Alcune applicazioni utilizzano una coppia di cavi a doppino intrecciato, mentre altre si basano su soli due cavi installati uno accanto all'altro. Lo standard IEEE definisce un canale in base alle sue caratteristiche elettriche, non a cavi fisici specifici.

Nello standard SPE sono state definite diverse larghezze di banda. La prima parte del nome indica i Mbit/s: 10BASE significa 10 Mbit/s. Esistono standard per 10BASE-T1S (S sta per "Short"), 10BASE-T1L (L sta per "Long"), 100BASE-T1, 1000BASE-T1 e velocità di trasmissione dati ancora superiori: 2,5, 5 e 10 Gbit/s. SPE riduce i costi di sistema diminuendo il peso e la complessità del cablaggio.

Il megatrend nel settore delle reti si sta spostando dai sistemi distribuiti, definiti principalmente dall'hardware utilizzato, a sistemi più centralizzati e definiti dal software. La tendenza è quella di connettere tutto tramite Ethernet

• Le architetture hardware progettate per un'area specifica stanno lasciando il posto a zone interconnesse e a una piattaforma di elaborazione centralizzata.

• I molteplici bus specifici per le applicazioni vengono sostituiti da una rete Ethernet onnipresente basata su IP.

• Vengono eliminati i gateway o i controller necessari per la conversione tra diversi tipi di hardware, così come il loro complesso cablaggio. Il cablaggio a coppia singola a basso costo porta Ethernet fino al bordo della rete.

Tutto ciò si traduce in una rete più potente e flessibile, in grado di affrontare le sfide del settore.

Ethernet offre la possibilità di sviluppare infrastrutture connesse tra il cloud e la periferia della rete. Le reti IT tradizionali, ai livelli più alti, consentono la comunicazione ai massimi livelli. Le reti OT (Operational Technology) vengono utilizzate all'interno degli edifici per controllare processi e linee di assemblaggio. Avvicinandoci alla periferia della rete aziendale, troviamo sensori, attuatori e altri dispositivi di basso livello.

Ethernet fornisce un percorso comune per connettere e comunicare con tutti questi elementi, rendendo i loro dati disponibili ai livelli più alti dell'organizzazione. Ciò consente di sfruttare grandi volumi di dati (Big Data) per migliorare le operazioni aziendali. Semplifica inoltre la configurazione e il controllo del sistema. I meccanismi stabiliti per Ethernet possono proteggere questi elementi. Autenticazione, crittografia e aggiornamenti sicuri sono requisiti sempre più importanti per le reti moderne.

MCA946 - reti industrialiMicrochip ha contribuito allo sviluppo degli standard IEEE e, al contempo, ha creato un catalogo completo di soluzioni SPE flessibili e scalabili. Che si tratti di 10 Mbps, 100 Mbps o 1000 Mbps, Microchip offre switch PHY, MAC-PHY o Ethernet in grado di gestire una singola coppia di fili per la trasmissione dei dati.

La tecnologia 10BASE-T1S è uno dei tipi più recenti di interconnessione Ethernet definiti dall'IEEE.

Lo standard IEEE 802.3cg è stato pubblicato nel 2019. Microchip ha contribuito in modo determinante al suo sviluppo all'interno dell'IEEE. Questo standard è stato sviluppato per portare Ethernet ai margini delle reti di tecnologia operativa (OT). I sistemi esistenti hanno larghezze di banda dell'ordine di centinaia di kilobit al secondo, quindi il passaggio a megabit al secondo consente una crescita futura.

Questa tecnologia utilizza la comunicazione half-duplex e offre una topologia flessibile, dalle configurazioni punto-punto al multidrop, che prevede la connessione di più dispositivi a una linea bus costituita da una singola coppia di fili.

Lo standard 10BASE-T1S prevede l'utilizzo di una singola coppia bilanciata di conduttori. Questa può essere costituita da una singola coppia di fili intrecciati, da altre configurazioni di coppie di fili o persino da tracce parallele su un circuito stampato o su un backplane di un server.

Il nuovo standard 10BASE-T1S definisce un livello fisico che crea nuove opportunità di business per le aziende che adottano sistemi interamente basati su Ethernet. I dati provenienti da qualsiasi punto del sistema possono essere utilizzati in modi innovativi in ​​nuove applicazioni.

Il costo può essere ridotto perché 10BASE-T1S utilizza componenti, software e cablaggi semplici. Un nuovo controller Ethernet MAC-PHY 10BASE-T1S, ora disponibile sul mercato, consente anche ai microcontrollori più semplici di entrare a far parte del mondo Ethernet. 10BASE-T1S elimina la necessità di gateway, precedentemente richiesti per convertire i dati tra diversi sistemi hardware. La funzionalità multidrop riduce il numero di porte sugli switch, poiché i dispositivi si connettono a un'unica linea bus.

L'utilizzo di meccanismi di sicurezza consolidati e di interfacce Ethernet unificate riduce i rischi nella creazione di applicazioni ai margini delle reti industriali. Questi meccanismi di sicurezza sono noti a un gran numero di progettisti e installatori. Eventuali problemi possono essere identificati e risolti rapidamente perché molte persone lavorano con la tecnologia. Le risorse di progettazione, sviluppo software, test e manutenzione a tutti i livelli delle reti OT e IT possono essere concentrate sugli stessi meccanismi di comunicazione fondamentali.

Microchip offre una gamma completa di SPE PHY, da 10 Mbps a 1000 Mbps, tutti adatti agli ambienti industriali. Il supporto avanzato per le applicazioni industriali include protezione, sicurezza e cablaggio a lunga distanza. Soluzioni di rete SPE complete possono essere implementate con un ampio portfolio di dispositivi di commutazione SPE. Microchip offre switch intelligenti compatibili con Time Sensitive Networking (TSN) e tecnologia SPE PHY integrata. La nostra ultima innovazione è il primo switch SPE a chip singolo disponibile sul mercato. Questo dispositivo è conforme a TSN e integra in modo univoco la struttura di commutazione, la CPU, la RAM e la memoria FLASH. I progettisti possono ora implementare soluzioni di commutazione a coppia singola anche con poca o nessuna esperienza con la tecnologia T1 PHY o le specifiche AVB e TSN.

Autore: Henry Muyshondt, Senior Manager, Microchip Technology, Inc.

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