Быстрый Ethernet (Fast Ethernet) (100 Мбит/с) разработан в соответствии со стандартом ieee 802.3u и имеет модификации:
100BASE-T — Общий термин для обозначения одного из трёх стандартов 100 Мбит/с Ethernet, использующий в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u — Развитие технологии 10BASE-T, используется топология звезда, задействован кабель витая пара категории-5, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.
100BASE-T4 — 100 MБит/с Ethernet по кабелю на основе неэкранированной витой пары категории–3, 4 и 5. Задействованы все 4 пары. Сейчас практически не используется. Передача данных идёт в полудуплексном режиме.
100BASE-T2 — Не используется. 100 Mбит/с Ethernet через кабель категории-3. Используется только 2 пары. Поддерживается полнодуплексный режим передачи, когда сигналы распространяются в противоположных направления по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Mбит/с.
100BASE-FX — 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптоволоконного кабеля. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексном режиме (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полнодуплексном режиме по многомодовому оптическому волокну и до 32 километров по одномодовому.
Гигабит Ethernet (Gigabit Ethernet) (1000мбит/с) разработан в соответствии со стандартами ieee 802.3z и ieee 802.3ab и имеет модификации:
1000BASE-T, IEEE 802.3ab — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с. Используется витая пара категории 5e или категории 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре, при передаче используется метод кодирования PAM5 с основанием кода p=5, обеспечиваемого уровнями потенциала:–2, –1, 0, +1, +2.
1000BASE-TX, — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с, использующий только витую пару категории 6. Практически не используется.
1000Base-X — общий термин для обозначения технологии Гигабит Ethernet, использующей в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель, включает в себя 1000BASE-SX, 1000BASE-LX и 1000BASE-CX.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовый волоконно–оптический кабель (ВОК) типов 62.5/125 и 50/125 c длиной волны излучателя
,
дальность прохождения сигнала без
повторителя до 550 метров.1000BASE-LX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно типов 62.5/125 и 50/125 дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров. Оптимизирована для дальних расстояний, при использовании одномодового волокна (до 10 километров). Одномодовый и многомодовый ВОК используется всегда c длиной волны излучателя
;1000BASE-CX — Технология Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 25 метров), используется специальный медный кабель (Экранированная витая пара (STP)) с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T, и сейчас не используется.
1000BASE-LH (Long Haul) — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует одномодовый оптический кабель, дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.
10 Гигабит Ethernet (10000мбит/С=10Гбит/С)
Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.
10GBASE-CX4 — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
10GBASE-SR — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км).
10GBASE-LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового оптоволокна.
10GBASE-LR и 10GBASE-ER — эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров.
Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из вышеперечисленных стандартов передающих сред будут реально востребованы на рынке.
Ethernet - самая распространенная стандартная сетевая технология, насчитывающая, по оценкам экспертов, более 100 млн. пользователей. Поэтому кажется вполне логичным распространить Ethernet в системы промышленной автоматизации (тем более что большинство специалистов, работающих в этой области, в той или иной степени знакомы с особенностями Ethernet) и попытаться на ее базе навести порядок в исторически сложившемся многообразии промышленных сетей. Однако прежде необходимо обеспечить возможность применения Ethernet в системах реального времени, высокий уровень надежности созданной на ее основе технологии промышленной сети, а также приемлемые стоимостные параметры.
Изменения, внесенные в стандарт Ethernet в последние годы, сделали эту технологию достаточно привлекательной для решения задач промышленной автоматизации. Речь идет о дополнениях, не только обеспечивающих возможность повышения быстродействия (скорость передачи данных 10, 100 Мбит/с или 1 Гбит/с превосходит показатели полевых шин: быстродействие большинства из них не превышает 1-2 Мбит/с, а наиболее производительная сеть, Profibus, имеет пропускную способность 12 Мбит/с), но и позволяющих применять Ethernet в системах реального времени.
Традиционным недостатком использования Ethernet в системах управления долгое время считался вероятностный характер доступа устройств к сети, не позволявший гарантировать передачу информации в заданные интервалы времени. Считалось, что при загрузке сети, превышающей 40%, задержка передачи данных возрастала экспоненциально. Однако исследования, проведенные в конце 80-х, показали, что при повышении уровня трафика задержки увеличиваются линейно и варьируются в пределах от 2 до 30 мс, что приемлемо для ряда промышленных применений. Однако для дополнительного уменьшения задержки потребовалось бы разбить сеть на сегменты и значительно снизить трафик в каждом из них.
Проблему решили внесенные в спецификацию Ethernet дополнения. Появились коммутаторы, способные предоставить любому абоненту полную полосу пропускания сети, и полнодуплексные каналы, исключающие характерные для Ethernet коллизии за счет разделения линий приема и передачи данных абонентов. Реализация требований стандартов IEEE 802.1p и IEEE 802.1Q предоставила возможность набжать различные потоки данных приоритетами, определяемыми правилами управления сетью, и формировать виртуальные локальные сети, разделяя суммарный трафик и выделяя домены, поддерживающие режим реального времени.
Отсутствие временного детерминизма было предложено также компенсировать посредством учета необходимых временных соотношений взаимодействия различных устройств в протоколе, используемом поверх Ethernet. На конференции ISA Expo 98 представители Hewlett-Packard продемонстрировали подобный метод, обеспечивающий временное разрешение в пределах 200 нс.
Надежность сетей Ethernet обеспечивается введением избыточных компонентов в коммуникационные устройства, использованием резервных линий связи в соответствии со стандартом IEEE 802.1d, применением современных методов управления сетями.
Огромный рынок продуктов и компонентов, поддерживающих Ethernet, гарантирует достаточно низкую их стоимость. Так, адаптеры Ethernet для ПК можно приобрести приблизительно за 30 долларов США, в то время как цена их аналогов для современных промышленных сетей колеблется в пределах от 500 до 1500 долларов. Ряд производителей освоили массовое производство встраиваемых микросхем Ethernet TCP/IP, открывающее возможность использования этих технологий на инструментальном уровне. Последнему применению способствует также разработка стандарта IEEE 802.3af, определяющего способ подачи напряжения питания для IP-телефонов по кабельной проводке Категории 5. Это соответствует методам, традиционно используемым с в полевых шинах в целях снижения стоимости кабельных систем, а также требованиям специальных производственных условий.
Таким образом, налицо предпосылки создания на базе Ethernet стандартной сетевой инфраструктуры, отвечающей потребностям передачи данных не только между промышленными контроллерами и SCADA-системами, но и на уровне датчиков и исполнительных устройств.