Single Pair Ethernet: durchgängige Kommunikation von der Cloud bis zur Feldebene

Single Pair Ethernet (SPE) überträgt Daten und Energie über eine einzige verdrillte Doppelader. Damit lässt sich eine durchgängige IP-Kommunikation zwischen Sensor und Cloud realisieren – und zugleich die Stromversorgung der Feldgeräte über Power over Data Line (PoDL). Was diese Technologie für komplexe IIoT-Lösungen so attraktiv macht und worin ihre Vorteile gegenüber der herkömmlichen Verkabelung liegen, zeige ich in diesem Beitrag.

Eine Verkabelung von der Unternehmensebene bis zum Sensor

Feldgeräte, Sensoren und Aktoren lassen sich mit SPE direkt in eine bestehende Ethernet-Umgebung einbinden – ohne zusätzliche Gateways und Schnittstellen. Dadurch wird die komplette Kommunikation von der Unternehmensebene (ERP) bis hinunter zur Feldebene (Sensor und Aktor) über ein einheitliches Medium abgedeckt.

Genau diesen durchgängigen Weg habe ich in meiner Abbildung dargestellt: Eine einzige Ethernet-basierte Infrastruktur verbindet alle Ebenen der Automatisierungspyramide, ohne Bruch zwischen IT und OT.

Die konkreten Mehrwerte von SPE

Weniger Adern. Statt 2 oder 4 Aderpaaren wird nur noch ein Paar benötigt – also 2 Drähte statt 8 Drähten.

Grosse Reichweite. Bis zu 1 km zwischen den Aktivkomponenten.

Einheitliche Kommunikation. SPE ermöglicht eine durchgängige Ethernet-basierte Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud.

Ein Protokoll-Standard. Es handelt sich um eine durchgängige IP-basierte Kommunikation mit einem einheitlichen Protokoll-Standard.

Keine Gateways. Dadurch werden keine Gateways für die Umsetzung auf andere Feldbus-Protokolle benötigt.

Kompakter Stecker. Der SPE-Steckverbinder ist nur halb so gross wie ein RJ45-Steckverbinder.

Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0

Durch die genannten Vorteile ist Single Pair Ethernet die übergreifende Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things. Die einheitliche Ethernet-Basis von der Feldebene bis in die Cloud beseitigt die historische Trennung der Netzwerkwelten und vereinfacht sowohl Planung als auch Verkabelung erheblich.

Fazit

Single Pair Ethernet reduziert den Verkabelungsaufwand drastisch, überbrückt bis zu 1 km, versorgt Feldgeräte per PoDL mit Energie und schafft eine durchgängige IP-Kommunikation ohne zusätzliche Gateways. Für IIoT-Architekturen, die vom Sensor bis in die Cloud auf einem einheitlichen Standard aufbauen sollen, ist SPE damit eine der zentralen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0.