예를 들어, 스마트 폰 또는 태블릿으로부터 IoT 장치의 모니터링 및 제어를 제공하기 위해, 이동성 및 휴대성을 증가시키기 위해 무선 통신이 올바른 선택일 수 있습니다. 하지만 유선통신기술은 통신 신뢰도 및 보안을 증가시키기 위해서는 보다 올바른 선택일 수 있습니다.
스마트 유선 IoT 장치에는 다음과 같은 특성이 필요합니다. 간단하고 안정적인 네트워크 통신; 비용 효율적인 내부 프로세싱; 가용성 및 확장성 그리고 낮은 소유 관리비용이 그 특성들입니다. 프리 토폴로지 트위스트 페어 네트워킹 솔루션은 보다 익숙한 RS-485 트위스트 페어 네트워킹에 비해 많은 실용적인 이점을 제공합니다. 특히 오늘날의 엄격한 요구 사항 및 기대치를 만족합니다.
국제 표준인 ISO / IEC 14908-2에 의해 정의된 프리 토폴로지 (Free Topology, FT) 네트워킹은 건물 제어, 가스 펌프, 유제품 농장, 산업 공정 및 운송을 위한 자동화 장비에 이르는 다양한 솔루션을 개발하는 회사의 환경을 변화 시켰습니다. 제조업체는 RS-485보다 FT 네트워킹을 기반으로 한 제품 디자인이 설치하기가 더 쉽고 시간과 비용을 절약 할 수 있다는 것을 확인해가고 있습니다.
설치의 용이성
FT는 설치를 위해 필요시되는 많은 노력들을 고려할 때 RS-485보다 월등한 장점을 제공합니다.
프리 토폴로지는 RS-485에 필요한 리니어 버스 토폴로지의 엄격한 제한이 필요 없습니다. 프리 토폴로지 네트워크는 버스, 스타 및 루프 토폴로지 또는 이들의 혼합 된 조합을 사용하여 연결될 수 있습니다.
더 좋은 점은 FT는 극성에 민감하지 않으며 두 개의 와이어 만 있으면 네트워크 연결이 잘못 연결될 가능성이 없어집니다. 저렴한 비 차폐 단일 트위스트 페어 케이블 또는 유비쿼터스 Cat 5 케이블에서 작동하며 실드 트위스트 페어 케이블과도 호환됩니다. FT의 종단은 네트워크의 어느 곳에서나 위치 할 수 있습니다.
마지막으로 FT 네트워크는 배선이나 장치 오류가 있더라도 계속해서 작동합니다. 이러한 특성으로 인해 FT 네트워크 설치 및 유지 보수는 빠르고 경제적이며 오류가 없습니다.
RS-485는 설치 및 문제 해결을 위해 숙련 된 기술자가 필요합니다. 값 비싼 쉴드 케이블 (일반적으로 3 개의 컨덕터와 쉴드)은 많은 연결과 극성을 유지할 필요가 있기 때문에 초기 네트워크 설치 중에 배선 오류가 발생할 확률이 높습니다.
또한 RS-485 네트워크는 일반적으로 두 개의 종단을 필요로합니다. 한 종단은 버스의 종단입니다. BACnet MS / TP와 같은 일부 RS-485 프로토콜에는 토큰 전달이 필요하므로 장치 또는 케이블 오류가 발생할 때마다 전체 네트워크가 작동하지 않아 문제를 해결하는 데 어려움이 있습니다.
실드 연결을 생략하고 2 개의 와이어만 사용하는 RS-485 설치는 접지 루프 문제에 매우 민감하며 2 와이어 FT 또는 3 와이어 RS-485보다 훨씬 신뢰성이 떨어집니다.
FT 네트워크 설치의 이점은 단지 토폴로지의 장점외에도 다양합니다. FT 송수신기는 항상 절연되어 있으며 통신 트랜스포머를 사용하여 장치 당 단순한 2 선 연결로 절연을 달성함으로써 견고한 통신을 보장합니다. RS-485 표준은 -7V ~ + 12V 입력 범위를 처리하도록 설계되었습니다.
실제 애플리케이션에서 접지 전위는 노드마다 매우 다양하므로 +/- 24V와 같이이 범위를 초과하는 커먼 모드 전압이 발생합니다. 커먼 모드 전압이 -7V ~ + 12V 범위를 벗어나면 절연되지 않은 RS-485 트랜시버가 종종 고장납니다.
높은 커먼 모드 전압에 견딜 수 있는 절연 된 RS-485 트랜시버를 사용할 수 있지만 일반적으로 절연되지 않은 제품보다 훨씬 비쌉니다. 이러한 절연 RS-485 트랜시버는 일반적으로 3 선 연결을 필요로하는 절연 신호 커먼 연결을 필요로하므로 진단 및 위치파악이 매우 어려울 수있는 배선 오류 및 기타 다른 문제의 가능성을 증가시킵니다.
또한 프리 토폴로지 네트워크는 우수한 RF노이즈 내성을 제공하여 가변 주파수 드라이브가 있는 모터와 같은 주요 노이즈 발생 장치가 있는 환경에서 보다 나은 통신을 보장합니다. 일반적으로 사용되는 EN 61000-4-6 Level 3 설계 표준에서 요구하는 RF 내성을 제공하지 않는 RS-485 트랜시버의 경우 통신 장애가 발생할 수 있습니다.
열악한 산업 환경에서 커먼 모드 RF 노이즈는 10VRMS 범위 또는 50.9V 피크 to 피크 범위의 트위스트 페어 케이블에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 상황이 발생하면 노이즈 소스를 확인하고 이를 보완하기 위해 필터를 설치하는 데 많은 시간과 비용이 소요될 수 있습니다. FT 트랜시버는 EN 61000-4-6 Level 3에 명시된 엄격한 내성 요구 사항을 충족합니다.
간단하고 신뢰성 높은 네트워크 통신
많은 IoT 장치의 핵심 특성은 간단한 데이터 조각을 효율적으로 주고 받아야 한다는 것입니다. 예를 들어, IoT 온도 센서는 메시지 당 섭씨 또는 화씨로 단일 온도 값만 보고하면 되고 IoT 광 센서는 메시지 당 Lux값만을 전달하면 됩니다. FT 기술은 ISO / IEC 14908-1 표준 네트워크 통신을 지원하여 개별 사물, 사물 그룹, 사물과 인터넷 클라우드 서비스간에 데이터를 효율적이고 안정적으로 안전하게 전달합니다.
또한 FT는 네트워크 장치에 주소를 자동으로 할당 할 수있는 네트워크 도구를 지원하므로 시스템 구성이 빨라집니다. RS-485 솔루션은 일반적으로 설치 관리자가 장치 주소를 설정하도록 요구하므로 사전 계획과 신중한 설치를 필요로합니다. 잘못된 주소 지정은 불확실성을 유발하고 프로젝트 비용을 증가시키는 시스템 문제의 또 다른 원인입니다.
스마트 센서 또는 스마트 액추에이터를 구현하는 가장 비용 효율적인 방법은 센서 상태를 읽거나 액추에이터 상태를 제어하는 데 사용되는 동일한 프로세서에서 모든 애플리케이션 처리 및 네트워크 통신을 처리하는 것입니다. 통합 FT 송수신기(사진) 가있는 시스템 온칩 (SoC) 구성 요소는 여러 말단 장치를 포함하여 단순한 제품에 이상적이고 경제적인 솔루션을 제공합니다.
유연성 및 확장성
프리 토폴로지 네트워크는 트위스트 페어 세그먼트 당 최대 64 개의 장치, 일반적인 RS-485 네트워크의 두 배를 지원할 수 있으며 네트워크의 어느 곳에서나 프리 토폴로지 및 단일 터미네이션을 통해 쉽게 확장 할 수 있습니다. 시설의 요구사항이 바뀌면 FT 설치자는 언제든지 FT 네트워크를 분기하여 장치를 추가하거나 지점을 추가하여 추가 장치를 지원할 수 있습니다. 일부 RS-485 트랜시버는 네트워크 당 64 개 이상의 장치를 지원할 수 있지만 RS-485 신호의 제한으로 인해 최대 케이블 길이가 짧아 지거나 속도가 느려질 수 있습니다.
RS-485 네트워크의 확장은 네트워크의 양쪽 끝에서 리니어 토폴로지 및 종단을 유지해야하므로 확장이 복잡해집니다. 장치가 네트워크 끝을 넘어서 추가되면 끝의 네트워크 종단을 이동해야합니다. 설치를 확장 할 수는 있지만 네트워크 장치 제한을 초과하면 중계기를 추가되어야 합니다. FT 네트워크는 중계기를 사용하여 확장 할 수도 있습니다. 장비 한계가 높아지면 대형 FT 설치의 경우 RS-485 설치가 많은 경우보다 절반의 리피터가 필요하게 됩니다.
유지 비용
결론
다양한 IoT 및 기타 유선 네트워크 장치의 현명한 개발자는 FT 솔루션을 이용하여 고객에게 향상된 비용 효율적인 기능을 제공합니다. 그들의 애플리케이션이 상호 운용성을 필요로하든 그렇지 않든 관계없이 FT는 유선 장치 네트워킹에 가장 적합하다는 것입니다. FT 부품 비용이 내려 가고 인건비가 지속적으로 증가함에 따라 FT 기술은 비용 편익 분석 측면에서 RS-485와 비교할 때 전환점에 도달했습니다. 강력한 제어 솔루션을 요구하는 IoT 시스템 소유자는 OEM 및 시스템 통합 업체가 FT 네트워킹의 이점을 채택 할 때가되었습니다.
Summary: FT vs. RS-485
FT (ISO/IEC 14908-2) |
RS-485(EIA-485) |
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Minimal installer expertise needed Only 2 connections per device
Polarity insensitive
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EASE OF INSTALLATION |
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Requires skilled technician Typically 3 connections per device (with isolated ground)
Must maintain polarity
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Choice of unshielded or shielded twisted pair, or lowcost CAT 5 cable Lower installed cost with small premium on transceiver cost
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COST OF INSTALLATION |
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Requires costly shielded cable Low transceiver cost
Locating installation
faults offsets savings on equipment
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Individual faults do not degrade network performance
Electrically isolated Conducted RF immunity; meets EN 61000-4-6 Level 3 standard
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PERFORMANCE & RELIABILITY |
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Vulnerable to total network loss upon fault Susceptible to RF interference; varies per device |
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Up to 64 network devices Supports mixed topologies
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FLEXIBILITY |
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Up to 32 network devices Options to extend to 256
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Requires linear bus topology |
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Easy to expand |
SCALABILITY |
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Expansion requires extensive and expensive rewiring |
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Ease of fault detection minimizes repair time and system down time |
MAINTENANCE & TROUBLESHOOTING |
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Difficulty in locating network faults extends
repair time and increases down time
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