AES_5 2023

FOCUS Approfondimenti 59 RETI INDUSTRIALI Automazione e Strumentazione n Giugno - Luglio 2023 di quelli legati all’Industrial Internet of Things (IIoT). Invece di ricorrere a una serie di doppini, la trasmis- sione SPE sfrutta una tecnologia di soppressione dell’eco che consente di supportare il trasferimento dati tramite una sola coppia di conduttori. Il tutto può avvenire a velocità accettabili e in alcuni casi su tratte relativamente estese. Il risultato è che il cablag- gio compatibile Ethernet può ora essere collegato ai nodi IIoT, evitando di includere dei gateway. Mentre i protocolli dei bus di campo di generazione precedente offrono scarse prestazioni di velocità sulle distanze di trasmissione più lunghe, in tale contesto SPE vanta caratteristiche di data rate nettamente superiori. Il cablaggio SPE è più leggero e meno ingombrante del tradizionale cablaggio Ethernet multi-doppino. Avendo un diametro intrinsecamente più sottile, il cablaggio occupa meno volume all’interno dei sistemi industriali. Inoltre, è in grado di sopportare raggi di piegatura più stretti su base continuativa, aumentando così la durata operativa nelle applicazioni relative a macchinari di produzione e sistemi robotici. La sua semplicità strutturale, infine, facilita l’installa- zione e riduce i costi di implementazione. L’evoluzione di SPE Lo standard SPE iniziale è lo IEEE 802.3bw che ha definito le specifiche per una comunicazione point- to-point full-duplex a 100 Mbps su una distanza di 15 m. Lo standard è stato seguito da altre norme che hanno ampliato via via la portata degli scenari in cui SPE poteva essere utilizzato. Successivamente, è arrivato lo standard IEEE 802.3bp-2016. Grazie alle velocità dati più elevate (1 Gbps) su distanze fino a 15 m, poteva essere utilizzato in applicazioni a intensità dati superiore, come quelle legate all’i- maging. L’ulteriore evoluzione è stato lo standard IEEE 802.3cg-2019, comprendente due specifiche PHY separate. La prima di queste è la 10Base-T1L, che supporta velocità dati di 10 Mbps su una distanza di 1 km. Ciò ha garantito ai nodi IIoT edge-based e agli armadi associati, situati a una certa distanza, la pos- sibilità di comunicare tra loro. Per la seconda imple- mentazione, denominata 10Base-T1S, l’obiettivo era supportare distanze più brevi utilizzando una connettività multimediale condivisa. SPE presenta un approccio multi-drop in cui ciascuno dei nodi è connesso a un singolo segmento di cavo, evitando così la necessità di includere un dispositivo di com- mutazione. Su un segmento di collegamento misto di 25 m è possibile collegare almeno 8 nodi. Un meccanismo PLCA (Physical Layer Collision Avoidance) previsto nella specifica permette di evi- tare la collisione dei pacchetti. Le funzionalità multi- drop del 10Base-T1S consentono inoltre di espan- dere le reti IIoT attraverso ulteriori nodi facilmente inseribili quando necessario. La tecnologia Power over Data Line (PoDL) è un altro aspetto del percorso evolutivo dell’SPE. Si tratta dell’equivalente SPE del Power over Ethernet (PoE) e consente di erogare simultaneamente segnali dati e alimentazione elettrica sullo stesso doppino. Esempio di uno dei PHY Ethernet ad alte prestazioni nella famiglia LAN867x di Microchip Con un diametro più sottile, le connessioni SPE occupano meno volume all’interno dei sistemi industriali