Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Czy jednoparowa skrętka w sieci komputerowej to koniec dla RJ45?

ghost666 09 Lis 2018 16:19 2265 7
  • Czy jednoparowa skrętka w sieci komputerowej to koniec dla RJ45?
    Przez ponad 25 lat, okablowanie strukturalne dla przesyłu głosu czy danych ustandaryzowane było jako kabel posiadający cztery pary przewodów. Zbalansowane interfejsy UTP, ScTP czy Sc/FP pozwalają na przesyłanie danych poprzez miedziane kable (kategorii ósmej) dane z prędkością do 40 Gb/s (do 30 metrów). Cały czas główną siłą stojącą za postępem tego sektora jest chęć, by przesyłać jeszcze więcej i jeszcze szybciej dane przez sieć.

    Zainteresowanie automatyzacją budynków czy 'inteligentnymi' systemami i Internetem Rzeczy (IoT) zmienia potrzeby stawiane kolejnej generacji systemów okablowania. Czujniki do oświetlenia, klimatyzacja, sprawdzanie obecności ludzi i kontrola dostępu oraz inne inteligentne systemy wymagają bardzo małej przepustowości transmisji w porównaniu do typowych aplikacji. Czujnik transmituje tylko kilka..kilkanaście bajtów danych, gdy jest odpytywany przez kontroler lub wyzwalany przez zdarzenie zewnętrzne.

    Brak standardu o wymaganej przepustowości dla tej grupy urządzeń sieciowych skłonił IEEE do opracowania nowego protokołu ethernetowego, który został zaprojektowany właśnie do pracy na pojedynczej parze kabla UTP / STP. Standardy 100Base-T1 oraz 1000Base-T1 niebawem będą dostępne – prace nad nimi trwają już od kilku lat. Jakkolwiek ich zamierzonym zastosowaniem było zwiększenie całkowitej przepustowości dostępnej poprzez zainstalowane już kable z czterema parami, głównie w instalacjach przemysłowych, to systemy IoT chętnie korzystać będą z tego rozwiązania.

    Czy jednoparowa skrętka w sieci komputerowej to koniec dla RJ45?
    Gdy rozwija się nowa technologia komunikacji kablowej – czy to po miedzi, czy po światłowodzie – można bezpiecznie zakładać, że dzieje się tak dlatego, że konieczne było zwiększenie przepustowości łącza. Tym razem jednak było inaczej – o tworzeniu nowych standardów zarządziły koszty sieci.

    W ten sposób powstał właśnie jednoparowa implementacja standardu Ethernet, która początkowo zdobyła duże zainteresowanie zarówno w przemyśle motoryzacyjnym, jak i automatyce przemysłowej. Dopiero niedawno, z uwagi na ogromny rozwój systemów IoT sprawił, że i ten segment zainteresował się tym rozwiązaniem.





    Konieczność zapewnienia opłacalości, łączności i bezpieczeństwa dla miliardów urządzeń, które zostaną wdrożone w ciągu następnej dekady, jednoparowy Ethernet okazał się bardzo obiecującą technologią. Ponieważ większość wdrażanych urządzeń IoT nie wymaga tak dużej przepustowości jak typowe aplikacje wykorzystujące tradycyjne okablowanie 4-parowe, jednoparowa sieć Ethernet zapewnia bardziej kompaktowe i ekonomiczne rozwiązanie.

    Sieć Ethernet odniosła wielki sukces, gdy wkroczyła w szóstą dekadę swojej egzystencji, ponieważ możliwość standaryzacji na jednym protokole dla warstwy łącza danych zapewnia ogromne korzyści. Dzięki dodatkowym, bardziej opłacalnym sposobom łączenia urządzeń IoT w sieci, sukces Ethernetu będzie kontynuowany w postaci pojedynczej pary w skrętce Ethernet.

    Kolejna nowa opcja Ethernetowa

    W marciu tego roku IEEE rozpoczęła obrady komisji, której zadaniem stworzenie było nowego standardu 802.3cg. Jest to jednoparowy interfejs do komunikacji poprzez sieć Ethernet. Komisja skupiła się na ustaleniu standardu elektrycznego dla komunikacji 10Base-T1, jak najpewniej nazywać się będzie ten standard.

    Główne założenia IEEE802.3cg

    IEEE zakłada, że 802.3cg będzie miało kilka implementacji:

    * 10Base-T1s – 15-metrowy segment sieci z czterema złączami w linii; sieć operować ma przy częstotliwości od 0,3 MHz do 200 MHz
    * 10Base-T1L – 1000-metrowe segmenty sieci z do dziesięciu złącz w linii; sieć operować ma przy 0,1 MHz - 20 MHz

    Dodatkowo IEEE zakłada kilka innych rzeczy, podczas projektowania standardu:

    * 25-metrowe segmenty z co najmniej ośmioma lub więcej urządzeniami w sieci;
    * Wsparcie dla 802.bu – standardu transfery zasilania po liniach danych w aplikacjach połączeń między punktami w sieci;
    * Wsparcie zarówno dla instalacji w samochodach, jak i w przemyśle.

    Dużą zmianą, względem znanych wcześniej standardów instalacji sieci LAN, jest liczba złącz, jakie znaleźć się mogą w jednej linii sieci. Wynika to między innymi z faktu, że nowa sieć ma znaleźć zastosowanie w systemach automatyki przemysłowej itp., gdzie kabel często przechodzi przez szczelne bariery, dławnice itp. Zwiększenie ilości złącz na linii powoduje jednocześnie zmniejszenie ilości potrzebnych przepustów w obudowie, dla podłączenia tej samej ilości urządzeń do sieci. Mniejsza liczba przepustów to mniejsza awaryjność systemu i niższy koszt.

    Z elektroniką, która jest niedroga, mała i zużywa bardzo mało energii, 10Base-T1 współpracuje doskonale – interfejs ten ma wiele zalet w porównaniu do istniejących jednoparowych opcji połączenia i jest uważana za preferowany wybór w przypadku okablowania czujników, urządzeń wykonawczych i innych urządzeń o niskim poborze danych w najbliższej przyszłości.

    W miarę jak sieci tego rodzaju stają się coraz powszechniejsze, aplikacje nowego systemu będą się również znacznie wykraczały poza samo okablowanie. Na przykład w pojazdach, dzięki nowej sieci, wiele elementów stać może się 'inteligentnych', dzięki dodawaniu nowych sensorów w różnych aplikacjach.

    Dobór okablowania

    Kable obsługujące aplikacje 10Base-T1 będą albo bardzo małe i kompaktowe, albo duże i wytrzymałe. W komercyjnych instalacjach projektanci będą musieli radzić sobie z setkami lub tysiącami urządzeń i czujników. Przy tak wielu przewodach do integracji w systemie kabel to zdecydowanie lepsze rozwiązanie. Tutaj możemy spodziewać się przewodów o średnicy około 0,5 mm i bardzo cienkiej warstwie izolatora, co zmniejsza przekrój poprzeczny kabla. Przy maksymalnej częstotliwości zaledwie 200 MHz nie ma obawy o przesłuchy z innych źródeł, więc kable mogą być wiązane we wiązki bez obawy o zakłócenia w sygnale. Kabel UTP Cat 6A jest często wyposażony w grubą izolację, by zwiększyć odległości pomiędzy przewodnikami w kablach w wiązce. To wszystko po to, by zredukować efekty związane z przesłuchem, które zaczynają być zauważalne przy częstotliwościach powyżej 500 MHz.

    W przypadku instalacji przemysłowych, w których dozwolone są linki o długości do 1000 metrów, rozważania są zupełnie inne. Długie linie cierpią na zwiększoną utratę sygnału, wynikającą z tłumienia, która jest rozwiązywana na dwa sposoby. Po pierwsze, topologia łącza o długości 1000 m w 10Base-T1 będzie wykorzystywać warstwę PHY (warstwę transceivera ethernetowego), pracującą z częstotliwością 20 MHz (w porównaniu do 200 MHz dla PHY wersji 15-metrowej). Tłumienie jest proporcjonalne do długości kabla i częstotliwości sygnału. Dłuższe kable zatem zwiększają tłumienie, ale można je zmniejszyć poprzez ograniczenie częstotliwości do 20 MHz. Niestety to nie wystarczy. Okablowanie dla łączy o długości 1000 metrów musi mieć większą grubość – średnica tego przewodu wynosić powinna co najmniej 1,2 mm.

    Grupy standaryzujące okablowanie, takie jak ANSI/TIA oraz ISO/IEC aktualnie podejmują się, by zdefiniować, jakie dokładnie ma być okablowanie i złącza dla 802.3cg / 10Base-T1.

    Rozwój standardów jednoparowego okablowania

    Zarówno grupa pracująca nad standardem okablowania strukturalnego w ramach ANSI, jak i ISO, skupia się na stworzeniu norm dotyczących okablowania instalacji nie tylko komercyjnych, ale i przemysłowych. Twórcy norm chcą, by obejmowały one szeroki zakres obsługiwanych częstotliwości i szybkości transmisji danych na różne odległości.

    TIA rozpoczęła pracę nad nowym standardem okablowania dla pojedynczej pary, który zostanie opublikowany jako TIA-568.5. Standard definiuje okablowanie jednoparowe, mające obsłużyć do 10 Mb/s przy odległości do 100 metrów, 100 Mb/s przy odległości do 15 metrów oraz prędkość do 1 Gb/s w dwóch wariantach zasięgu: do 15 m i 40 m. Kabel tego rodzaju będzie również wspierać alternatywę dla PoE o nazwie Power over Data Line (PoDL – wymawiane tak jak 'pudel'). PoDL zapewni do 50 watów mocy w pojedynczej parze kabli o grubości 0,5 mm.

    TIA rozpoczyna również pracę nad nowelizacją standardu okablowania przemysłowego TIA-1005, która określi okablowanie obsługujące transmisję o prędkości od 10 Mb/s na odległości do 1000 metrów. Aby przeciwdziałać utracie sygnału na tak długich kablach, rozmiar przewodnika zostanie zwiększony do 1,2 mm dla tego zastosowania.

    ISO ma podobne projektu w toku. ISO 11801-9906 oraz 11801-6 Ed.1 to standardy, które będą obejmować specyfikacje kabli komercyjnych dla okablowania sieci wykorzystujących pojedynczą parę przewodników do osiągania prędkości równej 10 Mb/s, 100 Mb/s lub 1000 Mb/s. Z kolei norma 11801-3 określić ma okablowanie dla aplikacji przemysłowych.

    Czy to koniec RJ45?

    Zarówno TIA, jak i ISO są w trakcie wyboru nowego złącza dla sieci pojedynczej pary. Będzie ono używane do obsługi wszystkich tych aplikacji. Pożądane jest posiadanie złącza, które ma od połowy do jednej trzeciej powierzchni czołowej RJ45, obsługuje rozmiary przewodów od 18-26 AWG, obsługuje prąd co najmniej jednego ampera i może być zarówno ekranowane, jak i nieekranowane. Pięciu producentów już przedstawiło swoje pierwsze propozycje na ostatnim spotkaniu TIA TR-42.7 w lutym 2018 r.

    Kształty złącz wahają się od złącza typu LC z metalowymi stykami w miejsce światłowodów, do istniejących 4-parowych złączy dla kabli cat 7, zmodyfikowanych do pracy z kablem jednoparowym. Oba komitety normalizacyjne oczekują, że do października 2018 r. wybrane zostanie złącze do opisywanej właśnie sieci.

    Firmy przedstawiające proponowane złącza podały, że zrzekają się wszelkich praw do własności intelektualnej dotyczącej interfejsu pomiędzy wtyczką i gniazdem systemu, co umożliwia każdej firmie na rynku wykonanie złączy, które są zgodne z wybranym projektem. Oczekuje się, że prawa własności intelektualnej będą zachowane dla sposobu połączenia pomiędzy kablem a złączem. To tutaj firmy mogą wprowadzać innowacje w zakresie szybkości, integralności i prostoty nowego konektora.

    Perspektywy testowania w zakresie okablowania jednoparowego są wciąż bardzo odległe. Wiemy, że kabel do aplikacji o przepustowości 1 Gb/s będzie testowany z częstotliwością do 600 MHz, a większość istniejących urzędów certyfikacyjnych może testować kable do 1 GHz. W chwili obecnej wiadomo tylko, jakie testy będą wymagane i jakie będzie kryterium ich zaliczenia. Przy częstotliwościach powyżej 400 MHz dochodzi do tego jeszcze testowanie przesłuchu z kabli znajdujących się obok pary interfejsu.

    Oczekuje się, że aplikacja zezwoli na stosowanie kabla UTP (bez ekranu), jednak niektórzy integratorzy mogą zdecydować się na kable STP (z ekranem), aby wyeliminować wszelkie obawy dotyczące przesłuchu z innych kanałów w wiązkach.

    Źródła:
    https://www.networkworld.com/article/3270946/lan-wan/reversing-course-single-pair-ethernet-cabling-is-the-future.html
    https://www.commscope.com/Blog/Single-Pair-Ethernet-Will-Connect-IoT-Devices/

  • Sklep HeluKabel
  • #2 10 Lis 2018 00:19
    grawastar1986
    Poziom 12  

    Mogło by to być zrobione na złączu mini jack i przewodzie ekranowanym jak antenowy lub audio. Kwestia wygody, nie wiem jak z parametrami transmisji w takim przewodzie.

  • Sklep HeluKabel
  • #4 10 Lis 2018 09:26
    TechEkspert
    Redaktor

    Mnie interesują szczegóły techniczne jak realizowana jest transmisja dwukierunkowa w jednej parze + zasilanie. Możliwość pracy w topologii pasywnych odgałęzień od jednej magistrali przypomina sieci na koncentryku i gniazdach BNC, ale np. optyczny GPON działa na podobnej zasadzie.
    To może być dobra optymalizacja standardu i dostarczenie łączności IP do urządzeń IoT i przemysłu.

    @pearlchili złącza bardzo dobre, podobne formaty w sieciach światłowodowych sprawdzały się przy gęstym upakowaniu. Dobrze że jednoczenie pojawiła się wersja przemysłowa złącza.

  • #6 13 Lis 2018 19:27
    TechEkspert
    Redaktor
  • #8 14 Lis 2018 19:12
    TechEkspert
    Redaktor

    Być może, albo CAN, ale podejrzewam że będzie to inna architektura gdyż z 10Mb/s chcą się skalować do 100Mb/s a później pewnie do 1Gb/s.
    O ile w 100Base Ethernet mamy dwie pary i każda to kierunkowa transmisja różnicowa, to w przypadku 1000Base Ethernet mamy już 4 transceivery 250Mb/s i to może być właśnie kierunek adaptacji.