Harting & Phoenix Contact im Gespräch Single Pair Ethernet – der Verbindungsstandard fürs IIoT?

Für Single Pair Ethernet haben sowohl Harting (links) als auch Phoenix Contact (rechts) ein Steckgesicht definiert.
Für Single Pair Ethernet haben sowohl Harting (links) als auch Phoenix Contact (rechts) ein Steckgesicht definiert.

Im Rahmen von Industrial IoT wird derzeit viel über Single-Pair-Ethernet gesprochen. Bei den IP65/67-Steckern konkurrieren zwei Steckgesichter – eines von Harting, das andere von Phoenix Contact. Dazu befragten wir Marian Dümke (Harting) und Verena Neuhaus (Phoenix Contact).

DESIGN&ELEKTRONIK: Was ist das Ziel, das man mit Single-Pair-Ethernet verfolgt?

Marian Dümke: Das Ziel von Single-Pair-Ethernet ist es, Ethernet dorthin zu bringen, wo es heute noch gar nicht zum Einsatz kommt. Wenn man sich in der Industrie heute die Feldebene anschaut, erfolgt dort die Kommunikation überwiegend über proprietäre Feldbusse oder analoge Signale. Hier kann Single-Pair-Ethernet die Lösung sein, um all die verschiedenen Systeme abzulösen und eine einheitliche offene TCP/IP-basierte Kommunikation zu ermöglichen. Neben der reduzierten Verkabelung von nur noch einem Adernpaar kann man damit gleichzeitig auch Leistungen von bis zu fünfzig Watt an ein Ethernet-Gerät liefern.

Verena Neuhaus: Industrielle Netzwerke werden immer vielfältiger. Beispielsweise werden immer mehr Sensoren in die Netzwerke eingebunden, die auch miteinander kommunizieren möchten. Das macht die die Kommunikationsinfrastruktur zunehmend komplexer. Single-Pair-Ethernet verfolgt den Ansatz, diese Komplexität aufzulösen und Strukturen wieder einfacher zu gestalten. Gateways entfallen, Verkabelungsstrukturen werden vereinfacht und Installationsaufwände lassen sich wieder reduzieren. Das spart zum einen Kosten und zum anderen steigert es insgesamt die Effizienz.

D&E: Es gibt ja eine ganze Anzahl von etablierten Feldbussen. Warum gibt es da aus Ihrer Sicht noch Platz für Single-Pair-Ethernet, zumal das mit einem entsprechenden Gateway vom Feldbus auf Ethernet auch zu lösen ist?

Dümke: Genau diese große Anzahl von Feldbussen erhöht die Komplexität und führt dazu, dass Industrienetzwerke enorm anfällig für Fehler sind. Hier kann Single-Pair-Ethernet die Lösung sein, um die Feldebene zu vereinfachen und einen offenen, einheitlichen Standard zu etablieren. Damit sinken beim Anwender Zeit und Kosten für Implementierung und Parametrierung der gesamten Kommunikation deutlich. Bei zeitkritischen Anwendungen lassen sich Determinismus und Echtzeitfähigkeit über TSN (Time-Sensitive Networking; Anm. d. Red.) gewährleisten.

Neuhaus: Sie haben recht, das wäre auch mit Gateways machbar. Aber dann haben Sie eben immer noch einen Übersetzer dazwischen. Mit Single-Pair-Ethernet ist es jedoch sehr einfach möglich, eine durchgängige, Ethernet-basierte Kommunikationsstruktur vom Sensor bis in die Cloud aufzusetzen. Dadurch habe ich im Netzwerk auch weniger mögliche Störstellen.

D&E: Wird Single-Pair-Ethernet die weit verbreiteten Feldbusse verdrängen?

Dümke: Hier muss man klar differenzieren. Oberhalb der Feldebene wird bereits heute weitestgehend Ethernet eingesetzt. Dies wird also auch so bleiben, da alleine die installierte Basis enorm ist. Diese durch Single-Pair-Ethernet zu ersetzen, wäre ein unüberschaubarer Kosten- und Zeitfaktor, der keinen direkten Mehrwert bieten würde. Wir sehen die Potenziale von Single-Pair-Ethernet vorrangig in der Feldebene. Aus Sicht von Harting hat Single-Pair-Ethernet klar das Potenzial, die heute in der Feldebene installierten Bussysteme zu ersetzen.

Neuhaus: Das sehe ich genauso. Aktuelle Studien zeigen, dass die Feldbusse im letzten Jahr um etwa fünf Prozent geschrumpft sind. Dagegen konnten Industrial-Ethernet-Systeme ihren Marktanteil von etwa zwanzig Prozent weiter ausbauen.

D&E: Gibt es Anwendungen, bei denen Single-Pair-Ethernet auch in Zukunft wohl eher nicht zum Einsatz kommen wird?

Dümke: Grundsätzlich kann Single-Pair-Ethernet in der Feldebene überall dort eingesetzt werden, wo heute noch kein Ethernet verwendet wird. Ein Bereich, wo Single-Pair-Ethernet sicherlich nicht geeignet ist, sind Backbone-Anwendungen und Rechenzentren.

Neuhaus: Überall da, wo hohe Datenraten über größere Distanzen übertragen werden müssen, wird das klassische achtadrige Ethernet und Glasfaser zum Einsatz kommen. Da stößt Single-Pair-Ethernet an seine Grenzen.