Con la connessione alla rete di un numero sempre maggiore di dispositivi per edifici intelligenti, cresce l’esigenza di collegare tali dispositivi a una distanza maggiore dallo switch di rete.
Le telecamere di sicurezza, i sistemi di controllo degli accessi, i sensori e i dispositivi wireless vengono collocati dove se ne richiede la necessità e spesso non si trovano a una distanza standard di 100 metri dall’armadio di rete più vicino. Queste condizioni determinano il bisogno di soluzioni standardizzate a portata estesa per collegare e alimentare questi dispositivi remoti.
Oggi esistono varie opzioni per estendere la portata ai dispositivi remoti: cavo ottico, estensori Power over Ethernet, alimentazione ausiliaria, convertitori multimediali e altro. Queste opzioni sono ad hoc, seguono protocolli diversi e hanno risultati diversi, alcuni più efficaci di altri.
Ethernet a coppia singola
Il Single Pair Ethernet (SPE) è una nuova tecnologia in grado di soddisfare questa crescente domanda. Fornisce apparecchiature di rete standardizzate, infrastrutture di cablaggio e apparecchiature di test sul campo, a distanze fino ad almeno 1.000 metri.
Negli spazi degli edifici e anche in quelli ‘intelligenti’, SPE ha un grande potenziale. La norma ANSI/TIA-568 fornisce una guida agli standard per le telecomunicazioni all’interno degli edifici, compreso un addendum che standardizza lo SPE bilanciato. Questo addendum copre l’implementazione di 10BASE-T1L Single Pair Ethernet, consentendo distanze da 400 metri a 1.000 metri, il che rende possibile il collegamento e l’alimentazione di sensori e dispositivi remoti che supportano i sistemi di smart building.
SPE consente l’erogazione di energia Power over Data Line (PoDL) e una larghezza di banda fino a 10 Mb/s su canali lunghi almeno 1.000 metri e supporta gli standard in fase di sviluppo per larghezze di banda di 100 Mb/s su canali di lunghezza inferiore.
Queste funzionalità favoriranno la convergenza di Ethernet nelle seguenti applicazioni:
- Sensori e valvole per l’automazione di processo
- Automazione logistica VFD e trasportatori
- Aggiornamenti da sensori analogici a sensori intelligenti
- Aggiornamenti dell’automazione degli edifici a BACnet/IP
Futuro senza batterie
Uno dei vantaggi dell’alimentazione di sensori e dispositivi tramite Single Pair Ethernet è l’eliminazione della necessità di batterie nei sensori e in altri dispositivi remoti. Per una rete di sensori alimentati a batteria, si stima che nel tempo il 30% dei sensori non mission-critical sarà sempre fuori uso. Ciò è dovuto alla difficoltà nella sostituzione di batterie guaste. In un white paper di Panduit sul valore della gestione di una rete cablata e wireless, è stato rilevato che in una struttura di un milione di metri quadrati, sarebbero necessarie da tre a cinque ore di manutenzione al giorno solo per sostituire le batterie dei sensori.
L’alimentazione dei sensori tramite SPE significa che i sensori rimarranno funzionanti, rendendoli più efficaci con un costo di manutenzione inferiore. Inoltre, poiché i collegamenti SPE forniscono energia ai dispositivi collegati, è possibile implementare sistemi UPS (Uninterruptable Power Supply) di rete per evitare interruzioni della rete.
Ad oggi cominciano ad affacciarsi sul mercato adattatori e switch 10BASE-T1L, che consentono di collegare dispositivi come contatori di persone, sensori di presenza e sensori ambientali. L’interesse per l’implementazione di questi dispositivi sta aumentando rapidamente, poiché le aziende cercano di rendere i loro edifici più “sani”.
Convalida delle reti di comunicazione a coppia singola
L’Ethernet a coppia singola è un’altra forma di Ethernet utilizzata altrove nelle reti degli edifici e può essere testata e messa in servizio utilizzando le pratiche accettate per le reti Ethernet a più coppie. Il collaudo delle reti a coppia singola offre numerosi vantaggi agli utenti finali, sia che le reti di comunicazione a coppia singola vengano utilizzate per l’automazione degli edifici o per l’automazione industriale, sia che vengano utilizzate per comunicare attraverso lo stack del protocollo Internet o con comunicazioni seriali tramite bus di campo.
Tutte le applicazioni di rete di comunicazione, siano esse Ethernet, fieldbus o analogiche, richiedono che i segnali elettrici trasmessi attraverso il cablaggio raggiungano il ricevitore senza una perdita inaccettabile di potenza del segnale o un eccessivo rumore. Se il rapporto segnale/rumore è troppo alto, l’applicazione non funziona correttamente, con conseguente perdita di dati e necessità di ritrasmissione.
La verifica del cablaggio, indipendentemente dall’apparecchiatura attiva, determina se l’installazione è in grado di supportare applicazioni a coppia singola come 10BASE-T1L, Ethernet-APL o anche dispositivi di comunicazione più semplici quando sulla rete è in funzione un’apparecchiatura conforme.
Migliori pratiche per i test
Per avere la massima certezza che il cablaggio sia in grado di supportare SPE, serve utilizzare un tester calibrato che soddisfi i requisiti di TIA-5071/IEC 61935-4, per caratterizzare il cablaggio in base alle specifiche di collegamento o canale necessarie per l’applicazione.
Il tester misurerà tutti i parametri di trasmissione necessari per garantire il funzionamento. Individuerà inoltre eventuali difetti dovuti ai materiali o alla lavorazione, riducendo così il tempo necessario per la messa in servizio e la risoluzione dei problemi della rete.
Il cablaggio dei bus di campo tradizionali ha una struttura simile a quella del cablaggio SPE, ma non è progettato per l’uso alle frequenze più elevate riscontrate con SPE. Prima di un aggiornamento brownfield alle applicazioni SPE, è necessario testare i cavi fieldbus installati per determinare se sono utilizzabili per l’applicazione. La verifica dell’infrastruttura di cablaggio riduce i tempi di installazione e i tempi di inattività della rete. È importante collaborare con il produttore di cavi e con il fornitore di apparecchiature di test per garantire che vengano eseguiti i test giusti per stabilire la conformità e la garanzia dell’applicazione.