接下来，我们将分析最新的监管动态，这些动态将使这项技术成为一个潜力巨大的市场领域的基石，而结构化布线多年来一直试图在这个领域占据主导地位。
然后，我们将探讨它的物理特性，以及它将以多快的速度成为我们日常使用的标准产品。

这种兴趣从何而来？
2016年，IEEE召集了一个802.3工作组，讨论对10Mb单双绞线以太网的兴趣。首次会议主要由工业自动化和汽车行业的公司参加。会议的目的是在研究解决方案的技术可行性之前，探索市场需求和解决方案要求，以及目标市场、市场规模和潜力。工业自动化是第一个被
探索的领域。这种兴趣可以从三个方面来解释：

- 希望在单一网络协议下实现融合
；- 以太网在条件允许的情况下已经得到应用
；- 在某些情况下，仍然需要非以太网现场总线来完成边缘通信。


克服这一挑战的关键在于：
- 电缆长度超过 1 公里
- 带宽极低（≤1 Mbps）。

最后一点比较复杂，因为可用的现场总线选项众多，每种选项都会带来维护和安装问题，出于运营成本 (OPEX) 的考虑，最好尽可能避免这些问题。
工业 4.0 的到来将需要更高的边缘数据速率、更快的数据记录速度、对环境条件和功耗的监控，以及针对设备和维护的优化数据。

Excel白皮书 单对以太网-1-w工业1.0：机械化以及蒸汽和水力的引入。
工业2.0：采用电力驱动的大规模生产装配线。
工业3.0：自动化生产、计算机、IT系统和机器人技术。
工业4.0：智能工厂。自主系统、物联网和机器学习。

汽车行业也完全支持10Mb单双绞线以太网；事实上，可以说他们走在了行业前沿，在首次会议上就有九家汽车企业派代表出席，其中一些企业甚至派出了多名代表，例如宝马、丰田、日产和雷诺等等。
随着汽车电子设备的日益复杂，ECU和传感器数量不断增加，全球IP通信的优势显而易见。

推动SPE（以太网边缘）应用激增的原因是什么？
工业自动化领域“以太网边缘”的理念在于，它将实现单一的网络协议，从而无需使用复杂的网关来转换多种不同的现场总线协议，例如MODbus、HART和Interbus。这将加快调试、诊断和故障排除的速度。所有这些优势，再加上SPE应用带来的规模经济效益，最终将降低总体拥有成本（TCO）并提高投资回报率（ROI）。

Excel白皮书 单对以太网2-w10 Mbps 单双绞线以太网可满足大多数现场总线应用的需求，传输距离可达 1200 米。许多设备还需要供电，而目前提出的电缆方案可以轻松满足这一需求。这些电缆大多将采用 18-24 AWG 的较大导体规格（具体取决于传输距离），并且主要采用屏蔽结构。
楼宇自动化虽然不在最初的招标范围内，但它面临着许多非常相似的挑战和需求。目前，随着 BACnet IP 等技术的出现，过渡工作已经开始，但人们也强烈希望最终采用单一的网络类型，并在某些情况下放弃专有协议。Excel白皮书 单对以太网-3-w

在汽车行业，许多传统车辆网络 (IVN) 使用的数据速率低于 SPE 建议的数据速率，因此从传统 IVN 过渡到以太网不仅需要更低的成本，还需要更低的功耗，这可以减少排放并解决该行业的多个问题。.

以太网过渡进展顺利，具体包括：
- 802.3bp - 2016 年 - 基于单根双绞线的千兆以太网，适用于汽车和交通运输环境。-
1500 万台汽车
- 4000 万台飞机、铁路、公共汽车和卡车
- 802.3bw - 2015 年 - 基于单根双绞线的百兆以太网，适用于汽车环境
。- 1500 万台汽车。
目前，各方正大力推进“普适 IP”，以减少虚拟专用网络 (IVN) 和网关的数量。


目标市场
SPE 的主要市场不是取代现有的 4 对网络，而是与它们协同工作，并开拓那些主要被认为超出传统结构化布线范围的市场。

工业自动化
- 过程自动化
- 工厂自动化

楼宇自动化
- 暖通空调
- 安防/门禁
- 消防
- 照明控制
- 住宅

汽车行业
- 普适IP网络
- 传统IVN整合

市场潜力：
2016年，工业自动化和控制市场经历了显著增长。一份报告指出，传统现场总线市场占总市场的58%，年复合增长率为7%。然而，以太网市场占比高达38%，预计年复合增长率将达到20%。根据多份报告，预计2020年（新冠疫情爆发前）将供应1.8亿个端口，其中50%可通过标准设备供应商（SPE）满足需求。

楼宇自动化市场的规模可能更加令人振奋。IHS 2016 年的预测显示，到 2020 年，全球将出货约 1500 万个控制器（每个控制器配备两个端口）。平均而言，每个控制器可以连接 10 个传感器/执行器，从而实现 3 亿个联网设备（下一节将详细解释如何实现这一点）。10Mb 的 SPE 可以满足超过 50% 的市场份额。.

前两个例子中提到的数字与汽车行业相比相形见绌，汽车行业在2019年供应了约40亿个IVN端口。然而，值得注意的是，这些端口涉及的是极短距离的高带宽传输，并且比本文主要讨论的结构化布线市场潜在影响更为专业化。
如果我们考虑工业和楼宇自动化这两个关键市场，SPE的目标市场到2021年端口数量可能超过2.5亿个。

SPE究竟是什么？它的工作原理是什么？它如何供电？
IEEE 802.3bu:2016 - 数据线供电 (PoDL)
- 通过单根双绞线传输电力
- 发音为“poodle”
- 有时也称为SPoE（尽管技术上与PoE不同）
- 功率最高可达52W，具体取决于电缆、距离和连接数

IEEE 802.3cg: 2019 - 10 Mb/s
- 10BASE-T1S - 链路段（点对点），4 个连接，15 米范围，支持 PoDL 电源
- 10BASE-T1L - 链路段（点对点），10 个连接，1000 米范围，支持 PoDL 电源

graphic-10BASE-T1L-w

- 10BASE-T1S - 链路段（多点），8 个节点，25 米范围



图形-10BASE-T1S-w

IEEE 802.3da - 10 Mb/s 多点增强
- 多点分段，16 个节点，50 米范围，PoDL 馈送

通道长度
- SP1-400 通道（23 AWG）

图形-SP1-400-w

SP1-1000 通道（18 AWG）

图形-SP1-1000-w

连接器技术
连接器技术分为两大类，分别用于“加强型”和“非加强型”用途。

图形连接器技术-SPE-w

它们常用于工业自动化领域。.



 它基于LC型封装，主要用于楼宇自动化和“非钢筋混凝土环境”。连接器-LC-w

供电：
影响供电距离和功率水平的因素有很多，具体如下：
- 电源类型
- 导线尺寸
- 连接数

10Mb SPE 应用的 PoDL 功率等级分为六类。每类功率等级定义了电压 (V)、电流 (mA)、功率 (W) 和最大直流电阻 (Ω)*。直流电阻值用于计算理论最大功率传输距离。幸运的是，IEEE 802.3cg 标准提供了一个表格来帮助进行此计算。.

Excel白皮书表1-w


*电阻 - DCRloop = DCRcable + DCRcords + DCRconnections 这样就可以计算以下距离。.

Excel白皮书表2-w

最大信道长度由插入损耗限制决定（蓝色）。
超过 400 米或连接数超过 5 个的信道不符合 SP1-400 信道拓扑要求（红色）。


常见问题
：SPE 会取代四对以太网吗？
- SPE 不会取代四对以太网计算机网络。-
它是一种全新的系统，旨在取代工业、楼宇自动化以及汽车行业中的现场总线和其他基于自动化的网络。-
四
对电缆同时支持四个 SPE 链路的能力仍在评估中。

我现在（2020年）可以购买SPE吗？
——答案是否定的，目前还没有市售的系统。——
虽然连接硬件已经获得批准，线缆也应该相对简单，但PHY
（物理和电子接口）仍在开发中。

结论：
单对以太网领域目前非常活跃，IEEE 和 TIA 处于领先地位，尽管 ISO/IEC 正在迅速追赶，后者正在研究更多变体和距离的可能性，包括使用 4 对电缆作为一对电缆多个分支的馈线。


总之，市场各领域对此都表现出极高的兴趣，不仅线缆和连接器制造商投入巨资，PHY 制造商也施加了巨大压力，例如德州仪器 (TI) 就宣布，其实验室测试中已成功实现 SPE 传输距离达 1.5 公里。不过，TI 并未提及功率方面的问题，因此这可能是他们无法克服的物理限制。.

SPE 不会取代企业计算领域传统的 4 对结构化布线，而是通过将运营技术使用的“体验系统”合并到一个统一的通信平台中来对其进行补充。.

至于时间表，很难预测。所有基本标准都已制定，布线可以很快完成；现在的问题在于设备供应商如何推出实体设备，许多人预测我们将在2021年开始看到系统部署。.

回顾以往以太网的普及曲线，从早期用户到大众市场通常需要四年左右的时间。然而，我认为此次以太网普及速度将会加快，这得益于智能建筑和联网设备的预期爆发式增长。最近的一份报告指出，未来六年内，这一数字将达到750亿。
因此，我们需要密切关注这一领域。在不久的将来，这项技术很可能会出现在许多建筑物中。

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