I limiti fisici della trasmissione Ethernet rappresentano una grande sfida per gli utenti che desiderano espandere la propria rete in termini di maggiore portata e velocità. La tecnologia G.hn non solo annulla tali limiti ma addirittura amplia di molte volte il potenziale della trasmissione. In questo modo è possibile realizzare distanze fino a 1000 metri tramite semplici linee a due fili con una velocità di trasmissione dati massima di 1 Gbit/s (figura 1/immagine di apertura).
Che si tratti di computer, unità di controllo per l'automazione, telecamere di sorveglianza, controllo del traffico, automazione degli edifici o elettrodomestici: in tempi di digitalizzazione, un numero sempre crescente di dispositivi diversi è collegato alla rete Ethernet. Poiché lo standard Ethernet convenzionale è adattato alle tipiche applicazioni IT, raggiunge ripetutamente i suoi limiti nell'ambiente industriale. In alcune aree, gli utenti richiedono distanze di comunicazione maggiori e una struttura di cablaggio semplificata. Queste lacune, rivelate dai requisiti attuali, sono colmate dalle nuove tecnologie come SPE, APL, SHDSL o VDSL2. Particolarmente degno di nota è il giovane standard G.hn, che finora non è stato quasi mai oggetto di attenzione per l'uso industriale. G.hn presenta funzioni e vantaggi che rendono l'uso della tecnologia interessante per numerosi campi di applicazione.
Elevata velocità di trasmissione dati con buona qualità di trasmissione
G.hn è conosciuto sotto il nome dello standard ITU G.996X associato. L'abbreviazione G.hn sta per Gigabit Home Networks (reti domestiche Gigabit), il che chiarisce che la tecnologia è stata originariamente progettata per l'ambiente di rete domestico. I vantaggi di G.hn sono un'elevata velocità di trasmissione dei dati e allo stesso tempo una buona qualità di trasmissione su ogni linea. Di conseguenza, gli utenti hanno a disposizione uno standard che, grazie a questi vantaggi, in futuro acquisirà maggiore importanza nelle applicazioni industriali, infrastrutturali e IoT. G.hn è un metodo a frequenza portante che adatta dinamicamente la velocità dei dati all'attenuazione del percorso esistente, operando con una velocità di segnale (lorda) fino a 2 Gbit/sGbps. Inoltre, è possibile collegare lunghezze massime di 1000 metri, valore che supera di 10 volte l'intervallo standard di Ethernet.
Alla pari dell'Ethernet classico, le nuove tecnologie Ethernet, come SPE e APL, prevedono nei loro standard una velocità di trasmissione dati fissa fino a una distanza definita. Cavi, connettori e dispositivi di rete devono soddisfare questi requisiti ed essere standardizzati di conseguenza. Da un lato, ciò si rivela positivo perché lo standard garantisce la rispettiva velocità di trasmissione dei dati per queste distanze; dall'altro, è sempre garantita l'interoperabilità dei componenti di diversi produttori. Tuttavia, ciò significa anche che non tutte le distanze possono essere superate e non tutti i cavi possono essere utilizzati. A questo punto, G.hn offre una maggiore flessibilità ed è quindi ideale per la modernizzazione degli impianti. Anche in termini di struttura della rete, G.hn si dimostra più facile da gestire. È possibile implementare topologie complesse anche con connessioni passive (figura 2).
Utilizzo ulteriore del cablaggio esistente
La particolarità di questa tecnologia non consiste solo nella combinazione di velocità di trasmissione dei dati ed ampia portata: con G.hn è possibile utilizzare diversi mezzi di trasmissione, come doppini intrecciati, conduttori coassiali o cavi di alimentazione inutilizzati. La tecnologia consente, ad esempio, di utilizzare il cablaggio esistente, riducendo con ciò costi e fatica. Con la nuova gamma prodotti Extender Ethernet Gigabit, Phoenix Contact ha sviluppato dispositivi che trasformano facilmente la comunicazione Ethernet in comunicazione G.hn. Gli Extender Ethernet Gigabit sono disponibili a scelta con connessioni per cavi a doppino intrecciato ad un morsetto push-in o con presa BNC per il collegamento di cavi coassiali. Quando le connessioni Ethernet superano i 100 metri, gli utenti devono trovare soluzioni diverse rispetto alla consueta connessione LAN. In questo caso, la tecnologia G.hn si offre come alternativa economica ai cavi in fibra ottica. Utilizzando i cavi in rame esistenti, è possibile evitare costose nuove installazioni (figura 3).
Idoneità speciale per i sistemi di videosorveglianza
Grazie alla larghezza di banda e alla distanza di trasmissione, la tecnologia G.hn è adatta per applicazioni con elevati volumi di dati, come nel caso dei sistemi di videosorveglianza. Con la loro alta risoluzione in HD, Full HD o 4K, le telecamere richiedono un’adeguata larghezza di banda per trasmettere le immagini. Nei sistemi di videosorveglianza professionali, spesso è necessario colmare distanze considerevoli tra le telecamere e i componenti di rete più vicini. In questi casi, la lunghezza del cavo di 100 metri disponibile con Ethernet standard di solito non è sufficiente. È qui che G.hn può fornire un rimedio, integrando nella rete ed alimentando anche telecamere montate a distanza con elevati requisiti di larghezza di banda.
I sistemi di sorveglianza più datati utilizzano telecamere analogiche collegate al centro di controllo tramite cavo coassiale. Il vantaggio è che la distanza tra la telecamera e il registratore può raggiungere i 400 metri. In caso di ammodernamento degli impianti, l'impiego di G.hn consente di mantenere il cablaggio esistente, è sufficiente sostituire la telecamera analogica con una telecamera IP. In questo modo, l'utente non deve rinunciare all’alta risoluzione delle immagini video (figura 4).
Installazione semplice tramite plug-and-play
Rispetto al modello di riferimento ISO/OSI, G.hn descrive non solo il livello fisico (primo livello), ma anche il livello dati (secondo livello), distinguendo chiaramente lo standard da altre tecnologie come SHDSL, VDSL e SPE. In questo modo, G.hn apre la possibilità di costruire e gestire topologie di rete più complesse.
Con gli Extender Ethernet Gigabit di Phoenix Contact i partecipanti alla rete possono essere connessi fra loro in diverse topologie. Oltre alla semplice connessione punto-punto, i dispositivi supportano strutture lineari, a stella e ad albero. Sono realizzabili anche strutture ad anello, in modo da poter implementare una funzione di ridondanza, semplicemente collegando in parallelo tutti gli extender partecipanti. Nella variante a doppino intrecciato si utilizza il morsetto push-in, mentre nella variante coassiale si utilizzano i consueti connettori BNC a T. La gestione integrata di G.hn consente di amministrare un massimo di 15 dispositivi sui quali non è necessario effettuare alcuna impostazione: gli Extender Ethernet Gigabit possono essere facilmente installati tramite plug-and-play. Tuttavia, l'utente deve tenere presente che la velocità massima di 1 Gbit/s può diminuire con l'aumentare del numero di extender (figura 5).
Conclusione
La tecnologia G.hn è passata dal settore delle reti domestiche alle applicazioni industriali. Tutti i suoi vantaggi sono offerti dai nuovi Extender Ethernet Gigabit di Phoenix Contact. I dispositivi consentono applicazioni flessibili a banda larga fino a 1 Gbit/s su qualsiasi linea a due fili e cavo coassiale. Utilizzando le linee esistenti, lunghe fino a 1000 metri, l'utente risparmia sui costi di investimento. Con la funzione Power-over-Link (PoL), gli extender possono alimentarsi reciprocamente, mentre con Power-over-Ethernet (PoE), i partecipanti PoE collegati vengono alimentati tramite la linea dati. L'installazione plug-and-play degli extender offre una configurazione di rete flessibile, da una struttura punto-punto e lineare fino ad una topologia a stella e ad anello.
Gli Extender Ethernet Gigabit sono particolarmente adatti per la videosorveglianza, dato che la moderna tecnologia video pone requisiti elevati all'infrastruttura di rete, talvolta estesa. Il G.hn non è quindi l'unica tecnologia nel suo campo di applicazione industriale, ma segna un ulteriore passo nell'evoluzione della trasmissione Ethernet. Con G.hn, i limiti fisici di Ethernet vengono spinti oltre, aprendo nuove prospettive.
Riquadro:
Alimentazione diretta tramite la linea dati
La tecnologia G.hn degli Extender Ethernet Gigabit consente l'alimentazione reciproca dei dispositivi e degli utenti di rete collegati tramite le linee dati. Tutti i dispositivi hanno una funzione simile al Power over Ethernet (PoE). In questo caso, il secondo extender collegato viene alimentato dal primo extender tramite la connessione dati G.hn. La funzione, chiamata Power over Link (PoL), può essere attivata opzionalmente se, ad esempio, non è presente alcuna opzione di alimentazione sul campo. Inoltre, si risparmiano ulteriori costi grazie all'eliminazione degli alimentatori e della loro installazione.
Inoltre, l'Extender Ethernet Gigabit alimentato tramite PoL può, ad esempio, fornire fino a 30 watt ad una telecamera collegata con capacità PoE in conformità allo standard 802.3at. La disponibilità complessiva di potenza dell'unità di alimentazione non permette a tutti gli extender installati nella rete di essere alimentati con PoL. Tuttavia, è possibile un funzionamento misto: altri extender collegati alla rete possono essere alimentati localmente e fornire PoE ai partecipanti finali collegati. In questo modo, i dispositivi terminali possono essere alimentati direttamente tramite la linea dati senza dover installare un alimentatore aggiuntivo (figura 6).