La norma IEEE P802.3dg ampliará la velocidad de Ethernet para avanzar en su uso en aplicaciones tecnológicas industriales y operativas

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La norma IEEE P802.3dg ampliará la velocidad de Ethernet para avanzar en su uso en aplicaciones tecnológicas industriales y operativas Imagen: IEEE
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La Ethernet de un solo par a 10 Mb/s se ha convertido en un actor fundamental en las aplicaciones OT, con el apoyo de la norma IEEE 802.3cg-2019. El proyecto de normas IEEE P802.3dg tendrá como objetivo un alcance mucho mayor, adecuado para las aplicaciones OT, con un objetivo de hasta 500 m, abordando la demanda de señales de largo alcance, baja latencia y baja tensión en un entorno ruidoso e impulsivo.

Durante los últimos 40 años, Ethernet ha evolucionado hasta dominar el entorno de las comunicaciones de datos, primero como una de las muchas tecnologías para conectar ordenadores entre sí y con periféricos compartidos. En los tiempos en que los ordenadores eran novedosos, la informática era una disciplina aparte.

Ethernet evolucionó junto con los ordenadores para conectar este espacio a medida que se ampliaba para incluir muchos más dispositivos de "tecnología de la información", como teléfonos, puntos de acceso inalámbricos e incluso cajas de propósito especial para la transmisión de medios. Hoy en día, casi todo lo que se pueda imaginar contiene un ordenador y Ethernet ha evolucionado para conectarlos a todos.

Esto ha llevado a las redes informáticas y a Ethernet a lugares donde la distancia, el ruido y otros requisitos son sustancialmente diferentes de las estériles salas de los centros de datos, los edificios comerciales y las oficinas donde ha florecido.

Los oficios y las prácticas de estos nuevos entornos -que ahora se denominan "OT" o "Tecnología Operativa"- son diferentes del espacio de la "Tecnología de la Información" (TI). Este mundo incluye cosas como las alarmas contra incendios, el control de acceso a la red, la climatización, la iluminación, los pequeños sensores, los actuadores e incluso los timbres de las puertas, que no encajan en los modelos tradicionales de TI, pero que llevan ordenadores casi invisibles.

Piénselo: ¿quién piensa que un timbre es un ordenador? Pero hoy en día, un timbre inteligente tiene microcontroladores conectados en red, una cámara, una red y posiblemente incluso alimentación a través de Ethernet (PoE). Todo ello es necesario para hacer mucho más que el simple sonido del "ding-dong". Lo mismo ocurre con una miríada de otros sensores y actuadores en el mundo de las tecnologías de la información y las infraestructuras operativas en edificios y fábricas.

Ethernet de un solo par a 10 Mb/s para aplicaciones de OT

En 2016, el Grupo de Trabajo de Ethernet 802.3™ inició el Grupo de Trabajo de Ethernet de Par Único IEEE 802.3cg™ de 10 Mb/S para llevar Ethernet al mundo de OT, impulsado por las necesidades de las grandes plantas de automatización de procesos.

Para las aplicaciones de OT, los alcances de 100 metros que se encuentran en las redes LAN empresariales no eran suficientes, el ruido de impulso era habitual, los nodos se conectaban a lo largo de líneas multipunto (en lugar de cableado en estrella), la alimentación de la línea era necesaria y a menudo sólo se disponía de un único par de cables.

El grupo de trabajo IEEE 802.3cg respondió a esa llamada en 2019 desarrollando un estándar IEEE para Ethernet a 10 Mb/s en un único par de conductores equilibrado, generalmente un único par trenzado. "SPE" o "Single Pair Ethernet" devolvió así a Ethernet desde las elevadas velocidades de cientos de Gb/s a sus raíces a 10 Mb/s, dirigiéndose a un entorno y espacio de aplicación diferentes. Desde entonces, Ethernet se ha convertido en un actor de OT, las tripas de un edificio o una fábrica.

Las capas físicas (PHY) 10BASE-T1 punto a punto del proyecto de norma IEEE 802.3cg se presentaron en forma de alcance corto (15 m) y de alcance largo (hasta 1 km):
- 10BASE-T1S para redes de hasta 15 metros, destinadas principalmente a aplicaciones de automoción;
- 10BASE-T1L para redes de hasta 1.000 metros, diseñadas para aplicaciones industriales y de IoT.

Estas tecnologías están apareciendo ahora como productos y han sido demostradas por empresas industriales para su aplicación en las fábricas automatizadas del futuro.

La marcha hacia una arquitectura de red unificada ha comenzado. Con ella, la demanda de más velocidad para alimentar el creciente número de nodos, así como otras características para apoyar las aplicaciones desvelaron la promesa de Ethernet de tomar el mundo industrial por asalto.

Incluso durante la parada de la pandemia, las empresas mostraron demostraciones de equipos 10BASE-T1L en ferias industriales como ACHEMA Pulse 2021. Ethernet proporcionaba 10 Mb/s de ancho de banda a aplicaciones que antes tenían 10 kb/s. Se despertó el interés y la imaginación, y el número de nodos proyectados fue creciendo.

La norma IEEE P802.3dg ampliará la velocidad de Ethernet para el mundo OT

Reconociendo la demanda del sector, el grupo de trabajo IEEE 802.3 inició una actividad para empezar a considerar la siguiente fase de Ethernet de par único de largo alcance en 2021.

Las aplicaciones iban mucho más allá de simplemente transportar la creciente cantidad de datos de las redes lineales con espuelas de 10Mb/s. También consideraron las nuevas necesidades de conectividad para sensores y actuadores en granjas de energía renovable, máquinas móviles y bucles de control de movimiento de baja latencia para servomotores industriales, con el potencial de abordar más de 45 millones de nodos al año en 2022.

De forma similar a cómo evolucionó Ethernet en los años 80 y 90, el proyecto se centró en el siguiente paso de velocidad de la década: 100 Mb/s. Aunque existe un 100BASE-T1 estandarizado bajo el IEEE 802.3bw™-2015, estaba dirigido a aplicaciones de automoción, con alcances de 15 metros.

El nuevo proyecto de normas IEEE P802.3dg™ tendrá un alcance mucho mayor, adecuado para aplicaciones OT, con un objetivo de hasta 500 metros. Este alcance se ha fijado debido a su coincidencia con uno de los modos de funcionamiento de la PHY 10BASE-T1L, lo que facilita las actualizaciones, siguiendo el camino probado hace años por la Ethernet de 4 pares por cable en la empresa.

Esto ayuda a satisfacer la demanda de señales de largo alcance, baja latencia y baja tensión en un entorno ruidoso e impulsivo. El proyecto de normas IEEE P802.3dg estudiará una modulación de mayor rendimiento que la 10BASE-T1L y posiblemente el uso de códigos de corrección de errores hacia adelante y otras técnicas para hacer frente a los retos del entorno ruidoso. El proyecto también servirá para enlaces de baja latencia, posiblemente habilitando modos de funcionamiento especiales con un alcance más corto. Además, al igual que el IEEE 802.3cg, el nuevo proyecto tiene como objetivo soportar la entrega de energía asociada junto con la transmisión de la capa física de 100 Mb/s.

Participe en IEEE P802.3dg

La norma IEEE P802.3dg, que proporciona una mayor velocidad y un largo alcance de 100 Mb/s de Ethernet y energía, es un proyecto de normas de vanguardia para mejorar el rendimiento y mantener la simplicidad de Ethernet en entornos nuevos y más difíciles.

El grupo de trabajo IEEE P802.3dg da la bienvenida a todos los interesados en unirse a este importante esfuerzo, aportando una gran variedad de conocimientos, no sólo el diseño de la capa física, sino también el conocimiento de las aplicaciones OT, la alimentación y las limitaciones ambientales. Sobre todo, le invitamos a aportar su imaginación sobre el futuro de Ethernet. (IEEE)

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