隨著技術的進步，工業 4.0 中的乙太網路連結速度越來越快，10 Gigabit 乙太網路 (10 GbE) 連結每秒可傳輸 100 億位元的資料。簡單來說，可用的頻寬越多，裝置和機器之間資料傳輸的速度就越快。10GbE 連結為工業 4.0 和 IIoT 應用提供了額外的好處，可實現更快的連結和更低的延遲。此外，對更快的 Gigabit 乙太網路網路的需求持續推動著工業應用中高速工業通訊基礎設施和資料遙測系統的發展。在這篇部落格文章中，我們將了解 10Gb 乙太網路在工業 4.0 中的影響及其好處。
什麼是 10 Gigabit 乙太網路？
10 GbE 或 10 Gigabit 乙太網路是速度最快的乙太網路類型之一，由一組網路技術組成，每秒以 10 Gigabit 或 100 億位元的速率傳輸資料幀。它最初由 IEEE 803.3ae-2002 標準指定，用於定義實體層（實體連結）和資料連結層的媒體存取控制 (MAC)。但隨著不斷的調整，IEEE 802.3an-2006 最終發布了 10GBASE-T 標準連結，該連結至今仍廣泛使用。
什麼是全雙工模式？專為可靠的網路連線而設計
10 Gigabit 乙太網路以全雙工模式運作，允許通訊網路在兩個連接方之間同時進行雙向通訊。因此，10 Gigabit 乙太網路不需要載波偵測多重存取 (CSMA) 來偵測傳輸過程中可能發生的碰撞。全雙工模式透過利用連接到網路裝置的電纜內部絞合銅對來同時接收和傳送資料。因此，全雙工操作可實現更快的資料傳輸吞吐量速度，防止網路瓶頸並提供高網路效能。
10Gb 乙太網路有多快？
多年來，10 Gigabit 乙太網路的採用呈指數級增長，以滿足從家庭到工業應用不斷增長的網路需求。然而，傳輸速率為 125MB/s 的 1Gbps 乙太網路現在面臨瓶頸，無法傳輸不斷增長的資料。因此，10Gb 乙太網路網路允許高達 1.25 GB/s 的資料傳輸速率，從而顯著提高關鍵任務應用中的網路速度。事實上，10GbE 甚至超越了 WiFi-6 的頻寬，後者的最大速度高達 9.6Gbps - 使其成為工業電腦最快的網際網路連接形式之一。
10GBASE-T 是什麼意思？- 標準化的 10GbE 連線
10GBase-T 是 IEEE 組織於 2006 年發布的 10 Gigabit 乙太網路標準，透過雙絞銅線提供 10 Gbit/s 連線。此外，它提供 10Gbit/s 連線，並以其可靠且極快的連線速度而聞名。現在，10GBase-T 雙埠模組廣泛應用於工業系統中，因為它使用 RJ-45 模組化連接器，該連接器已在乙太網路網路中廣泛使用，使其成為工業應用中最簡單、最佳的選擇。此外，10GBase-T 乙太網路標準允許選擇多種電纜，通常根據乙太網路及其埠覆蓋的距離，例如 cat6、cat6a 和 cat7 電纜。
10 Gigabit 乙太網路需要哪種類型的電纜？
圖片來源：FS 社群 Cat6 vs Cat6a vs Cat7 電纜
有三種類型的 10GbE 電纜可供選擇：cat6、cat6a 和 cat7。這些電纜將負責連接端點裝置，例如個人電腦、WI-FI 存取點和大量的 IIoT 裝置。Cat6 和 Cat6a 是兩種最常見的電纜，而 cat7 不如其他兩種電纜受歡迎。更詳細地說，cat7 具有非常令人印象深刻的標準，但它不是基於 IEEE 的標準，並且使用 GG45 連接器而不是常見的 RJ-45 乙太網路連接器。因此，cat7 電纜的相容性使其難以在工業中廣泛使用。
Cat6 和 Cat6a 電纜經常被相互比較，並以其可靠的速度而聞名。Cat6 可以以高達 1000Mbps 的速度執行 1000Base-T 乙太網路，最大長度為 100 公尺。但是對於 10GbE 的 10Gbase-T 標準，cat6 電纜在環境干擾的情況下只能達到最大 35 至 55 公尺。因此，與 cat6a 相比，cat6 並不是最好的選擇。另一方面，Cat6a 提供了改進的降噪功能和更高水平的乙太網路供電 (PoE) 輸出，同時保持其效能。PoE 用於向端點裝置提供電源和傳輸資料。隨著工業 4.0 和 IIoT 的適應，PoE 裝置呈指數級增長——例如，用於自動化的監控攝影機、智慧照明和監控感測器都支援可選的 PoE 裝置。因此，cat6a 電纜是迄今為止最好的選擇；它不僅允許連接長達 100 公尺（一座建築物的高度），而且還用更厚的導體進行屏蔽，這有助於散發產生的多餘熱量，這有助於延長電纜在工業級部署中的壽命。
為什麼工業 4.0 要使用 10GbE？
工業 4.0 是由於工業物聯網 (IIoT) 應用程式的進步而實現製造過程的數位轉型。自動化流程和機器人技術已超越製造流程，以在更短的時間內實現更高的產出和更可靠的結果。隨著越來越多的產業轉型為工業 4.0，它們開始遇到網路瓶頸並要求更快的網路連線。因此，網路技術必須不斷發展以處理不斷增長的資料量。10GbE 為連接不同的系統、機器和數千個感測器提供了快速可靠的骨幹網路。因此，憑藉 10GbE 網路，工業 4.0 受益匪淺，因為它提供即時資料傳輸，從而實現無縫、高頻寬的機器對機器和工廠通訊網路。
10GbE 在工業 4.0 中的優點有哪些？
無縫連線能力
工業應用需要大量的 PLC (可程式邏輯控制器) 或 DCS (分散式控制系統)、資料匯流排和乙太網路協定。有了這麼多的連線能力，需要 10 Gigabit 乙太網路來增強機器之間的互通性。因此，10 Gigabit 乙太網路可在機器內部提供無縫資料傳輸，並充當網際網路存取點的閘道，以實現產業外部的通訊。
確定性通訊
許多工業應用是時間敏感型應用，需要即時和低延遲操作。因此，以全雙工模式運行的 10 Gigabit 乙太網路可實現可靠的雙向通訊，其中資料可以在兩個連接的裝置上同時發送和接收。因此，可以顯著降低網路延遲，以實現無縫連接並防止操作期間的故障。
高頻寬通訊
隨著技術不斷發展，工業企業中的裝置數量不斷增加，這意味著對更多頻寬的需求也更高。乙太網路連線能力隨著技術進步而增長。因此，現在有了 10 Gigabit 乙太網路，它可以支援新興的資料密集型技術，例如機器學習、自主機器人技術和機器視覺應用程式。因此，企業網路將在其基礎設施中支援 10 Gigabit 乙太網路連線。
10GbE 在工業 4.0 中的應用
如前所述，10 Gigabit 乙太網路以全雙工模式運作，並利用乙太網路電纜 cat6a，允許單一網路電纜同時傳輸資料和電力 (PoE)。因此，10 Gigabit 乙太網路的需求量很大，特別是在工業應用中，例如：
- 機器人自動化：確保感測器、攝影機和致動器之間可靠的高處理速度
- 安全監控：雙向通訊和乙太網路供電簡化了安全監控中的閉路電視攝影機應用。
- 製造工廠：確保生產線中機器控制器和感測器/致動器之間的通訊。
- 智慧農業：主控制櫃控制整個農業系統。它還連接到辦公室級和機器控制。
Premio 支援 10GbE 應用的工業電腦
Premio 10GBase-T 雙埠模組
在 Premio，我們提供各種工業 10GbE 電腦，以滿足基於應用程式和工作負載的特定工業要求。為了為各種應用程式提供模組化彈性，我們提供 10GBase-T 雙埠模組，以實現快速的 10GbE 升級。讓我們來看看這些電腦：
小型電腦 | RCO-3000-CFL
RCO-3000-CFL 系列是我們最新的系列，配備 10 GbE 模組，專為惡劣的工業應用而設計。此外，它是支援 10 Gigabit 乙太網路模組的最小形式電腦，尺寸為 7.56 吋 X 7.76 吋 X 2.39 吋。RCO-3700 配備 Intel Coffee Lake R 處理器，非常適合中度到重度工作負載。以下是 RCO-3000-CFL 的主要功能：
- LGA 1151 插槽，適用於第 8/9 代 Intel ® Core ™ i7/i5/i3 處理器
- 1 個通用 I/O 支架 (10GbE、LAN、PoE、M12、USB)
- -25°C 至 60°C 工作溫度
- 2 個全尺寸 Mini PCIe，1 個 M.2 E-Key
- 三重獨立顯示器
車載電腦 | ACO-6000-KBL
ACO-6000-KBL 系列 10GbE 工業電腦專為車載應用而設計。此外，這包括堅固的 M12 連接器，可實現鎖定連接，以保護電腦免受衝擊和振動的移動工業工作負載。ACO-6000 配備功能強大的第 7 代 Intel Kaby Lake 處理器。以下是 ACO-6000 的主要功能：
- Intel ® 第 6 和第 7 代 Intel ® Core ™ i7/i5/i3 處理器
- 2 個通用 I/O 支架 (10GbE、LAN、PoE、M12、USB)
- -25°C 至 70°C 工作溫度
- 3 個全尺寸 Mini PCIe
- 三重獨立顯示
高效能工業電腦 | RCO-6000-CFL
RCO-6000-CFL 系列是一款高效能 10GbE 工業電腦，具有強大的運算解決方案，支援第 9 代 Intel Coffee Lake 處理器。此系列透過支援 10 Gigabit 乙太網路，適用於繁重的運算工作負載和閃電般的速度。以下是 RCO-6000-CFL 的主要功能：
- 用於第 8/9 代 Intel® Core™ i7/i5/i3 處理器的 LGA 1151 插槽
- 1 個通用 I/O 支架 (LAN、PoE、M12、10GbE、USB、5G)
- 三重獨立顯示
- 2 個全尺寸 Mini PCIe，2 個 SIM 插槽
- -25 °C 至 70 °C 工作溫度
為何選擇 Premio？
Premio 是一家全球解決方案供應商，30 多年來一直在美國設計和製造頂級工業電腦。我們的解決方案旨在最嚴苛的環境條件下可靠且最佳地運作。此外，Premio 的 10 Gigabit 乙太網路電腦專為承受極端環境而打造，同時透過高效能 CPU 維持強大的效能，從而實現 10 Gigabit 乙太網路連線。總而言之，Premio 為我們的客戶提供最頂尖的運算解決方案和客製化解決方案。如果您需要協助尋找最佳的工業 10GbE 運算解決方案，請隨時聯絡我們。我們的一位工業運算專業人員將根據您的特定需求為您提供最佳的工業運算解決方案。
