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EMBEDDED 85 • SETTEMBRE • 2022 42 HARDWARE | ETHERNET Tuttavia, nelle grandi reti IIoT, i fasci di cavi Ethernet possono diventare così grandi, pesanti e ingombranti da ostruire e appesantire le apparecchiature, tanto da richiedere un opportuno rinforzo. Questo è partico- larmente problematico per le applicazioni automotive dove il peso e lo spazio in più riducono la capacità e l’autonomia. Nelle applicazioni di trasporto industriale come camion, treni per passeggeri e merci e aerei, le di- mensioni e il peso dei cavi possono essere tali da dover essere compensati nella progettazione del sistema, au- mentando i costi e allungando i tempi di installazione. Per affrontare questi problemi, i produttori hanno in- trodotto connettori e cavi Single-Pair Ethernet (SPE) che supportano anche la potenza su Power over Data Line (PoDL). SPE fornisce la trasmissione di dati ad alta velocità e la potenza su una sola coppia di condut- tori intrecciati. Questo articolo spiegherà i vantaggi di SPE per le applicazioni industriali e di trasporto. Ver- ranno poi discussi due connettori SPE di Phoenix Con- tact e due cavi SPE adatti alle applicazioni SPE. SPE ed Ethernet convenzionale Ethernet è lo standard di rete cablata più diffuso per le reti locali (LAN) commerciali e industriali. Le versio- ni più usate sono 10/100Base-T Ethernet che usa due coppie di fili intrecciati per trasmettere i dati e Gigabit Ethernet che usa quattro doppini intrecciati. Poiché i sistemi di automazione industriale richiedono velocità più elevate, Gigabit Ethernet con PoE è diventato più popolare per collegare i computer ai sensori. Comune- mente, si usa il filo di rame 24 AWG per i doppini intrec- ciati. Questi otto fili sono di solito racchiusi all’interno di un cavo CAT5e di tipo industriale coperto da un na- stro di schiuma e da una schermatura a lamina. In un grande impianto industriale, si possono vedere centi- naia di questi cavi instradati in tutto l’edificio. Questi fasci di cavi possono diventare pesanti, e piuttosto che farli passare sul pavimento dove possono essere d’in- tralcio, sono raggruppati in fasci e fissati alle pareti e alle attrezzature. Questi fasci possono pesare anche 25 kg, e se il peso supplementare dei cavi aggiuntivi non viene preso in considerazione, possono sollecitare o rompere il sistema di supporto o persino far ribaltare l’attrezzatura. Inoltre, i cavi Ethernet convenzionali hanno un limite di lunghezza di 100 metri. Per le strutture industriali più grandi e per i sistemi di automazione degli edifici, talvolta si devono utilizzare i ripetitori per estendere la portata dei cavi Ethernet al fine di raggiungere i senso- ri remoti. Questo aumenta la complessità del sistema e introduce un altro punto di manutenzione. Con il tem- po extra e la spesa aggiunta per instradare questi cavi spessi e pesanti, è chiaro che è necessario un metodo di cablaggio alternativo. SPE fornisce dati bidirezionali e trasmette potenza utilizzando un cavo a doppino intrecciato. Supporta lunghezze di cavo fino a 1.000 m, estendendo la por- tata dei sensori in rete senza usare ripetitori. Questo riduce significativamente il peso e facilita l’installazio- ne semplificando il layout, fornendo la massima effi- cienza energetica, un ingombro minore e minori costi di configurazione e manutenzione rispetto all’Ethernet tradizionale. Mentre i sistemi industriali possono uti- lizzare rivestimenti schermati per evitare che i fasci di cavi interferiscano tra loro, sono supportati anche cavi leggeri non schermati. Questo è un vantaggio nelle applicazioni automotive, consentendo cavi leggeri che possono essere instradati più facilmente in aree con li- mitazioni di spazio come sotto i sedili e sotto le pedane. Con i vantaggi combinati di un cavo più piccolo e più leggero, insieme alla fornitura di dati ad alta velocità e all’alimentazione in un’unica coppia di fili economica, SPE dovrebbe diventare uno standard di comunicazio- ne industriale popolare, se non dominante. Principi base degli SPE La specifica formale IEEE per 10 Mbps SPE è 802.3cg. Supporta la comunicazione dati full-duplex fino a di- stanze di 1.000 m. IEEE 802.3bw supporta la comunicazione dati full-du- plex fino a 100 Mbps per cavi fino a 50 m ed è destinato ai sensori ad alta velocità in ambito industriale e in al- cune applicazioni automotive. IEEE 802.3bp supporta la comunicazione dati full-du- plex fino a 1.000 Mbps per una lunghezza del cavo fino a 15 m. A questa lunghezza di cavo, è applicabile per alcune applicazioni di sensori industriali, ma è parti- colarmente adatto per il video ad alta definizione, così come per piccoli aerei e applicazioni automotive com- merciali, dove i dati dei sensori ad alta velocità devono essere trasmessi su una distanza relativamente breve. Attualmente, IEEE 802.3ch supporta fino a 10 Gbps con una lunghezza del cavo fino a 15 m. È simile a 802.3bp ma include lo strato fisico (PHY). Questo si concentra principalmente sulle applicazioni automotive commer- ciali e di trasporto industriale dove le alte velocità di dati, il diametro del cavo più piccolo e soprattutto il peso inferiore sono considerazioni molto importanti