Ethernet-APL以太网高级物理层的优势
0电子发烧友网报道（文/李宁远）Ethernet-APL，一种新兴的以太网高级物理层，严格来说是基于单对以太网（SPE）的增强物理层。它按照2019年11月7日批准的新10BASE-T1L（IEEE802.3cg-2019）以太网物理层标准，并规定了在危险场所使用的实施和防爆方法，使得在危险的过程自动化设施中部署高速、支持以太网仪器的进展又迈了一大步。
（图源：Ethernet-APL | FieldComm）
Ethernet-APL全双工，可以通过长达1000m的电缆进行通信，速度最高可以达到10 MBit/s，其能实现的理想效果对比HART或现场总线等当前广泛应用的技术可以说不在一个层次上。Ethernet-APL作为以太网的逻辑扩展，提供了过程工厂现场可靠运行所需的属性。作为高级物理层它能够支持EtherNet/IP、HART-IP、OPC-UA、PROFINET或任何其他更高级别的协议。
Ethernet-APL为了解决连接中的无缝挑战
虽然我们已经对以太网已经了解了不少，但以太网在实际使用中仍任经常遇到不少挑战，功率的挑战、带宽的挑战、布线的挑战、通信距离的挑战乃至于危险工况的挑战。以太网高级物理层给予了一种新的可能，即从现场到云端的无缝融合。这个无缝是相比4mA至20mA、现场总线而言，这二者复杂的网关远称不上无缝连接。
而以太网已部署在自动化金字塔的上层，并在现场与四线以太网设备结合，如驱动器、流量、分析仪和电机控制中心。然而，它仍然需要增强，来支持工业领域的应用程序。以太网高级物理层为的就是增加标准以太网的通用性和通信速度。我们不妨把它看作以太网连接的“最后一米”，这最后一米的实现将允许任何设备从网络的所有区域获取数据。
在自动化应用中，现场设备和控制系统之间的距离一直是将现有工业以太网物理层技术限制在原地进展缓慢的重大挑战，Ethernet-APL 应对该挑战将通信距离拉长到1公里，并以极低的功耗和极高的可靠性连接到现场应用。
Ethernet-APL支持两种幅度模式，一种是1000m线缆的2.4V峰值，一种是缩短距离的1.0V峰值。后一种模式的峰值幅度意味着这种以太网高级物理层满足严格的最大能量限制，能够在防爆系统中使用。至于数据和电力的同时传输在此前单对以太网中已经讲过了，二者都能满足长距离传输。
（自动化领域连接技术属性对比，Ethernet-APL | FieldComm）
细数以太网高级物理层优势
首先对4mA至20mA（带HART）、现场总线以及10BASE-T1L通信做一个简单的比较，从数据带宽上来看，4mA至20mA的贷款在1.2kbps，现场总线的带宽在31.25kbps，10BASE-T1L为10Mbps，带宽上新标准占据的优势太明显；从功率来看，小于40mW的4mA至20mA以及功率极有限的现场总线也很难和IS下500mW非IS下60W的10BASE-T1L抗衡。
从另一方面来说，通过在高级物理层上的融合，昂贵、复杂且耗电的网关将被取代，这种实现协议标准化的契机是上下游都很看重的。原本分散的基础设施，分散的信息孤岛，分散的数据访问在此契机下被全部打通。
上面我们说到了供电功率，以太网高级物理层根据使用的电缆，目前最高能够提供60W的功率。这大大提升了以往的功率限制，意味着更多设备、更多功能能够被启用。尤其是随着工业网络边缘的应用来说，可用功率的限制一直是掣肘多应用发展的拦路虎。高级物理层的入场将大大提升测量的性能与数据边缘处理的能力。
要与支持以太网高级物理层的设备进行通信，需要具有集成介质访问控制的主机处理器或具有10BASE-T1L端口的以太网交换机，半导体制造商能够将该技术无缝地集成到现有的设备或仪器中。
（Ethernet-APL现场级设备数据连接与10BASE-T1L PHY，ADI）
这种物理层设备，可通过串行外设接口SPI与各种主机控制器直接连接，这种SPI支持使用低功耗处理器而无需集成 MAC，整体功耗上直接从系统级上做了优化。为了保证整个物理层设备芯片系统的稳定性，半导体厂商会内部集成电压电源监控和上电复位电路。
基于以太网高级物理层系统的固有诊断可以很轻易地确定网络的鲁棒性、检测信号强度和识别状态并检测，在各类工厂的终端节点传感器上已经有不少亮眼的应用。
小结
Ethernet-APL直接影响了跨行业的IT/OT网络融合，借助基于以太网的物理层，下游应用可以在集成了Ethernet-APL的设备上自由实施多种协议，其从现场级到云端的普适性，将会在工业领域带来了让人意想不到的革新。
原文标题：Ethernet-APL，运用以太网高级物理层实现以太网突破
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KS28081是一款单电源10BASE-T/100BASE-TX以太网物理层收发器，用于通过标准CAT-5非屏蔽双绞线（UnshieldedTwisted Pair，UTP）电缆发送和接收数据。
发表于 06-29 09:25
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工业以太网的是什么_工业以太网络环境
在工业领域使用的以太网，一般是数据链路层和物理层使用目前商用以太网的标准，而应用层被各个厂家重新定义，如西门子PROFINET，贝加莱POWERLINK等。为的是使以太网具有实时传输的性能，更适合工业现场的使用要求。
发表于 10-25 09:45
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【我是电子发烧友】了解以太网术语 – 数据速率、互连介质和物理层
。为了实现目标数据速率，线速率或物理层总数据速率会增加。在以太网中，要实现有效的1 Gbps吞吐量，实际线速率是1.25 Gbps，而在万兆以太网吞吐量中，线速率是10.3125 Gbps。以太网速度是没有
发表于 06-14 21:03
基于Xilinx FPGA的千兆以太网控制器的开发
MAC子层的FPGA设计、MAC子层与上层协议的接口设计以及MAC与物理层（PHY）的MII接口设计。##Xilinx 提供了三态以太网MAC控制器的IP Core，可实现单条吉比特以太网链路，通过交换机或路由器可与任意以太网端口相连。
发表于 01-23 11:13
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基于FPGA的万兆以太网接口的设计与实现
基于FPGA的万兆以太网接口的设计与实现标准中万兆以太网物理层及媒质接入控制子层的相关协议以 应用物理环境为例，阐述了万兆以太网接口各个单元?？榈墓δ芎蜕杓剖迪址椒?仿真结果表明，该万兆以太网接口
发表于 08-11 15:48
德州仪器推业界最低时延以太网PHYTER收发器
日前，德州仪器 （TI） 宣布推出新一代单端口10/100以太网物理层 （PHY） 解决方案，进一步壮大其丰富的以太网产品阵营。
发表于 03-06 09:42
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基于FPGA的万兆以太网接口设计
介绍了IEEE802.3ae 标准中 万兆以太网 物理层及媒质接入控制子层的相关协议。以10GBASE-R 应用物理环境为例，阐述了万兆以太网接口各个单元?？榈墓δ芎蜕杓剖迪址椒?。FPGA仿真结果表明
发表于 07-20 16:21
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Ethernet/IP工业以太网的研究
介绍了工业以太网的发展改进状况，对Ethernet/IP这种新型工业以太网的协议模型及其采用的生产者/消费者通讯模式和面向连接的，CIP（Common Industrial Protocol， CIP）报文通信机制做了详细
发表于 05-05 16:19
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物理层的成帧过程
WCDMA系统的物理层（FDD）一、物理层的成帧过程1. 传输信道向物理信道的映射 高层的数据通过传输信道映射到物理层的物理信道上。物理层既要
发表于 02-09 09:10
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以太网控制器芯片的设计及实现
以太网控制器芯片的设计及实现
网络控制器芯片的功能与设计实现IEEE 802.3协议是针对以太网CSMA/CD标准的传输介质物理层（PHY）和介质访问控制
发表于 07-26 22:34
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WCDMA系统的物理层(FDD)
WCDMA系统的物理层(FDD):概述；编码技术；物理层的成帧过程；业务复用；扩频与扰码；物理层帧结构；
蜂窝系统的焦点：物理层直接影响无线链路的性能
发表于 06-14 23:09
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10 100Mbps以太网物理层收发器DM9101的原理与应
DM9101是Davicom公司开发研制的基于10/100Mbps以太网物理层的单片低功耗收发器,文中介绍了DM9101的特点、引脚功能和工作原理,并给出了一种典型的应用设计电路.
发表于 04-24 17:29
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用以太网物理层芯片实现的雷达远程通信
针对特定环境下雷达数据的远程传输问题，设计一种利用以太网物理层芯片，采用光纤实现的新方法，给出了系统实现的结构框图；讨论了通信协议的制定，并比较了该协议与以
发表于 02-27 09:16
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实时以太网：I/O 层超高速以太网
EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是德国倍福（Beckhoff）最新提出的开放式实时以太网。EtherCAT 使用了标准的以太网技术并即将公布其协议，因此它确定了网络开放
发表于 10-21 18:35
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物理层的作用
物理层的作用:物理层是提供数据传输的物理媒体，物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的最低层协议，目的是在两个网络物理设备之间提供透明的
发表于 07-22 15:48
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工商网监
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