Ethernet cặp đơn (SPE) là gì? Ứng dụng trong công nghiệp như thế nào?

09/08/23

Chuyên mục: Kiến Thức Chung

Ethernet cặp đơn (SPE) là gì? Ứng dụng trong công nghiệp như thế nào?

Ethernet cặp đơn (tiếng Anh: Single Pair Ethernet SPE) là công nghệ cung cấp khả năng truyền Ethernet qua một cặp dây đồng, đồng thời truyền nguồn điện đến các thiết bị được kết nối thông qua Power over Data Line (PoDL).

Ethernet cặp đơn ban đầu được phát triển để đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp ô tô, cáp và đầu kết nối nhỏ hơn, nhẹ hơn để truyền dữ liệu từ nhiều cảm biến liên quan đến điều khiển hành trình thích ứng.

Hỗ trợ đỗ xe, lái xe tự động và các hệ thống tích hợp khác. Trên thực tế, tải dữ liệu nhanh hơn và khoảng cách ngắn hơn trong các ứng dụng ô tô là sự phù hợp hoàn hảo cho những phát triển SPE ban đầu.

Nhưng khi công nghệ phát triển, các công ty bắt đầu nhìn thấy tiềm năng của nó trong các ứng dụng khác đặc biệt là tự động hóa sản xuất và xây dựng và Mạng lưới đối tác công nghiệp SPE đã được phát triển.

Hiệp hội các nhà sản xuất này quảng bá Ethernet một cặp như là “cơ sở để thiết lập IIoT” và cũng hỗ trợ các tiêu chuẩn cho các giao thức truyền dẫn, hệ thống cáp và các thành phần thiết bị.

bang-thong-so-spe

Ethernet truyền thống yêu cầu hai cặp dây cho tốc độ truyền dữ liệu 100 Mbps hoặc bốn cặp dây cho tốc độ truyền 1 Gbps. Ethernet cặp đơn chỉ sử dụng một cặp dây để truyền dữ liệu với tốc độ 1 Gbps cho khoảng cách lên đến 40 m hoặc ở tốc độ 10 Mbps lên đến 1000 m giúp giảm đáng kể kích thước, chi phí và độ phức tạp của cáp.

Mặc dù Ethernet truyền thống đã được triển khai dọc theo kim tự tháp tự động hóa như hình dưới, các thiết bị ở cấp thấp nhất (Field Level) vẫn thường được điều khiển bởi các giao thức fieldbus. SPE cung cấp giải pháp Ethernet có thể được triển khai ở mọi cấp độ loại bỏ nhu cầu về cổng kết nối và phần cứng khác cần thiết để các mạng khác nhau để có thể “nói chuyện” với nhau.

Kim tự tháp tự động hoá

Cáp nhỏ hơn cũng sử dụng các đầu kết nối nhỏ hơn một lợi ích khác của SPE trong các ứng dụng hạn chế về không gian hoặc những ứng dụng có nhiều thiết bị nhỏ ở Field Level. Và độ uốn cong nhỏ hơn của cáp mỏng giúp cho việc cài đặt, định tuyến và quản lý bớt cồng kềnh và linh hoạt hơn, theo cả nghĩa đen và nghĩa bóng.

Với khả năng truyền dữ liệu lên đến 50W, SPE được định vị là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng IIoT, trong đó nhiều thiết bị cấp thiết bị field-level yêu cầu nguồn điện cùng với giao tiếp nhanh, giao tiếp thời gian thực đến các điều khiển cấp cao hơn hoặc với cloud.

Và đối với các ứng dụng yêu cầu công suất lớn hơn 50 W, có sẵn các giải pháp kết hợp sử dụng bốn dây dẫn, có khả năng cấp nguồn lên đến 96 W ở 24 V hoặc 392 W ở 48 V.

Làm thế nào để SPE đạt được giao tiếp Ethernet nhanh chỉ với một cặp dây, trong khi Ethernet truyền thống yêu cầu bốn cặp?

Ethernet cổ điển sử dụng cáp Cat 5 với bốn cặp dây và hoạt động ở tần số lên đến 100 MHz. Mỗi cặp có thể gửi và nhận dữ liệu, cho phép tốc độ truyền lên đến 1 Gbps. Ethernet cặp đơn chỉ sử dụng một cặp dây nhưng hoạt động ở tần số lên đến 600 MHz. Trong dải tần rộng này, một số tần số gửi dữ liệu và những tần số khác nhận dữ liệu, cho phép tốc độ truyền 1 Gbps chỉ với một cặp dây.