Halbleiter für Single-Pair-Ethernet
Ethernet am Rand industrieller Netzwerke
Single-Pair-Ethernet lässt sich bereits heute realisieren. Microchip bietet dafür neue industrietaugliche Single-Pair-Ethernet-ICs an, mit denen sich Ethernet bis in den Edge-Bereich industrieller Netzwerke bringen lässt.
Single-Pair-Ethernet (SPE) definiert den Transceiver-Teil eines Ethernet-Systems. Alle (höheren) Softwareschichten bleiben unabhängig von der Geschwindigkeitsklasse unverändert. SPE wird auch als T1 bezeichnet, was ein symmetrisches Adernpaar bedeutet. Einige Anwendungen verwenden ein verdrilltes Adernpaar, andere dagegen nur zwei nebeneinander verlaufende Leitungen. Die IEEE-Norm definiert einen Kanal anhand seiner elektrischen Eigenschaften und nicht anhand der spezifischen physikalischen Adern.
Für SPE sind mehrere Bandbreiten definiert. Der erste Teil des Namens gibt die Übertragungsgeschwindigkeit an: 10BASE bedeutet 10 Mbit/s. Es gibt Standards für 10BASE-T1S (S für Short Reach), 10BASE-T1L (L für Long Reach), 100BASE-T1, 1000BASE-T1, und noch höhere Datenraten sind für 2,5, 5 und 10 Gbit/s definiert. SPE reduziert die Systemkosten durch weniger Gewicht und Verdrahtungskomplexität.
Der Megatrend in der Netzwerktechnik ist der Übergang von verteilten Systemen, die vor allem durch die verwendete Hardware definiert sind, hin zu zentralisierten, softwaredefinierten Systemen. Der Trend geht dahin, alles mit Ethernet zu verbinden:
- Domänenspezifische Hardware-Architekturen weichen Zonen, die miteinander und mit einer zentralisierten Rechenplattform verbunden sind.
- Mehrere anwendungsspezifische Busse werden durch ein IP-basiertes und allgegenwärtiges Ethernet-Netzwerk ersetzt.
- Gateways oder Controller, die für die Übersetzung zwischen verschiedenen Hardwareansätzen erforderlich sind und eine komplexe Verkabelung erfordern, entfallen. Kostengünstige Single-Pair-Verkabelung bringt Ethernet dann bis an den Rand des Netzwerks.
All dies führt zu einem leistungsfähigeren, flexibleren Netzwerk, das den industriellen Herausforderungen gewachsen ist.
Ethernet ermöglicht vernetzte Cloud-to-Edge-Infrastrukturen. Traditionelle IT-Netze an der Spitze ermöglichen die Kommunikation auf den höchsten Ebenen. OT-Netzwerke (Operational Technology) werden innerhalb von Gebäuden zur Steuerung von Prozessen und Montagelinien eingesetzt. Je mehr man sich dem Rand des Unternehmensnetzwerks nähert, desto mehr Sensoren, Aktoren und andere Low-Level-Komponenten findet man.
Ethernet ermöglicht eine gemeinsame Verbindung und Kommunikation mit all diesen Elementen, um deren Daten für höhere Unternehmensebenen verfügbar zu machen. Big Data kann diese Daten dann zur besseren Steuerung des Unternehmens nutzen. Auch die Konfiguration und Steuerung von Systemen vereinfacht sich dadurch. Etablierte Ethernet-Mechanismen können all diese Elemente absichern. Authentifizierung, Verschlüsselung und sichere Updates sind ein zunehmend wichtiger Aspekt der heutigen Netzwerkanforderungen.
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Microchip nimmt bei der Entwicklung von Single-Pair-Ethernet eine führende Rolle ein. Das Unternehmen war an der Ausarbeitung der IEEE-Standards beteiligt und hat parallel dazu ein umfassendes Angebot an SPE-Produkten entwickelt, die flexibel und skalierbar sind. Ob bei 10, 100 oder 1000 Mbit/s – Microchip bietet einen PHY-, MAC-PHY- oder Ethernet-Switch, der ein einzelnes Adernpaar zur Datenübertragung ansteuern kann.
10BASE-T1S ist eine der neuesten Arten von Ethernet-Verbindungen, die vom IEEE definiert wurden. Der Standard IEEE 802.3cg wurde 2019 veröffentlicht. Microchip war einer der Hauptakteure, die den Standard innerhalb des IEEE entwickelt haben. Er weitet Ethernet auf den Edge-Bereich von OT-Netzwerken aus. Bestehende Systeme verfügten über Bandbreiten von Hunderten von kbit/s, sodass die Erweiterung auf Mbit/s für zukünftiges Wachstum sorgt.
- Ethernet am Rand industrieller Netzwerke
- Die Kosten verringern sich
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