El SPE resuelve el obstáculo físico de los cables Cat 5 y Cat 6

El SPE se define por el IEEE 802.3cg  estándar creado en 2019 que puede soportar velocidades de hasta 10 Mb/s. Esto significa que es más rápido que algunos estándares antiguos muy consolidados. Por ejemplo, la red de zona del controlador (CAN), que se suele usar en vehículos, solo puede funcionar a una velocidad máxima de 1 Mb/s, más que suficiente para el uso tradicional de la CAN en el automóvil —como enviar señales para indicadores o bloqueos—, pero insuficiente para transmitir datos en vídeo desde cámaras en el coche o sensores de radar.

El estándar 802.3cg define dos protocolos de capas físicas (PHY) para distintas aplicaciones:

• El 10BASE-T1L permite enlaces de Ethernet punto a punto de hasta 1000 m y puede suministrar alimentación.
• La transmisión punto a punto 10BASE-T1S puede funcionar a 10 Mb/s con distancias de hasta 15 m. La comunicación multidrop semidúplex funciona a 10 Mb/s con distancias de hasta 25 m.

El 10BASE-T1S es una buena elección para distancias más cortas y para ubicaciones en las que puede haber un nivel elevado de ruido, como el sector del automóvil; por otro lado, el 10BASE-T1L aporta el rango necesario para edificios o fábricas grandes (imagen 1). Ambas variantes se han empleado en el Internet industrial de las cosas (IIdC).

Gracias al SPE, Ethernet ha podido pasar de las oficinas y los centros de datos al contexto del Internet industrial de las cosas (IIdC) para una amplia gama de aplicaciones TO. La conexión directa de los dispositivos a la nube reduce considerablemente el coste y la complejidad en plantas de fabricación con cientos o hasta miles de sensores y accionadores, ya que, anteriormente, estos precisaban de puertas de enlace o algún tipo de periférico como interfaz.

Como el par trenzado del SPE es más pequeño y ligero que el cable Cat 5 y Cat 6 (con cuatro pares trenzados), es una opción mucho más adecuada para aplicaciones industriales y del sector del automóvil con limitaciones de espacio o para sistemas con objetivos muy estrictos de peso.

Ya se han definido velocidades más altas de transmisión de datos para el SPE, y ya hay estándares IEEE certificados o en desarrollo con velocidades de 1 Gb/s y superiores.

El suministro de alimentación acelera la adopción del SPE

Como ya hemos dicho, el SPE supera los problemas físicos del cableado, pero también abre la puerta a muchas nuevas aplicaciones, gracias a la posibilidad de transmitir datos y alimentación en un solo par de cables. Por ejemplo, en una oficina, es mucho más sencillo y barato suministrar la alimentación por el cable de datos de Ethernet que tener que instalar cables específicos a dispositivos remotos. Además, añadir nuevos equipos o hacer cambios en la red se convierte en algo más rápido y sencillo. Por otro lado, en algunos dispositivos portátiles de batería, el SPE con alimentación puede aumentar la fiabilidad del sistema y eliminar el trabajo necesario para reemplazar las baterías agotadas.

Hay dos variantes comunes de cableado para el SPE de alimentación

• PoDL
  • Estándar IEEE 802.3bu.
  • Diseñado para redes de automóviles.
  • Clases 0 a 9 de potencia a 12, 24 o 48 V.
  • Hasta 40 m de distancia.
  • Diseñado para sistemas basados en la detección.
• SPoE
  • Sistemas IEEE 802.3cg.
  • Diseñado para redes industriales y OT.
  • Clases 10 a 15 de potencia a 24 o 54 V.
  • Suministro de alimentación a una distancia de hasta 1000 m.
  • Se usa en sistemas basados en la clasificación.

El SPoE utiliza los conceptos de las fuentes de alimentación (PSE) y de los dispositivos alimentados (PD). Básicamente, el PSE es la fuente de alimentación y el PD es la carga. El protocolo de clasificación se define (IEEE 802.3cg) para garantizar la compatibilidad de clase de potencia entre el PSE y el PD, así como para evitar el suministro de alimentación a un cortocircuito, un circuito abierto o un equipo de Ethernet incompatible o inadecuado. En la imagen 2, se puede ver un ejemplo de arquitectura de circuito.

Antes de aplicar la alimentación, el PSE y el PD intercambian una pequeña cantidad de datos, como una presentación que les permite determinar si sus requisitos de tensión y potencia son compatibles. El PSE no aplica toda la tensión hasta que se conecta un PD compatible, y elimina rápidamente toda la tensión cuando detecta un error o cuando el PD se desconecta.