工业自动化
克服单对以太网激增的障碍
02.28.2023
尽管业界讨论单对以太网（SPE）已经有一段时间了，但其在市场上的接受程度还存在一些问题。如今，它正作为一种通过单对双绞线（而非其他大多数数据传输介质所依赖的两对或四对）提供以太网的方式迅速获得关注。
SPE线缆拥有许多优点，其中之一是比传统线缆更轻，安装更快速更简易，并且具备卓越的范围和设备覆盖率。然而，在过去的几年里，多种原因导致了某些业内专业人士在考虑是否采用单对以太网时犹豫不决。在这篇博文中，我们将讨论这些障碍，并解释如何克服它们。
单对以太网生态系统
最常见的疑虑之一是关于SPE价值链或生态系统是否已就绪。例如，芯片PHY厂商的产品是否支持IEEE 802.3da 10BASE-T1S？应该使用哪些连接器？是否所有的标准均已发布，可以安全地进行投资？SPE产品在不同的垂直领域是否有现成的用例？
这些问题和众多其他问题构成了传统工业公司在部署SPE时所面临的困境。当此类问题没有唾手可得的可靠答案时，它们就会成为阻碍采用SPE技术的瓶颈。幸运的是，业界正在共同努力解决这些问题，因此安装人员和用户都能获得明确的答案，并了解如何部署单对以太网。
一旦这些问题得到解答，企业将不得不考虑其在SPE生态系统中扮演的角色，以及该技术如何与内部核心能力协调一致。
向后兼容性
学者Carl Shapiro在他的论文《标准战争的艺术》（"The Art of Standards Wars"）中对标准的作用做出了完善的分类，并分享了令人信服的历史范例，如19世纪铁路轨距的南北之争、爱迪生与西屋电气之争、交流发电和配电以及彩色电视标准之争。这篇论文揭示了战略观点，以及如何在受到高度监管的行业中赢得客户。除了已经讨论的内容之外，标准的根本在于推动规模经济，使最终用户受益。
单对以太网是一种激进和颠覆性的技术，具有革命性、卓越和引人注目的性能。激进技术通常无法向后兼容过时的产品或技术。为了充分享受新型技术的性能和优势，老旧资产必须经常被更新的设备所取代。
另一方面，增量开发通常会提供向后兼容的优势。这一点很重要，尤其是在现有技术已经建立了系统环境和价值链兼容性的时候；然而，教育也很重要。
支持向后兼容性还通过保持相同或更好的性能提供了相对较低的单位成本。在计算机行业，近期的范例包括从USB 2.0到USB 3.0，或从PCIe 3.0到PCIe 4.0的过渡。
SPE技术已经尝试了简单的迁移路径。举例来说，IEC 63171-2和IEC 63171-5标准制定了四腔连接器与现有的四对布线系统和RJ45接口的兼容性，然而却遭到了单对以太网系统联盟（Single Pair Ethernet System Alliance）的拒绝。现有的旧版M12 A码连接器被提议在加工行业中用作SPE连接器。客户也对将现有的PROFINET线缆重新用于SPE显示了兴趣。这仅在某些情况下具备可行性，并取决于安装情况。
接受和采用性能更好的新型产品所涉及的心理和财务障碍较低。在这些示例中，有一条清晰而简单的迁移路径已经铺就，能够帮助用户劝说利益相关方信服其中的好处并随着时间的推移逐渐更新过时的资产，从而降低了采用的操作风险。从历史上看，SPE似乎需要付出高昂的代价才能享受全部利益，但这种情况正在改善。
投资风险
对待新型技术，成熟的公司会权衡投资的利弊，左右为难。
不参与类似SPE的颠覆性创新似乎是一个相对安全的决定；然而，这意味着承担丧失竞争优势以及在市场上落后于人的风险。柯达和诺基亚就是两个众所周知的例子，他们选择不投资于颠覆性技术，结果就是被淘汰。
我们同样看到了一些公司投资于新型技术，却以失败告终的例子。成功的关键在于两点：
- 您选择参与的时机，以及您扮演的角色（创新者、早期采用者，早期多数派，等等）
- 技术生态系统的就绪性
根据市场研究，到2021年底，全球连接器市场规模估计价值627亿美元。相应的SPE连接器类型约占总营收的2%（12.5亿美元）。创新扩散理论定律告诉我们，12.5亿美元的创新者市场规模（2.5%）将意味着生态系统中所有参与者的营收总额约为3000万美元，而早期采用者（13.5%）将在产生约1.7亿美元的收入之后，达到市场转折点。
创新扩散定律
摘自维基百科”创新扩散“（Diffusion of Innovation）
我们可以轻松地反向计算出，在生态系统成熟之前需要销售多少无源SPE连接产品。虽然这才刚刚开始，但这种转变将会继续加速。
谁将是最早的采用者，行业转折点何时到来，成为了每个传统公司必须回答的基本问题，以确定适合他们的过渡时机。
疫情
全球疫情也暂时影响了SPE生态系统的增长。生态系统的增长依赖于生态链每个环节上不同公司之间的互动与合作。
尽管资金充裕，但虚拟临时会议以及活动和展会的取消都对SPE的生态系统产生了重大影响。
制造商采取的行动
最终，从多对以太网到SPE的过渡需要所有参与者都采取行动。例如，随着设备制造商继续采用和集成新的SPE技术，下一代SPE产品的硬件和软件将会得到开发。终端设备制造商需要构建新的PCB硬件来集成新的IC以调制信号。连接器公司需要就新标准达成一致，以最大限度地提高兼容性。
这些制造商现在采取的行动将允许集成商和机器制造商为不同垂直领域的相应应用创建解决方案，为资产所有者和运营商带来价值。
Belden正在尽其所能地将单对以太网推向市场，让企业能够通过其提供的优势而获益。
我们的单对以太网布线和连接产品组合旨在优化恶劣环境中的以太网连接可能性，包括工业和交通运输业务。
这些系统的组合为网络上的所有设备、企业主干网与云之间的实时通信创建了基础，可以提高流程效率并降低运营成本。
随着工业4.0的演进以及与工厂主干网互联的传感器和执行器数量的增长，单对以太网将是有助于进一步实现工业自动化的简单解决方案。
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关于作者
Chen Zhang是Belden的连接产品线经理。在2019年加入工业团队之前，Chen在通用电气工作了十年，担任低压驱动器产品经理，专注于可再生能源、船舶和其他行业领域。Chen拥有慕尼黑工业大学的电气工程和信息技术硕士学位。在LinkedIn上与Chen联系。