Une technologie au cœur de l’industrie
Depuis les années 1970, Ethernet a transformé les réseaux informatiques, devenant une norme incontournable pour les communications rapides et fiables.
Dans l’industrie, Ethernet est omniprésent, grâce à sa capacité à transférer des données en temps réel, à s’étendre facilement via des switchs, et à s’adapter à divers médias de transmission (câble, fibre optique, sans fil).
Aujourd’hui, l’évolution vers les usines intelligentes et l’Internet industriel des objets (IIoT) crée de nouveaux besoins : une communication homogène entre tous les niveaux de l’échelle d’automatisation.
C’est ici que le Single Pair Ethernet (SPE) intervient. Conçu pour répondre à ces exigences, le SPE est présenté comme le futur de l’IIoT.
Selon les estimations, Ethernet industriel continuera de dominer, avec des taux de croissance supérieurs à ceux des bus de terrain traditionnels, ouvrant la voie à une connectivité plus homogène dans les usines de demain.
Qu'est-ce que le Single Pair Ethernet ?
Le Single Pair Ethernet (SPE) est une version épurée de l’Ethernet classique. Au lieu d’utiliser deux ou quatre paires de fils torsadés, le SPE repose sur une seule paire, rendant cette technologie plus compacte et plus économique.
Grâce à son faible encombrement, il permet de réaliser des installations dans des espaces restreints tout en garantissant des performances comparables à celles de l’Ethernet classique.
Figure 1
Le SPE favorise une communication fluide et cohérente à travers tous les niveaux de l’échelle d’automatisation industrielle.
Avec cette technologie, chaque composant peut être adressé via le protocole TCP/IP, sans rupture de système, offrant une solution adaptée aux applications critiques en temps réel.
Avantages de la technologie SPE
Le Single Pair Ethernet apporte de nombreux avantages à l’industrie connectée :
- Câblage simplifié : Une seule paire de fils réduit le volume des câbles et les coûts d’installation.
- Réduction des erreurs : Moins de connexions signifient moins d’erreurs lors de l’assemblage.
- Compatibilité élevée : Intégration facile avec les réseaux Ethernet existants.
- Alimentation via le câble : La technologie PoDL (Power over Data Line) permet de transmettre jusqu'à 50 W via un seul câble.
- Longueur de câble étendue : Un avantage majeur du SPE est sa longueur de câble pouvant atteindre jusqu'à 1 000 mètres, dix fois plus que l’Ethernet traditionnel.
- Installation compacte : Idéal pour les espaces exigus grâce à des rayons de courbure plus petits.
- Durabilité accrue : Moins de composants, plus de fiabilité.
- Flexibilité : Adapté aux environnements industriels complexes, tels que les chantiers étendus ou les usines chimiques.
Une synergie entre IT et OT grâce au SPE
Le Single Pair Ethernet (SPE) marque une étape décisive dans la convergence des réseaux IT (Technologies de l’Information) et OT (Technologies Opérationnelles).
Traditionnellement, ces deux mondes ont fonctionné en parallèle, avec des technologies et des protocoles différents, ce qui limitait les échanges de données et augmentait la complexité des infrastructures industrielles.
Avec le SPE, cette séparation tend à disparaître grâce à l’utilisation d’un protocole unique basé sur TCP/IP, assurant une communication fluide et uniforme entre les dispositifs OT (capteurs, actionneurs, machines industrielles) et les systèmes IT (serveurs, solutions Cloud, outils d’analyse).
Les bénéfices d’une convergence IT/OT grâce au SPE
- Simplicité d’intégration : En adoptant un réseau Ethernet standardisé, les entreprises industrielles peuvent connecter tous leurs équipements sur une même infrastructure. Cela réduit le besoin de convertisseurs ou de passerelles coûteuses.
- Analyse en temps réel : La convergence permet de collecter des données OT en temps réel pour les envoyer directement aux outils IT d’analyse et de gestion. Résultat : une meilleure prise de décision grâce à des informations exploitables rapidement.
- Réduction des coûts : L’harmonisation des technologies réduit les investissements dans des infrastructures spécifiques et diminue les coûts de maintenance grâce à une architecture réseau unifiée.
- Renforcement de la cybersécurité OT: En standardisant les protocoles et en simplifiant les réseaux, le SPE facilite l’application de politiques de sécurité robustes, comme la segmentation réseau et le chiffrement des données critiques.
Une infrastructure adaptée à l’IIoT
L’un des défis majeurs pour les industriels est de répondre aux exigences croissantes de l’Internet Industriel des Objets (IIoT). Grâce au SPE, chaque équipement connecté peut non seulement transmettre des données, mais aussi être alimenté via un même câble grâce à la technologie PoDL (Power over Data Line).
Cela simplifie la gestion des réseaux et ouvre la voie à des applications avancées, telles que :
- La maintenance prédictive grâce à des capteurs connectés.
- La surveillance en temps réel des chaînes de production.
- L’optimisation des processus industriels via des solutions Cloud.
En éliminant les barrières entre IT et OT, le SPE pose les bases d’une industrie plus agile, plus connectée et plus sécurisée, où chaque donnée peut être exploitée pour améliorer les performances globales de l’entreprise.
Ethernet SPE vs 5G dans l’industrie
Face aux défis de connectivité des usines du futur, le Single Pair Ethernet (SPE) offre une solution innovante et performante.
Contrairement aux technologies sans fil comme la 5G, le SPE assure une transmission d'énergie intégrée (PoDL), une fiabilité à toute épreuve et une grande adaptabilité aux environnements industriels denses.
Le tableau ci-dessous résume les principales différences entre ces deux technologies :
| Caractéristique | SPE | 5G |
|---|---|---|
| Transmission d’énergie | Oui (via PoDL) | Non |
| Longueur de portée | Jusqu'à 1 000 mètres | Portée variable selon les équipements |
| Fiabilité | Très élevée | Sensible aux interférences |
| Installation | Simple et compacte | Complexe pour environnements étroits |
| Adaptabilité aux zones denses | Oui | Limiteé (zones d’ombre possibles) |
Le SPE s’impose dans les environnements où la fiabilité des connexions et la transmission d’énergie sont essentielles. La 5G, quant à elle, excelle dans les systèmes mobiles et les environnements en constante évolution.
Dans quels cas utiliser le SPE ?
Le Single Pair Ethernet s'impose comme une solution idéale dans de nombreux scénarios industriels où la simplicité, la performance et la fiabilité sont des priorités. Voici quelques exemples concrets :
1. Connectivité longue distance
Le SPE permet de transmettre des données sur plusieurs centaines de mètres avec un seul câble, ce qui le rend particulièrement adapté aux installations étendues. Par exemple :
- Les usines chimiques, où les équipements sont dispersés sur une grande superficie.
- Les pipelines, nécessitant un suivi précis à des kilomètres de distance.
2. Espaces confinés
Grâce à ses câbles plus fins et plus flexibles que ceux utilisés par Ethernet classique, le SPE est parfait pour les machines et équipements compacts, comme :
- Les robots industriels où l’espace est limité.
- Les armoires électriques, où chaque millimètre compte pour intégrer câbles et composants.
3. Réduction des coûts et de la complexité
En éliminant le besoin de transpondeurs, de convertisseurs ou de câblages complexes, le SPE simplifie les architectures réseau tout en diminuant les coûts d’installation et de maintenance. Exemples d’applications :
- Les lignes de production automatisées, où chaque composant connecté au réseau peut utiliser un câble SPE unique.
- Les environnements nécessitant un grand nombre de capteurs IoT industriels, pour lesquels la simplicité du câblage est un atout.
4. Applications critiques
Le SPE offre une transmission réseau fiable, stable et adaptée aux exigences des systèmes critiques. Il est idéal pour :
- Les capteurs temps réel dans les infrastructures sensibles, comme les centrales électriques ou les systèmes de traitement de l’eau.
- Les environnements nécessitant une latence minimale et une haute disponibilité, tels que la gestion de process industriels ou les contrôles de qualité automatisés.
Conclusion : L’écosystème SPE
Le Single Pair Ethernet ne se limite pas à une simple évolution technologique. Il constitue une réponse aux défis actuels et futurs de l’IIoT. Son écosystème est soutenu par de nombreux acteurs industriels, des fabricants de câbles aux fournisseurs de composants électroniques, qui collaborent pour standardiser et perfectionner cette technologie.
Figure 2
Adopter le SPE aujourd’hui, c’est investir dans une connectivité industrielle durable, fiable et adaptée aux exigences des usines de demain. Avec des avantages tels que sa portée étendue, sa compacité et sa facilité d’intégration, le SPE est une solution incontournable pour les entreprises visant à rester à la pointe de l’innovation industrielle.
