APL (advanced physical layer)

Im Industrial Internet of Things (IIoT) geht es unter anderem um durchgängige Konzepte für die Prozessautomation, in die die verschiedenen Feldbusse eingebunden werden können. Ethernet bietet sich hierfür an, das mit Industrial Ethernet zunehmend in industriellen Anlagen implementiert wird. Wie keine andere Netzwerktechnik unterstützt Ethernet zeitkritische und fehlerfreie Anwendungen.

Was die Implementierung von Ethernet in der Prozessautomation betrifft, so können Vernetzungskonzepte für industrielle Anwendungen auf dem Ethernet-Schichtenmodell mit dem OSI-Referenzmodell aufbauen. Die transportorientierten Schichten - Bitübertragungsschicht, Sicherungsschicht, Vermittlungsschicht und Transportschicht - können von der Protokollbelegung her direkt oder mit Erweiterungen genutzt werden. Das betrifft die Transport- und Vermittlungsschicht mit den darauf residierenden TCP/IP-Protokollen und die Sicherungsschicht, die das Medienzugangsverfahren, Echtzeit-Ethernet und Time-Sensitive Networking (TSN) beinhalten. Lediglich die physikalische Schicht ist unterteilt in die Ethernet-relevanten Unterschicht und den erweiterten physikalischen Layer, den Advanced Physical Layer (APL), mit dem die physikalische Schicht abgebildet wird. Die APL-Schicht bildet die gemeinsame physikalische Schicht für alle Kommunikationsprotokolle und unterstützt die Kommunikation von der Betriebstechnik bis zur Feldebene.

Ethernet-basiertes Schichtenmodell mit APL-Schicht für Feldgeräte

Ethernet-basiertes Schichtenmodell mit APL-Schicht für Feldgeräte

Auf den anwendungsorientierten Schichten 5, 6 und 7 liegen die Protokolle für die Feldbusse: EtherNet/IP, HART-IP, Profinet, Open Platform Communications Unified Architecture (OPC-UA) und weitere.

Die APL-Schicht, die von der IEEE-Arbeitsgruppe 802.3cg spezifiziert wurde, ist unabhängig von vorhandenen Protokollen und erweitert den eingeschränkten Entfernungsbereich der Feldbusse mit 10Base-T1 auf 1.000 m. Die Datenrate liegt bei 10 Mbit/s. Als Übertragungsmedium kommt die SPE-Verkabelung mit Single-Pair Ethernet (SPE) zum Einsatz. Über die Zweidrahtleitung können auch Instrumente und Feldgeräte mit Strom versorgt werden: Power over Data Lines (PoDL).

Informationen zum Artikel
Deutsch:
Englisch: advanced physical layer - APL
Veröffentlicht: 04.12.2019
Wörter: 269
Tags: Feldbusse
Links: 10Base-T1, Bitübertragungsschicht, Datenrate, Echtzeit-Ethernet, Erweiterung