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シングルペアイーサネット – HARTING T1 Industrial
T1接続技術により、イーサネットが簡単かつお手頃に – クラウドから最小センサーまで使用可能
1組のペア線だけで充分 - ツイストペア技術を活用しましょう！
ハーティングの小さな巨人、Tw1sterは1組のペア線でこれまで不可能だった場所に、ひいては難しい既存のバスシステムにデータと電力を届けます。 ハーティングは、シングルペアイーサネットについての研究、業界および標準化の提携関係を重視しています。この提携関係の一環として、国際標準化委員会は複数段階に及ぶ選考プロセスを完了し、HARTING Technology GroupのSPE嵌合面を支持しました。これで新しいデバイスやセンサー／アクチュエーター技術の設計者も計画の安全性が保証され、各デバイス技術へのSPEの実装を積極的に始めることができます。
Tw1sterは、シングルペアイーサネット伝送の特性を象徴するだけでなく、業界規格IEC 63171-6 (旧IEC 61076-3-125) も取得しています。国際標準化団体IECは、数段階に及ぶ選考プロセスを経て、HARTING T1 Industrialを将来の産業用途シングルペアイーサネット嵌合方式に選定しました。私たちはこれを祝うと共に、このヒーローが今後も業界標準であり続けられるように、引き続き努力してまいります。
無料 eBOOK
無料eBook（和文）にはシングルペアイーサネット（SPE）について以下の項目をご説明しています。
- SPEの基本用語および機能
- SPEが IIoT および Industry 4.0に最適な理由
- SPEが産業アプリケーションにもたらす利点
- 重要な新産業規格
ご存知の通り、IT業界では小型化、効率化を目指す開発がますます進んでいます。しかし、こうした傾向は他の業界でも見られます。伝送速度の高速化と電力のパラレル伝送（リモート給電）が進んでも、ケーブルコンポーネントには一層の小型化、軽量化が必要です。IEEE 802.3伝送規格に基づく新しいシングルペアイーサネット技術SPEは、CANや他のバスシステムに代わって、新世代の自動車に組み込まれるようになってきました。制御、通信および安全機能は、将来イーサネットで一律稼働するようになります。これは、車のネットワーク化、ひいては全自動運転の基本要件です。
現在SPEは、たった2本の電線を使用するイーサネットにより、データ伝送、およびPoDL（パワーオーバーデータライン）による端末への同時電力供給を可能にしています。従来これを達成するFast Ethernet（100MB）には2本のペア線、ギガビットイーサネットには4本のペア線が必要でした。こうしたメリットを産業オートメーションで使用できる点も長所です。 SPEはエンド・ツー・エンドIPベース通信により、装置、センサー／アクチュエーター技術など多数のバリアフリー接続を現場レベルまで可能にします。 イーサネットインターフェースをシンプルなセンサー、カメラ、リーダー／IDデバイスなどの装置に統合できるようにすることで、産業システムの統合とIIoTの実装が可能になります。
SPEは、現場レベルで今も見られるようなバスシステムやアナログ電流／電圧インターフェースと比べると、決定的なメリットをもたらします。 これによって現場レベルがスマート化され、パラメーター設定、初期化、プログラミングが容易になります。 装置のセットアップ、操作、およびメンテナンスは一層効率的になり、費用対効果が高まります。SPEは、機械、ロボット、鉄道技術でも軽量化と省スペース化を実現します。全配線が簡易化され、設置時間を大幅に短縮できます。
デバイス、ケーブルおよびコネクタのエンド・ツー・エンド互換性
デバイス、ケーブル、コネクタのエンド・ツー・エンド互換性は、SPE技術の普及とそれに伴う商業的成功の前提条件です。これを保証するのが、国際的な規格 (ISO/IEC、IEEE 802.3) です。 2018年初頭、ISO/IECにより標準化SPE嵌合面の配線と選定を行う国際的選考プロセスが実施され、20を超える国際的専門委員会が参加しました。この選考プロセスで最終的に2つの嵌合面が勝利を収めました：
- ビル配線用のIEC 63171-1に基づく嵌合面： この嵌合面はCommScope社の提案に基づくものであり、M1I1C1E1環境用の同義のVariant 1（LCタイプ）として知られています
- IEC 63171-6 (旧IEC 61076-3-125) に準拠する産業用および産業関連用途の嵌合面：この嵌合面はハーティングの提案に基づき、特にM3I3C3E3までの環境条件で使用できるように設計されたもので、Variant 2 (産業用タイプ)として知られています。 このSPEコネクタ設計は 短距離で1Gbps、長距離で10Mbpsを達成します。互いにプラグ互換のある嵌合面を持ちます。
MICE (mechanical, ingress, climatic, electromagnetic) は、設備の環境条件を表しています。MICEはプランナーとユーザーに技術装置と配線の仕様について有用な情報を提供します。この一部として、機械的耐久性 (M)、IPxx 等級 (I)、化学物質耐性および耐候性 (C) そして電磁安全性 (E) の必須要件が表示されています。 M1I1C1E1 はオフィスの建物内で見られるような環境を表し、M3I3C3E3は極めて過酷な環境（屋外、産業）を表します。
ハーティングにとって、SPEは技術的なテーマであり、多くの新製品開発のスタート地点です。
ユーザーにとっては、しかしながらSPEはチャンスと共に課題ももたらします。この新技術は既存のソリューションと同じくらい安全か、SPEはケーブル長さ1000 mのプロセスオートメーションにも使用できるのか、どの程度のパワーをエンドデバイスに供給できるか、SPEコネクタとケーブルはいつ入手できるようになるか、そしていつ適切に標準化されるか。ハーティングはこれらの質問に真剣に向き合い、技術パートナーシップの一員として応える決意をしました。
HARTING社が共同で設立したシングルペア・イーサネット・インダストリアル・パートナー・ネットワークは、世界のテクノロジー・リーダーの団体です。このネットワークは、急速に成長するIIoT市場の技術としてSPEを推進することを課題としています。
WIPANOプログラム("Knowledge and Technology Transfer through Patents and Standards"「特許と規格による知識と技術の移転」）は、この実現を支援する産業エネルギー省のイニシアチブです。ハーティング、ロイトリンゲン大学およびLEONIは、共同プロジェクトNG200においてSPEの緊急議題に共に取り組むと同時に、その結果を国際規格化プロセスに統合しています。最近、IEC 63171-6では産業用シングルペア嵌合面の重量と省スペース性の指定に向けて重要な前進がありました。
SPEケーブルのIEC 61156-xx、およびISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3、ならびに関連配線規格ISO/IEC 11801、IEC 61918に関するIEC SC 65/JWG 10では、SPEの設置ガイドラインと限界値に関する協議が引き続き行われています。この共同プロジェクトではさらに一歩進んで、SPE通信経路の技術的な限界がどこにあるかという問題を追究する予定です。2019年からSPEユーザは製品を利用できるようになるだけでなく、コンポーネントの設置とテストのための有効な基準とガイドラインも利用できるようになります。ハーティングの技術提携は、お客様のSPE実装を支援し、本当の競争優位性をもたらします。 ハーティングはこの嵌合面をベースに、包括的な産業用製品群を準備しています。
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シングルペアイーサネット - FAQ
シングルペアイーサネット（SPE）について
シングルペアイーサネット (SPE)は、産業分野の自動化全体でコスト効率の高いイーサネットの利用を可能にします。シングルペアイーサネットは、1ペア線だけで最大1GBit/sでデータ伝送します。このため、SPEはIndustry 4.0、IIoTの時代に置いて産業アプリケーションに最適な技術です。詳細は無料のeBook「Single Pair Ethernet」をご覧ください。
シングルペアイーサネットは従来のイーサネットと比べてどのような利点があるのでしょうか
従来のイーサネットには2ペアもしくは4ペア線が必要でした。これに対しSPEに必要なのは1ペアだけです。コストと重量を削減し、小型化により新たな機器および新たな産業現場への導入を可能にします。このようにSPEはIIoTの基盤をもたらします。
シングルペアイーサネット用のコネクタにはどの規格が選ばれたのでしょうか。
2018年に ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3およびTIA 42で、同一インターフェース規定のための国際的選択手続きが実施されました。この20を超える専門委員会による選択手続きの結果、2種類のコネクタ面が選ばれました：
- ビル配線（M1I1C1E1）にはIEC 63171-1に準拠したコネクタ面: CommScope
- 産業用および産業アプリケーション用（M2I2C2E2およびM3I3C3E3）IEC規格63171-6（旧IEC 61076-3-125）に準拠したコネクタ面:
HARTING T1 Industrial
こうしてSPEインターフェースでグローバルな合意が得られました。
シングルペアイーサネットでもデータと電力を同時に伝送できますか？
新SPE伝送規格では、電力伝送も標準化されています。PoDL（Power over Data Line）という名称で、最大50Wの電力を効率的に供給できます。
シングルペアイーサネットのデータ伝送速度は？
既に利用可能なイーサネット規格 IEEE 802.3bp 1000BASE-T1では、1ペアのみの銅線で1Gbpsのデータ伝送が可能です。現在、IEEEではより高速の最大10Gbps (IEEE 802.3ch)の新規格を策定中です。この伝送速度は高分解能度のセンサやビデオ伝送に必要とされます。また、低速10Mbps (IEEE 802.3cg)の規格も策定されています。当規格は伝送距離最大1,000mを実現、ほぼすべてのフィールドバス接続を置き換えることができます。
Woher kommt die Single Pair Ethernet Technologie?
Ausgangspunkt für die Entwicklung von SPE ist der BroadR-Reach Standard, der von der Broadcom Corporation entwickelt wurde. Nachdem die Automobilindustrie auf der Suche nach einem Nachfolger für den CAN-Bus dieses neue TCP/IP basierte Übertragungsverfahren identifiziert hatte, wurde der erste SPE-Standard von der IEEE 802.3 als Standard 100BASE-T1 in IEEE 802.3bw-2015 Clause 96 veröffentlicht. Nun wird SPE auf die Anforderungen der Industrie angepasst.
Bietet Single Pair Ethernet Vorteile in der Automatisierung?
Mit durchgängig normierter SPE Infrastruktur kann Ethernet erstmalig sinnvoll von der Cloud bis in die Sensor-Aktornetzwerke der Feldebene vordringen. Damit werden Medienbrüche vermieden und eine einheitliche Kommunikationsbasis geschaffen. Die Realisierung des IIoT.
Welche Standards gibt es für Single Pair Ethernet-Steckverbinder?
Folgende Normenprojekte für SPE Steckverbinder sind derzeit in Arbeit:
- IEC 63171 – Basisnorm mit allen notwendigen Spezifikationen und Prüfsequenzen (CD in Vorbereitung)
- IEC 63171-1 – SPE Steckverbinder der Firma CommScope auf Basis der LC Verriegelung für M1I1C1E1 Anwendungen (CDV verfügbar)
- IEC 63171-2 – SPE Steckverbinder der Firma Reichle & De-Massari für M1I1C1E1 Anwendungen (CD verfügbar)
- IEC 63171-3 – SPE Steckverbinder der Siemon basierend auf einem Paar des bekannten Tera Steckverbinders für M1I1C1E1 Anwendungen (NP verfügbar)
- IEC 63171-4 – SPE Steckverbinder der Firma BKS für M1I1C1E1 Anwendungen (NP verfügbar)
- IEC 63171-5 – SPE Steckverbinder der Firma Phoenix Contact basierend dem IEC 63171-2 Steckgesicht für M2I2C2E2 und M3I3C3E3 Anwendungen (CD verfügbar)
- IEC 63171-6 (bisher IEC 61076-3-125) – SPE Steckverbinder der Firmen HARTING und TE Connectivity für M2I2C2E2 und M3I3C3E3 Anwendungen (CDV verfügbar, FDIS in Vorbereitung und finale Veröffentlichung 2019)
Was sind die Vorteile von Single Pair Ethernet für die Automatisierung?
SPE ermöglicht in der Automatisierung die Anbindung der Feldebene mit Gbit/s Ethernet. Damit werden Medienbrüche überflüssig und jeder Sensor wird mit TSN echtzeitfähig.
Was sind die Vorteile von SPE in Bahnanwendungen?
SPE Kabel wiegen pro 100 Meter etwa 1,6 kg weniger als Standard Ethernet-Kabel. Mit dieser Gewichtseinsparung kann ein Bahnbetreiber über einen Lebenszyklus etwa 14.000 Euro Betriebskosten einsparen.
Bietet Single Pair Ethernet Vorteile in der Robotik?
SPE Kabel sind mit nur noch einem Adernpaar deutlich dünner und damit flexibler als Standard Ethernet-Kabel. Je dünner das Kabel ist, desto mehr Biege,- und Torsionszyklen widersteht es. Das bedeutet im Ergebnis eine längere Lebensdauer und Kostenersparnis. Damit ist SPE die ideale Verkabelung für zukünftige Robotikanwendungen.
Kann man Single Pair Ethernet über bestehende Netzwerkkabel übertragen?
Das sogenannte Cable Sharing, also die Übertragung von SPE über vierpaarige Ethernetkabel ist theoretisch möglich aber nicht sinnvoll. Die Übertragungslänge für 1GBit SPE ist momentan noch auf 40 Meter beschränkt. Für eine sichere Übertragung müsste das Kabel einen Cat.7 Standard erfüllen. Dies ist sehr selten der Fall. SPE ist sinnvoller als Ergänzung zu Standard Ethernet und als Ersatz für Feldbusse zu sehen.
Für welche Anwendungen macht Single Pair Ethernet Sinn?
Durch sehr kleine Gerätebuchsen ist SPE die ideale Technologie für moderne Kamerasensoren in industriellen Anwendungen. Sie benötigen hohe Datenraten über eine kleine und robuste Schnittstelle. Diese Anforderungen erfüllt unser HARTING T1 Industrial nach IEC 63171-6.
Was ist das SPE Industrial Partner Network?
Das SPE Industrial Partner Network ist die erste Anlaufstelle für Nutzer, welche SPE-Netzwerke oder -Geräte aufbauen wollen. Alle Mitgliedsunternehmen sehen Single Pair Ethernet als Grundlage für ein schnelles und nachhaltiges Wachstum des Industrial Internet of Things (IIoT). Das Partner Network betreibt eine eigene Webseite rund um Single Pair Ethernet mit weiteren Informationen.
