單對以太網（SPE）在各個領域的優勢和潛力介紹

近期，SPE系統聯盟成員聯合發布了單對以太網（SPE）白皮書，以促進和支持SPE技術的互操作性和長期演進。

該白皮書面向需要了解SPE技術及應用領域的產品經理和研發人員和深入介紹了SPE在各個領域的優勢和潛力，以及在當前和未來廣泛環境中的應用：包括在自動化工廠、工業物聯網（IoT）、機器人、建筑、港口貨運自動化，甚至在惡劣環境中的海上風電能源領域的自動化控制、以及在傳感器越來越密集的智慧城市的數據采集等場景。

單對以太網 (SPE) 通過兩根而不是四根或八根導線就能完成以太網傳輸。

這種纖薄、輕巧但功能強大的連接解決方案使工業能夠在現場層面實現數字化，已被視為工業互聯網的基礎設施。

隨著 IIoT 的應用，行業正在對網絡技術提出越來越嚴苛的要求。市場對更具成本效益和更便捷的現場基礎設施的需求大量增加。將來即便是小型設備也應以透明的方式連接到公司網絡。在未來，過程控制、增值服務通信和安全功能的運營將統一在以太網上完成。

傳統總線系統將逐漸被以太網取代，以規避媒介的不連續性。同時，對于大多數傳感器和致動器來說，2 對和 4 對以太網基礎設施過于昂貴且體量和尺寸過大。這種情況也存在于基礎設施組件，例如電纜、連接器以及旨在與設備集成的組件。

小型化的趨勢導致設備內部可用的空間越來越小，例如使用無源網絡組件時，以及連接器插座等設備上。最后，市場正在日益提高對傳感器數據傳輸速率的要求，而 SPE 提供的輕質、小巧、便宜和功能強大的基礎設施正好可以滿足這些需求。

伴隨單對以太網（SPE）技術的發展，Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle & De-Massari (R&M), Fluke Networks和 Teleg?rtner 合作關系不斷加強，并成立SPE系統聯盟。

在這個團隊中，來自不同行業和應用領域的領先技術公司聚集在一起，整合各自的SPE專業知識并有針對性開展交流。

該聯盟的成員以追求推動SPE在工業物聯網（IIoT）以及相關領域的進一步發展為目標。

目前，羅森伯格、Datwyler、Kyland、Microchip Technology、SICK、O-Ring、Draka/Prysmian Group和University 4 Industry 等公司也正式加入該聯盟。

首先我們已經沒有必要拿單對以太網對標在工業場景中不具備普適性的無線連接，在與其他有線連接的比較中，單對以太網在相同的緊湊接口中提供數據線(PoDL)供電，只使用兩根線纜即可完成對數據和電力的傳輸。

傳統的有線連接是四根線纜，更少的線纜意味著更低的成本，意味著機械設備有了更充分的自由度。從一個更刁鉆的角度來說，線纜Cu含量的減少是不是也意味著能用更少的能量實現更快的傳輸。這么看來，成本這筆賬，怎么算都不會虧。

上面說到單對以太網能夠在短距離內達到1Gb/s的連接速度，其電纜長度可以達到1000米，傳輸速度10MB/s，進行數據通信時單對以太網使用600MHz的帶寬。

通信傳輸優勢很明顯，無須贅述。我們關注的是，單對以太網連接其中一個端子用于1Gbps/600MHz的數據傳輸，另一個支持電流高達8A的電力傳輸。

這種將數據與電源混合連接必須要做到金屬屏蔽分離，以避免功率信號與數據信號的干擾。

總的來看，這種技術使連接器整體尺寸變小，減少了很多終端的工作量。

單對以太網將以太網降低到傳感器執行器級別，并將傳感器執行器直接連接到自動化系統或云端，對于工業互聯是極大的幫助。

在SPE應用領域中，傳輸信道是由各種電纜和連接器組成。系統基于（例如，ISO/IEC 11801系列標準）帶寬、衰減、回波損耗和鎧裝尺寸等傳輸參數來確定信道，連接器和電纜需根據相應的信道要求進行設計。

SPE僅需使用一對電線，便可提供電力和數據傳輸

傳輸速率可達10Mbit /S，最大傳輸長度1公里；當速率需要至1Gbit /S，最大傳輸長度可達40米，即使對于應對極其復雜的傳感器技術也能否輕松應對。此外，其還可集成掃描儀和攝像頭。相較之下，快速以太網需要兩對導線，千兆及以上以太網需要四對導線，空間結構占據量明顯大于SPE。

IEC46C委員會正在積極推進這項工作，固定路由帶寬為20 MHz的線纜，適用于10BaseT1的信號傳輸，帶寬為600 MHz的電纜適用于100BaseT1和1000BeT1 的傳輸（IEC 61156-11系列標準及關聯標準）。

SPE的優勢實現了信號和電源同步傳輸，例如從開關到傳感器。在建筑布線領域被稱為PoE，在這里稱作單對電纜（power over data line）。

基于橫截面和線纜長度，傳輸的電能可達約15W。工業和建筑領域中在不同環境條件對機械、耐腐蝕、耐熱、防火及電磁電阻方面有有這不同的要求

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