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近幾年，單對以太網(wǎng)(SPE)這一技術(shù)愈加頻繁被提及。在今年的德國漢諾威工業(yè)博覽會上，眾多企業(yè)和組織展示了一系列最新的SPE相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品。作為一項開放、經(jīng)濟高效且面向未來的技術(shù)，從標(biāo)準(zhǔn)制定、支持組織以及兼容產(chǎn)品等各個方面來看，單對以太網(wǎng)似乎迎來了大規(guī)模應(yīng)用的一個轉(zhuǎn)折點。

什么是單對以太網(wǎng)？

所謂單對以太網(wǎng)，顧名思義，就是相較于先前需要兩對雙絞線傳輸數(shù)據(jù)的快速以太網(wǎng)或需要四對雙絞線的千兆以太網(wǎng)，單對以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸只需要一對雙絞線（單對），甚至支持通過數(shù)據(jù)線（PoDL）供電，也就是僅需兩根線纜即可提供數(shù)據(jù)和電力的傳輸，這為現(xiàn)場層緊湊型設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器的接線帶來了全新機遇。

這種纖薄、輕巧但功能強大的連接解決方案使工業(yè)能夠在現(xiàn)場層面實現(xiàn)數(shù)字化，因此被視為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一項基礎(chǔ)設(shè)施。

事實上，SPE已經(jīng)算不上一項很新的技術(shù)，其源于博通的Broad-Reach技術(shù)。早在十幾年前，汽車行業(yè)一直使用的控制器局域網(wǎng) (CAN) 總線由于相對較低的帶寬和有限的擴展能力而滿足不了軟件定義車輛和智能網(wǎng)聯(lián)車的要求，于是，汽車制造商開始轉(zhuǎn)向 SPE技術(shù)。

但在較長的一段時間里，SPE在汽車行業(yè)之外名聲不顯，后來工業(yè)領(lǐng)域一看，喲，這項技術(shù)很對我們的胃口啊，幾乎滿足了數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下工業(yè)通信的所有要求。于是，越來越多的工業(yè)企業(yè)開始采用并推廣這一技術(shù)。

其中的道理也不難理解。在工業(yè)數(shù)字化時代，伴隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，之前現(xiàn)場層采用總線技術(shù)的設(shè)備越來越難以滿足大數(shù)據(jù)傳輸要求，同時也需要各種協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備來接入到上層工業(yè)以太網(wǎng)，不僅僅增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，同時也增加了系統(tǒng)集成的工作量和成本。而SPE 只需單對線纜，即可實現(xiàn)長距離數(shù)據(jù)傳輸和以太網(wǎng)供電，將以太網(wǎng)覆蓋范圍擴展至工業(yè)現(xiàn)場，實現(xiàn)設(shè)備全連接，構(gòu)建起真正統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

（工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn) 圖源：MOXA）

SPE基于當(dāng)今已成為標(biāo)準(zhǔn)的無網(wǎng)關(guān)IP協(xié)議和通信架構(gòu)——IEEE 802.3 Ethernet。憑借在相同的協(xié)議語言和統(tǒng)一接口的基礎(chǔ)上實現(xiàn)所有通信參與者的無縫連接，SPE成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0的推動者，與傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案相比具有諸多優(yōu)勢：

• 更具成本效益
• 行業(yè)應(yīng)用廣泛
• 結(jié)構(gòu)緊湊、易于安裝且面向未來
• 通過一對電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)和電力傳輸
• 可以輕松集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中
• 傳輸速度和電纜長度靈活
• 實現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)邊緣到云端的連接

......

技術(shù)的發(fā)展離不開國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，SPE得到了國際電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的大力支持，IEEE 802.3定義了SPE標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)描述了通過單對導(dǎo)線進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)框架，不同之處在于數(shù)據(jù)傳輸速率和距離，以適合不同的應(yīng)用場景。

目前已經(jīng)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE 802.3cg（10BASE-T1L和10BASE-T1S）、IEEE 802.3bw（100BASE-T1）、IEEE 802.3bp （1000BASE-T1），正在制定的一些主要SPE標(biāo)準(zhǔn)則有IEEE 802.3cy（MultiGigBASE-T1）、IEEE 802.3da（10BASE-T1S）等。而IEC 63171標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兼容此類SPE標(biāo)準(zhǔn)的連接器規(guī)格。

（SPE標(biāo)準(zhǔn) 圖源：菲尼克斯電氣）

這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了從低速率到高速率的多種需求，適用于工業(yè)自動化、汽車制造、物聯(lián)網(wǎng)等各種不同的應(yīng)用場景。未來，隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，SPE的應(yīng)用前景將更加廣闊。

持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)化工作正在推動SPE技術(shù)的成熟和普及，越來越多的傳感器、電纜、連接器、測量設(shè)備、芯片、交換機、終端設(shè)備制造商等正在為加速SPE在全球的應(yīng)用，構(gòu)建未來 SPE 生態(tài)系統(tǒng)而努力。

2019年，由浩亭、TE Connectivity、Softing等聯(lián)手推動的SPE工業(yè)合作伙伴網(wǎng)絡(luò)（SPE Industrial Partner Network）成立，這是一個專門致力于推廣單對以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)。目前，該網(wǎng)絡(luò)包括了50多家領(lǐng)先的工業(yè)自動化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司，致力于共同開發(fā)和推廣基于SPE的解決方案，推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實施和市場教育。

2020年，隨著菲尼克斯電氣、魏德米勒、R&M、福祿克網(wǎng)絡(luò), 以及德力格能之間的技術(shù)合作不斷加強，SPE系統(tǒng)聯(lián)盟成立。該聯(lián)盟將來自不同行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)公司聚集在一起，整合各自的SPE專業(yè)知識并針對性地開展交流。該聯(lián)盟的目標(biāo)是在盡可能多的市場和應(yīng)用中建立單對以太網(wǎng)解決方案，并創(chuàng)建通用的市場標(biāo)準(zhǔn)。目前，包括德特威勒、東土科技、微芯科技、羅森伯格、西克、威力工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、Draka/Prysmian集團(tuán)和University 4 Industry等公司及機構(gòu)也正式加入該聯(lián)盟。

作為一項無縫、緊湊、高性能且經(jīng)濟高效的未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，SPE的市場規(guī)模不容小覷，而且潛力巨大。

根據(jù)IEEE的估計，到2030年，所有市場的SPE節(jié)點市場潛力為2.5億個，其中工廠自動化領(lǐng)域為5000萬個，這也與SPE系統(tǒng)聯(lián)盟的預(yù)測一致，而且隨著市場滲透率的快速提高，這一數(shù)字甚至可能高達(dá)1.8億個節(jié)點，其中的驅(qū)動力主要來自于過程自動化和樓宇自動化等其他工業(yè)細(xì)分市場。

（SPE市場節(jié)點預(yù)測，圖源：SPE系統(tǒng)聯(lián)盟）

可以說，SPE正在重新塑造網(wǎng)絡(luò)連接的未來。隨著技術(shù)的成熟、標(biāo)準(zhǔn)化的完善和市場的進(jìn)一步開拓，它的影響力將在未來幾年內(nèi)顯著增長，但它能否顛覆傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的連接規(guī)則，并在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位，我們拭目以待！