SPE: Platz- und kostensparende Kommunikation von der Cloud bis in die Feldebene

So wenig Verkabelung wie möglich - so hohe Leistung wie nötig: Dies ist die Idee, die hinter dem Verkabelungs- und Netzwerkstandard Single Pair Ethernet (SPE) steht. Noch werden in der Industrie meist Installationskabel der Kategorien Cat.7 oder Cat.8 installiert. Durch ihre hervorragenden physiaklischen Übertragungseigenschaften und Leistungsfähigkeit waren und sind diese Kabel oft noch erste Wahl, wenn es darum geht, die Anforderungen der Fertigungs- und Prozessautomatisierung zu erfüllen.

Um jedoch Sensoren und Aktoren, die geringe Bandbreiten benötigen, effizient in das OT-Netzwerk integrieren zu können, braucht es leichte, dünne Kablel, die gleichzeitig PoDL (Power over Data Lines) unterstützen wie auch Daten und Leistung über große Entfernungen übertragen können. Hier kommen die Vorteile des SPE zum Tragen: Statt der zwei oder gar vier Paare braucht es bei Single Pair Ethernet-Verkableungen nur noch ein Adernpaar zur Übertragung von sowohl Daten und wie auch Energie und es eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten und Einsatzfelder für Industrial Ethernet - und dies bei 

• geringerem Platzbedarf
• weniger Gewicht
• reduziertem Installationsaufwand

Daher punkten SPE-Installationen vor allem auch bei kompakten I/O-Schnittstellen und Anwendungen, bei denen die Anzahl intelligenter Endgeräte steigt, der zur Verfügung stehende Platz aber nicht in gleichem Maße.

Treiber der Technologie: Die Automobilbranche 

Seinen Anfang nahm die Erfolgsgeschichte des SPE in der Automobilindustrie. In Kooperation mit den Kabel- und Steckverbinderherstellern haben Automobilentwicklerteams Kabelbaumsysteme und fahrzeuginterne Netzwerke entwickelt und realisiert. Aus dieser Zusammenarbeit ist 2015 die Veröffentlichung des Technologiestandards IEEE 802.3bw, 100BASE-T1 für fahrzeuginterne Netzwerke entstanden. Innovative Fahrerassistenzsysteme und rechenintensive Displays erforderten kostengünstige, schnelle Kommunikationsnetzwerke, da die heutigen Fahrzeuge eine enorme Menge von Echtzeitdaten sowie Firmware und Software zwischen elektronischen Steuergeräten (ECUs) austauschen. IEEE 802.3bw (100BASE-T1) ist entstanden, indem ein neues Physical Layer (PHY) Übertragungsprotokoll entwickelt wurde, für das ein einzelnes Adernpaar genügt.

Ethernet-Kommunikation von der Cloud bis in die Feldebene 

Mit SPE ist es heute schon möglich, Geräte mit einer Bitrate von 10 Mbit/s über eine Entfernung von bis zu 1000 m anzubinden und für die elektrische Versorgung optional die PoDL Technologie zu nutzen (Ethernet Standard IEEE P802.3cg 10Mbit/s). Dadurch könnten nahezu alle Feldbustechnologien mit Datenraten von Hunderten kbit/s bis zu 10 Mbit/s ersetzt werden. Die große Reichweite von max. 1000 m und die Option, SPE auch an entfernten und explosionsgefährdeten Umgebungen einzusetzen, da auch eine Fernspeisung der Endgeräte möglich ist, zählt hier sicher mit zu den größten Benefits dieser Technologie.