В марте 2018 года, рабочая группа по созданию 1-парного Ethernet протокола IEEE 802.3cg провела встречу недалеко от Чикаго с целью определить электрические требования для протокола 10Base-T1 (предполагаемое название протокола). Рабочая группа прогнозирует утверждение стандарта в июне 2019 года.

В течение более чем 25 лет структурированные кабельные системы для передачи голоса и данных были стандартизированы как использующие 4-парный кабель, сочетающий UTP, ScTP или Sc/FTP. На сегодняшний день они способны поддерживать скорость передачи до 40 Гбит/с на 30 метрах кабеля категории 8. Предпосылкой для такого была необходимость обеспечения более широкого рабочего диапазон для потребностей заказчиков.



Внезапно возникший интерес к построению автоматизации и смарт-систем, а также развитие концепции управления бытовыми приборами через Интернет (IoT) начали оказывать влияние на масштабы распространения кабельных систем нового поколения. По сравнению с традиционными системами обмена данными, датчикам освещения, контроллерам отопления и вентиляции, системам контроля доступа и использования, а также другим смарт-системам для работы требуется очень небольшой диапазон частот. Во время получения запроса от контроллера или запуска через внешний источник датчик передает всего лишь несколько байт данных.

Нехватка ширины полосы пропускания необходимой для этого сегмента сети привела IEEE к разработке нового Интернет-протокола для работы только на одной паре UTP/STP кабеля. В течение нескольких последних лет для этого использовались протоколы 100Base-T1 и 1000Base-T1, хотя первоначальным их предназначением было увеличение общего рабочего диапазона частот, доступного по существующим 4-парным кабелям в основном промышленного оборудования.


Новая функция Ethernet

В марте 2018 года, рабочая группа по созданию 1-парного Ethernet протокола IEEE 802.3cg провела встречу недалеко от Чикаго с целью определить электрические требования для протокола 10Base-T1 (предполагаемое название протокола). Рабочая группа прогнозирует утверждение стандарта в июне 2019 года.


Основные функции 802.3cg:

10Base-T1s –15-метровый сегмент канала связи с не более 4 in-line-коннекторов, работающих в диапазоне 0,3-200 МГц.
10Base-T1L – 1000-метровый сегмент канала связи с не более 10 in-line-коннекторов, работающих в диапазоне 0,1-20МГц.
25-метровый смешанный сегмент с 8 или более узлами (сетевые устройства)
Поддержка линий передачи энергии и данных по 1-парному протоколу 802.3bu при использовании для двухточечных соединений и междугородных линий.
Поддержка как автомобильных, так и промышленных устройств.

Существенное изменение требований к установке, с которым уже столкнулись провайдеры локальных сетей LAN, стало количество коннекторов на сегмент. Отрасль промышленности является основным целевым рынком для протокола 100Base-T1, кабели в таких устройствах проходят через герметичные корпуса по защищенным кабелепроводам.

Электроника стоит немного, занимает мало места и потребляет очень мало энергии, что позволяет 10Base-T1 обеспечить массу преимуществ перед существующим функционированием 1-парного Ethernet. В ближайшем будущем ожидается, что именно новый протокол станет предпочтительным при прокладке кабелей к датчикам, пускателям и другим устройствам, оперирующим малыми объемами данных.

В связи с тем, что такие сети получают все большее и большее распространение, область применения этой новой системы тоже выходит далеко за рамки простой прокладки кабеля. Так, например, автомобили тоже становятся смарт-устройствами, что дает представление о будущем применении и в автомобильной отрасли.


Требования к кабелю

Кабель, поддерживающий протокол 10Base-T1 может быть, как коротким и компактным, так и длинным и массивным. Конструкторам коммерческих устройств нужно будет иметь дело с тысячами устройств и датчиков. Учитывая о каком количестве кабелей может идти речь, безусловно, чем они меньше, тем лучше. Поэтому вполне можно ожидать в скором времени проводники 24 AWG с сокращенным поперечным сечением кабеля. При максимальной частоте всего в 200 МГц, межкабельных наводок быть не может, поэтому кабели можно стягивать плотнее и не бояться интерференции.  UTP кабель категории 6A чаще всего изготавливается в толстой изоляции, которая служит для увеличения расстояния между проводниками кабелей связки и снижения воздействия межкабельных наводок на частоте 500МГц.

Требования к кабелю для промышленных устройств, для которых разрешаются сегменты до 1000 м, немного отличаются.  Длинные сегменты страдают от линейных потерь (затухания), которые устраняются двумя способами. В первом случае, при наличии сегментов в 1000 м, работающих по протоколу 10Base-T1, используют физический уровень (трансивер Ethernet), который работает на частоте 20МГц, для сравнения – физический уровень в 15 метров работает на частоте 200 МГц. Затухание пропорционально длине сегмента и частоте. Итак, в более длинных кабелях увеличивается затухание, а ограничение частоты до 20Мгц снижает его. Однако, этого недостаточно. Проводники в кабеле для сегментов длиной 1000 м могут иметь сечение до 18AWG, что еще больше снизит затухание.  

Начали появляться группы стандартов ANSI/TIA и ISO/IEC, регламентирующих кабели и устройства, работающие по протоколу 802.3cg/10Base-T1.


Разработка стандартов для 1-парных кабелей

Группы стандартов для структурированных кабельных систем и ANSI/TIA, и ISO/IEC уже вскоре пополнятся спецификациями для 1-парных кабелей в коммерческих и промышленных устройствах, с описанием скорости передачи данных и расстояний.  

Ассоциация производителей средств телекоммуникации (англ. TIA) начала работу над новым стандартом для 1-парных кабелей, который будет опубликован под именем TIA-568.5. Стандарт будет описывать 1-парные кабели, поддерживающие скорость 10 Мбит/с на расстоянии до 100 м, 100 Мбит/с на 15 м и 1 Гбит/с на 15 и 40 метров. Такие кабели будут также поддерживать принцип передачи энергии по каналу связи PoDL, альтернативный принципу PoE. Кабели смогут обеспечивать передачу до 50 Ватт по 1 паре кабеля 24 AWG.

TIA также начала работу над дополнением к стандарту промышленных кабелей TIA-1005, который будет описывать кабели, поддерживающие скорость 10 Мбит/с на сегменте до  1000 м. Для предотвращения потерь сигнала на такой длине кабеля, размер проводника в этом случае будет увеличен до 18 AWG.

Подобную деятельность ведет и ISO. Стандарты ISO 11801-9906 Ed. 1 и 11801-6 Ed.1/Amd.1 будут охватывать характеристики коммерческих 1-парных кабелей на 10/100/1000 Мбит/с, а 11801-3 Ed.1/Amd.1 будет описывать кабели для промышленного применения.


Конец RJ45?



И TIA, и ISO находятся на этапе выбора разъема для подключения таких 1-парных кабелей в различных областях применения. Хотелось бы, что бы это был разъем размерами в два или три раза тоньше, чем RJ45, поддерживающий размеры изолированных и неизолированных проводников 18-26 AWG, с током в 1 А. На последней встрече TIA TR-42.7 в феврале 2018 года пять производителей уже представили свои первые предложения, а встреча ISO SC25/WG3 состоится уже в следующем месяце.

Предложения разнятся от разъема по типу LC с металлическими контактами вместо оптоволоконных соединений, до 1-парного варианта существующего 4-парного коннектора категории 7.  Оба комитета планируют выбрать разъем путем серии голосований в октябре 2018 года.

Компании, представившие новые разъемы заявляют, что откажутся от прав интеллектуальной собственности на интерфейс разъема, позволив тем самым любой компании производить коннекторы, совместимые с выбранной конструкцией. Ожидается, что права интеллектуальной собственности будут распространяться на интерфейс между кабелем и разъемом. Здесь уже компании могут вносить инновации касательно скорости, интегрируемости и простоты использования в конечной продукции.  

До полевых испытаний характеристик, описанных в стандартах для 1-парных кабелей еще очень далеко. Однако, мы знаем, что кабель на 1 Гбит/с будет тестироваться с частотой до  600 МГц и большинство существующих компаний, занимающихся сертификацией кабелей, намерены испытывать и частоты до 1 ГГц. На данный момент известно лишь какие испытания необходимы и какие будут критерии приема/отказа, и что на частотах выше 400 МГц, возникает проблема межкабельных наводок. И пока мы ждем начала использования UTP кабеля, компетентные организации могут принять решение в пользу STP, что позволит свести на нет все опасения касательно межкабельных наводок