单对以太网（SPE）在各个领域的优势和潜力介绍

近期，SPE系统联盟成员联合发布了单对以太网（SPE）白皮书，以促进和支持SPE技术的互操作性和长期演进。

该白皮书面向需要了解SPE技术及应用领域的产品经理和研发人员和深入介绍了SPE在各个领域的优势和潜力，以及在当前和未来广泛环境中的应用：包括在自动化工厂、工业物联网（IoT）、机器人、建筑、港口货运自动化，甚至在恶劣环境中的海上风电能源领域的自动化控制、以及在传感器越来越密集的智慧城市的数据采集等场景。

SPE系统联盟介绍

伴随单对以太网（SPE）技术的发展，Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle & De-Massari (R&M), Fluke Networks和 Telegärtner 合作关系不断加强，并成立SPE系统联盟。

在这个团队中，来自不同行业和应用领域的领先技术公司聚集在一起，整合各自的SPE专业知识并有针对性开展交流。

该联盟的成员以追求推动SPE在工业物联网（IIoT）以及相关领域的进一步发展为目标。

目前，罗森伯格、Datwyler、Kyland、Microchip Technology、SICK、O-Ring、Draka/Prysmian Group和University 4 Industry 等公司也正式加入该联盟；有关SPE系统联盟的更多信息，请访问http://www.singlepairethernet.com

SPE强大的优势

首先我们已经没有必要拿单对以太网对标在工业场景中不具备普适性的无线连接，在与其他有线连接的比较中，单对以太网在相同的紧凑接口中提供数据线(PoDL)供电，只使用两根线缆即可完成对数据和电力的传输。

传统的有线连接是四根线缆，更少的线缆意味着更低的成本，意味着机械设备有了更充分的自由度。从一个更刁钻的角度来说，线缆Cu含量的减少是不是也意味着能用更少的能量实现更快的传输。这么看来，成本这笔账，怎么算都不会亏。

上面说到单对以太网能够在短距离内达到1Gb/s的连接速度，其电缆长度可以达到1000米，传输速度10MB/s，进行数据通信时单对以太网使用600MHz的带宽。

通信传输优势很明显，无须赘述。我们关注的是，单对以太网连接其中一个端子用于1Gbps/600MHz的数据传输，另一个支持电流高达8A的电力传输。

这种将数据与电源混合连接必须要做到金属屏蔽分离，以避免功率信号与数据信号的干扰。

总的来看，这种技术使连接器整体尺寸变小，减少了很多终端的工作量。

单对以太网将以太网降低到传感器执行器级别，并将传感器执行器直接连接到自动化系统或云端，对于工业互联是极大的帮助。

在SPE应用领域中，传输信道是由各种电缆和连接器组成。系统基于（例如，ISO/IEC 11801系列标准）带宽、衰减、回波损耗和铠装尺寸等传输参数来确定信道，连接器和电缆需根据相应的信道要求进行设计。

SPE仅需使用一对电线，便可提供电力和数据传输

传输速率可达10Mbit /S，最大传输长度1公里；当速率需要至1Gbit /S，最大传输长度可达40米，即使对于应对极其复杂的传感器技术也能否轻松应对。此外，其还可集成扫描仪和摄像头。相较之下，快速以太网需要两对导线，千兆及以上以太网需要四对导线，空间结构占据量明显大于SPE。

IEC46C委员会正在积极推进这项工作，固定路由带宽为20 MHz的线缆，适用于10BaseT1的信号传输，带宽为600 MHz的电缆适用于100BaseT1和1000BeT1 的传输（IEC 61156-11系列标准及关联标准）。

SPE的优势实现了信号和电源同步传输，例如从开关到传感器。在建筑布线领域被称为PoE，在这里称作单对电缆（power over data line）。

基于横截面和线缆长度，传输的电能可达约15W。工业和建筑领域中在不同环境条件对机械、耐腐蚀、耐热、防火及电磁电阻方面有有这不同的要求，联盟成员Datwyler和Draka Prysmian集团共享了他们丰富经验。

单对以太网给了整个工业网络一个实现协议标准化的契机。为什么这么说呢，考虑到工业设备里数量庞大的传感器和执行器，虽然以太网是很多工业网络的标准，但在工业现实场景里各种系统层出不穷，一系列的传统网关多到数不胜数。

单对以太网在弥合以太网和其他各类系统上的作用，是业界对其性能优势之外更感兴趣的地方。

审核编辑：刘清