(cháng)度靈活實現從網絡邊緣到雲端的連接......技(jì )術的發展離不開國(guó)際标準的制定,SPE得到了國(guó)際電(diàn)氣和電(diàn)子工(gōng)程師協會(IEEE)的大力支持,IEEE 802.3定義了SPE标準,該标準描述了通過單對導線(xiàn)進行以太網數據傳輸的技(jì )術框架,不同之處在于數據傳輸速率和距離,以适合不同的應用(yòng)場景。目前已經發布的标準包括IEEE 802.3cg(10BASE-T1L和10BASE-T1S)、IEEE 802.3bw(100BASE-T1)、IEEE 802.3bp (1000BASE-T1),正在制定的一些主要SPE标準則有(yǒu)IEEE 802.3cy(MultiGigBASE-T1)、IEEE 802.3da(10BASE-T1S)等。而IEC 63171标準規定了兼容此類SPE标準的連接器規格。(SPE标準 圖源:菲尼克斯電(diàn)氣)這些标準涵蓋了從低速率到高速率的多(duō)種需求,适用(yòng)于工(gōng)業自動化、汽車(chē)制造、物(wù)聯網等各種不同的應用(yòng)場景。未來,随着标準的不斷發展,SPE的應用(yòng)前景将更加廣闊。持續的技(jì )術創新(xīn)和标準化工(gōng)作(zuò)正在推動SPE技(jì )術的成熟和普及,越來越多(duō)的傳感器、電(diàn)纜、連接器、測量設備、芯片、交換機、終端設備制造商(shāng)等正在為(wèi)加速SPE在全球的應用(yòng),構建未來 SPE 生态系統而努力。2019年,由浩亭、TE Connectivity、Softing等聯手推動的SPE工(gōng)業合作(zuò)夥伴網絡(SPE Industrial Partner Network)成立,這是一個專門緻力于推廣單對以太網在工(gōng)業領域應用(yòng)的合作(zuò)夥伴網絡。目前,該網絡包括了50多(duō)家**的工(gōng)業自動化和網絡技(jì )術公(gōng)司,緻力于共同開發和推廣基于SPE的解決方案,推動行業标準的實施和市場教育。2020年,随着菲尼克斯電(diàn)氣、魏德(dé)米勒、R&M、福祿克網絡, 以及德(dé)力格能(néng)之間的技(jì )術合作(zuò)不斷加強,SPE系統聯盟成立。該聯盟将來自不同行業和應用(yòng)領域的**技(jì )術公(gōng)司聚集在一起,整合各自的SPE專業知識并針對性地開展交流。該聯盟的目标是在盡可(kě)能(néng)多(duō)的市場和應用(yòng)中(zhōng)建立單對以太網解決方案,并創建通用(yòng)的市場标準。目前,包括德(dé)特威勒、東土科(kē)技(jì )、微芯科(kē)技(jì )、羅森伯格、西克、威力工(gōng)業網絡、Draka/Prysmian集團和University 4 Industry等公(gōng)司及機構也正式加入該聯盟。作(zuò)為(wèi)一項無縫、緊湊、高性能(néng)且經濟高效的未來網絡架構,SPE的市場規模不容小(xiǎo)觑,而且潛力巨大。根據IEEE的估計,到2030年,所有(yǒu)市場的SPE節點市場潛力為(wèi)2.5億個,其中(zhōng)工(gōng)廠自動化領域為(wèi)5000萬個,這也與SPE系統聯盟的預測一緻,而且随着市場滲透率的快速提高,這一數字甚至可(kě)能(néng)高達1.8億個節點,其中(zhōng)的驅動力主要來自于過程自動化和樓宇自動化等其他(tā)工(gōng)業細分(fēn)市場。(SPE市場節點預測,圖源:SPE系統聯盟)可(kě)以說,SPE正在重新(xīn)塑造網絡連接的未來。随着技(jì )術的成熟、标準化的完善和市場的進一步開拓,它的影響力将在未來幾年内顯著增長(cháng),但它能(néng)否颠覆傳統工(gōng)業網絡的連接規則,并在市場上占據主導地位,我們拭目以待!