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NOVEMBRE 2023 FIELDBUS & NETWORKS 49 Fieldbus & Networks Il vantaggio della modulazione PAM3 è che in un intervallo di simbolo viene trasmesso un bit e mezzo di informazione grezza anziché un solo bit; in altre parole, a parità di velocità effettiva dei dati da trasmettere, sfruttando la modulazione PAM3 si può ridurre la velocità di simbolo rispetto a quanto necessario con la modulazione NRZ. Di conseguenza, una minore velocità di simbolo aiuta a ridurre le interferenze elettromagnetiche e la banda pas- sante minima richiesta ai cavi. Lo svantaggio è costituito da una maggiore complessità circuitale, necessaria per gestire i tre livelli di tensione con cui viene trasmesso il segnale, e la conseguente riduzione del rapporto segnale/rumore. Cavi e connettori Il comitato di standardizzazione IEC48B ha raccolto diversi tipi di connettori destinati alle connessioni SPE nella famiglia di norme IEC63171. Lo stan- dard di base IEC63171 riassume le proprietà elettriche e di trasmissione di tutti i tipi di comunicazione, per tutti i tipi di connettore, e le singole sezioni IEC63171-x definiscono le dimensioni e le proprietà meccaniche degli spe- cifici connettori. Il vantaggio di poter utilizzare una sola coppia ha dato origine a diverse tipologie di cavi e connettori, che si distinguono per la loro robustezza e Fig.2 - Tramite il trasformatore ibrido posto alle estremità dei collegamenti i segnali vengono accoppiati e disaccoppiati per viaggiare simultaneamente sul cavo nelle due direzioni in modalità full-duplex Tele-alimentazione con un solo cavo S PoE (Single-pair Power over Ethernet) è un protocollo standard per l’invio di energia su cavi dati per connessioni Ethernet a 2 fili. Lo standard SPoE ha lo stesso obiettivo del tradizionale protocollo PoE (Power over Ethernet): alimen- tare da remoto le periferiche collegate alla rete tramite il solo cavo Ethernet. Tuttavia, il sistema di telealimentazione SPoE differisce significativamente nella realizzazione pratica dal sistema PoE, poiché in questo caso si ha a disposizione una sola coppia di fili, anziché 4 coppie come nel sistema classico, per suppor- tare alimentazione e trasmissione dati (si veda figura A). Lo standard SPoE (Ieee 802.3cg), approvato nel 2019, è un’estensione dello standard PoDL (Power over Data Line) ratificato nel 2016 come Ieee 802.3bu. Lo standard PoDL definisce i metodi per il rilevamento, la classificazione, l’a- limentazione, la disconnessione e il funzionamento in stand by delle apparec- chiature alimentate via rete. Le ulteriori funzionalità aggiunte nello standard SPoE tengono conto delle specifiche introdotte nello standard 10Base-T1L, che prevedono l’utilizzo di cavi di lunghezza fino a 1 km. Lo standard SPoE è stato adattato per soddisfare le esigenze del mercato dell’au- tomazione degli edifici e industriale, e definisce anche il protocollo che serve a far funzionare in sicurezza la sorgente di alimentazione, tipicamente integrata negli switch Ethernet, chiamata PSE (Power Sourcing Equipment), e la porta Ethernet della periferica da alimentare a distanza, chiamata PD (Powered Device). Il pro- tocollo permette ai due dispositivi di comprendere le rispettive caratteristiche di assorbimento e capacità di erogazione della potenza, evitando rischi di danneg- giamento o l’insorgere di eventi pericolosi per la sicurezza. Per poter funzionare, PSE e PD devono supportare delle classi di potenza (si veda la tabella A) comuni. All’accensione, l’alimentatore PSE esegue la procedura di rilevamento del dispo- sitivo PD da alimentare, seguita da quella di classificazione, prima di applicare l’intera tensione di esercizio. Durante la fase di classificazione, il PSE richiede informazioni quali la classe, il tipo e il supporto per lamisurazione della resistenza del cavo (CRM - Cable Resistance Measurement) al PD. Se il PSE determina che il PD è compatibile, applica al PD la tensione operativa completa sull’interfaccia MDI/PI (MediumDevice Interface/Power Interface). Se la misura della resistenza del cavo è supportata, PSE e PD possono negoziare l’allocazione dell’energia in eccesso al PD. In pratica, se la resistenza del cavo è più bassa, si può allocare una maggiore potenza al carico da alimentare, anziché alle perdite del cavo. Per velocizzare la procedura di avviamento, il PSE può saltare la fase di classifi- cazione e alimentare un PD che fornisce una firma di rilevamento Mvfs (Main- tain Full Voltage Signature) valida. Un PD che fornisce una firma di rilevamento non valida, tuttavia, deve essere sottoposto alla procedura di classificazione prima di essere alimentato. Il PD deve assorbire una corrente superiore a 11 mA ogni 10 ms per tutto il tempo in cui funziona, affinché il PSE mantenga la linea alimentata: se ciò non accade, il PSE presume che il PD sia stato scollegato e rimuove la tensione di alimentazione. Figura A - Lo standard SPoE (Single-pair Power over Ethernet) definisce come l’alimentatore (PSE) integrato nello switch Ethernet possa erogare la potenza necessaria al funzionamento del dispositivo remoto (PD) collegato mediante una sola coppia di cavi Tabella A - Classi di potenza e parametri di alimentazione previsti dallo standard Ieee 802.3cg e lunghezze massime del collegamento in funzione del tipo di cavo utilizzato Fonte: foto Analog Devices Fonte: foto Texas Instruments