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기술동향 <기술동향: 네트워크>제한된 장치를 위해 진일보된 Single-pair Ethernet 기술(1)

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작성자 댓글 0건 조회 5,091회 작성일 21-01-08 14:43

본문

그림 1. 


서문

먼저 최근 PROCESS계장산업 분야의 패러다임이 아날로그에서 디지털로 바뀌며, 국제PROCESS계장산업의 선두 그룹에 속하는 독일의 지멘스, 미국의 에머슨, 일본의 요꼬가와 등이 선두에 나서서 적극적인 변화를 선도하고 있다. 여기에 소위 국제 3SDO로 불리는 FieldComm Group, PI(PROFIBUS & PROFINET International), ODVA , 국제기관들의 협력과 공조를 통해 PROCESS계장산업 (ETHERNET-APL)을 공동으로 개발하고, 2022년도에 IEC를 통해 세계에 전격 발표할 예정이다.

 

그런데 여기에 중요한 기술 중 하나가 단일 쌍 이더넷(Single-pair Ethernet)이라는 기술이다. 이 기술은 APL의 핵심 통신망 기술이라 해도 과언은 아닐 것이다. 이 분야에 대해서는 APL을 파고들면 더욱 깊어지는 기술인데, 여기에 ODVA가 보유한 산업용 필드버스 EtherNet/IP가 큰 테마로 부상하면서 급속한 성장을 보이고 있다. 현실은 필드버스와 센서 네트워크가 여전히 큰 위치를 점하고 있는데, 아직도 많은 잠재적 네트워크 노드(Node)들이 유선으로 연결되어 있다. 최종 사용자는 EtherNet/IP 및 관련 개방형 에코 시스템을 기반으로 하는 조화된 네트워크의 이점을 이해하고 추구하려고 한다. 그 이점은 게이트웨이 최소화 및 배선제거, 적격 인력 풀 확장, 클라우드 연결 및 분석을 통한 최적화(Optimization)및 유지관리 기회개선을 통한 복잡성과 비용의 감소이다. 이러한 이점 추구로 인해 이더넷이 에지(Edge)에 있는 다른 네트워크를 대체할 수 있는 개선 사항을 개발하기 위해 수많은 산업이 IEEE에게로 넘쳐났다. 그 결과 단일 쌍 이더넷 패밀리(Single-pair Ethernet)는 배선, 노드 비용, 크기 및 전력소비를 줄여 단일 쌍을 통해 통신 및 전력을 제공한다. 결정적으로 이더넷 버스의 변형은 캐비넷 내 구성 요소와 같이 매우 제한된 장치를 대상으로 한다. 이전 몇 년간의 논문은 IETF IEEE에서 채택하거나 영감을 얻은 일련의 개선 사항들을 제안한 적이 있다. EtherNet/IP를 제한된 애플리케이션(: PROCESS계장분야)에 적용하여 단일 네트워크 비전을 더욱 활성화하기 위해 ODVA는 노력을 경주하고 있다.

 

올해 운영 개념과 함께 이 ODVA의 논문은 PHY 시장을 확장하기 위한 현재의 표준이자 T1S PHY 사양의 업그레이드가 가능한 후속조치인 IEEE P802.3cg, EtherNet/IP시스템 아키텍처 특별위원회-SIG(Special Interested Group) UDP를 다루는 EtherNet/IP 물리계층 특별위원회-SIG(Special Interested Group) 작업에 대해 지금부터 실질적 논의를 시행하고자 한다. 이를 위해 기능검색, 프로파일 개념 및 PHY, 케이블, 커넥터 및 프로파일 개념의 모듈식 내용을 추가했다. 이 진일보된 SPE(Single Pair Ethernet/단일 쌍 이더넷)에 대해 지금부터 ODVAEtherNet/IPCIP(Common Industrial Protocol)를 중심으로 진단해 보려 한다. 모쪼록 이 원고가 PROCESS계장분야(ETHERNET-APL)을 공부하는 관심이 많은 기술자들에게 보탬이 되었으면 한다. 이 논문의 발표는 미국 플로리다주 팜 하버에서 ODVA202034ODVA 산업 컨퍼런스 및 20차 연차 대회 회의에서 발표한 내용을 중심으로 심층 분석한 것이다.


논문의 목적

산업용 이더넷은 EtherNet/IP사물 인터넷(IoT)” 운동의 선두 주자로 부상하면서 급속한 성장을 보였다. 이 논문에서는 컨택터 및 푸시버튼과 같은 많은 저가형 제약장치 즉, ‘사물EtherNet/IP배포를 성공적으로 추진하는 일련의 운영개념을 제시하여 산업 플랜트의 모든 장치가 동일한 세트와 통신 할 수 있는 노드 비용, 노드 크기 및 스마트시스템 시운전용이성의 균형을 유지하면서 단일 네트워크의 비전을 실천 가능하도록 유도한 것이 APL에 큰 기여를 한 것 중 하나로 본다.


<그림 1>에서 볼 수 있듯이 산업용 이더넷 솔루션은 EtherNet/IP가 선두주자로 부상하면서 매우 빠르게 성장하고 있다. 기존 필드버스 솔루션과 센서 네트워크는 축소 된 부분을 형성하고 있다. 많은 잠재적인 산업용 이더넷 노드는 모두 유선으로 연결되어 있다. 그들의 변화가 이 논문의 초점이다.

 

단일 네트워크의 비전(The Single Network Vision)

많은 최종사용자들이 이더넷, 인터넷 프로토콜(IP) 및 관련 개방형 에코시스템(생태계시스템)을 기반으로 하는 조화로운 네트워크의 이점을 이해하려 하고, 또 찾고 있다. 이러한 욕구는 아래 표와 같이 여러 산업분야의 조직 내에서 표현이 되고 있다. <그림 2>의 몇 가지 예를 참조 바란다.


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그림 2. 



일례로 자동차 산업은 모든 이더넷 차량을 위해 노력을 하고 있다. 자동차 업계는 OPEN망을 형성했다. 온 페어 이더넷 얼라이언스(One Pair EtherNet Alliance)는 다양한 SPE(Single Pair Ethernet/단일 쌍 이더넷)솔루션을 홍보하고 있다. 이제 이더넷은 차량의 다른 네트워크를 대체하기 위해 에지(Edge)로 이동한다. 디지털셀링(Digital Ceiling) 파트너의 생태계는 점유와 보안 등을 위해 이더넷 기반의 스마트 LED 조명 및 관련센서를 홍보하고 있다. 독일의 PROCESS계장 자동화 최종 사용자그룹 NAMUR는 기기 및 관련 장치를 위한 이더넷 및 IP 기반 자동화 프로토콜을 요구하였다. 이에 대하여 ODVA를 포함한 APL(Advanced Physical Layer)조직과 동료조직은 솔루션으로 이에 대응하고 있다. IEEE는 에지(Edge)의 특수한 요구 사항을 충족시키기 위해 SPE(Single Pair Ethernet) 표준을 계속 확장하고 있다. 이러한 이니셔티브는 단일 네트워크의 강력한 이점으로 인해 그 존재가 가능한 것이다. 그 이점을 다음과 같이 나열해본다.


유사한 비용으로 더 높은 성능을 제공한다(치환된 네트워크에 비해서)

값비싼 애플리케이션 수준의 게이트웨이가 없어진다.

기존의 대규모 생태계(에코시스템)의 프로토콜, 보안, 네트워크 스위치 등을 활용할 수 있다.

설치, 유지관리 및 관리의 복잡성이 감소된다.

클라우드(Cloud) 애플리케이션과의 단순화된 통합이 가능해진다.

상호 운용 성 문제의 감소 등이 큰 이점으로 작용하게 된다.




...후략 


조익영 / ODVA ACTIVITY MANAGER

본 기사는 2021년 1월호에 게재되었습니다. 


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