В системах контроля и управления
зданиями, на производстве, используется множество простых устройств — датчики
для детектирования света, тепла, движения, задымления, влажности и давления,
механизмы для активации и контроля выключателей, запирающих устройств,
сигнализации и т.п. Используемые элементы управления, датчики, системы и
устройства собирательно называют «операционными технологиями» (Operational
Technology, OT).
Для их подключения традиционно
использовались различные коммуникационные протоколы и технологии полевой шины,
такие, как Modbus для систем кондиционирования, BACnet для контроля доступа и
LonWorks для освещения. Из-за фрагментации сети ранее требовалось использовать
шлюзы для преобразования протоколов при создании единой системы автоматизации
здания. Это усложняло реализацию сложных систем управления зданиями.
ИТ-сети унифицированы, но
использующийся в них протокол Ethernet для операционных технологий по разным
причинам (историческим, технологическим и, в конце концов, он был слишком дорог
для соединения датчиков) широкого распространения не получил.
Решением стали стандарты
однопарного Ethernet (Single-Pair Ethernet, SPE), их применение устраняет многие
из проблем, для решения которых разрабатывались специфические коммуникационные
протоколы — передача на большие расстояния, обеспечение питания, поддержка
нескольких отводов и т.п. Подключение конечных устройств с помощью Ethernet
обеспечивает множество преимуществ, таких, как прямой доступ к контролируемым
системам, простое обслуживание, совместимость различных систем.
Однопарный Ethernet позволяет
подключить все устройства в общую локальную сеть здания. Традиционно за
информационные и операционные технологии отвечают различные подразделения,
однако расширение сферы использования Ethernet в конечном итоге приведет к
конвергенции ИТ и ОТ, как это произошло с сетями передачи голоса и данных.
Первые два стандарта на
однопарный Ethernet — IEEE 802.3bw (2015 г.) на 100 Мбит/с и IEEE Std 802.3bp
(2016 г.) на 1 Гбит/с — были предназначены для применения в автомобилях.
«Автомобильный» вариант SPE должен быть простым, быстрым и надежным. Принятый в
июне этого года стандарт на мультигигабитный однопарный Ethernet IEEE 802.3ch
позволяет передавать данные со скоростью 2,5, 5 и 10 Гбит/с. Проводка в
автомобиле имеет небольшую протяженность, поэтому поддерживаемые расстояния были
ограничены 15 м и 40 м.
В промышленных средах и
интеллектуальных зданиях подключаемые устройства могут располагаться на большом
удалении. Требуемые же скорости для подключения устройств интернета вещей
невелики, что позволяет увеличить дальность. Поэтому IEEE 802.3cg делает
возможной передачу данных со скоростью 10 Мбит/с на расстояние до 1 км
(10Base-T1L). Для таких применений как промышленные шкафы принят вариант
стандарта с небольшой дальностью 15 м (10Base-T1S). Помимо этого, стандарт
позволяет подключить до 8 устройств в одном «смешанном» сегменте с несколькими
отводами (конфигурация multidrop) на расстоянии 25 м.
При этом надо учитывать, что
сети, применяемые на производстве, должны быть в состоянии противостоять суровым
условиям окружающей среды, в частности — удовлетворять требованиям
электромагнитной совместимости. Поэтому там будут наиболее популярны
экранированные кабели, с уровнями защиты вплоть до IP65/67.
В «умных» зданиях требования к
«стойкости», как правило, не так велики, в соответствующих системах могут
использоваться не такие защищенные кабели, как в промышленности.
Полный перевод сетевой
инфраструктуры на Ethernet упростит и удешевит подключение конечных устройств и
при этом обеспечит большее расстояние и большую мощность питания, чем полевые
шины. Однако, активное оборудование 10Base-T1L пока еще только появляется.
Включение проводки SPE в качестве признанной среды передачи данных для
интеллектуальных сетей зданий и определение сценариев использования SPE в
коммерческих зданиях в следующей редакции ANSI/TIA-862-B должно стимулировать
выпуск коммутаторов и конечных устройств SPE.
cnews.ru
