De megatrends zoals het industriële internet of things (IIoT) en Industrie 4.0 zijn de drijvende kracht achter nieuwe standaarden in bedrade connectiviteit voor industriële automatisering en slimme fabrieken. De laatste nieuwe ontwikkeling Single-Pair Ethernet (Afgekort SPE) maakt de overdracht van gegevens via ethernet mogelijk over slechts één getwist paar.
Op dit moment kunnen we transmissiesnelheden van 10Mb/s tot 1Gb/s behalen op afstanden tot 1.000 meter. In plaats van twee of vier paar draden heeft Single-Pair Ethernet-bekabeling slechts één twisted paar draad nodig voor de overdracht van gegevens en stroom. Door het eenvoudige ontwerp en de vermindering van het gewicht, de benodigde ruimte en de installatiekosten biedt SPE vele voordelen. Met SPE kan de bekabeling tot wel 75% worden aangepast, waardoor ontwerpers veel meer functionaliteit in kleine ruimtes aanbrengen.
Met een eenvoudige SPE-connector kunnen we Ethernet-interfaces integreren in kleine sensoren, camera’s en andere bewakingsapparatuur. Deze nieuwe technologie zorgt voor compatibiliteit tussen de aangesloten apparaten en zorgt uiteindelijk voor een krachtigere IIoT oplossing.
“SPE is niet zomaar een verzameling van nieuwe infrastructuurcomponenten, zoals kabels en connectoren. SPE is een volledig nieuw ecosysteem dat van invloed is op apparaten en toepassingsgebieden. We kunnen nu end-to-end dezelfde taal spreken zonder media overgangen en speciale adapters. Daardoor wordt de installatie- en implementatietijd aanzienlijk verkort. Doordat we Ethernet en remote power-over-ether-lijnen ook via de dunnere tweedraads kabels kunnen leveren, wordt de gehele oplossing “smart”. Veel van de aangesloten apparaten en sensoren hebben dan geen externe voeding of batterij meer nodig.
SPE werd oorspronkelijk ontwikkeld voor automobieltoepassingen. Het doel van de single pair ethernettechnologie was om hiermee de meest efficiënte infrastructuur te realiseren. SPE moest in staat zijn om hoge prestaties te leveren met zo weinig mogelijk bekabeling. SPE wordt nu met name gebruikt voor o.a. voertuigcamera’s, beveiligingssystemen en diagnostiek. Door het feit dat SPE veel gewicht en bekabeling bespaart is dit de belangrijkste drijfveer voor de automotive industrie om het verder te ontwikkelen. Door het invoeren van een nieuwe SPE-standaard heeft deze techniek ook invloed op andere industriële omgevingen, zoals:
Single-Pair Ethernet is (nog) niet de perfecte oplossing voor alle ethernet toepassing. Door het minimaliseren van het aantal paren in de bekabeling heeft dit ook een beperkend effect op de datasnelheid en het bereik. SPE is anno 2020 nog niet geschikt om de huidige cat5e, Cat6 en Cat6A, en de vier paar ethernetinfrastructuur te vervangen. De voordelen van single-pair Ethernet zitten vooral in de lagere niveaus van de automatiseringspiramide door de eenvoudige installatie, kleine en zeer betrouwbare verbindingen zelfs in de zwaarste omgevingen.
De huidige kantoor infrastructuur zal voorlopig gebruikt blijven worden, vooral in het hogere niveau van de automatiseringspiramide. Door het samenvoegen van gegevens zal er meer bandbreedte nodig zijn. Met name wanneer er verbindingen worden gemaakt met enterprise resource planning- en productie uitvoeringssystemen.
In de toekomst zal er een wereldwijd uniform Ethernet-netwerk voor elke markt en elk toepassingsgebied komen. Er zullen ook heterogene netwerkinfrastructuren voor specifieke systemen blijven. Maar de rode draad zal een uniform Ethernet zijn waar wereldwijde leveranciers het over eens zijn.
Voor 10 Gbps toepassingen zullen Glasvezelkabels voor lange transmissieafstanden en afgeschermde CAT 7-koper ethernetkabels met 4-paren nodig blijven. Toch kan de industrie profiteren wanneer de data voor sensoren, actuators- en PLC-gegevens kunnen worden verstuurd zonder gebruik van media convertors etc.
Naar verwachting zal de markt adoptie er als volgt uit gaan zien.
“Met miljarden Ethernet-verbindingen over de hele wereld vandaag de dag, kan de overgang naar een uniform Ethernet-netwerk lang duren, maar misschien op een dag – je weet maar nooit.”
