Категории

Ethernet лишь по одной паре. Протокол IEEE 802.3cg.

Автор ruslanstruts 07.06.2018 0 Коммен. Новости,

В марте этого 2018 года рабочей группой по созданию 1-парного Ethernet протокола IEEE 802.3cg рядом с Чикаго была проведена встреча, где перед участниками стояла задача по определению электрических требований для протокола 10Base-T1 (так планируют назвать протокол). По прогнозам рабочей группы стандарт будет утвержден в июне 2019 года.

Уже больше 25 лет структурированные кабельные системы по передаче информации и голоса стандартизированы в виде 4-парного кабеля, где сочетается ScTP, Sc/FTP или UTP. Сегодня их способность по передаче данных возросла до 40 Гбит/с при длине до 30 метров для кабеля категории 8. К этому привела предпосылка обеспечения куда более широкого рабочего диапазона под всё возрастающие запросы заказчиков.

Весьма быстро в мире возник интерес к развертыванию смарт-систем и к построению автоматизации, а также быстро развивается концепция управления домашними бытовыми приборами при помощи Internet (IoT). Всё это дало пинок к созданию кабельных систем нового поколения. Если сравнивать с обычными системами обмена информацией, то различным контроллерам вентиляции и отопления, датчикам освещения и системам контроля доступа для выполнения функций необходим совсем небольшой диапазон частот. Чтобы получить запрос от контроллера датчику нужно передать всего на всего несколько байт данных.

Так как для этого сегмента замечается явная недостаточность ширины полосы, то в IEEE начали разработку нового Internet-протокола для работы лишь на 1-ой паре UTP/STP кабеля. В последние годы для этой задачи применялись протоколы 1000Base-T1 и 100Base-T1. Только вот первоначальное предназначение этих протоколов заключалось в увеличении рабочего диапазона частот, что доступны в существующих 4-парных кабелях.

Главные функции IEEE 802.3cg

  • 10Base-T1s представляет 15-ти метровый сегмент канала связи, где задействовано не больше 4 in-line-коннекторов для работы в диапазонах от 0,3 до 200 МГц.
  • 10Base-T1L является 1000-ю метровым сегментом канала связи, где не больше 10 in-line-коннекторов для работы в диапазоне от 0,1 до 20 МГц.
  • 25-ти метровый сегмент смешанного типа с 8-ю или большим количеством узлов (сетевых устройств).
  • Поддерживает линии передачи энергии и передачу информации по 1-о парному протоколу 802.3bu, если применены двухточечные соединения.
  • Поддерживаются автомобильные и промышленные устройства.

Провайдеры локальных сетей столкнулись с существенным изменением требований по монтажу. Здесь сыграло свою роль именно количество коннекторов на сегмент. Промышленная отрасль является главным целевым рынком для протокола 100Base-T1. Витая пара в таких устройствах проходит через герметические корпуса в защищенных кабелепроводах.

Электрические компоненты стоят немного, занимают мало места и к тому же их потребление энергии мизерно. Поэтому 10Base-T1 предлагает множество преимуществ по сравнению с 1-парным Ethernet. Скоро новый протокол займет свое место при прокладке кабеля к пускателям, датчикам и прочим устройствам, что оперируют малыми объемами информации.

И так как такие сети в последнее время распространяются всё больше и больше, то использование этой новой системы также выходит на много дальше, чем простая прокладка кабеля. К примеру, те же авто уже стают смарт-устройствами. А это гарантирует в будущем использование в автомобильном сегменте.

Требования к кабелю 10Base-T1

Кабель, что поддерживает протокол 10Base-T1, может быть коротким или длинным, а также компактным или массивным. Конструкторы коммерческих устройств столкнуться с тем, что им необходимо учитывать тысячи датчиков и прочих элементов. И если кабелей должно быть много, то лучше будет, если они будут маленькими. По этой причине возможно уже в ближайшем будущем появятся проводники 24 AWG с уменьшенным поперечным сечением кабеля. Так как максимальная частота составляет всего лишь 200 МГц, то это гарантирует отсутствие межкабельных наводок. Значит, кабели можно плотнее стягивать между собой и не нужно будет бояться интерференции. К примеру, UTP кабель категории 6A в основном используется в толстой изоляции, что позволяет увеличить расстояние между проводниками кабелей в связке с целью снижения воздействия межкабельных наводок при частоте 500 МГц.

Что касается требований к кабелям к промышленным устройствам с сегментами до 1000 метров, то они немного другие. Сегменты большой длины страдают от линейных потерь (затухания). Присутствует 2 метода борьбы с затуханиями. Первый – это использование физического уровня (трансивера Ethernet), что работает на частоте 20 МГц. Значение затухания пропорционально длине самого сегмента и частоте. Так в кабелях с большой длиной затухание увеличивается. И если ограничить частоту до 20 МГц, то затухание будет снижено. Только этого недостаточно. Сечение проводников в кабелях для сегментов длиной 1000 метров может достигать 18AWG, а значит, затухание еще больше снизится.

Для кабелей и устройств, что работают по протоколу 802.3cg/10Base-T1, появились группы стандартов ISO/IEC и ANSI/TIA.

Разработка стандартов для кабелей с одной парой

Спецификация для 1-о парных кабелей скоро появится в группе стандартов для структурированных кабельных систем ANSI/TIA и ISO/IEC с учетом применения в коммерческих и промышленных устройствах. Будут описаны скорости передачи информации и расстояния.

Ассоциация производителей средств телекоммуникации в переводе с английского звучит как TIA уже работает над новым стандартом для 1-о парных кабелей. Он будет носить имя TIA-568.5. В стандарте будут описаны 1-о парные кабели, которые поддерживают скорость 10 Мбит/с на расстояниях до 100 метров, 100 Мбит/с на 15 метров и 1 Гбит/с на расстояниях в 15 и 40 метров. Эти кабели еще будут поддерживать передачу энергии по каналу связи PoDL, который является альтернативой PoE. Провод сможет обеспечить передачу до 50 Ватт по одной паре кабеля 24 AWG.

В TIA еще начали работать над дополнением к стандарту промышленного кабеля TIA-1005. В дополнении будут описаны кабели, которые поддерживают скорость в размере 10 бит/с в сегментах с длиной до 1000 метров. Чтобы предотвратить потери сигнала при такой длине кабеля, сечение проводников в таких случаях будет увеличено до 18 AWG.

Схожая деятельность проводится и ISO. Так в стандартах ISO 11801-9906 Ed. 1 и 11801-6 Ed.1/Amd.1 будут описаны характеристики коммерческих 1-о парных кабелей на 10/100/1000 Мбит/с. А стандарт 11801-3 Ed.1/Amd.1 опишет кабели промышленного назначения.

Неужели скоро будет конец RJ45?

В ISO и TIA сейчас размышляют над выбором разъема для подсоединения 1-о парных кабелей в разных областях использования. Желательно, чтобы размер такого разъема был в несколько раз меньше RJ45, который поддерживает размеры неизолированных и изолированных проводников 18-26 AWG с силой тока в 1 А. Во время последней встречи TIA TR-42.7, что происходила в феврале 2018 года, производителями уже были представлены свои первые предложения. К тому же встреча ISO SC25/WG3 запланирована на следующий месяц.

Предложения совершенно разные. Одни предлагают тип LC с металлическими контактами вместо оптоволоконных соединений. Другие производители настаивают на 1-о парном варианте привычного нам 4-ех парного коннектора категории 7. И тот и тот комитет планирует выбрать разъем при помощи серии голосований, что состоятся в октябре 2018 года.

Производители, которые представили новые разъемы, заявили о том, что не будут оформлять права интеллектуальной собственности на интерфейс разъема. Это означает, что любая компания сожжет производить такие коннекторы. По всей видимости права интеллектуальной собственности будут оформляться на сам интерфейс между разъемом и кабелем. Так компании смогут вносить инновации для достижения лучшей скорости, интеграции и простоты применения конечной продукции.

Полевые испытания характеристик, которые описаны в стандартах для 1-о парных кабелей, придется ждать еще очень долго. Но уже известно, что кабель на 1 Гбит/с пройдет тестирования с частотой до 600 МГц. К тому же почти все компании, что занимаются сертификацией кабелей, будут испытывать даже частоты до 1 ГГц. Сейчас известно только о том, какие испытания нужны и есть список критериев для приема и отказа. Также мы знаем, что на частотах превышающих 400 МГц появляется проблема, касающаяся межкабельных наводок. Интересно еще то, что пока мы ожидаем начала эры UTP кабеля, организациями может быть принято решение в пользу STP. Так будут все опасения по межкабельным наводкам сведены к нулю.