A mesura que cada vegada hi ha més sistemes incrustats que adopten arquitectures de xarxa, els commutadors Ethernet juguen un paper cada vegada més important. Aquí, Mark Jeffrey, director tècnic de Recab UK, va explicar com triar un commutador Ethernet per a entorns operatius exigents.
Al món connectat d’avui &, el nombre de dispositius connectats a Internet augmenta cada dia. Segons dades de l’empresa d’investigació McKinsey, hi ha 127 dispositius nous connectats a Internet cada segon i milers de milions de dispositius es connecten a tot el món. Aquestes xifres augmenten si tenim en compte les xarxes d’àrea local (LAN), que es componen de sistemes incrustats clau connectats en indústries com ferrocarrils, militars i de defensa, indústria i marítima.
El commutador és el nucli del rendiment de l'arquitectura de xarxa, ja que permet retransmetre dades entre ordinadors i dispositius connectats i transmetre'ls a una xarxa més gran mitjançant protocols com Ethernet. La protecció d’aquests commutadors és especialment important per a aplicacions crítiques que s’utilitzen en entorns difícils, xarxes integrades en vehicles, aplicacions discretes i de fabricació de processos.
Garantir la protecció dels commutadors Ethernet en entorns difícils requereix enduriment dels commutadors. Tanmateix, abans de considerar els commutadors Ethernet com a part d’una solució endurida, cal entendre el paper dels commutadors i els requisits de xarxa. L'experiència de Recab UK&# 39 en el desenvolupament de sistemes incrustats robustos amb funcions Ethernet ens indica que primer dissenyar la xarxa i després reforçar-la i els seus components pot garantir la millor solució.
Característiques de la tecnologia de xarxa
En un llibre blanc sobre aquest tema, el nostre soci de confiança Diamond Systems exposa diversos requisits clau per a les aplicacions de xarxa. Aquests inclouen la possibilitat de construir i gestionar diverses xarxes mitjançant un sol dispositiu físic, ports de mirall per controlar el trànsit, commutadors de cadena de margarida per a l’expansió de la xarxa local, protegir el trànsit de la xarxa i enfortir els components de la xarxa.
La seguretat és un camp molt complex, però és un camp crucial per a aplicacions crítiques. Hi ha dos tipus de seguretat de xarxa: la seguretat virtual, que prové principalment dels sistemes de programari i del xifratge de dades; i seguretat física, on els components tenen un paper en el manteniment de la integritat de les dades.
Un exemple de seguretat virtual de xarxa és un sistema de detecció d’intrusos, que detecta possibles vulnerabilitats de seguretat, registra informació sobre possibles vulnerabilitats i envia alertes a la consola o a través del port sèrie. Això es complementa amb els estàndards de xifratge de la xarxa.
La seguretat física prové dels ports de commutadors específics, motiu pel qual és inestimable treballar amb experts incrustats en projectes de xarxes incrustats crítics. Els ports connectables de factor de forma petits (SFP) poden convertir els suports de coure de la xarxa a canal de fibra. Atès que la tecnologia de fibra òptica és un dielèctric, pot protegir el mitjà d’atacs electromagnètics (EM) i d’altres atacs maliciosos. Fibre Channel també té l’avantatge de poder transmetre dades a distàncies més llargues amb menys pèrdua de senyal.
Les aplicacions de mitjans mixtes més habituals utilitzen xarxes de filferro de coure per a comunicacions locals i interfícies amb xarxes de fibra òptica per a aplicacions de major velocitat, connexions de xarxa a xarxa i comunicacions de llarga distància. Per tant, alguns fabricants de commutadors Ethernet petits inclouen combinacions de ports als seus productes. A Recab UK, la col·laboració amb els principals fabricants de commutadors Ethernet significa que podem desenvolupar una solució que proporcioni flexibilitat i una major seguretat de la xarxa.
Per exemple, en sistemes incrustats personalitzats on l’espai és superior, Diamond Systems' El mòdul de commutador Ethernet EPSM-10GX4 és l’opció ideal. EPSM-10GX4 es basa en el factor de forma estàndard Express Mini-on-module (COM) Express (84x55 mm), amb un paquet ultra compacte i una tecnologia de commutadors gairebé completament empaquetada. Ofereix 24 ports de coure 10/100/1000 Mbps i quatre ports SFI de 10 Gbps. També hi ha la placa de portadora amb funcions completes EPS-24G4X, que condueix el port d'1 Gbps al connector de tancament i el port de 10 Gbps a la ranura SFP +.
O bé, per a aplicacions d’alta potència amb més espai disponible mitjançant la plataforma VPX, podeu optar per utilitzar el nou commutador Ethernet VPX VX6940 6U de Kontron. Té dos transceptors QSFP28 muntats davanters que admeten connexions de fibra o coure passiu d’alta velocitat (fins a 100G), permetent cadascun quatre ports de 10 GB o SFP +. Aquests commutadors són els més adequats per a aplicacions intensives en dades que requereixen molts camins de dades, com ara sensors d'alta definició o sistemes de radar.
Recab UK té una àmplia experiència en el desenvolupament de sistemes, inclòs el disseny de commutadors, ja sigui a través del nostre propi desenvolupament o utilitzant commutadors dels nostres socis Aitech, Kontron, duagon o Diamond Systems. La solució depèn de les necessitats del projecte i d'on s'utilitzi l'aplicació.
Per exemple, les aplicacions ferroviàries poden requerir l’ús d’interruptors Duagon dissenyats per al difícil entorn d’operació del material mòbil. Per exemple, D510 és un commutador Ethernet de sis ports configurable que compleix les normes EN50155, IEC61375 i IEEE802.3. L’interruptor s’instal·la en un recinte robust i compacte i té una funció de conversió DC / DC integrada sense necessitat d’una font d’alimentació externa.
Reforç
En moltes aplicacions de xarxa, el reforç és una consideració clau. És adequat per a aplicacions exteriors, xarxes integrades en vehicles i aplicacions de fàbrica en fabricació discreta i de processos.
Per a aquest tipus d’aplicacions, hem de tenir en compte les condicions ambientals. Els dissenyadors de sistemes han de prestar especial atenció a factors com el rang de temperatura de funcionament, els nivells de xoc i vibració durant el funcionament i la qualitat de la potència. Per a moltes aplicacions crítiques, la mida, el pes, la potència i el cost dels equips de xarxa (SWaP-C) també seran una consideració clau.
L’elecció de productes de commutador Ethernet per a aplicacions exigents requereix una comprensió clara dels requisits ambientals i una avaluació de les especificacions de cada producte. Per prosperar en entorns difícils, el disseny de la xarxa ha de tenir en compte aquests requisits. Per a un funcionament a temperatura prolongada, inclou tot, des del disseny de PCB i les especificacions de les peces fins a proves ambientals rigoroses per verificar el rendiment.
Els requisits exactes varien d’aplicació en aplicació, de manera que no hi ha cap mètode de selecció o reforç d’interruptors que s’adapti a tots els mètodes. Malauradament, per a la majoria dels dissenyadors de sistemes, és molt més complicat que especificar el nombre de ports o la velocitat de dades necessària. Aquest és l’avantatge de treballar amb experts en disseny de sistemes incrustats com Recab UK.
Com que la connectivitat té un paper cada vegada més important en aplicacions no comercials, és important tenir en compte aquests factors per garantir un rendiment del sistema incrustat eficaç i durador. Triar un commutador equivocat o no planificar completament els requisits operatius i ambientals és un error costós, però es pot evitar mitjançant la planificació i la previsió.
