单对以太网（SPE）在各个领域的优势和潜力介绍

近期，SPE系统联盟成员联合发布了单对以太网（SPE）白皮书，以促进和支持SPE技术的互操作性和长期演进。

该白皮书面向需要了解SPE技术及应用领域的产品经理和研发人员和深入介绍了SPE在各个领域的优势和潜力，以及在当前和未来广泛环境中的应用：包括在自动化工厂、工业物联网（IoT）、机器人、建筑、港口货运自动化，甚至在恶劣环境中的海上风电能源领域的自动化控制、以及在传感器越来越密集的智慧城市的数据采集等场景。

单对以太网 (SPE) 通过两根而不是四根或八根导线就能完成以太网传输。

这种纤薄、轻巧但功能强大的连接解决方案使工业能够在现场层面实现数字化，已被视为工业互联网的基础设施。

随着 IIoT 的应用，行业正在对网络技术提出越来越严苛的要求。市场对更具成本效益和更便捷的现场基础设施的需求大量增加。将来即便是小型设备也应以透明的方式连接到公司网络。在未来，过程控制、增值服务通信和安全功能的运营将统一在以太网上完成。

传统总线系统将逐渐被以太网取代，以规避媒介的不连续性。同时，对于大多数传感器和致动器来说，2 对和 4 对以太网基础设施过于昂贵且体量和尺寸过大。这种情况也存在于基础设施组件，例如电缆、连接器以及旨在与设备集成的组件。

小型化的趋势导致设备内部可用的空间越来越小，例如使用无源网络组件时，以及连接器插座等设备上。最后，市场正在日益提高对传感器数据传输速率的要求，而 SPE 提供的轻质、小巧、便宜和功能强大的基础设施正好可以满足这些需求。

伴随单对以太网（SPE）技术的发展，Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle & De-Massari (R&M), Fluke Networks和 Telegärtner 合作关系不断加强，并成立SPE系统联盟。

在这个团队中，来自不同行业和应用领域的领先技术公司聚集在一起，整合各自的SPE专业知识并有针对性开展交流。

该联盟的成员以追求推动SPE在工业物联网（IIoT）以及相关领域的进一步发展为目标。

目前，罗森伯格、Datwyler、Kyland、Microchip Technology、SICK、O-Ring、Draka/Prysmian Group和University 4 Industry 等公司也正式加入该联盟。

首先我们已经没有必要拿单对以太网对标在工业场景中不具备普适性的无线连接，在与其他有线连接的比较中，单对以太网在相同的紧凑接口中提供数据线(PoDL)供电，只使用两根线缆即可完成对数据和电力的传输。

传统的有线连接是四根线缆，更少的线缆意味着更低的成本，意味着机械设备有了更充分的自由度。从一个更刁钻的角度来说，线缆Cu含量的减少是不是也意味着能用更少的能量实现更快的传输。这么看来，成本这笔账，怎么算都不会亏。

上面说到单对以太网能够在短距离内达到1Gb/s的连接速度，其电缆长度可以达到1000米，传输速度10MB/s，进行数据通信时单对以太网使用600MHz的带宽。

通信传输优势很明显，无须赘述。我们关注的是，单对以太网连接其中一个端子用于1Gbps/600MHz的数据传输，另一个支持电流高达8A的电力传输。

这种将数据与电源混合连接必须要做到金属屏蔽分离，以避免功率信号与数据信号的干扰。

总的来看，这种技术使连接器整体尺寸变小，减少了很多终端的工作量。

单对以太网将以太网降低到传感器执行器级别，并将传感器执行器直接连接到自动化系统或云端，对于工业互联是极大的帮助。

在SPE应用领域中，传输信道是由各种电缆和连接器组成。系统基于（例如，ISO/IEC 11801系列标准）带宽、衰减、回波损耗和铠装尺寸等传输参数来确定信道，连接器和电缆需根据相应的信道要求进行设计。

SPE仅需使用一对电线，便可提供电力和数据传输

传输速率可达10Mbit /S，最大传输长度1公里；当速率需要至1Gbit /S，最大传输长度可达40米，即使对于应对极其复杂的传感器技术也能否轻松应对。此外，其还可集成扫描仪和摄像头。相较之下，快速以太网需要两对导线，千兆及以上以太网需要四对导线，空间结构占据量明显大于SPE。

IEC46C委员会正在积极推进这项工作，固定路由带宽为20 MHz的线缆，适用于10BaseT1的信号传输，带宽为600 MHz的电缆适用于100BaseT1和1000BeT1 的传输（IEC 61156-11系列标准及关联标准）。

SPE的优势实现了信号和电源同步传输，例如从开关到传感器。在建筑布线领域被称为PoE，在这里称作单对电缆（power over data line）。

基于横截面和线缆长度，传输的电能可达约15W。工业和建筑领域中在不同环境条件对机械、耐腐蚀、耐热、防火及电磁电阻方面有有这不同的要求

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