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.
Microchip 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.
