Het Internet of Things (IoT) heeft geleid tot een sterke toename in de vraag naar apparaten met "slimme" oplossingen, of het nu gaat om huishoudelijke apparaten, industriële sensoren en actuatoren, of zelfs voertuigen. Deze toename in vraag heeft ertoe geleid dat fabrikanten een nieuw type Ethernetverbinding hebben ontwikkeld die hoge gegevensoverdrachtsnelheden kan leveren, samen met stroom, allemaal via één paar koperdraden. Deze nieuwe ethernetverbinding heeft de toepasselijke naam Single Pair Ethernet (SPE) gekregen.
Wat is Single Pair Ethernet?
Single Pair Ethernet maakt het mogelijk om ethernetsignalen via slechts één paar draden te versturen, in plaats van twee of zelfs vier paar draden, afhankelijk van de gewenste transmissiesnelheden. Met SPE kunnen snelheden tot 1Gb/s betrouwbaar worden bereikt in een compactere en lichtere vorm dan standaard Ethernet.
SPE maakt het ook mogelijk om continu stroom te leveren aan eindapparaten, bekend als Power over Data Line (PoDL). In concept lijkt dit op Power over Ethernet (PoE), maar functioneel verschilt het omdat PoDL wordt geleverd over hetzelfde aderpaar als ethernetsignalen, terwijl PoE wordt geleverd over ongebruikte aderparen binnen een kabel met meerdere aderparen.
Het industriële partnernetwerk van SPE
Om de SPE technologie verder te ontwikkelen en de industrienormen voor SPE te versterken, kwamen zeven industrieleiders in 2019 samen om het SPE Industrial Partner Network op te richten. In slechts een paar jaar tijd is dit netwerk aanzienlijk gegroeid, met meer dan 50 bedrijven die nu deel uitmaken van het netwerk. Elk bedrijf binnen het netwerk ondersteunt gezamenlijk de standaard SPE protocollen IEEE 802.3 en IEC SC46C.
Het primaire doel van het SPE Industrial Partner Network is om SPE verder te ontwikkelen en gebruikers in staat te stellen SPE netwerken op te zetten voor Industrial IoT (IIoT) toepassingen. Omdat SPE communicatie tussen elk niveau van het netwerk mogelijk maakt, van het veldniveau tot de cloud, is het de ideale infrastructuur voor IIoT-toepassingen.
Voordelen van Single Pair Ethernet
Het duidelijkste voordeel dat Single Pair Ethernet biedt ten opzichte van traditioneel Ethernet is de reductie in kabelgrootte en gewicht. SPE-kabels kunnen de installatiegrootte met 25% en het gewicht met 35% verminderen ten opzichte van standaard Ethernetbekabeling. Dit zal niet in alle toepassingen een belangrijke factor zijn, maar in de auto- en spoorwegindustrie is elke potentiële gewichtsbesparing van vitaal belang.
Een ander voordeel van SPE is de mogelijkheid om te communiceren via standaard industriële Ethernet protocollen zoals Profinet, EtherCAT en Ethernet/IP. Dit maakt de implementatie van SPE veel eenvoudiger, omdat bestaande besturingsapparaten via veldschakelaars inherent kunnen interfacen met SPE-netwerken.
Door te werken binnen bestaande protocollen is de kans groter dat nieuwe medewerkers al bekend zijn met de technologie en wordt de leercurve voor deze medewerkers verkleind. Dit helpt de trainingskosten te verlagen en maakt het voor bedrijven gemakkelijker om gekwalificeerde werknemers te vinden.
Toepassingen van Single Pair Ethernet
Niet alle bestaande Ethernet-toepassingen zullen profiteren van de overstap naar Single Pair Ethernet. In grote netwerken die al gebruik maken van standaard Ethernet, voornamelijk in grote fabrieken of magazijntoepassingen, zouden de tijd en kosten die gepaard gaan met de implementatie van Single Pair Ethernet te hoog zijn om de overstap te rechtvaardigen.
Voor andere toepassingen – met name in de auto- en spoorwegindustrie – biedt SPE echter aanzienlijke voordelen waardoor het ideaal is om te gebruiken. Gewichtsreductie is hiervan de meest impactvolle, omdat gewicht van invloed kan zijn op de brandstof- en energie-efficiëntie, wat leidt tot aanzienlijke kostenbesparingen gedurende de levensduur van een voertuig.
Een ander gebied waar SPE echt kan schitteren is binnen “slimme gebouwen”. Slimme gebouwen brengen verschillende systemen zoals beveiliging, verlichting, HVAC en meer samen in één netwerkinfrastructuur. De gegevens die door deze systemen worden verzameld, kunnen vervolgens door AI worden geanalyseerd en gebruikt om in te spelen op de behoeften van gebruikers en het gebruik van bronnen te optimaliseren.
Deze apparaten zijn niet alleen via SPE met het netwerk verbonden, maar krijgen ook stroom dankzij Power over Data Line. Met SPE-kabels kunnen deze toepassingen worden bediend terwijl er minder bekabeling nodig is, wat essentieel is in grote gebouwen die honderden of zelfs duizenden sensoren en andere apparaten op één netwerk kunnen hebben.
Conclusie
Single Pair Ethernet heeft zich ontpopt als een baanbrekende technologie die dynamisch reageert op de toenemende eisen van IIoT-toepassingen. Door gegevensoverdracht en stroomlevering met hoge snelheid via één paar koperdraden mogelijk te maken, onderscheidt SPE zich als een veelzijdige oplossing met toepassingen variërend van industriële omgevingen tot slimme gebouwen.
De reductie in kabelgrootte en gewicht, in combinatie met compatibiliteit met bestaande industriële Ethernet protocollen, maakt SPE een aantrekkelijke keuze voor sectoren als de auto-industrie, spoorwegen en slimme infrastructuur. De gezamenlijke inspanningen van het industriële partnernetwerk van SPE onderstrepen de toewijding aan het bevorderen van deze technologie en het vaststellen van robuuste industriestandaarden.
Nu we getuige zijn van de voortdurende groei van het SPE ecosysteem, wordt het duidelijk dat Single Pair Ethernet niet slechts een technologische vooruitgang is; het is een belangrijke factor voor de naadloze integratie van slimme mogelijkheden in diverse omgevingen, waarmee de weg wordt vrijgemaakt voor een meer verbonden en efficiënte toekomst.
