单对双绞线以太网（以太网se属于spn架构哪一层）

具有先进传感和控制功能的互联设备在工业应用中变得越来越普遍。在这些设备互联的过程中，工业互联的概念开始出现。无论是有线连接还是无线连接，提高自动化效率已经成为重中之重。传感设备和控制设备的高密度自然会导致互连数量的增加。不可否认，虽然工业无线网络可以在一定程度上解决一些互连挑战，但工业无线网络通常需要某种类型的物理连接，并且无线网络并不适合所有工业环境。

单对以太网（SPE）在工业场景中的兴起

在上述互连中，以太网连接可能需要多条线来实现快速100 Mbps 以太网甚至Gbps 以太网线。复杂、成本高、无法保证传感器采集的信息能够及时交换，不符合工业互联网的期望。

（单对以太网连接，TE）

单对以太网技术是一种能够在短距离内实现1Gb/s连接速度并进行双向通信的技术。最初，这种连接技术广泛应用于汽车中。根据IEEE 802.3传输标准，单对以太网技术已融入新一代汽车中，并取代了CAN等总线系统。该技术可以将控制、通信和各种其他安全功能集中到以太网上，这正是工业自动化互连所需要的。

单对以太网在工业场景中的引入最直接的驱动因素是满足高效双向通信的应用需求。 1Gb/s的连接速度可实现双向通信，实现设备到基础设施、设备到云端的实时安全连接。且不说单对以太网的成本和易用性，其增强的传感器数据分析能力和更快的错误响应速度就足够吸引人了。

单对以太网有哪些优点？

首先，我们不再需要将单对以太网与工业场景中不通用的无线连接进行比较。与其他有线连接相比，单对以太网以相同的紧凑接口提供数据线（PoDL）。供电，仅使用两根电缆即可完成数据和电力的传输。传统的有线连接是四根电缆。更少的电缆意味着更低的成本和更大的机械设备自由度。从更棘手的角度来看，电缆中铜含量的减少是否也意味着可以使用更少的能量来实现更快的传输？从这一点来看，无论你如何计算成本，都不会亏本。

如上所述，单对以太网可以在短距离内达到1Gb/s的连接速度。电缆长度可达1000米，传输速度为10MB/s。一对以太网使用600MHz 的带宽进行数据通信。通信传输的优点是显而易见的，无需进一步阐述。我们正在研究的是单对以太网连接，其中一个终端用于1Gbps/600MHz 的数据传输，另一个终端支持高达8A 的电力传输。这种数据和电源的混合连接必须用金属屏蔽隔开，以避免电源信号和数据信号之间的干扰。

（SPE技术、SPE联盟）

总体而言，该技术减小了连接器的整体尺寸，并减少了大量的端子工作。单对以太网将以太网降低到传感器执行器层面，将传感器执行器直接连接到自动化系统或云端，这对工业互联有很大帮助。

单对以太网的PoDL 问题

上面提到了紧凑型接口中的数据线供电（PoDL）。 PoDL的另一个作用是改善长距离电力传输的低效率。目前标准单对以太网数据连接可达50W，混合动力数据连接功率在48V时可高达400W。这里出现一个问题，高功率水平可能会导致PoDL 偏离标准。对于大多数电气设备来说，10% 的电压降是可以接受的。对于PoDL，这个值最大可以达到20%。在PoDL线束上进行的功率测试中，在这种情况下，40米的电缆长度将带来接近200W的功率，当电缆长度小于20米时，高功率水平可达400W。为了避免PoDL不偏离标准，一般不使用这个最大值。

使用PoDL 将数据线束和电源线束合并在同一根电缆上。虽然这种设置完成了数据和电力的同时传输，但它有一个缺点。它对噪声和功率电平的变化率有严格的要求，否则会影响数据传输。因此，在工业环境中使用良好的滤波器电路来抑制这种噪声，尤其是在较低兆赫范围内产生的噪声（见下图）尤为重要。

（噪声测试，TE）

概括

单对以太网为整个工业网络提供了标准化协议的机会。我为什么这么说呢？考虑到工业设备中存在大量的传感器和执行器，虽然以太网是许多工业网络的标准，但在实际工业场景中各种系统层出不穷，一系列传统网关不胜枚举。除了性能优势之外，单对以太网在桥接以太网和各种其他系统方面的作用是业界更感兴趣的。