IO-Link und Single Pair Ethernet im Vergleich

Beide sind nicht dasselbe: IO-Link ist ein vollständiges Kommunikationssystem für Sensoren, SPE ist eine Ethernet-Übertragungsschicht (Physical Layer), die jedes Protokoll transportiert, das das Gerät nutzt.

Diese Seite vergleicht beide miteinander und mit den anderen gängigen Wegen, Sensoren anzubinden. So finden Sie für jeden Bereich Ihrer Anlage die passende Anbindung.

Was IO-Link gut kann

IO-Link ist der etablierte Standard, um intelligente Sensoren und Aktoren mit einer Steuerung zu verbinden. Standardisiert als IEC 61131-9, arbeitet IO-Link über eine ungeschirmte dreiadrige Leitung bis 20 m und überträgt Prozessdaten, Parameter und Diagnosen in beide Richtungen mit 4,8, 38,4 oder 230,4 kbit/s (IO-Link Interface and System Specification V1.1.4). Jeder Sensor wird Punkt-zu-Punkt an einen Port eines IO-Link-Masters angeschlossen, der die Daten an die SPS weitergibt.

Die Stärken sind real. Der Sensorkatalog ist riesig, das Gerätebeschreibungsformat IODD macht die Parametrierung berechenbar, und die Integration in jede größere SPS-Plattform ist ausgereift. Wenn Sensordaten dafür da sind, die Maschine zu steuern, ist IO-Link ein gelöstes Problem.

Ist Single Pair Ethernet eine Alternative zu IO-Link?

Ja, Single Pair Ethernet kann eine Alternative zu IO-Link sein, wenn Sensordaten eine direkte IP-Anbindung, eine eigene Netzwerkidentität je Gerät oder einen vom Steuerungspfad unabhängigen Weg zu IT-Systemen brauchen. Ein Eins-zu-eins-Ersatz für jede IO-Link-Anwendung ist es nicht: Für SPS-zentrierte Maschinensteuerung bleibt IO-Link besonders stark.

Alternativen zu IO-Link im Überblick

Diese Technologien liegen auf unterschiedlichen Ebenen der Automatisierungsarchitektur; die zweite Spalte sagt, auf welcher. Verglichen werden sie trotzdem, weil jede ein praktikabler Weg ist, Sensordaten aus dem Feld in Steuerungs- oder Informationssysteme zu bringen. Genau so wägen Ingenieure ab, wenn sie eine Sensorebene spezifizieren. Wo eine Zeile eine Übertragungsschicht beschreibt, geht der Vergleich von einer IP-nativen Architektur darauf aus.

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Technologie	Was sie festlegt	Architektur	Gerätemodell und Diagnose	Sicherheit	Reichweite und Geschwindigkeit	Passt am besten zu	Im Vergleich zu IO-Link
IO-Link	Vollständiges System: physikalische Schnittstelle, Protokoll und Gerätemodell (IEC 61131-9)	Punkt-zu-Punkt, ein Gerät je Master-Port, Stern vom Master aus. Der Master verbindet weiter zu einem Feldbus, einer SPS oder, bei vielen aktuellen Mastern, direkt zur IT über MQTT, REST oder OPC UA	Standardisierte Gerätebeschreibung (IODD); Parameter, Identifikation und Ereignisse über dieselbe Verbindung¹	Keine Authentifizierung und keine Verschlüsselung auf der Sensorstrecke; die Spezifikation verortet Sicherheit am Master und in der Installation²	20 m; 4,8, 38,4 oder 230,4 kbit/s¹	Intelligente Sensoren an Maschinen mit SPS-Master	Referenzpunkt. Die erste IP-Adresse sitzt am Master
Single Pair EthernetIEEE-802.3-Single-Pair-PHYs: 10BASE-T1L, 100BASE-T1 und weitere. Ethernet-APL baut auf 10BASE-T1L auf. Multidrop-Varianten wie 10BASE-T1S sind hier nicht betrachtet	Nur Übertragungsschicht (IEEE 802.3). Protokoll, Gerätemodell und Sicherheit kommen von dem, was das Gerät darauf betreibt. Hier betrachtet in der Nutzung innerhalb einer IP-nativen Architektur	Ethernet-Übertragungsschicht über ein Adernpaar; der Sensor oder das Sensor-Interface wird zu einem adressierbaren Knoten in einem geswitchten IP-Netzwerk	Abhängig von Gerät und Anwendungsprotokoll. IP-native Umsetzungen stellen Parameter und Diagnosen über MQTT, REST oder HTTPS bereit	Standard-IP-Sicherheit greift im Gerät: TLS für den Transport, X.509-Gerätezertifikate für eine Identität je Gerät, ausgerichtet an den Komponentenanforderungen der IEC 62443-4-2¹⁴	10BASE-T1L: 10 Mbit/s, bis 1000 m, Speisung über das Adernpaar (PoDL / SPoE) ist möglich³. 100BASE-T1: 100 Mbit/s. IEEE 802.3bw spezifiziert ein Link-Segment von 15 m⁴, industrielle Kanalspezifikationen erreichen 40 m¹³, und Strecken über 100 m funktionieren mit industriellem Single-Pair-Kabel in der Praxis. Netze werden durch Reihenschaltung oder Standard-Medienkonvertierung erweitert	Sensordaten, die auch IT-Systeme erreichen müssen. Brownfield-Nachrüstung: Ethernet erreicht vorhandene Maschinen ohne neue Steuerungsarchitektur, und die Interface-Elektronik ist klein und robust genug (IP65/67), um im Sensor oder direkt davor zu sitzen. Viele Geräte, die jeweils eine eigene Identität brauchen	Erweitert Ethernet und IP bis zum Feldgerät. In einer IP-nativen Architektur erreichen Sensordaten IT-Systeme ohne IO-Link-Master und ohne Protokoll-Gateway. Die erste IP-Adresse sitzt am Feldgerät. Der SPS-Steuerungspfad kann parallel bestehen bleiben
AS-InterfaceASi-3 / ASi-5	Vollständiges System: Kabel, Protokoll und Profile (IEC 62026-2)	Bus auf einer flachen Zweidrahtleitung, Daten und Energie gemeinsam	Profilbasiert; ASi-5 ergänzt erweiterte Diagnose und Parameterdaten	Keine auf dem Bus	Etwa 100 m je Segment; längere Strecken mit Repeatern und herstellerspezifischen Busabschlüssen, typischerweise bis einige hundert Meter, begrenzt auf zwei Repeater in Reihe⁵	Viele einfache I/O-Punkte entlang von Förderern und Verpackungslinien	Günstigere verteilte Verdrahtung, weniger Intelligenz auf Sensorebene
PROFINET	Anwendungsprotokoll und Profile über Standard-Ethernet	Industrial Ethernet, Sensoren sitzen typischerweise hinter Remote-I/O oder einem IO-Link-Master-Modul⁶	GSDML-Gerätebeschreibung; standardisierte Diagnose und Alarme	PROFINET Security Class 1 definiert (an IEC 62443 ausgerichtet), umgesetzt auf Controller- und Geräteebene; höhere Klassen angekündigt, noch nicht veröffentlicht¹⁵	Standard-Ethernet-Reichweite	Anlagen, die auf Siemens-Steuerungsplattformen standardisiert sind	Mehr Infrastruktur. Sensoren sitzen weiterhin hinter einer I/O-Ebene
EtherNet/IP	Anwendungsprotokoll (CIP) über Standard-Ethernet und TCP/IP	Industrial Ethernet (CIP über Standard-Ethernet und TCP/IP), Sensoren sitzen typischerweise hinter Remote-I/O oder einem IO-Link-Master-Modul⁷	EDS-Gerätebeschreibung; CIP-Objektmodell	CIP Security: TLS und DTLS, als optionale Security-Profile geliefert, also geräteabhängig¹⁶	Standard-Ethernet-Reichweite	Anlagen, die auf Rockwell-Steuerungsplattformen standardisiert sind	Mehr Infrastruktur. Sensoren sitzen weiterhin hinter einer I/O-Ebene
EtherCAT	Protokoll mit eigener Frame-Verarbeitung über die Ethernet-Übertragungsschicht	Industrial Ethernet, Linie oder Reihenschaltung mit Frame-Verarbeitung im Durchlauf⁸	ESI-Gerätebeschreibung; CoE-Objektverzeichnis	Keine auf dem Segment; Segmente gelten als geschützte Zone	100 m zwischen Knoten; harte Echtzeit⁸	Motion Control, schnelle Maschinen	Harter Echtzeit-Determinismus über typische Sensoranforderungen hinaus
CC-Link IE Field Basic	Anwendungsprotokoll über Standard-Ethernet	Industrial Ethernet, reine Softwareimplementierung auf Standard-Ethernet mit 100 Mbit/s⁹	Zyklische I/O-Daten; profilbasiert, begrenzte Diagnose	Keine im Protokoll	Standard-Ethernet-Reichweite	Kleinanlagen in CC-Link-Werken, vor allem in Asien	Niedrigere Einstiegskosten als die Hardware-Varianten von CC-Link IE. Sensoren sitzen weiterhin hinter einer I/O-Ebene
Modbus TCP	Anwendungsprotokoll über TCP/IP	Ethernet, Client/Server, Registermodell	Nur Registerbelegung; kein standardisiertes Gerätemodell, herstellerspezifisch	Keine im Basisprotokoll. MODBUS/TCP Security ergänzt TLS und X.509-Zertifikate, wird aber selten eingesetzt¹⁷	Standard-Ethernet-Reichweite	Messgeräte, Zähler und Controller, die bereits am Ethernet hängen	Flexibel und günstig. Kein standardisiertes Gerätemodell
Modbus RTU	Anwendungsprotokoll über RS-485	RS-485 seriell im Multidrop, Registermodell	Nur Registerbelegung; kein standardisiertes Gerätemodell, herstellerspezifisch	Keine	Bis 1000 m Stammleitung bei 9600 Baud¹⁰	Messgeräte, Zähler, langsame Prozesswerte	Flexibel und günstig. Kein standardisiertes Gerätemodell
CANopen	Anwendungsschicht und Geräteprofile über CAN	CAN-Bus, Multi-Master	Objektverzeichnis und standardisierte Geräteprofile (CiA 4xx)	Keine im Basisprotokoll	1000 m bei 50 kbit/s; 25 m bei 1 Mbit/s¹¹	Mobile Arbeitsmaschinen, eingebettete Systeme	Ausgereift und netzwerkorientiert. Nicht sensornativ
Funkinkl. IO-Link Wireless	Funk-Übertragungsschicht; IO-Link Wireless ergänzt das IO-Link-Protokoll	Funk	Technologieabhängig; IO-Link Wireless behält das IO-Link-Datenmodell¹²	Technologieabhängig	Standortabhängig	Rotierende oder schwer verkabelbare Ausrüstung	Nimmt das Kabel weg, bringt Funk- und Energieplanung mit
Digitale / analoge I/O	Nur Signal, kein Protokoll	Punkt-zu-Punkt, 24 V oder 4-20 mA	Keine im analogen Signal selbst. HART ergänzt Parameter und Diagnose auf einer 4-20-mA-Schleife, vor allem in der Prozessmesstechnik¹⁸	Nicht zutreffend	Lang	Einfache Schalter und Prozesswerte	Niedrigste Kosten. Keine Diagnose, keine Fernkonfiguration

Die Spalten „Passt am besten zu“ und „Im Vergleich zu IO-Link“ sind redaktionelle Einschätzung, keine belegten Angaben.

Quellen

IO-Link Community, IO-Link Interface and System Specification V1.1.4, Juni 2024; IO-Link Design Guideline, 2018, Abschnitt 2.5.
IO-Link Community, Secure Deployment Guideline 10.502 V1.0.0, Juni 2025.
Ethernet Alliance, 10 Mb/s Single Pair Ethernet at a Glance, 2020; IEEE 802.3cg-2019.
IEEE 802.3bw-2015 (100BASE-T1).
Bihl+Wiedemann, ASi lines longer than 100 m; AS-International Association, Technology.
PROFIBUS & PROFINET International, PROFINET.
ODVA, CIP on Ethernet Technology, PUB00138R8.
EtherCAT Technology Group, EtherCAT Technology Introduction.
CC-Link Partner Association, CC-Link IE Field Network Basic.
Modbus Organization, Modbus over Serial Line Specification and Implementation Guide V1.02, Abschnitt 3.4.3.
CAN in Automation, CANopen lower layers (Bit-Timing-Tabelle, CiA 301).
IO-Link Community, IO-Link Wireless.
SPE Industrial Partner Network, Single Pair Ethernet for Industrial Applications, ANP085, 2021.
IEC, IEC 62443-4-2:2019, Security for industrial automation and control systems – Part 4-2: Technical security requirements for IACS components.
PROFIBUS & PROFINET International, PROFINET Design Guideline Security (7.362 V1.00, Nov. 2025) und PROFINET Security Class 1 Guideline (7.312 V1.1).
ODVA, CIP Security.
Modbus Organization, MODBUS/TCP Security Protocol Specification V3.6, Juli 2021.
FieldComm Group, HART.

Zwei Architekturen im direkten Vergleich

IO-Link-Architektur: Sensoren werden Punkt-zu-Punkt an Ports eines IO-Link-Masters angeschlossen. Der Master trägt als einziger in der Kette eine IP-Adresse und gibt die Daten an IT-Systeme weiter. Die Sensoren sind im Netzwerk nicht einzeln adressierbar.

IP-native Single-Pair-Ethernet-Architektur: Jeder Sensor, oder ein Interface-Gerät neben einem vorhandenen Sensor, trägt seine eigene IP-Adresse und erreicht IT-Systeme direkt über Standard-IP-Protokolle. Im Datenpfad liegt weder ein Master noch ein Gateway.

Der Unterschied liegt nicht am Sensor, nicht an der SPS und zunehmend auch nicht am Protokoll: MQTT am Master ist verbreitet. Er liegt daran, wo die erste IP-Adresse sitzt, und damit Identität, Adressierung und Sicherheit.

Was eine IP-native SPE-Architektur ermöglicht

SPE bringt Ethernet bis auf die Feldgeräteebene. Manchmal steckt es direkt im Sensor, oft in einem Interface-Gerät neben einem vorhandenen Sensor. Wofür die Verbindung genutzt wird, hängt von der Architektur darüber ab. Eine IP-native Architektur, wie Perinet sie umsetzt, nutzt sie so.

Daten erreichen die IT ohne Umweg. Das Feldgerät kommuniziert selbst über Standard-IP-Protokolle. Zwischen Sensor und den Systemen, die die Daten nutzen, liegt kein IO-Link-Master und kein Gateway zur Protokollumsetzung. Ein MES, ein Historian oder eine Analyseplattform verbindet sich über Standard-IP-Protokolle wie MQTT, REST oder HTTPS direkt mit dem Gerät, genauso wie mit jeder anderen IT-Quelle. IO-Link-Master mehrerer Hersteller bieten dieselben Protokolle an; der Unterschied ist, dass der Endpunkt der Master ist und nicht der Sensor.

Eine dünne Leitung, durchgeschleift. SPE überträgt Ethernet über ein einziges Adernpaar, die Feldleitung bleibt also dünn. In geswitchten Architekturen lassen sich Feldgeräte in Reihe schalten, statt sie sternförmig auf einen Master oder Koppler zurückzuführen. Die Energie teilt sich entweder das Adernpaar (PoDL / SPoE, was Elektronik auf beiden Seiten kostet und die Kettenlänge begrenzt) oder läuft über separate Adern im selben Hybridkabel. Wo eine Strecke wirklich lang wird, gilt die Antwort, die Ethernet immer hatte: ein Medienkonverter oder ein Tunnel zum nächsten Segment. Die Reichweite ist selten der Grund, SPE zu wählen; Bandbreite und Gerätezahl sind es meistens. Mit Standard-IP-Protokollen ist der Overhead je Nachricht erheblich, und ein 10-Mbit/s-Segment füllt sich mit ein paar Dutzend gesprächigen Geräten, ein 100-Mbit/s-Segment nicht.

Sicherheit im Gerät. Eine eigene Identität je Gerät, verschlüsselte Kommunikation und Zugriffskontrolle im Feldgerät können Maschinenbauern und Betreibern helfen, produktbezogene Cybersecurity-Anforderungen zu erfüllen, einschließlich derer aus dem EU Cyber Resilience Act (Verordnung (EU) 2024/2847: Meldepflichten seit 11. September 2026, Hauptpflichten ab 11. Dezember 2027). Auf der IO-Link-Seite stellt die Secure Deployment Guideline der IO-Link Community selbst fest, dass die Sensorstrecke keine Geräteauthentifizierung, keine Autorisierung und keine Verschlüsselung bietet, und empfiehlt physische Zutrittskontrolle und Zonierung nach IEC 62443 als Gegenmaßnahme. In einer Anlage mit funktionierendem Zonenkonzept ist das eine akzeptierte Maßnahme, keine Lücke.

In einer IP-nativen SPE-Architektur wird die Master-Ebene für den Informationspfad nicht benötigt.

Wo IO-Link die richtige Wahl bleibt

Wenn Ihre Sensordaten vor allem für die Maschinensteuerung da sind und die Maschine bereits einen IO-Link-Master hat, bringt ein Umbau dieser Architektur wenig. Der Sensorkatalog von IO-Link, sein Parametriermodell und seine Integration in die SPS sind ausgereift und gut unterstützt, und die installierte Basis ist groß: 71 Millionen Knoten kumuliert per 2025, nach 9,7 Millionen Neuinstallationen in diesem Jahr. Dasselbe gilt für dichte, gleichartige I/O nahe an einem Master, wo der Stückpreis je Messpunkt bei IO-Link schwer zu unterbieten ist; für kompakte Maschinen; für Sensoren, die es nur mit IO-Link-Schnittstelle gibt; für deterministisches Polling im Millisekundenbereich; für funktionale Sicherheit über IO-Link Safety; für Aktoren mit echtem Leistungsbedarf an Class-B-Ports; und für rotierende oder bewegte Achsen über IO-Link Wireless.

SPE wird dann interessant, wenn dieselben Felddaten unabhängig vom Steuerungspfad auch IT-, Analyse- oder Unternehmenssysteme erreichen sollen. Beides besteht nebeneinander. Behalten Sie IO-Link dort, wo die SPS es braucht. Ergänzen Sie IP-natives SPE dort, wo die IT die Daten braucht.

Wie Perinet eine IP-native SPE-Architektur umsetzt

Dieser Abschnitt beschreibt eine Umsetzung der oben beschriebenen Architektur. Die Smart Components von Perinet und periCORE nutzen die Single-Pair-Übertragungsschicht 100BASE-T1 mit 100 Mbit/s, in Reihenschaltung statt im Stern. Jeder Abschnitt ist eine eigene Ethernet-Verbindung, das Netzwerk ist also nicht durch eine einzelne Segmentlänge begrenzt. Die Energie läuft über separate Adern im selben Kabel statt über das Datenpaar, was die Geräteelektronik klein und die Kette einfach hält. Die meisten Anlagen brauchen dafür keine neuen Sensoren. Vorhandene analoge, digitale und Modbus-Sensoren werden über periNODE angebunden, erhältlich als periNODE 4-20mA, periNODE 0-10V, periNODE GPIO und periNODE Modbus. periLINE ist das SPE-Kabel. periSWITCH fasst Feldgeräte im Netzwerk zusammen. periMICA macht aus den Daten Monitoring, Analysen und KI-fähige Informationen. Sensorhersteller, die natives SPE in ihren eigenen Geräten wollen, integrieren periCORE. Jedes Gerät trägt seine eigene Netzwerkidentität, sein eigenes Zertifikat und seinen eigenen Update-Pfad.

Häufige Fragen zu IO-Link und Single Pair Ethernet

Das kann es sein, je nachdem, was darauf aufgebaut wird. SPE ist eine Übertragungsschicht, die einem Feldgerät eine Ethernet-Verbindung über ein einziges Adernpaar gibt. In einer IP-nativen Architektur liefert das Gerät über diese Verbindung seine Daten unter eigener Netzwerkidentität direkt an IT-Systeme, ohne IO-Link-Master. Wo Sensordaten nur der Maschinensteuerung dienen, bleibt IO-Link eine starke Wahl.

Ja. IO-Link bedient typischerweise den Steuerungspfad: Sensor zu Master zu SPS. IP-natives SPE bedient den Informationspfad: Sensor zu Netzwerk zu IT. Viele Anlagen behalten IO-Link an Maschinen, wo die SPS die Daten braucht, und ergänzen SPE dort, wo Analyse-, Monitoring- oder Unternehmenssysteme sie brauchen.

IO-Link ist ein vollständiges Kommunikationssystem für Sensoren: eine physikalische Schnittstelle, ein Protokoll und ein Gerätebeschreibungsmodell, standardisiert als IEC 61131-9. 10BASE-T1L ist eine Ethernet-Übertragungsschicht, standardisiert in IEEE 802.3cg. Sie legt fest, wie Ethernet über ein einzelnes Adernpaar mit 10 Mbit/s bis 1000 m läuft, und überlässt das Anwendungsprotokoll dem Gerät.

Nein. MQTT, REST und HTTPS sind Anwendungsprotokolle. SPE überträgt Ethernet-Frames, also kann jedes IP-basierte Protokoll darüber laufen. IP-native Geräte wie periNODE nutzen MQTT und REST, um Sensordaten direkt an IT-Systeme zu veröffentlichen.

In einer IP-nativen Architektur nicht. Der Sensor oder das Sensor-Interface ist ein adressierbares Netzwerkgerät, und IT-Systeme lesen über Standardprotokolle direkt davon. Eine SPS kann dasselbe Gerät weiterhin lesen oder ihren eigenen Steuerungspfad parallel betreiben.

Nein. Die Secure Deployment Guideline der IO-Link Community (10.502, Juni 2025) stellt fest, dass IO-Link auf der Sensorstrecke keine Geräteauthentifizierung, keine Benutzerautorisierung und keine Datenverschlüsselung bietet, und über eine CRC hinaus keinen Integritätsschutz. Empfohlen werden physische Zutrittskontrolle und Zonierung nach IEC 62443. IO-Link Safety, 2025 zertifiziert, ist funktionale Sicherheit und hat mit Cybersecurity nichts zu tun. Sicherheit für IO-Link-Daten beginnt daher am Master oder im Netzwerk darüber; in einer IP-nativen SPE-Architektur kann sie am Gerät beginnen.

IO-Link-Leitungen sind zwischen Sensor und Master auf 20 m begrenzt. Die Reichweite von SPE hängt von der Übertragungsschicht ab: 10BASE-T1L ist bis 1000 m spezifiziert, 100BASE-T1 nach IEEE 802.3bw auf 15 m je Link-Segment, wobei industrielle Kanalspezifikationen 40 m erreichen und Strecken über 100 m mit industriellem Single-Pair-Kabel in der Praxis funktionieren. Reichweite ist dabei selten das entscheidende Kriterium. Weil SPE Ethernet ist, wird ein Netz so erweitert wie jedes andere Ethernet-Netz: durch Verketten von Geräten, einen zusätzlichen Switch oder einen Medienkonverter beziehungsweise Tunnel für eine lange Strecke. Bandbreite und Gerätezahl je Segment wiegen bei der Wahl zwischen den beiden PHYs schwerer.

Ja. Ein Sensoradapter wie periNODE wandelt das vorhandene 4-20-mA-, 0-10-V-, digitale oder Modbus-Signal in ein IP-natives SPE-Gerät. Der Sensor bleibt, wo er ist.

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