Single Pair Ethernet (SPE)

Die neuen Single-Pair Ethernet-Technologien eröffnen vielversprechende Möglichkeiten und zielen auf ganz unterschiedliche Anwendungsbereiche ab. Sehr hohe Datenraten von 5 Gbit/s und mehr über relativ kurze Distanzen sind vor allem im Automotive oder Aerospace Bereich interessant. Auf der anderen Seite steht mit 10BASE-T1L eine Technologie, welche sehr Distanzen von 1.5 km oder mehr elektrisch überbrücken kann.

10BASE-T1L und präzise Zeitsynchronisation

In einem Projekt mit einem Industriepartner sollte ein Netzwerk für ein grossräumig verteiltes Messsystem entworfen werden. 10BASE-T1L bietet sich aufgrund der unterstützten möglichen Link-Distanz von über 1.5km und der für Sensoranwendungen ausreichenden Datenrate als Kommunikationstechnologie für die Sensorvernetzung an. Um die Anforderungen an eine Zeitsynchronisation von einer Mikrosekunde für die synchrone Erfassung von Messwerten zu erreichen, muss die Laufzeit der Signale zwischen zwei Knoten genau bestimmt werden. Es stellt sich heraus, dass die Unsicherheit je nach eingesetztem Bauteil und Schnittstelle zur Ankopplung mehrere hundert Nanosekunden betragen kann. Zudem ist die Latenz in den beiden Richtungen systembedingt mit einer unbekannten Asymmetrie belegt. Für anspruchsvolle Anwendungen ist es somit entscheidend, dass geeignete Komponenten und Schnittstellen verwendet werden sowie die wichtigen Parameter richtig gesetzt werden. Das folgende Bild zeigt gemessene und modellierte Werte für die Einweglatenz an der Schnittstelle zum 10BASE-T1L Physical Layer Baustein.

Frame Preemption mit 10BASE-T1L

Das InES untersuchte im Auftrag des APL (Advanced Physical Layer) Projektes, wie sich Latenzen im 10 Mbit/s Ethernet mit Frame Preemption (IEEE 802.3br) reduzieren lassen. Die Resultate wurden gemeinsam mit einem Komponentenhersteller auf der TSN/A Konferenz 2021 präsentiert und trugen dazu bei, dass IEEE das Amendment 802.3de zum Ethernet-Standard erarbeitete und 2022 verabschiedete.