Single Pair Ethernet (SPE)

Ethernet-Verbindungen über Kabel mit nur einem Adernpaar

Netzwerkinfrastruktur für die Industrieautomatisierung - das Industrial IOT

Der einfache Aufbau einer SPE-Verkabelung und die damit verbundene Reduktion von Gewicht, Platzbedarf und Installationsaufwand bieten im industriellen Umfeld viele Vorteile. Mit SPE lassen sich eine Vielzahl von Endgeräten im Industrial IOT wirtschaftlich verbinden.

Die Datenübertragung erfolgt bei SPE über einpaarige Twisted-Pair-Kupferkabel.
Im herkömmlichen LAN-Umfeld (mit 1000Base-T-Hardware), werden zur Datenübertragung vier Kupferdoppeladern benötigt.

Single Pair Ethernet (SPE) beschreibt die Ethernet-Übertragung über ein einzelnes Kupferkabelpaar. Neben der Datenübertragung über Ethernet unterstützt SPE auch die gleichzeitige Stromversorgung der Endgeräte über PoDL (Power over Data Line). Dafür sind bisher zwei Paare für Fast Ethernet (100 MB) und vier Paare für Gigabit Ethernet erforderlich. SPE eröffnet jetzt völlig neue Einsatzoptionen und Anwendungen für Industrial Ethernet.

Bei SPE handelt sich um verschiedene Standards mit denen sich Ethernet-Verbindungen über Kabel mit nur einem Adernpaar herstellen lassen.

SPE Ethernet-Standards

802.3bp (1000Base-T1)
802.3bw (100Base-T1)
802.3cg (10Base-T1)
802.3ch (Multi-Gig Automotive Ethernet, befindet sich aktuell noch in Arbeit, Stand: Dezember 2019)

SPE Steckverbinder

SPE-Steckverbinder mit zuverlässiger Verriegelung und Schutz gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit. Quelle: Weidmüller

Je nach Standard lassen sich Geschwindigkeiten von 10, 100 und 1000 Mbit/s und mit entsprechender Hardware bis zu 10 Gigabit realisieren.

Mit dem 1000Base-T1 Protokoll lassen sich - in Abhängigkeit der Schirmung - Entfernungen von max. 40 Meter überbrücken. Vor kurzem wurde ein 10BASE-T1 Standard verabschiedet, der zuverlässige Datenverbindungen über Entfernungen von bis zu 1000 m ermöglicht.

Im Vergleich zu herkömmlichen LAN-Kabeln wie Cat-5-, Cat-6- oder Cat-7-Kabeln sind die 1000Base-T1-Kabel leichter und dünner.

Transferraten bis zu 10 Gigabit

SPE-Steckverbinder für eine Transferrate bis zu 10 Gigabit in einer Industrievariante vom Sensor bis zur Cloud. Quelle: Weidmüller

Neben dem Automotive-Bereich sind die Automatisierung der Industrie 4.0, die Robotik, die M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine-Kommunikation) oder die Gebäudeautomation typische Anwendungsbereiche für eine SPE-Verkabelung.

Hardware für das Ethernet der Zukunft
Der zunehmende Digitalisierungsgrad industrieller Anlagen fordert eine Weiterentwicklung bestehender Ethernet-Verkabelungen. Insbesondere bei dezentralen, modularen Steuerungen und der Sensorik werden herkömmliche Verkabelungskonzepte den neuen Anforderungen in Bezug auf Platzbedarf und Installationsaufwand nicht mehr gerecht.

Speziell für SPE existieren genormte Steckverbinder, die die Nachteile der RJ45-Steckverbinder wie die unzuverlässige Verriegelung oder den schlechten Schutz gegen Schmutz und Feuchtigkeit beseitigen.

Verbindungen 1x T1-Kanal und 4x T1-Kanäle

SPE-Steckverbinder für eine und für vier parallele Ethernet-Verbindungen jeweils in einer Gebäude- und einer Industrievariante. Quelle: Weidmüller

Lieferung, Verlegung und Anschluss

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Georg Malinowski Geschäftsführer der

Malinowski Gebäudetechnik GmbH
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Quellangaben
Text: Georg Malinowski
Bilder: Weidmüller GmbH & Co. KG