Was ist Single Pair Ethernet (SPE)?

Single Pair Ethernet (SPE) ist eine Ethernet-Technologie, bei der ein einziges verdrilltes Adernpaar zur gleichzeitigen Übertragung von Daten und Strom verwendet wird. Im Gegensatz zum herkömmlichen Ethernet, das in der Regel vier Adernpaare (acht Leiter) erfordert, vereinfacht SPE die Netzwerkinfrastruktur und ermöglicht gleichzeitig hohe Datengeschwindigkeiten und lange Übertragungsstrecken. Es wird häufig in der industriellen Automatisierung, in der Automobilindustrie und in IoT-Anwendungen eingesetzt.

SPE unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht vom herkömmlichen Ethernet:

• Weniger Drähte: Es wird nur ein verdrilltes Kabelpaar anstelle von vier verwendet, was das Kabelgewicht und die Kosten reduziert.
• Größere Entfernung: Unterstützt die Datenübertragung über bis zu 1.000 Meter, im Vergleich zu 100 Metern bei Standard-Ethernet.
• Strom und Daten kombiniert: Kann mit Power over Data Line (PoDL) Strom über dasselbe Kabel liefern, wodurch separate Stromkabel überflüssig werden.
• Optimiert für IoT und industrielle Anwendungen: Ideal für industrielle Automatisierung, Automotive und eingebettete Anwendungen, bei denen Platz- und Gewichtsbeschränkungen kritisch sind.

• Kosteneffektiv : Reduziert die Verkabelungskosten und vereinfacht die Netzwerkinfrastruktur.
• Leicht und Platz sparend : Ideal für kompakte Anwendungen, z. B. in der Automobilindustrie und Robotik.
• Unterstützt große Entfernungen : Je nach verwendetem Standard können Daten über eine Entfernung von bis zu 1.000 Metern übertragen werden.
• Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung : Unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbps bei Kurzstreckenanwendungen.
• Stromübertragung : Ermöglicht es Geräten, über ein einziges Kabelpaar sowohl Strom als auch Daten zu empfangen.
• Verbesserte Zuverlässigkeit : Weniger Kabel bedeuten weniger Fehlerpunkte, was die Stabilität des Netzwerks verbessert.

SPE ist weit verbreitet in:

• Industrieautomation - Verbindung von Sensoren, Steuerungen und Aktoren in intelligenten Fabriken.
• Automobilindustrie - Einsatz in modernen Fahrzeugnetzwerken als Ersatz für schwerere Altverkabelung.
• Gebäudeautomatisierung - Intelligente Beleuchtungs-, Sicherheits- und HLK-Systeme.
• Bahn und Transport - Leichtgewichtige Netzwerke für Züge und Flugzeuge.
• IoT (Internet der Dinge) - Verbindung von Endgeräten in intelligenten Städten und in der Fertigung.

Single Pair Ethernet kann mehrere Datenraten unterstützen, darunter:

• 10 Mbit/s (für Entfernungen bis zu 1.000 m)
• 100 Mbit/s (für Entfernungen bis zu 400 m)
• 1 Gbit/s (für Entfernungen bis zu 40 m)
• 10 Gbit/s (für Ultrakurzstreckenanwendungen)

Die Geschwindigkeits- und Entfernungsmöglichkeiten hängen von dem jeweils verwendeten IEEE-Standard ab.

SPE wird durch mehrere IEEE 802.3-Standards geregelt, darunter:

• IEEE 802.3cg - 10BASE-T1 (10 Mbit/s über bis zu 1.000 m)
• IEEE 802.3bw - 100BASE-T1 (100 Mbit/s über bis zu 40 m)
• IEEE 802.3bp - 1000BASE-T1 (1 Gbit/s über bis zu 40 m)
• IEEE 802.3ch - 2,5GBASE-T1, 5GBASE-T1 und 10GBASE-T1 (Hochgeschwindigkeitsanwendungen im Nahbereich)

Ja. Power over Data Line (PoDL) ist eine SPE-Funktion, mit der Geräte über eine einzige verdrillte Zweidrahtleitung sowohl Strom als auch Daten empfangen können, ähnlich wie Power over Ethernet (PoE) in herkömmlichen Netzwerken. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer separaten Stromverkabelung, was die Installationskosten senkt.

SPE erfordert spezielle Switches, Anschlüsse und Adapter für die Integration in herkömmliche RJ45-basierte Ethernet-Netzwerke. Medienkonverter und Gateways können jedoch die Lücke zwischen SPE und Standard-Ethernet überbrücken.

Die Industrie hat IEC 63171-6 und IEC 63171-2 als Standardsteckertypen für Single Pair Ethernet eingeführt. Diese Steckverbinder sind:

• Kompakt und robust
• Entwickelt für Industrie- und Automobilumgebungen
• Kompatibel mit der bestehenden Infrastruktur durch Adapter

Die maximale Übertragungsentfernung hängt von der Datenrate ab:

• 10 Mbit/s - bis zu 1.000 Meter
• 100 Mbps - bis zu 400 Meter
• 1 Gbit/s - bis zu 40 Meter
• 10 Gbps - Nur Kurzstreckenanwendungen

SPE soll das herkömmliche Multipair-Ethernet nicht ersetzen, sondern vielmehr ergänzen, insbesondere in Industrie-, Automobil- und IoT-Umgebungen, in denen Gewicht, Platzbedarf und Langstreckenübertragung kritische Faktoren sind. Standard-Ethernet wird weiterhin in Hochleistungsrechnern, Büronetzwerken und Rechenzentren eingesetzt.

• Reduziert die Komplexität der Verkabelung in Fabriken und intelligenten Gebäuden.
• Ermöglicht direkte Konnektivität zwischen Sensoren, Aktoren und Steuerungen ohne zusätzliche Gateways.
• Unterstützt Echtzeitkommunikation für industrielle Anwendungen.
• Power over Data Line (PoDL) macht eine separate Stromverdrahtung überflüssig.

• Ersetzt sperrige Kabelbäume in Fahrzeugen, reduziert das Gewicht und verbessert die Kraftstoffeffizienz.
• Unterstützt fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und autonomes Fahren.
• Ermöglicht Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Steuergeräten, Sensoren und Kameras.
• Vereinfacht die Netzwerktopologie für Fahrzeugarchitekturen der nächsten Generation.

Ja. SPE wird aufgrund seiner Effizienz, Kosteneffizienz und Langstreckenfähigkeit in allen Branchen immer häufiger eingesetzt. Mit zunehmender Unterstützung von Netzwerkherstellern, industriellen Automatisierungsunternehmen und dem Automobilsektor wird erwartet, dass SPE eine bedeutende Rolle in der Zukunft des industriellen IoT und der Fahrzeugvernetzung spielen wird.

• IEEE 802.3-Normen: https://standards.ieee.org
• SPE Industriepartner-Netzwerk: https://singlepairethernet.com