【導讀】工業領域的工廠長期以來一直使用數字數據來監視和控製生產設施。工廠
、數據中心和商業建築中的大型網絡係統一直在將其數字信息網絡的邊緣越來越近地推向現實物理世界。溫度
、壓力、接近或光等物理測量值會被轉換為數字信息以供係統處理，計算出的結果隨後會轉化為實際設備（如閥門、風扇、電源和指示器等）的物理動作。信息技術（IT）網絡與運營技術（OT）網絡正趨向於使用類似的技術來簡化整個組織的數據流。 

工業領域的工廠長期以來一直使用數字數據來監視和控製生產設施。工廠
、數據中心和商業建築中的大型網絡係統一直在將其數字信息網絡的邊緣越來越近地推向現實物理世界。溫度、壓力、接近或光等物理測量值會被轉換為數字信息以供係統處理，計算出的結果隨後會轉化為實際設備（如閥門、風扇
、電源和指示器等）的物理動作。信息技術（IT）網絡與運營技術（OT）網絡正趨向於使用類似的技術來簡化整個組織的數據流。 

若想使IT與OTgengjinmidijiehezaiyiqi，qizhongyizhongfangfashishiyongdanyidicengwangluozaigegexitongzhijianjianlitongxin。dangdianzijishushoucijinruzidonghualingyushi，gezhongfenbushizixitongdoushizhuanyehuade，bingqieyoushiyongdeyingjiandingyi。zhenduizhexieyutedingdeyingjianjiagou
，fenbiedingyilezhenduitedingyingyongeryouhuadetongxinjishu。meigeyingjianxitongdoushiyongzhuanmende總線進行通信，因此需要通過複雜的網關從一個硬件係統的通信協議轉換到另一個硬件係統的通信協議。

suizheshijiandetuiyi，zhezhongguoshidejiagouzhujianbeiruanjiandingyidejizhongshijiagousuoqudai。zaixinjiagouzhong，buzaishiyongdulifenlideyuhuogongneng，ershijiangdianzijiekoufenzudaoqiyeneidegegequyubingyuxiandaidejizhongshijisuanpingtaixianglian。zhexiedianzijiekoushiyongxianzaiwuchubuzaideyitaiwangjishujiangshujuchuanshudaoxuyaodedifang。yitaiwangshikekuozhande。dangeruanjianxieyizhankeyishiyongbutongdeyingjian物理層以(yi)不(bu)同(tong)的(de)速(su)度(du)傳(chuan)遞(di)信(xin)息(xi)
，而(er)不(bu)改(gai)變(bian)數(shu)據(ju)本(ben)身(shen)。無(wu)論(lun)給(gei)定(ding)以(yi)太(tai)網(wang)鏈(lian)路(lu)的(de)帶(dai)寬(kuan)如(ru)何(he)
，都(dou)使(shi)用(yong)同(tong)一(yi)種(zhong)以(yi)太(tai)網(wang)幀(zhen)格(ge)式(shi)。以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)換(huan)機(ji)自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)每(mei)個(ge)端(duan)口(kou)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)。

在網絡邊緣，各種傳感器（溫度、壓力、光和接近等）從物理世界獲取數據並將其轉換為數字信息。數據信息經過處理後轉化為執行器（電機、燈
、風扇和閥門等）的物理動作。這些設備通常不需要大量數據，但著重要求布線簡單且易於安裝。10BASE-T1S以太網專為這些應用而開發，它將以太網架構引入到了非常簡單的設備中。圖1呈現了這一技術趨勢。 

10BASE-T1S技術

10BASE-T1S以太網專門針對這些分區架構而開發。它通過一個平衡線對以10 Mbps的速度運行。10BASE-T1S技術基於40多年前以太網首次成為標準時使用的簡單機製，但對其進行了增強以更有效地利用所有可用帶寬。 

以太網最初使用單根同軸線lanzhijielianjieduogeshebei。xianjinguangfanshiyongdejiaohuanjishihoulaikaifade

，zhizaixiaochuyuanshifangandeduofenzhitexingsuodaozhidequedian。danshi，jiaohuanjidechuxianzengjialefuzaduhechengben，erqiexuyaozaimeigeshebeiyujiaohuanjizhijianjianliyitiaodianduidianlianjie。

zuichuyitaiwangdegongzuoyuanlishigezhongshebeijianceqisuolianjiedexianlu
，ranhouchangshifasongshuju。ruguozhiyouyigeshebeikaishijinxingfasong，zekeyifasongwanzhengdeshujubaoxinxi。ruguoduogeshebeitongshichangshijinxingfasong
，zexianlushangjiangfashengchongtu，bingqiesuoyoushebeidouhuijiancedaochongtu。zhexieshebeisuihoujiangguanbi，bingzaiyiduansuijishijianhouzhongshi。zhexiangjishubeichengweidaichongtujiancedezaibozhentingduolufangwen（CSMA/CD）。qizhuyaoquedianshisuizheyuelaiyueduodeshebeilianjiedaodanxianzhuganwang，jianghuifashenggengduodechongtu

，bingqiehuilangfeiyuelaiyueduodeshijianjinxingtuichuhezhongshi。lianludeyouxiaodaikuanhuibiandefeichangyouxian。

物理層防衝突（PLCA）

10BASE-T1S以太網通過引入一種名為PLCA物理層防衝突（PLCA）的仲裁機製解決了這一問題。PLCA專門設計用於10BASE-T1S等半雙工、多分支通信網絡
，並且消除了多分支混合段中的CSMA/CD問題。 

PLCA部署到位後
，發送周期從協調器節點（節點0）發出信標開始，各網絡節點使用該信標進行同步。發出信標後
，發送機會將傳遞給節點1。如果節點1沒有要發送的數據，則會將發送機會讓給節點2，以此類推
，直到每個節點都至少獲得一次發送機會。然後，協調器節點會發起一個新周期，並發送另一個信標。 

為了防止某個節點一直占用總線
，jabber功gong能neng會hui在zai該gai節jie點dian的de發fa送song時shi間jian超chao出chu限xian額e時shi將jiang其qi中zhong斷duan，讓rang下xia一yi個ge節jie點dian進jin行xing發fa送song。最zui終zhong結jie果guo是shi數shu據ju吞tun吐tu量liang不bu會hui受shou到dao影ying響xiang，總zong線xian上shang也ye不bu會hui發fa生sheng數shu據ju衝chong突tu。CSMA/CD可能會因數據衝突而產生隨機延時。PLCA可保證延時不會超過指定上限並提供其他相關特性，從而克服上述限製。圖2說明了PLCA的工作原理。

安全  

當dang數shu據ju位wei和he字zi節jie在zai線xian路lu中zhong從cong一yi個ge設she備bei傳chuan輸shu到dao另ling一yi個ge設she備bei並bing恢hui複fu後hou
，會hui以yi標biao準zhun以yi太tai網wang數shu據ju包bao格ge式shi提ti供gong給gei更geng高gao的de軟ruan件jian層ceng。該gai格ge式shi包bao含han目mu標biao地di址zhi
、源地址、一(yi)些(xie)管(guan)理(li)位(wei)和(he)有(you)效(xiao)負(fu)載(zai)。格(ge)式(shi)不(bu)會(hui)隨(sui)著(zhe)物(wu)理(li)層(ceng)的(de)變(bian)化(hua)而(er)改(gai)變(bian)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)即(ji)使(shi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)數(shu)據(ju)聚(ju)集(ji)等(deng)待(dai)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)處(chu)理(li)，導(dao)致(zhi)網(wang)絡(luo)速(su)度(du)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，軟(ruan)件(jian)層(ceng)也(ye)仍(reng)然(ran)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)。圖(tu)3顯示了整體概念。

可以使用以太網機製來連接這些設備
，而不必在OT網絡的端點使用多種現場總線和協議。這些都可以使用易於理解的以太網機製來解決。 

zheqizhongbaokuogezhonganquanjizhi，yongyufangzhiruqinhuokuitanshuju，gengzaogaodehaiyouganraowulixitongshiyongshuju。youyuyitaiwangjijudanxing，yincikeyongyuyinxingyedenganquanxingfeichanggaodeyingyong。qitazhuanyongtongxinjishukenenghenshaoshenzhigenbenmeiyouwangluoanquangongneng，bixucongtoukaifabingjinxingweihu。ciwai，haibixuluoshitigongzhexiegongnengdewuliubaozhang，zhekeyaobiyingjianchanpindeshejihezhizaofuzadeduo。budanzhenduisheshidefangwenxuyaokongzhi，erqiegongyinglianderenhehuanjiedoukenengfashengkexinlianloudong。henshaoyoubandaotigongyingshangnenggouchengdanzhexiangrenwu。

以太網是數據分析基礎設施不可或缺的一部分。大數據用於分析趨勢並提供服務。預測性維護
、yuanchengzhenduanheqitajianshifuwuxuyaofangwenxitongzhongdesuoyoushuju，eryitaiwangkeyitigongduigongyejichusheshizuiyuanfanweidefangwen。yucitongshi，ruanjiankeyiguanligezhongliuchengbingsuizhejishudebianhuashixiandongtaitiaozheng
，erzhexiangfuxiangcheng。

功能安全

shiyongyitaiwangdengbiaozhunhuajishuhaikeyijianhuagongnenganquanxitongdekaifa。gongnenganquanshizhidangxitongzhongdemougezujianchuxianguzhangshi，xitongnenggouyikeyucedefangshizuochufanying，congeranquandibimianyinfagengduowenti。butongxingyeyoubutongdebiaozhun。liru，qichexingyeyouISO26262。工業應用使用IEC61508。醫療、消xiao費fei類lei和he其qi他ta應ying用yong都dou有you自zi己ji的de標biao準zhun。但dan是shi，基ji本ben上shang都dou大da同tong小xiao異yi。功gong能neng安an全quan適shi用yong於yu整zheng個ge係xi統tong，但dan係xi統tong設she計ji人ren員yuan需xu要yao確que保bao使shi用yong的de組zu件jian支zhi持chi功gong能neng安an全quan，以yi便bian整zheng個ge係xi統tong符fu合he功gong能neng安an全quan標biao準zhun。 

例如
，半導體元件需要配備功能安全手冊，用以分析和診斷失效模式的影響。這被稱為FMEDA（失效模式影響和診斷分析），是一種確定失效原因及其對係統影響的方法。該方法應用於係統開發的早期階段
，以便檢測並糾正任何缺陷。

總結

OT網絡和IT網絡需要實現互操作性和安全性，而10BASE-T1S以yi太tai網wang的de出chu現xian為wei二er者zhe的de結jie合he創chuang造zao了le新xin的de商shang機ji。數shu據ju可ke以yi從cong網wang絡luo邊bian緣yuan的de節jie點dian進jin行xing訪fang問wen，並bing可ke用yong於yu實shi現xian新xin的de智zhi能neng預yu測ce服fu務wu以yi及ji資zi產chan跟gen蹤zong和he管guan理li解jie決jue方fang案an。 

通過精簡元件
、ruanjianshejihebuxiankeyijiangdixitongchengben。buzaixuyaowangguan。youyuduogeshebeitongguodanduixianlanlianjiedaoyitiaozongxian，yincishiyongdejiaohuanjiduankoushuliangyousuojianshao。 

通過使用統一的接口和完善的安全機製可以降低風險。10BASE-T1S以太網是對IIoT網絡邊緣傳統解決方案的有力補充。它支持OT網絡和IT網絡各個級別的統一設計、軟件開發、測試和維護。精簡架構和增強安全功能可以幫助設計人員降低風險，輕鬆打造功能安全係統。

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