TEKNİK YAZI
Ethernet Aktarım Mesafeleri İki Tel Bakır Kablolar Üzerinden Nasıl Uzatılır?
İçindekiler
Ethernet Aktarım Mesafeleri
Ethernet ağlarının fiziksel sınırları, yani Ethernet aktarım mesafesi, endüstriyel sistemlerin tasarımında son derece önemli bir faktör haline gelmiştir. Bunun temel nedenlerinden biri, sistem verimini artırmayı amaçlayan operatörlerin ağ yönetimini merkezileştirmeye yönelmesiyle, IP yakınsamasının gittikçe yaygınlaşmış olmasıdır. IP yakınsaması, endüstriyel otomasyon başta olmak üzere birçok alanda veri, ses ve video iletiminin birbirinden ayrı altyapılar yerine tek bir IP tabanlı ağ üzerinden sağlanmasını ifade eder.
Ethernet aktarım mesafesi ve bant genişliği gereksinimleri, ağ segmentlerini birleştirmede sistem mühendisleri için birçok alanda karşılaşılan kritik bir konuya dönüştü. Örneğin uzaktan trafik yönetim merkezlerine (remote traffic management centers, TMC) yerel video gözetim sistemini entegre ederek trafik denetlenmek istendiğinde, veya petrol/doğalgaz boru hatlarının büyük alanlara yayılmış istasyonlarından çevresel verilerin toplanması gerektiğinde bu mesafelerin göz önünde bulundurulması şarttır. Uzun mesafeler arasında aktarım (100m ve üzeri) gerektiren ağ birleştirmelerde tipik olarak kullanılan yöntem, fiber optik bağlantılardır. Ancak, fiber optik kablolar özellikle endüstriyel uygulama sahalarının uzak noktalarında her zaman bulunmayabilir, uygulanması ise önemli derecede masraf ve zaman gerektirebilir.
Günümüzün endüstriyel uygulamalarının ihtiyaçlarına uygun biçimde Ethernet aktarımı sağlamak amacıyla KLG Smartec, AUTBUS teknolojisine dayalı Ethernet uzatıcı çözümleri geliştirmiştir. Bu çözümlerde, uzun mesafeli ve yüksek hızlı veri aktarımı için, fiber optik altyapıya alternatif RS-485 çift sarmal kablolar gibi iki tel bakır kablolar kullanılır. Nitelikli bir bükümlü çift kablo ile 500 metre mesafeye kadar 254 ayrı noktayı 100 Mbps iletim hızında bağlayabilir.
AUTBUS Ethernet uzatıcıların endüstriyel otomasyonda kullanımının başlıca getirisi, uygulanmasının daha masrafsız olması ve gerektirdiği aracı malzeme olan bakır kabloların neredeyse her yerde bulunabilir olmasıdır. Bu durum, kabloların iki farklı yerdeki LAN’ler arasında noktadan noktaya bağlantı için endüstriyel operatörler tarafından kolayca uzatılabilmesini sağlar.
Mevcut bakır tel altyapılar, yüksek hızlı Ethernet ağları kurulumunda ve alışılagelmiş AUTBUS bağlantılarıyla ulaşılabilen aktarım mesafelerini aşmada kullanılabilmektedir. AUTBUS teknolojisi endüstriyel uygulamalarda uzun mesafede yüksek veri aktarım oranı gereksinimini karşılamak için geliştirilmiştir. 100 Mbps bir veri akterım hızını düşük gecikme ile 500 metrelik bir alanda ring ya da bus topolojisi ile sağlayabilmektedir.
AUTBUS Ethernet Aktarım Mesafe Uzatıcı Uygulamaları
Endüstriyel Haberleşme Protokollerin Uzun Mesafeye İletimi
AUTBUS ile Ethernet/IP, PROFINET, Modbus TCP gibi ethernet tabanlı ve ayrıca CAN, UART gibi diğer haberleşme protokollerini bir noktadan diğerine, hepsini aynı hat üzerinden, herhangi bir protokol dönüştürücüye gerek kalmadan taşıyabilir.
Örneğin petrol ve doğalgaz uygulamalarında, RS-485 hatlar gibi petrol ve doğalgaz rafinerilerinde bulunan bakır tel altyapıları, IP tabanlı merkezi kontrolün sağlaması için uzakta bulunan analizör cihazların bağlanmasında kolaylıkla kullanılabilir.
Bakır Telefon Kabloları Üzerinden Yüksek Bant Genişliğinde Veri Aktarımı için AUTBUS
Akıllı ulaşım sistemleri (intelligent transportation system, ITS) uygulamaları için ise, merkezi kontrol ve denetim için mevcut gömülü bakır ağlar, trafik sinyalleri ile video kameraların trafik yönetim merkezleri ile bağlantısının sağlanmasında kullanılabilir. AUTBUS Ethernet uzatıcıları, birçok ITS uygulamasına yönelik son derece maliyet etkin bir bağlantıya olanak verir.
Güneş Enerji Santralleri
Bir güneş enerji santralinde cihazların haberleşmesi için fazla sayıda switch ve CAT6 kablo ve buna bağlı olarak yüksek bir maliyet oluşmaktadır fakat AUTBUS teknolojisi ile daha az sayıda switch ve kablo kullnarak hem kurulum kolaylığı sağlanırken aynı zamanda daha düşük maliyetli bir çözüm geliştirilebilir.
Fabrika Otomasyonu
AUTBUS teknolojisi kameralara, sensörlere, aktüatörlere ve I/O’lara entegre edilip mevcut bulunan fieldbus hatlarını kullanabilir. Ayrıca ProfiNet, Modbus TCP ve Ethernet/IP haberleşme protokolü ile haberleşen cihazların da bu fieldbus hattını kullanması AUTBUS ile sağlanabilir.
Çoklu Elektrikli Araç Şarj İstasyonları
Elektrikli araçların yaygınlaşması ile birlikte kamusal alanda elektrikli şarj istasyonlarının sayısı da giderek artıyor. Bu şarj istasyonların sadece aracı şarj etmekle kalmayıp merkez ile iletişimde olarak faturalandırma yapıp aynı zamanda mekrezden kontrol edilebiliyor olması gerekiyor. Bunun için AUTBUS çok noktalı bağlantı çözümü ile şarj istasyonlarının ve ek cihazların bağlantısı kolaylıkla yapılabilir. Ayrıca AUTBUS 254 bağlantı noktasına kadar olan çoklu bağlantı desteği ile gelecekte yapılabilecek sistem genişletmelerine de izin verecektir.
IP Kamera ve Trafik Işığı Kontrolü
Tünellerde, kavşaklarda ya da geniş alana yayılmış güvenlik sistemlerinde AUTBUS teknolojisi ile IP kameralar ve diğer cihazlar (trafik ışıkları, sensörler vb.) bus topolojisi ile bağlanarak sadece çift bükümlü kablo kullanarak fiberoptik kablo ve çevirici masrafına gerek kalmayacaktır.
AUTBUS Kurulumunun Başlıca Zorlukları ve Püf Noktaları
Geçmişte genellikle üçlü telekom hizmetlerinde (telefon, internet ve televizyon) kullanılan DSL teknolojisi, endüstriyel otomasyonda yeni yeni kullanılmaya başlanmıştır. Öte yandan bu teknoloji, endüstriyel operatörlerin uygulama masraflarını önemli derecede düşürme potansiyeline sahiptir. Alışılagelmiş noktadan noktaya Ethernet bağlantısının bir çift DSL Ethernet uzatıcısıyla sağlanması ise, özellikle DSL teknolojisine aşina olmayan mühendislere oldukça zor gelebilir.
Aktarım Mesafesi ve Veri Oranları
AUTBUS teknolojisi çift sarmal bakır kablolar üzerinden 500 metreye kadar bir mesafede 100 Mbps veri aktarım hızını çok düşük gecikme (50us) ile sunabilmektedir. Bu 500 metre içerisine 254’e kadar node kurulabilir ve ayrıca sabit ya da dinamik olarak bant genişliği de ayarlanabilir.
Gerçek Zamanlı ve Yüksek Bant Genişliği İle Veri Aktarımı
Geleneksel fieldbuslar düşük bant genişliğine sahip olduğu için yüksek hacimde data akışına izin vermez, Ethernet ise yüksek bir bant genişliğiyle yüksek data akışına izin verebilirken gerçek zamanlı ve deterministik kontrol sağlayamıyorken AUTBUS teknolojisi ile bu iki özelliği de aynı anda sunar.
Sinyal Gürültü Oranı
Sinyal gürültü oranı (signal-to-noise ratio, SNR), iletilmek istenen sinyal ile aktarım aracının arka planındaki gürültü düzeyini karşılaştıran, iletilmek istenen sinyalin değeri ile gürültü değeri arasındaki orandır. Bununla birlikte, bu karşılaştırmada çoğu zaman asıl SNR değeri ile bir bağlantıyı belirli bir hızda sağlamak için gereken minimum SNR değeri (genellikle 6 dB) arasındaki farkı gösteren, desibel cinsinden hesaplanan logaritmik gürültü değeri (SNR payı) kullanılır. SNR payı 6 dB eşiğinin altına indiğinde, bağlantı düşer. Bu nedenle daha yüksek bir SNR değeri veya SNR payı, daha sağlam ve gürültüden etkilenme olasılığı daha düşük bir bağlantıya işaret eder.
- 6 dB altında –sıkça düşüş yaşanan, sağlam olmayan bağlantı
- 6 dB – 10 dB – gürültüye çok açık olan vasat bağlantı
- 11 dB – 20 dB –iyi bağlantı
- 20 dB – 28 dB –hızın maksimize edilmediği, fakat çok sağlam olan bağlantı
- 28 dB üstünde –hızın artırılmasına da fırsat veren en sağlam bağlantı
Hat Kalitesi & Durumu
Daha büyük çapa (AWG) sahip kabloların genel olarak daha yüksek aktarım mesafesi sağlamasına karşın, aracı malzemenin fiziki durumu da aktarım kalitesi ve mesafesini etkileyebilir. Özellikle çevresel atıklara maruz kalmanın zamanla kablo birleşimlerini çürütebildiği ve kablo kaplamalarını/kılıflarını bozabildiği dış mekân uygulamalarında hat zayıflaması ve gürültü oranındaki artış, gitgide sinyal aktarımına engel oluşturmaya ve neticede kullanılabilir veri aktarımının durmasına neden olabilir.
Çok noktalı AUTBUS bağlantısının genel kalitesini birçok unsur belirler. Örneğin nitelikli bir çift bükümlü kablo ile 500 metre mesafede 254 noktaya 100 Mbps veri aktarım hızı sağlayabilmektedir, diğer yandan niteliksiz sradan bir bakır tel kullanıldığında veri aktarım hızında ve mesafede düşüş görünecektir.
Bu yeni nesil fieldbus teknolojisini hemen deneyin:
