I takt med att fler och fler inbyggda system använder nätverksarkitekturer spelar Ethernet -switchar en allt viktigare roll. Här förklarade Mark Jeffrey, teknisk chef för Recab UK, hur man väljer en Ethernet -switch för krävande arbetsmiljöer.
I dagens' s anslutna värld ökar antalet enheter som är anslutna till Internet varje dag. Enligt data från forskningsföretaget McKinsey är 127 nya enheter anslutna till Internet varje sekund, och miljarder enheter är anslutna över hela världen. Dessa siffror ökar när vi överväger lokala nätverk (LAN), som består av anslutna viktiga inbäddade system i industrier som järnvägar, militär och försvar, industri och sjöfart.
Omkopplaren är kärnan i nätverksarkitekturens prestanda, vilket gör att data kan vidarebefordras mellan anslutna datorer och enheter och överföras till ett större nätverk genom protokoll som Ethernet. Att skydda dessa switchar är särskilt viktigt för kritiska applikationer som används i tuffa miljöer, fordonsnät, diskreta och processtillverkande applikationer.
Att säkerställa skyddet av Ethernet -switchar i tuffa miljöer kräver att hårddiskarna hårdnar. Innan du överväger Ethernet -switchar som en del av en härdad lösning är det dock nödvändigt att förstå switcharnas roll och nätverkskrav. Recab UK' s erfarenhet av att utveckla robusta inbäddade system med Ethernet -funktioner talar om att designen av nätverket först och sedan förstärkning av det och dess komponenter kan säkerställa den bästa lösningen.
Nätverkstekniska egenskaper
I en vitbok om detta ämne beskriver vår betrodda partner Diamond Systems flera viktiga krav för nätverksapplikationer. Dessa inkluderar möjligheten att bygga och hantera flera nätverk med en enda fysisk enhet, spegelportar för att övervaka trafik, växelkopplingar för lokal nätverksutbyggnad, skydda nätverkstrafik och stärka nätverkskomponenter.
Säkerhet är ett mycket komplext område, men det är ett avgörande fält för kritiska applikationer. Det finns två typer av nätverkssäkerhet: virtuell säkerhet, som främst kommer från mjukvarusystem och datakryptering; och fysisk säkerhet, där komponenter spelar en roll för att upprätthålla dataintegritet.
Ett exempel på virtuell nätverkssäkerhet är ett inkräktaridentifieringssystem som upptäcker potentiella säkerhetsproblem, registrerar information om möjliga sårbarheter och skickar ut varningar på konsolen eller via serieporten. Detta kompletteras av krypteringsstandarderna för nätverket.
Fysisk säkerhet kommer från portarna på specifika switchar, varför det är ovärderligt att arbeta med inbyggda experter i kritiska inbäddade nätverksprojekt. Små formfaktorer (SFP) -portar kan konvertera nätverkets kopparmedia till Fibre Channel. Eftersom fiberoptisk teknik är en dielektrikum kan den skydda mediet från elektromagnetisk (EM) snokning och andra skadliga attacker. Fiber Channel har också fördelen av att kunna överföra data över längre sträckor med mindre signalförlust.
Vanliga applikationer för blandade medier använder koppartrådsnätverk för lokal kommunikation och gränssnitt med fiberoptiska nätverk för applikationer med högre hastighet, nätverks-till-nätverksanslutningar och fjärrkommunikation. Därför inkluderar vissa små Ethernet -switchtillverkare portkombinationer i sina produkter. På Recab UK innebär samarbete med ledande tillverkare av Ethernet -switchar att vi kan utveckla en lösning som ger flexibilitet och större nätverkssäkerhet.
Till exempel, i anpassade inbäddade system där utrymmet är högt, Diamond Systems' EPSM-10GX4 Ethernet-switchmodul är det idealiska valet. EPSM-10GX4 är baserad på dator-på-modul (COM) Express Mini standardformfaktor (84x55 mm), med ett ultrakompakt paket och nästan helt förpackad switch-teknik. Den ger 24 10/100/1000 Mbps kopparportar och fyra 10 Gbps SFI -portar. Det finns också EPS-24G4X fullfunktionellt bärarkort, som leder 1 Gbps-porten till spärrkontakten och leder 10 Gbps-porten till SFP-platsen +.
Eller, för högeffektsapplikationer med mer tillgängligt utrymme med VPX-plattformen, kan du välja att använda den nya VX6940 6U VPX Ethernet-switch från Kontron. Den har två frontmonterade QSFP28-mottagare som stöder höghastighets (upp till 100G) fiber- eller passiv kopparanslutning, var och en med fyra 10 GB eller SFP + portar. Dessa switchar är bäst lämpade för datakrävande applikationer som kräver många datavägar, till exempel högupplösta sensorer eller radarsystem.
Recab UK har stor erfarenhet av att utveckla system inklusive switchdesign, antingen genom vår egen utveckling eller genom att använda switchar från våra partners Aitech, Kontron, duagon eller Diamond Systems. Lösningen beror på projektets behov och var applikationen används.
Till exempel kan järnvägsapplikationer kräva användning av Duagon -omkopplare avsedda för den hårda driftsmiljön för rullande materiel. Till exempel är D510 en konfigurerbar sex-port Ethernet-switch som uppfyller EN50155, IEC61375 och IEEE802.3. Strömställaren är installerad i ett robust, kompakt hölje och har en integrerad DC/DC -omvandlingsfunktion utan behov av extern strömförsörjning.
Förstärkning
I många nätverksapplikationer är förstärkning en viktig faktor. Detta är lämpligt för utomhusapplikationer, nätverk i fordon och fabriksgolvstillämpningar inom diskret och processtillverkning.
För denna typ av applikationer måste vi ta hänsyn till miljöförhållanden. Systemkonstruktörer bör ägna särskild uppmärksamhet åt faktorer som drifttemperaturintervall, stöt- och vibrationsnivåer under drift och effektkvalitet. För många kritiska tillämpningar kommer storleken, vikten, kraften och kostnaden för nätverksutrustning (SWaP-C) också att vara en viktig faktor.
Att välja Ethernet-switchprodukter på hyllan för krävande applikationer kräver en tydlig förståelse av miljökrav och utvärdering av specifikationerna för varje produkt. För att trivas i tuffa miljöer måste nätverkets utformning beakta dessa krav. För utökad temperaturdrift inkluderar detta allt från PCB -layout och delspecifikationer till noggranna miljötester för att verifiera prestanda.
De exakta kraven varierar från applikation till applikation, så det finns ingen val av switch eller förstärkningsmetod som passar alla metoder. Tyvärr är det för de flesta systemdesigners mycket mer komplicerat än att ange antalet portar eller den nödvändiga datahastigheten. Detta är fördelen med att arbeta med inbyggda systemdesignsexperter som Recab UK.
Eftersom anslutning spelar en allt viktigare roll i icke-kommersiella applikationer, är det viktigt att överväga dessa faktorer för att säkerställa effektiv och hållbar inbäddad systemprestanda. Att välja fel omkopplare eller att inte helt planera för drifts- och miljökrav är ett kostsamt misstag-men det kan undvikas genom planering och framförhållning.
