Le rôle de SPE s’étend aux applications d’automatisation industrielle
Ethernet à paire unique (SPE)
Alors que le monde continue de fonctionner sur Ethernet, les utilisations de l’Ethernet à paire unique (SPE) continuent de croître.
Si la technologie a fait ses débuts dans le secteur automobile, elle étend désormais les communications Ethernet aux dispositifs de terrain dans les usines de transformation et de fabrication. (En savoir plus sur SPE et son passage à l’automatisation industrielle.)
SPE a également d’autres possibilités d’application, notamment :
- Immotique des bâtiments
- Trains de marchandises et de voyageurs
- Entrepôts
Peser les avantages de la technologie SPE
Comment pouvez-vous déterminer si SPE est la bonne approche pour votre application ? Il est important de comparer les avantages de SPE aux avantages offerts par d’autres technologies actuellement disponibles pour voir laquelle correspond le mieux à vos besoins et à vos difficultés.
Par exemple, voici quelques-uns des avantages offerts par SPE. Quels sont les éléments les plus critiques pour votre application ?
1. Communication transparente
Du capteur au cloud, SPE permet une communication fluide de machine à machine et de machine à humain. Un réseau Ethernet transparent permet une communication IP entre les nœuds finaux. Les réseaux hétérogènes nécessitent des passerelles pour relier les segments de réseau qui limitent la visibilité et l’accessibilité des nœuds finaux.
2. Grande largeur de bande
En utilisant une seule paire de fils pour la transmission, le débit de données pour SPE varie de 10 Mb/s à 1 Gb/s sur différentes distances (plus la distance est longue, plus le débit de données est faible).
3. Longues distances de transmission
SPE peut permettre de maintenir des vitesses de données plus élevées sur de plus longues distances que d’autres technologies. Les distances liées à la largeur de bande sont parfois appelées « plage de largeur de bande ».
4. Capacités d’alimentation à distance
L’alimentation SPE permet de transmettre de l’énergie via les cœurs de données ou des cœurs supplémentaires d’un câble hybride, permettant ainsi l’alimentation à distance (l’alimentation est située séparément de l’appareil).
5. Flexibilité d’installation
Par rapport aux câbles traditionnels à quatre paires, et en fonction des sections transversales des conducteurs, un câble SPE a un diamètre plus petit. Il est également plus léger qu’un câble à quatre paires. Cela rend les câbles plus rapides et plus faciles à installer dans des espaces restreints, comme une armoire de commande.
Il est important de noter que certains des avantages énumérés ci-dessus peuvent être obtenus par des systèmes non SPE : par exemple, les numéros 1, 2 et 3 peuvent être atteints par Ethernet via la fibre, tandis que les numéros 1, 2 et 4 peuvent être obtenus par Ethernet via cuivre.
Les avantages de la technologie SPE ne deviennent évidents que lorsqu’une autre caractéristique très pertinente est ajoutée. Les numéros 1 à 4 ci-dessus, par exemple, représentent les avantages de la couche physique avancée Ethernet (Ethernet-APL), conçue pour les environnements de processus.
Dans les zones où l’espace est limité, la combinaison des numéros 1, 2 et 5 est pertinente. En conséquence, le segment 1,000 Mb/s 40 mètres, le segment 10 Mb/s 1 000 mètres ou le segment 10 Mb/s pourraient convenir.
Ce que le TSN apporte à SPE
SPE permet une forte croissance des dispositifs compatibles Ethernet et des architectures de réseau ouvert.
En particulier, le remplacement des passerelles spécialisées et l’utilisation de commutateurs signifient que différents types de trafic peuvent être mélangés avec différentes exigences de qualité de service (QoS).
Par exemple, SPE permet aux caméras de surveillance d’utiliser la même infrastructure que les capteurs et les actionneurs. Cependant, il est difficile de répondre aux exigences de qualité de service souhaitées, en particulier avec une faible largeur de bande et des classes de trafic mixtes. Les protocoles Ethernet industriels précédents sont également affectés par ces facteur, c’est pourquoi le développement de la mise en réseau sensible au temps (TSN) a commencé avec IEEE 802.1.
TSN est une série d’extensions aux normes Ethernet qui visent à permettre une communication déterministe sur les réseaux Ethernet. TSN fournit des mécanismes pour assurer la transmission des données avec une largeur de bande et une latence garanties. Par conséquent, le TSN est idéal pour les applications industrielles en temps réel.
Comme l’Ethernet multipaire, SPE bénéficie également des améliorations TSN suivantes :
- Amélioration du déterminisme. TSN introduit des mécanismes qui rendent la transmission de paquets critiques plus déterministe qu’avec les schémas de priorisation précédemment disponibles. Une synchronisation temporelle uniforme présente également des avantages pour les processus de contrôle et l’analyse des données et des journaux des capteurs à l’échelle du réseau.
- Robustesse et fiabilité. Les mécanismes de redondance et de filtrage nouveaux et normalisés favorisent la robustesse pour les segments de réseau critiques et les applications spécifiques.
- Transparence et évolutivité. Les réseaux Ethernet permettent de traiter directement presque tous les appareils. Dans le même temps, la création de domaines de configuration de subdivision TSN individuels offre l’avantage d’une affectation claire et d’une configuration spécifique à l’application pour garantir l’évolutivité.
Utilisation de TSN pour des applications spécifiques
Afin de réduire la complexité des nouvelles normes, divers profils TSN spécifiques au secteur sont en cours d’élaboration. Ces profils agissent comme des normes de configuration qui indiquent comment utiliser TSN dans des applications spécifiques.
Par exemple, le profil d’automatisation industrielle IEC/IEEE 60802 TSN est spécialement conçu pour l’automatisation dans le secteur de la fabrication et constitue une base solide pour la mise en œuvre dans des environnements industriels.
Le profil automobile IEEE 802.1DG et le profil aérospatial IEEE 802.1DP étendent les capacités de TSN aux exigences et aux défis rencontrés dans les environnements automobiles et aéronautiques.
En plus de réduire la complexité, des propriétés spécifiques pour des secteurs individuels sont également reconnues dans les profils TSN.
La version actuelle du profil TSN IEC/IEEE 60802 définit une gestion du réseau uniforme à l’aide du protocole de gestion de réseau NETCONF et une détection de topologie uniforme à l’aide de LLDP.
Comment les fabricants réagissent à la technologie SPE
Étant donné que les variantes SPE spécifiques au secteur sont normalisées conformément à la norme IEEE 802.3 et que les exigences des clients proviennent de divers secteurs, les fabricants doivent être prêts à répondre en :
- Identifiant les points communs intersectoriels
- Donnant la priorité à la conception de dispositifs modulaires dans le but de maximiser la réutilisabilité des composants pour différents domaines d’application
- S’alignant sur les normes afin que les appareils répondent également aux exigences d’autres secteurs
Par exemple, Belden a récemment lancé son commutateur administrable léger BEETLE SPE de Lumberg Automation pour soutenir la transition vers des réseaux prêts pour l’avenir construits avec la technologie SPE. Il s’aligne sur les principales normes du secteur, 10BASE-T1L, PoDL et plus encore.
Avec BEETLE, les organisations industrielles peuvent faire évoluer leurs opérations tout en réalisant une plus grande portée et des économies de coûts à long terme.
Belden continue d’apporter l’Ethernet à paire unique aux applications d’automatisation industrielle afin que les usines puissent en récolter les fruits. Alors que SPE continue de prendre de l’ampleur, nous vous tiendrons au courant.
En savoir plus sur l’Ethernet à paire unique.