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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Advanced Physical Layer</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Advanced Physical Layer</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Ethernet <span lang="en"><b>Advanced Physical Layer</b></span> (<b>Ethernet APL</b>) engl., beschreibt eine <a href="OSI-Modell#Schicht_1_–_Bitübertragungsschicht_(Physical_Layer)" title="OSI-Modell">physikalische Schicht</a> für die <a href="Ethernet" title="Ethernet">Ethernet</a>-Kommunikationstechnologie die teilweise auf <a href="Single_Pair_Ethernet" title="Single Pair Ethernet">Single-Pair-Ethernet</a> (SPE) basiert, die speziell für die Anforderungen der <a href="Prozessindustrie" title="Prozessindustrie">Prozessindustrie</a> weiter entwickelt wurde. Grund für die Entwicklung von Ethernet APL war die Notwendigkeit einer Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit und über große Entfernungen, die Bereitstellung von Strom- und Kommunikationssignalen über ein einziges 2-adriges Kabel sowie Schutzmaßnahmen für den sicheren Betrieb innerhalb <a href="Explosionsgefahr" title="Explosionsgefahr">explosionsgefährdeter</a> Bereiche.

</p><p>Als Teil des weit verbreiteten Ethernet-Standards, der speziell für anspruchsvolle industrielle Anwendungen entwickelt wurde, bietet Ethernet APL ein hohes Maß an Robustheit für einen äußerst zuverlässigen Betrieb.

</p><p>Im Bereich der Informationstechnologie ist Ethernet längst zur Standard-Kommunikationslösung geworden. <a href="Industrial_Ethernet" title="Industrial Ethernet">Industrial Ethernet</a> ist die gängige Bezeichnung für die Variante dieses Standards für die Fertigungs- und Prozess-<a href="Industrie" title="Industrie">Industrie</a>. Ethernet APL wurde als die bisher fehlende Verbindung entwickelt und erweitert die vereinheitlichte Ethernet-Kommunikation bis hin zur Feldinstrumentierung. Es soll Feldbusse wie z. B.: <a href="Profibus" title="Profibus">PROFIBUS PA</a>, <a href="Fieldbus_Foundation" title="Fieldbus Foundation">Foundation Fieldbus</a>, <a href="Highway_Addressable_Remote_Transducer" title="Highway Addressable Remote Transducer">HART</a> in Zukunft ablösen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Aufbau">Aufbau</h2></div>

<p>Ethernet APL ist einer der möglichen physikalischen Schichten von Ethernet, unabhängig von Protokollen oder Kommunikationsstacks und für eine breite Akzeptanz und Anwendung in der Prozessautomatisierung konzipiert.

</p>

<th colspan="2">OSI-Schicht (de)

</th>

<th>OSI-Schicht (en)

</th>

<th colspan="4">Protokolle

</th></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">7

</td>

<td rowspan="1" bgcolor="#ffff99">Anwendung

</td>

<td rowspan="1" bgcolor="#ffff99">Application

</td>

<td rowspan="3" colspan="2" bgcolor="#ffcc99"><a href="EtherNet/IP" title="EtherNet/IP">EtherNet/IP</a>, <a href="Highway_Addressable_Remote_Transducer" title="Highway Addressable Remote Transducer">HART-IP</a>, <a href="OPC_Unified_Architecture" title="OPC Unified Architecture">OPC UA</a>, <a href="Profinet" title="Profinet">PROFINET</a>, <a href="Hypertext_Transfer_Protocol" title="Hypertext Transfer Protocol">http</a> …

</td></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">6

</td>

<td rowspan="1" bgcolor="#ffff99">Darstellung

</td>

<td rowspan="1" bgcolor="#ffff99">Presentation

</td></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">5

</td>

<td rowspan="1" bgcolor="#ffff99">Sitzung

</td>

<td rowspan="1" bgcolor="#ffff99">Session

</td></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">4

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Transport

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Transport

</td>

</td></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">3

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Netzwerk

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Network

</td>

</td></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">2

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Sicherung

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Data Link

</td>

</td></tr>

<tr>

<td bgcolor="#ffff99">1

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Bitübertragung

</td>

<td bgcolor="#ffff99">Physical

</td>

<td colspan="1" bgcolor="#88ff88"><a href="Ethernet" title="Ethernet">Ethernet</a><br>Fast-Ethernet<br>Gigabit-Ethernet<br><a href="Wireless_Local_Area_Network" title="Wireless Local Area Network">WLAN</a> …

</td>

<td colspan="1" bgcolor="#ff8888"><b>Ethernet APL</b>

</td></tr></tbody></table>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Ethernet_als_Basis_für_APL"><span id="Ethernet_als_Basis_f.C3.BCr_APL"></span>Ethernet als Basis für APL</h2></div>

<p>Ethernet APL ist ein spezielles 2-Draht-Ethernet auf Basis von <a href="10BASE-T1L" class="mw-redirect" title="10BASE-T1L">10BASE-T1L</a> gemäß IEEE 802.3cg<sup id="cite_ref-802.3cg_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-802.3cg-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> mit zusätzlichen Vorkehrungen für die Prozessindustrie. Die Ethernet APL-Kommunikation ist somit Teil und vollständig kompatibel mit der IEEE 802.3 Ethernet Spezifikation.

</p><p>Die Übertragung erfolgt mit einer Datenübertragungsrate von 10 Mbit/s, wird <a href="4B3T" class="mw-redirect" title="4B3T">4B3T</a> codiert und als <a href="Pulsamplitudenmodulation" title="Pulsamplitudenmodulation">PAM-3</a> moduliert und mit 7,5 M<a href="Baud" title="Baud">Baud</a> <a href="Vollduplex" class="mw-redirect" title="Vollduplex">vollduplex</a> übertragen.

</p><p>Der Aufbau kann aus einer Stammleitung (<a href="B%C3%BCndelung_(Daten%C3%BCbertragung)" title="Bündelung (Datenübertragung)">Trunk</a>) mit maximal 1000 m zwischen den Feldswitches in <a href="Explosionsschutz#Einteilung_der_explosionsgefährdeten_Zonen" title="Explosionsschutz">Zone</a> 1 und Stichleitungen (Spurs) von je maximal 200 m in Zone 0 zwischen einem Feldswitch und einem Feldgerät bestehen.

</p><p>Ethernet APL enthält eine Reihe von Erweiterungen<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, die speziell auf die anspruchsvollen Anforderungen der Prozessindustrie und anderer Branchen zugeschnitten sind wie Eigensicherheit und Portprofile für optionale Stromversorgung der Anschlüsse.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigensicherheit">Eigensicherheit</h2></div>

<p><a href="Eigensicherheit" title="Eigensicherheit">Eigensicherheit</a> ist eine wesentliche Anforderung von der weltweiten <a href="Prozessindustrie" title="Prozessindustrie">Prozessindustrie</a>, die eine einfach zu implementierende Lösung für die Steuerung und Stromversorgung von Feldgeräten in explosionsgefährdeten Bereichen fordern. Eigensicherheit ist als Option vollständig in Ethernet APL integriert.

</p><p>In der technischen Spezifikation 2-WISE<sup id="cite_ref-60079-47_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-60079-47-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> (2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) wurde das eigensichere 2-Draht-Ethernet definiert.

</p><p>Die Barriere für Eigensicherheit ist eine elektronische Schaltung an jedem Ausgang oder Eingang eines Verteilers/Switches oder Feldgerätes. Diese verhindert, dass zündfähige elektrische Energie in den Anschluss gelangt. Die Eigensicherheits-Barriere ist vom Kommunikationskreis (PHY) getrennt, welcher ein einfacher, aber wichtiger Bestandteil des Ethernet-APL-Designs ist. Dieses Konstruktionsprinzip gewährleistet:

</p>

<ul><li>Chiphersteller können PHY-Chips in Mengen herstellen, die auch in Anwendungen Einsatz finden, die keine Eigensicherheit erfordern</li>

<li>Gerätehersteller können auf einfache Weise eigensichere Geräte bauen</li></ul>

<p>Ethernet APL unterstützt die einfache Planung, Validierung, Installation, Dokumentation und Implementierung des eigensicheren Betriebs von Feldgeräten in explosionsgefährdeten Bereichen. Dies beinhaltet unter anderem Arbeiten an Kabeln und Instrumenten ohne Berechtigungsschein<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Alle geeigneten Produkte müssen von einer <a href="Benannte_Stelle" title="Benannte Stelle">benannten Stelle</a> zugelassen werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Portprofile">Portprofile</h2></div>

<p>Zu den Standards für Ethernet APL<sup id="cite_ref-60079-47_3-1" class="reference"><a href="#cite_note-60079-47-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> gehört die Definition von Portprofilen der Anschlüsse für die Interoperabilität in verschiedenen Anwendungsszenarien. Dies umfasst Aspekte wie den Segmenttyp, bei dem ein Trunk-to-Trunk-Port von einem Spur-to-Spur-Port unterschieden wird. Andere Spezifikationen beziehen sich auf die Merkmale zur Stromversorgung und unterscheiden z. B. Verbindungen zwischen Stromquelle und Senke- oder Verbindungen ohne Energieversorgung. Ein weiteres Kapitel enthält die Definition von Leistungsklassen der Energieversorgung. Dies beinhaltet die Begrenzung der maximalen Versorgungsspannung und des Versorgungsstroms für eine eigensichere Stromversorgung.

</p><p>Weitere Themen der Portprofil-Spezifikation sind Verdrahtungsregeln, Pinbelegungen für Klemmen und Steckverbinder sowie <a href="Abschirmung_(Elektrotechnik)" title="Abschirmung (Elektrotechnik)">Schirmauflage-</a> und <a href="Erdung" title="Erdung">Erdungsregeln</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weitere_Informationen">Weitere Informationen</h2></div>

<ul><li><span class="cite">Spielmann Benedikt: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.odva.org/wp-content/uploads/2020/05/2020-ODVA-Conference_Ethernet-APL_Spielmann_Final.pdf"><i>Ethernet to the Field of Process Plants / Sites.</i></a> ODVA,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 21. Dezember 2023</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AAdvanced+Physical+Layer&rft.title=Ethernet+to+the+Field+of+Process+Plants+%2F+Sites&rft.description=Ethernet+to+the+Field+of+Process+Plants+%2F+Sites&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.odva.org%2Fwp-content%2Fuploads%2F2020%2F05%2F2020-ODVA-Conference_Ethernet-APL_Spielmann_Final.pdf&rft.creator=Spielmann+Benedikt&rft.publisher=ODVA"> </span> Präsentation an der ODVA Konferenz vom 4. März 2020 (englisch)</li>

<li><span class="cite">Niemann Karl-Heinz: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ethernet-apl.org/document/ethernet-apl-engineering-guidelines/"><i>Ethernet-APL Engineering Guidelines.</i></a> Ethernet APL, 19. September 2019,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 21. Dezember 2023</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AAdvanced+Physical+Layer&rft.title=Ethernet-APL+Engineering+Guidelines&rft.description=Ethernet-APL+Engineering+Guidelines&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.ethernet-apl.org%2Fdocument%2Fethernet-apl-engineering-guidelines%2F&rft.creator=Niemann+Karl-Heinz&rft.publisher=Ethernet+APL&rft.date=2019-09-19"> </span> (PDF English/Deutsch)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-802.3cg-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-802.3cg_1-0">↑</a></span> <span class="reference-text">IEEE Standards Association:<i>802.3cg-2019 - IEEE Standard for Ethernet - Amendment 5:Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Mb/s Operation and Associated Power Delivery over a Single Balanced Pair of Conductors</i> verfügbar unter <a rel="nofollow" class="external free" href="https://standards.ieee.org/standard/802_3cg-2019.html">https://standards.ieee.org/standard/802_3cg-2019.html</a></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.profibus.com/download/apl-white-paper/"><i>Advanced Physical Layer APL.</i></a> In: <i>PI White Paper.</i> Profinet International, 2018,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 9. Oktober 2019</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AAdvanced+Physical+Layer&rft.title=Advanced+Physical+Layer+APL.&rft.description=Advanced+Physical+Layer+APL.&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.profibus.com%2Fdownload%2Fapl-white-paper%2F&rft.publisher=Profinet+International&rft.date=2018"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-60079-47-3"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-60079-47_3-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-60079-47_3-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://webstore.iec.ch/publication/64292"><i>Explosive atmospheres - Part 47: Equipment protection by 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet concept (2-WISE).</i></a> In: <i>IEC TS 60079-47:2021.</i> International Electrotechnical Commission, 3. Februar 2021,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 25. Januar 2022</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AAdvanced+Physical+Layer&rft.title=Explosive+atmospheres+-+Part+47%3A+Equipment+protection+by+2-Wire+Intrinsically+Safe+Ethernet+concept+%282-WISE%29.&rft.description=Explosive+atmospheres+-+Part+47%3A+Equipment+protection+by+2-Wire+Intrinsically+Safe+Ethernet+concept+%282-WISE%29.&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwebstore.iec.ch%2Fpublication%2F64292&rft.publisher=International+Electrotechnical+Commission&rft.date=2021-02-03"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Beispiel der Berufsgenossenschaft Holz und Metall: <i>Erlaubnis für Arbeiten mit Zündgefahr</i>, Formular verfügbar unter <span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.bghm.de/arbeitsschuetzer/praxishilfen/formulare/brand-und-explosionsschutz"><i>BGHM: Brand und Explosionsschutz.</i></a><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 29. August 2022</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AAdvanced+Physical+Layer&rft.title=BGHM%3A+Brand+und+Explosionsschutz&rft.description=BGHM%3A+Brand+und+Explosionsschutz&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.bghm.de%2Farbeitsschuetzer%2Fpraxishilfen%2Fformulare%2Fbrand-und-explosionsschutz"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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