Ethernet Powerlink es un protocolo de comunicación en tiempo real para uso en redes Ethernet , estandarizado abiertamente por el Grupo de Estandarización de Ethernet Powerlink (EPSG). La tecnología fue desarrollada por la empresa austriaca B&R en 2001 [1] .
Ethernet Powerlink amplía el estándar Ethernet con mecanismos de sondeo combinados y tecnología de división de tiempo .
En las implementaciones modernas, la duración de los intervalos puede ser inferior a 200 µs y la fluctuación (precisión de temporización) puede ser inferior a 1 µs.
Powerlink ha sido estandarizado por Ethernet Powerlink Standardization Group , fundado en junio de 2003. Los grupos de trabajo se centraron en temas como seguridad, tecnología, marketing, certificación y usuarios finales. EPSG coopera con organizaciones y asociaciones de normalización como CAN in Automation ( CiA ) y la Comisión Electrotécnica Internacional ( IEC ).
El protocolo se definió originalmente para la capa física basado en 100Base-TX ( Fast Ethernet , 100 Mbps sobre par trenzado). A fines de 2006, se desarrolló una variante Ethernet Powerlink para Gigabit Ethernet (1 Gbps).
En redes Powerlink Ethernet (en el segmento de red que requiere una red en tiempo real), se recomienda utilizar concentradores en lugar de conmutadores para minimizar la latencia y el jitter. Para diseñar redes Powerlink Ethernet, se utilizan las pautas de IAONA ( Guía de planificación e instalación de Ethernet industrial ) con respecto al cableado. Como conectores, se utilizan los conectores Ethernet comunes 8P8C (RJ45) y M12.
La capa de enlace Ethernet se amplía con un mecanismo adicional para programar intercambios en el bus. Se introducen intervalos de tiempo dedicados en los que solo uno de los dispositivos puede acceder al bus. Todo el tiempo del bus se divide en fases isócronas y asíncronas. Durante la fase isócrona, se transmiten datos de tiempo crítico. La fase asíncrona permite transferir cantidades significativas de datos, para lo cual no se requieren garantías de tiempo de entrega. El nodo de gestión ( MN ) distribuye los tiempos de acceso a los medios mediante el envío de mensajes de control especiales. Como resultado, en un momento dado, solo un nodo (llamado CN) tiene acceso a la red. Este sistema de control evita colisiones que podrían ocurrir en redes Ethernet más antiguas utilizando concentradores en lugar de conmutadores como en las redes más modernas.
Ethernet Powerlink no utiliza el algoritmo de resolución de colisiones CSMA/CD , ya que daría como resultado tiempos de entrega de paquetes no deterministas.
Tras el lanzamiento de la red en tiempo real basada en Ethernet Powerlink, comienzan a aplicar las garantías de tiempo de entrega. La programación del ciclo principal la realiza el nodo de control. El tiempo total del ciclo depende de la cantidad de datos isócronos, datos asíncronos y el número de nodos sondeados en cada ciclo.
El ciclo principal consta de las siguientes fases:
Las garantías específicas en tiempo real dependen de la precisión de la ejecución del bucle principal. La duración de cada una de las fases puede variar. La relación entre las fases isócrona y asíncrona se puede ajustar dentro de ciertos límites.
Además de transmitir datos isócronos, se puede aplicar un modo de multiplexación en cada marco principal, donde algunos nodos pueden compartir sus ranuras para aumentar la tasa de datos.
En robótica y grandes sistemas, también se utiliza una técnica especial de encadenamiento de respuestas de sondeo .