以太网无处不在——从商店的销售点，体育场馆的LED标牌，甚至工业自动化过程的某些部分。然而，尽管它无处不在，但在某些领域它还没有实现广泛和一致的使用。在本文中，我将特别关注一个领域，即在远程工业、建筑和过程自动化应用中以10mbps的长距离(>1 km)两线组网，如图1中的现场传感器。
图1:可以使用10BASE-T1L以太网的现场传感器
以太网还没有“达到”这些应用的原因有几个——最明显的是，直到最近，还没有以太网规范支持这种电缆长度。如果没有定义的规范，设计人员必须在网络开发的某些部分使用现有的以太网标准，而在其余部分使用其他方法。但是这种方法带来了一些挑战，例如增加网关来支持混合协议，这大大增加了系统的复杂性。
电缆使用也存在挑战，如图2所示，标准以太网实现通常使用两到四根双绞线，而不是为单对通信设计的。
图2:建筑控制应用中用于10/100-Mbps通信的标准以太网接口
由于许多工厂和楼宇自动化设计人员可能已经在使用现有的单对现场总线技术，例如4- 20ma电流回路、高速公路可寻址远程传感器(HART)和用于远程应用的控制和通信(CC)链路，通过协议转换将以太网添加到其网络中可能会增加电缆的成本和重量。
幸运的是，单对以太网物理接口，特别是10BASE-T1L标准的以太网物理接口，旨在帮助工程师提高工业通信的带宽，并在不增加电缆成本或网络复杂性的情况下，将网络统一在单一接口协议下。
用一根电缆将10mbps以太网信号传输得更远
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满足DP83TD510E，是IEEE 802.3 g 10BASE-T1L规范的以太网PHY。该设备旨在将过程、工厂和建筑自动化应用中的工业通信扩展到2公里 |
什么是单对以太网?
在最基本的层面上，单对以太网是通过一对双绞线实现的以太网。该标准还允许在单对电线上共存电源和数据，这被称为数据线供电。
整个单对以太网规范包括三个不同的类别，如表1所示。
标准 |
IEEE 80803cg 10BASE-T1L |
IEEE 802.3bw 100BASE-T1 |
IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 |
带宽 |
10 Mbps的 |
100 Mbps |
1000 Mbps |
电缆延伸规格 |
1000m (2.4 V p2p);200m (1v p2p) |
50米 |
15米 |
功耗 |
< 110兆瓦 |
< 220兆瓦 |
< 600兆瓦 |
沟通 |
全双工 |
全双工 |
全双工 |
媒体访问控制接口 |
媒体独立接口(MII)，简化媒体独立接口(RMII) |
MII, RMII，串行千兆媒体独立接口(SGMII)，简化千兆媒体独立接口(RGMII) |
RGMII, SGMII |
可用TI phy |
DP83TD510 |
DP83TC811 |
DP83TG720 |
表1:单对以太网类别规格要求和相关的TI以太网物理
单对以太网的类别使用“xBASE-T1”命名法。1-Gbps单对以太网是1000BASE-T1, 100 Mbps是100BASE-T1, 10 Mbps是10BASE-T1L或10BASE-T1S，这取决于它的实现方式。所有三个版本都有电气和电子工程师协会(IEEE) 802.3规范。表1总结了每个类别之间的主要区别。出于讨论的目的，我们将重点讨论10BASE-T1L，用于10mbps的长距离网络。
10BASE-T1L单对以太网的主要优点是什么?
除了使用更少的电缆外，单对以太网还有助于消除协议转换和其他干预的需要，以实现操作员和边缘节点之间快速、无缝的数据传输。这种数据传输的自由克服了上述挑战，并支持增强预测性维护和系统健康、安全和吞吐量所需的大量数据。
如图3所示，扩展的连接使从任何联网设备上的应用程序到最偏远的边缘节点(如现场发射机或建筑物控制器)都可以使用以太网网络，而无需牺牲距离或数据速率。在某些情况下，从一些遗留的现场总线协议升级时，可以重用现有的线束。
图3:建筑控制器中用于10mbps通信的单对以太网接口
10BASE-T1L单对以太网物理层(PHYs)的低功耗DP83TD510在系统功率预算中为其他关键系统组件留下更多空间。电力效率的提高很重要，因为它降低了整体运营成本，并有可能降低碳排放。低功耗还有助于支持以太网高级物理层规范中定义的本质安全实现，满足该标准的外部终止方案。有关DP83TD510E如何帮助设计人员扩展网线覆盖范围的更多信息，请参阅应用说明。通过IEEE 802.3 g 10BASE-T1L以太网物理扩展网络覆盖和连接”。
要了解DP83TD510E的工作情况，请观看我们的视频。”远程连接:10BASE-T1L单对以太网PHY演示“这个演示展示了DP83TD510E如何在水传感器和洪水指示器之间实现10mbps的长距离通信。
随着IEEE 802.3 g的发展，现在可以通过一对扭曲的电线更快、更远地传输数据。这一创新使设计人员能够将以太网带到网络的最远程边缘节点，并支持相同的网络协议，无论他们位于世界上的任何地方。
