博客：单对以太网 — 增强传感器和外围设备的云端访问能力
第 1 部分：SPE - 简介
数字化的进展和益处
尽管被称为第四次工业革命，但制造业在 2011 年左右就已经开始进入数字化时代。这些举措的名称包括“工业 4.0 平台”、“工业互联网联盟”或“中国制造 2025”，目标是定位和资助利用数字化方法和技术全面提高生产设施性能的项目。多家全球咨询公司分析称这是“改变游戏规则，抓住万亿美元机遇”（埃森哲，2015 年）。
一种“新的工业范式”开始显现，“需要提高嵌入式系统的智能化程度，通过智能服务创造价值”，成功的关键因素是用于预测生产行动和流程透明度的先进分析技术（凯捷，2015 年）。麦肯锡也在 2015 年根据对 100 多家工业企业的采访进行了分析，得出了类似的结论：“颠覆性技术将实现制造业的数字化”，并列出了云端技术、高级分析、触控和下一代图形用户界面、虚拟现实和增强现实、先进机器人技术和增材制造等。在多家研究机构的基础上，他们总结出了如右图所示的价值驱动因素：
工业网络
从 2000 年初开始，与这些数字化举措并行的是，工业领域采用工业以太网作为所有行业的主要通讯标准，逐步取代了以前的现场总线系统，例如：PROFIBUS、InterBus、CC-Link、Sercos 或 DeviceNet。为了满足工厂自动化相关行业（如汽车、包装或食品饮料）对更高带宽和确定性实时通讯的高要求，对以太网的多个变体进行了标准化。
以太网的不同标准由不同的自动化公司制定，对 MAC 和链路层的 OSI 层有不同程度的修改要求，以支持实时需求。有些协议基于传统的 TCP/IP 以太网系统，有些协议修改了第 3 层和第 4 层，有些协议需要修改数据链路层的硬件。最新的实时以太网系统“时间敏感网络（TSN）”正在由 IEEE 进行最终发布，目的是为通用硬件基础的第 1、2 和 3 层实时功能实现标准化。所有以太网变体都具有将工厂从办公室联网到车间的能力，并能提高整体生产性能、诊断能力和可用性。然而，以太网的复杂性和作为菊花链或交换网络的网络拓扑结构，限制了其在传感器和执行器等外围设备中的应用。现在，单对以太网 (SPE) 的标准化工作弥补了无缝以太网 IP 网络基础设施的这一空白。
基于单双绞线的以太网标准化始于汽车行业。在他们的车载网络中，现有的 CAN、MOST 或 FlexRay 等标准在布线和软件方面成本太高。因此，人们找到了一种通用标准，用以太网逐步取代这些标准。然而，标准以太网的布线工作量却相当大。Broadcom 通过 BroadR Reach 首次表明，简单的双绞线就足以在较短距离内传输高速数据。IEEE 在著名的 802.3 以太网标准下重新启动了标准化工作，并将范围扩大到工业和楼宇领域，以应对这些领域的类似挑战。事实上，上述工业领域的现场总线以及楼宇自动化领域的 LON、BACnet 或 Modbus 都是为每个传感器提供无缝 IP 网络的重点。
相关链接
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关于 SPE 的系列博客第二部分：虽然将基于 IP 的网络延伸到传感器级别的想法显然是有益的，但问题是 SPE 如何能够部署到重点设备和装置中。
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