ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

NO NEW CABLES

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 14.11.2022
  • Networks

The new Ethernet standard 10BASE-T1L is a 2-wire Ethernet solution for line lengths of up to 1000m at a transmission speed of 10Mbps with support for transmission protocols such as PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA, Modbus-TCP, and others. With this standard, it is possible to continue using existing 2-wire cabling and thus protect investments.

Communication of data between various devices is essential in many aspects of daily living. The proliferation of devices and the dramatic increase in data volumes driven by digitalisation and Industry 4.0 are forcing changes in the communication landscape. For example, in areas such as process automation, integrated networks that support connectivity across entire factories are required. Data must be extracted from operational technology (OT) machines, processed, and then supplied to computer systems at the company level (IT) for further processing. As the previous 4mA to 20mA or fieldbus applications run up against their limits in terms of data communication, Ethernet is emerging as the communication standard.

Primarily, this is the new Ethernet standard 10BASE-T1L, a 2-wire Ethernet solution for line lengths of up to 1000m at a transmission speed of 10Mbps with support for transmission protocols such as PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA, Modbus-TCP, and others.

With this standard, it is possible to continue using existing 2-wire cabling and thus protect investments.

This article explains the basics of 10BASE-T1L and shows corresponding products that are also relevant in the selection of suitable connectors for various applications. Power transmission of the various connected devices via the data line also plays an important role with 10BASE-T1L.

Data communication is taking on an ever-greater role not only in the industrial sector but also in process automation. The previous 4mA to 20mA or fieldbus applications are reaching their limits due to burgeoning data volumes, and Ethernet is thus crystallising as the communication standard. The standard Ethernet, 4-wire solution has evolved into a 2-wire solution known as 10BASE-T1L, consisting of a single pair of twisted cables or single-pair Ethernet (SPE). Above the physical layer, 10BASE-T1L is compatible with existing Industrial Ethernet technologies with 100Mbps or 1000Mbps and thus is a supplement.

10BASE-T1L is becoming standardised especially in process automation and has the potential to effect sweeping changes in this area. Precisely here, up to now, sensors and actuators have usually been connected via a 4mA to 20mA analogue interface or a fieldbus. In process automation, unlike in mechanical engineering or plant automation, these sensors and actuators are usually at a distance to the control system or the remote I/O systems. Distances of 200m to 1000m and more are common.

But what exactly is 10BASE-T1L, what advantages does this technology offer, and why is it a new standard?

WHAT DOES 10BASE-T1L MEAN?

The name 10BASE-T1L roughly explains its meaning. The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) abbreviations are used here.

The “10” in the medium type references a transmission rate of 10Mbps. “BASE” refers to baseband signals, which means that only Ethernet signals can be transported over the medium. “T” stands for “twisted pair.” The digit “1” stands for 1km range. In this case, it is followed by an “L” for “long range,” meaning that segment lengths of 1km and more are possible.

There are still other network technologies, such as 10BASE-2 (thin coaxial cable with a maximum segment length of 185m), 10BASE-5 (thick coaxial cable with a maximum segment length of 500m), 10BASE-F (fibre optic cable), or 10BASE-36 (broadband coaxial cable with multiple baseband channels and a maximum segment length of 3600m).

WHICH LAYER OF THE OSI MODEL CAN 10BASE-T1L BE CATEGORIZED INTO?

10BASE-T1L offers the possibility of using the existing 2-wire infrastructure to realise line lengths of up to 1000m at a transmission speed of 10Mbps. The physical Ethernet technology is defined exclusively in Layer 1 (the bit transmission layer or physical layer) of the Open Systems Interconnection (OSI) model. Above the bit transmission layer, 10BASE-T1L supports common Ethernet protocols such as PROFINET, Modbus, etc., as well as other bus systems, such as BACnet, KNX, and LON, that are commonly used in building management systems. Table 1 shows an overview.

Table 1. Overview of the OSI model with the protocols and bus systems found in it.

10BASE-T1L is implemented with the help of a special Ethernet PHY in Layer 1. The Ethernet frames are transmitted between MAC and PHY via the media-independent interface (MII), reduced MII (RMII), or reduced gigabit MII (RGMII).

The MAC is defined by the Ethernet standard IEEE 802.3 and implemented in the data link layer (Layer 2). The PHY forms the physical interface and is responsible for coding and decoding the data between the transmission medium and the digital system.

WITH WHICH DEVICES AND MACHINES CAN 10BASE-T1L BE USED?

10BASE-T1L is designed to replace the 4mA to 20mA standardised signal in many, if not most, process automation applications. However, this does not mean that older field instruments connected via 4mA to 20mA current loops will have to be replaced with 10BASE-T1L-capable field instruments. These conventional devices can be connected via software configurable I/O (SWIO) modules, while remote I/Os serve as a collection point for connection to the PLC with a 10Mbps Ethernet uplink.

Figure 1. Sample architecture with both conventional and 10BASE-T1L-capable field instruments.

Software configurable I/O modules have reconfigurable module channels which allows them to work quickly, easily, and remotely without requiring extensive rewiring. The channels can be configured either as input or output both for currents and voltages, or digital and analogue.

In some cases, there is a requirement that both power for the devices and their data be provided via 10BASE-T1L, which is defined as part of the standard. Figure 1 shows an example of a mix of conventional field instruments connected via a 4mA to 20mA current loop and new 10BASE-T1L-capable field instruments.

10BASE-T1L supports two amplitude modes: 2.4V for cable lengths of up to 1000m and 1V for shorter distances up to 200m. Through the 1.0V peak-to-peak amplitude mode, this technology can also be used in explosion-protected environments (hazardous areas) and meets the strict maximum energy consumption requirements applicable there.

An industry consortium has specified the advanced physical layer (APL), which builds on the 10BASE-T1L standard, defining intrinsically safe operation for process automation.

Ethernet-APL likewise enables the transition to seamless process automation installations with field-to-cloud connections, including areas with potentially explosive atmospheres for installations in the food and beverage, pharmaceutical, and oil and gas industries. Furthermore, APL also defines the power provisioning classes over the single twisted pair lines.

No concrete transmission medium (cable) is defined with 10BASE-T1L. Only the requirements for return loss and insertion loss of the cables are specified. Fieldbus Type A cables are the cables of choice. This allows the reuse of existing PROFIBUS or Foundation Fieldbus cabling. 10BASE-T1L works with a balanced pair of conductors over a cable length of up to 1000m without any problems. However, in noisy industrial environments, a shielded cable like Type A cable is required - using connectors, screw terminals, or punch-down blocks. Some 10BASE-T1L switch chips have integrated diagnostics functions that check the signal quality over the cables. 10BASE-T1L is thus a very robust communication technology - even a mix-up of the wires does not pose a problem.

Table 2. Overview of the different communication technologies in process automation.

THE ADVANTAGES OF 10BASE-T1L?

Conventional 4mA to 20mA with HART® and fieldbus devices have a limited data bandwidth of just a few kbps. With 10BASE-T1L, speeds of 10Mbps can be reached. This makes it possible to transmit not only a process value but also additional device parameters such as configuration and parameterisation information. In the future, possible software updates for the increasingly complex sensors, as well as fault and network diagnostics such as short circuits on the line to the sensor, will be performed relatively quickly via the data line. Configuration is also easier because gateways and converters are no longer required with 10BASE-T1L. Through the elimination of the gateways, the costs and the complexity of these old installations are greatly reduced, and the data islands created by them are swept away.

In addition, higher powers can be transmitted over the data line. For example, 500mW in intrinsically safe areas (hazardous areas) and even up to 60W in non-intrinsically safe areas can be transmitted.

Ethernet standards such as PROFINET, EtherNet/IP, HART-IP, OPC UA, or Modbus-TCP, and IoT protocols such as MQTT, can enable the easy and powerful connection of field devices to a cloud.

DOES 10BASE-T1L ALSO WORK WITH SWITCH MODULES?

As with standard Ethernet, with 10BASE-T1L there are bridges that enable coupling of various network segments and devices. Different network topologies can be realised and used to supply power to the connected devices. In process automation, switches are often connected to controllers, HMIs, and the cloud. Switches allow media redundancy in the form of ring topologies for increased availability.

In process automation, the connections to the devices, sensors, and actuators are also called spurs, whereas connections between the switches and running up to the control system fall under the name trunk.

Further possibilities arise from the constantly increasing integration density of devices. For example, a 10BASE-T1L switch can be integrated into a sensor connected directly to additional sensors that can also be supplied by it. Figure 2 shows an exemplary interconnection of different switches.

Figure 2. An example of a switch interconnection diagram.

Communication with a 10BASE-T1L-capable device takes place via the host processor. It usually requires an integrated MAC function, a passive media converter, or a switch with 10BASE-T1L ports.

CAN I ALSO IMPLEMENT THE POWER SUPPLY VIA THE "TWO WIRES"?

The 10BASE-T1L standard not only offers communication of data from sensors and actuators, but also provides the possibility of supplying them with power via the signal lines. Concretely, 10BASE-T1L can deliver up to 60W of power in non-intrinsically safe areas. In explosion-protected (intrinsically safe) areas, the power is limited to 500mW; in this case, the signal amplitude is also reduced from that of standard applications from 2.4V to 1V to comply with the strict requirements for maximum energy applicable there. However, as a result, only reduced transmission distances are possible in intrinsically safe areas.

Table 3 provides an overview of the possible power transmission levels for the various line lengths and areas for a Type 18 AWG cable.

10BASE-T1L provides a relatively robust communication standard for process automation that offers numerous advantages over conventional 4mA to 20mA  applications, including the possibility of reusing the existing infrastructure.

 

By Thomas Brand and Thomas
Tzscheetzsch, Analog Devices

MORE NEWS

Tässä alkuvuoden luetuimmat uutiset

Vuoden 2025 ensimmäiset kuukaudet ovat tuoneet esiin selkeitä teknologian ja arjen muutostrendejä, jotka kiinnostavat suomalaisia lukijoita. Turvallisuus, energiatehokkuus, älylaitteiden käyttö ja tulevaisuuden laiteratkaisut ovat nousseet voimakkaasti esiin sekä yksilön että yhteiskunnan tasolla. Kuluttajat haluavat nyt ymmärtää laitteidensa riskit, hyödyntää teknologian koko potentiaalia – ja tehdä entistä järkevämpiä valintoja arjessaan.

Luetuimmat: GPMI uhkaa HDMI:n asemaa

Kiinassa on esitelty uusi monikäyttöinen kaapelistandardi, joka saattaa horjuttaa HDMI:n, DisplayPortin ja Thunderboltin asemaa. Yli 50 kiinalaisen teknologiajätin muodostama Shenzhen 8K UHD Video Industry Cooperation Alliance on kehittänyt General Purpose Media Interface -standardin (GPMI), jonka tekniset ominaisuudet tekevät siitä varteenotettavan kilpailijan nykypäivän yleisimmille liitännöille.

Luetuimmat: Näin sähköauton akun elinikä kasvaa 19-kertaiseksi

Korelaisten POSTECHin (Pohang University of Science and Technology) ja Sungkyunkwanin yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden tavan pidentää sähköautojen litiumioniakkujen käyttöikää jopa 19-kertaiseksi – ilman uusia materiaaleja tai teknologioita. Ratkaisu on yksinkertainen: siinä pitää välttää akun täydellistä tyhjentämistä.

Luetuimmat: Tämän takia litium-nikkeliakut hajoavat

Dallasin Texasin yliopiston (UTD) tutkijat ovat löytäneet syyn, miksi litium-nikkelioksidi (LiNiO₂) -akut menettävät kestävyyttään ja rappeutuvat toistuvien lataussyklien aikana. Löydös voi avata tietä pitkäikäisemmille ja tehokkaammille akuille, jotka voisivat parantaa esimerkiksi sähköautojen ja älylaitteiden suorituskykyä.

Luetuimmat: Pian aurinkopaneeli tulee pakolliseksi

EU:n uusi rakennusten energiatehokkuusdirektiivi (EPBD) on nyt virallisesti hyväksytty ja aikataulutettu. Sen mukaan 31. joulukuuta 2029 jälkeen rakennusluvan saaneissa uusissa asuinrakennuksissa – mukaan lukien omakotitalot – on oltava soveltuvat aurinkoenergiajärjestelmät.

Luetuimmat: Bluetooth kannattaa aina sammuttaa älypuhelimesta

Bluetooth-yhteys on monelle arkipäiväinen apuväline langattomissa kuulokkeissa, kaiuttimissa tai paikannuslaitteissa. Harva kuitenkaan muistaa, että tämä näennäisesti harmiton toiminto voi kuluttaa akkua ja muodostaa merkittävän tietoturvariskin – erityisesti silloin, kun se on päällä turhaan.

Sudo vaihtuu Ubuntussa

Ubuntun takana oleva Canonical on ilmoittanut, että tulevassa Ubuntu 25.10 -versiossa perinteinen sudo korvataan uudella versiolla nimeltä sudo-rs. Tämä uusi komento on kirjoitettu Rust-ohjelmointikielellä ja se toimii lähes identtisesti vanhan sudon kanssa, mutta sen sisäinen toteutus on turvallisempi ja modernimpi.

Pian tietokoneesi tietää, oletko paikalla

STMicroelectronics on esitellyt uudenlaisen Human Presence Detection (HPD) -ratkaisun, joka yhdistää lentoaikaa mittaavia ToF- eli Time-of-Flight-antureita ja tekoälyä parantaakseen kannettavien tietokoneiden käyttökokemusta, akunkestoa ja turvallisuutta. Ratkaisu ei vaadi kameroita tai kuvien tallennusta.

WithSecure: telemetriatiedot tunnistavat 0-päiväuhkat tehokkaammin

Kyberturvallisuusyhtiö WithSecure on kehittänyt uuden, ennakoivan tavan tunnistaa nollapäivähaavoittuvuuksia hyödyntämällä päätelaitteiden käyttäytymistelemetriaa. Yrityksen mukaan kyseessä on merkittävä läpimurto, joka siirtää haavoittuvuuksien tunnistamisen reaktiivisesta mallista kohti ennakoivaa analytiikkaa – jopa ennen kuin haavoittuvuus on yleisesti tiedossa tai hyväksikäytetty.

Pian se vihdoin tapahtuu: Windows 11 nousee suosituimmaksi

Windows 11 on ennennäkemättömässä nousukiidossa. Vielä toukokuussa Windows 10 hallitsi selvästi maailmanlaajuista käyttöjärjestelmämarkkinaa, mutta tuoreimmat tilastot kertovat selkeästä käänteestä: Windows 11 on ohittamassa edeltäjänsä – mahdollisesti jo kesäkuun aikana.

Suunnittele RISC-V-piiri muutamassa minuutissa

Piirisuunnittelu, joka perinteisesti vie kuukausia ja vaatii monen hengen asiantuntijatiimin, voi nyt onnistua minuuteissa yksittäiseltä suunnittelijalta. Intialainen startup InCore Semiconductors on esitellyt SoC Generator -alustan, joka automatisoi järjestelmä- eli SoC- piirien suunnittelun ennennäkemättömällä tavalla.

Rakettitiede lentää onnistuneilla rekrytoinneilla

Helsinkiläinen ohjelmistokehitykseen erikoistunut IT-yhtiö Rakettitiede jatkoi kannattavaa kasvuaan viime vuonna. - Olemme onnistuneet rekrytoimaan kokeneita osaajia ja tarjoamaan heille juuri oikeanlaisia toimeksiantoja, sanoo toimitusjohtaja Juha Huttunen.

Maailman ensimmäinen lisälaitesovitin, joka säilyttää IP65-luokituksen

Sotilaskäytössä kentällä tarvitaan IP65-luokitusta – eli täyttä suojaa pölyä ja roiskevettä vastaan – jotta laitteet kestävät vaativissa ja vaihtelevissa olosuhteissa. Mutta entä jos laitteeseen täytyy liittää lisälaitteita, kuten radiot, LAN-verkot tai muut kenttävarusteet? Usein suojaus menetetään heti, kun portit avataan. Panasonic on ratkaissut tämän ongelman esittelemällä maailman ensimmäisen lisälaitesovittimen, joka säilyttää IP65-luokituksen myös käytön aikana.

Tekoälyn aikakaudella mikro-ohjain pitää ajatella uusiksi

ETN - Technical articleTekoälyä tuodaan nyt vauhdilla mikro-ohjaimiin. Ajan myötä kaikista päätelaitteiden ML-sovelluksiin tarkoitetuista mikro-ohjaimista tulee hybridilaitteita, joissa yhdistyvät CPU ja NPU. Tämä kehitys on väistämätöntä.

Suomalainen startup Ovido kesyttää tuotetiedon tekoälyn avulla

Helsinkiläinen teknologiayritys Ovido haluaa mullistaa tavan, jolla tuotetietoa hallitaan kansainvälisissä toimitusketjuissa. Yritys kehittää tekoälypohjaista SaaS-alustaa, joka auttaa valmistajia vastaamaan kiristyviin sääntelyvaatimuksiin, kertovat toimitusjohtaja Suvi Haimi ja toinen perustaja Antti Toponen.

VTT kehitti maatuvan aurinkokennon maatalouteen

VTT on kehittänyt maailman ensimmäisten joukossa täysin biohajoavan aurinkokennomoduulin, joka voidaan kiinnittää suoraan viljelykasvin lehteen tai varteen. Maatuvan kennon avulla maatalouteen voidaan tuoda uutta mittauselektroniikkaa ilman huolta jätteistä tai ympäristöhaitoista.

Uusi GaN-transistori voi mullistaa 6G-verkkojen radiotaajuuspiirit

Bristolin yliopiston ja Northrop Grummanin tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen galliumnitridiin (GaN) perustuvan transistoriarkkitehtuurin, joka voi merkittävästi parantaa tulevien 6G-verkkojen nopeutta, tehokkuutta ja signaalinlaatua. Löydös julkaistiin Nature Electronics -lehdessä.

OnePlussan Nord-sarja ottaa harppauksen lippulaivojen suuntaan

OnePlus valmistautuu isoon kesälanseeraukseen, kun se julkistaa 8. heinäkuuta viisi uutta laitetta, ajoitetusti keskelle lomakautta. Tuotteisiin kuuluvat uudet puhelinmallit OnePlus Nord 5 ja Nord CE 5, langattomat kuulokkeet Buds 4, älykello Watch 3 (43 mm) sekä edullinen tablettiuutuus OnePlus Pad Lite.

Lopulta tekoäly lopettaa koodaamisen

AWS:n Principal Developer Advocate Gunnar Grosch esitti AWS Summit Stockholm 2025 -tapahtumassa rohkean näkemyksen ohjelmistokehityksen tulevaisuudesta. - Lopulta tekoäly lopettaa koodaamisen. Hänen mukaansa kehittäjien rooli on jo nyt siirtymässä koodin kirjoittajista kohti koodintarkastajaa – asiantuntijaa, joka ohjaa, tarkistaa ja optimoi tekoälyn tuottamaa koodia.

Mullistava muunninpiiri nostaa datansiirron nopeuden kolminkertaiseksi

Belgialainen mikroelektroniikan tutkimuskeskus IMEC on esitellyt digitaalista datansiirtoa mullistavan uutuuden. 150 giganäytetty sekunnissa näytteistävä DA-muunnin 300 gigabitin tiedonsiirtoon sekunnissa yhdellä kaistalla. Tämä on merkittävä harppaus verrattuna nykyisiin markkinoilla oleviin PAM-4-pohjaisiin ratkaisuihin.

ETNdigi 1/2025 is out
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Tekoälyn aikakaudella mikro-ohjain pitää ajatella uusiksi

ETN - Technical articleTekoälyä tuodaan nyt vauhdilla mikro-ohjaimiin. Ajan myötä kaikista päätelaitteiden ML-sovelluksiin tarkoitetuista mikro-ohjaimista tulee hybridilaitteita, joissa yhdistyvät CPU ja NPU. Tämä kehitys on väistämätöntä.

Lue lisää...

OPINION

Onko tekoäly nyt uusin uhka tietoturvalle?

Tekoäly on tullut jäädäkseen – siitä ei ole epäilystäkään. Mutta mitä tapahtuu, kun siitä tulee myös kyberturvallisuuden suurin uhka?

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Tässä alkuvuoden luetuimmat uutiset
  • Luetuimmat: GPMI uhkaa HDMI:n asemaa
  • Luetuimmat: Näin sähköauton akun elinikä kasvaa 19-kertaiseksi
  • Luetuimmat: Tämän takia litium-nikkeliakut hajoavat
  • Luetuimmat: Pian aurinkopaneeli tulee pakolliseksi

NEW PRODUCTS

  • Maailman ensimmäinen lisälaitesovitin, joka säilyttää IP65-luokituksen
  • Uudenlainen termistori on iso askel sähköautoille
  • 10 wattia sokeripalan kokoisesta teholähteestä raiteille
  • Bluetoothin uudet ominaisuudet käyttöön pienellä USB-tikulla
  • Yksi piiri pidentää langattoman laitteen käyttöaikaa
 
 

Section Tapet