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工業網路延遲要求趨嚴 實體層元件性能提升不可免

文‧黃繼寬 發布日期:2020/07/09 關鍵字:工業乙太網EtherCATEthernet/IPProfinetPHY

智慧製造是未來製造業發展的大趨勢,設備聯網則是智慧製造不可或缺的骨幹。乙太網路(Ethernet)具有低成本、容易布署的優勢,在工業生產現場已經存在多年。但隨著新一代工業乙太網對網路延遲提出更嚴格的要求,負責收發網路訊號的乙太網實體層(PHY)元件,必須在規格上有所升級。

德州儀器(TI)半導體行銷與應用產品應用經理林家賢表示,乙太網是目前世界上應用最廣的有線網路技術之一,應用領域遍及資料中心、個人電腦(PC)、工業甚至汽車等不同市場。但資料中心、PC等資訊應用對乙太網的要求,跟工業應用的要求是不同的。資通訊應用對乙太網的需求,多半聚焦在頻寬上,但在工業應用領域,網路延遲、抗干擾與訊號傳輸距離,是比網路頻寬更重要的規格要求。

因此,工業界在標準乙太網的基礎上,發展出許多不同的衍生標準,如EtherCAT、Ethernet/IP、Profinet等,以確保重要的資訊封包能在指定時間內送達,並滿足其他工業環境特有的要求。而隨著工業自動化、智慧化的程度不斷增加,網路在工業現場所扮演的角色更加吃重,負責制定乙太網標準的IEEE也跟著與時俱進,發展出時效性網路(TSN)標準;既有的工業乙太網標準陣營,也大多宣布將採納TSN,發展出新的工業乙太網標準。可以預期的是,未來工業網路設備對延遲的要求,只會比現在更加嚴格。

為滿足工業網路設備對延遲、網路強固性與傳輸距離的要求,TI近期發表一系列乙太網實體層元件,其中包含專為工業乙太網設計的方案,不僅將最大延遲壓到40ns(Tx)與170ns(Rx),同時還內建符合IEC 61000-4-2規範要求的靜電防護能力,且最遠傳輸距離可超過150公尺。此外,這款PHY元件可支援多種現有的工業乙太網標準,因此工業設備或網通設備業者,可以將此元件應用在不同產品線中。
 

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