ככל שיותר ויותר מערכות משובצות מאמצות ארכיטקטורות רשת, מתגי Ethernet ממלאים תפקיד חשוב יותר ויותר. כאן, מארק ג'פרי, המנהל הטכני של חברת Recab UK, הסביר כיצד לבחור מתג Ethernet לסביבות הפעלה תובעניות.
בעולם המחובר של היום&מספר המכשירים המחוברים לאינטרנט גדל מדי יום. על פי נתוני חברת המחקר מקינזי, 127 מכשירים חדשים מחוברים לאינטרנט בכל שנייה, ומיליארדי מכשירים מחוברים ברחבי העולם. מספרים אלה גדלים כאשר אנו מתייחסים לרשתות מקומיות (LAN), המורכבות ממערכות מוטבעות מחוברות בתעשיות כגון מסילות ברזל, צבא וביטחון, תעשייה וימית.
המתג הוא ליבת הביצועים של ארכיטקטורת הרשת, המאפשר העברת נתונים בין מחשבים והתקנים מחוברים, והעברה לרשת גדולה יותר באמצעות פרוטוקולים כגון Ethernet. הגנה על מתגים אלה חשובה במיוחד ליישומים קריטיים המשמשים בסביבות קשות, רשתות ברכב, יישומים נפרדים וייצור תהליכים.
הבטחת ההגנה על מתגי Ethernet בסביבות קשות דורשת התקשות המתגים. עם זאת, לפני בחינת מתגי Ethernet כחלק מפתרון מוקשה, יש להבין את תפקידם של מתגים ודרישות הרשת. הניסיון של Recab UK' בפיתוח מערכות משובצות מחוספסות עם יכולות אתרנט אומר לנו שתכנון הרשת תחילה ולאחר מכן חיזוק שלה ורכיביה יכול להבטיח את הפתרון הטוב ביותר.
מאפייני טכנולוגיית רשת
במאמר לבן בנושא זה, שותףנו האמין Diamond Systems מתווה מספר דרישות מפתח ליישומי רשת. אלה כוללים את היכולת לבנות ולנהל רשתות מרובות באמצעות מכשיר פיזי אחד, יציאות מראה לניטור תעבורה, בוררי שרשרת דייזי להרחבת רשת מקומית, הגנה על תעבורת רשת וחיזוק רכיבי הרשת.
אבטחה היא תחום מורכב מאוד, אך הוא תחום מכריע ליישומים קריטיים. ישנם שני סוגים של אבטחת רשת: אבטחה וירטואלית, המגיעה בעיקר ממערכות תוכנה והצפנת נתונים; ואבטחה פיזית, שבה מרכיבים ממלאים תפקיד בשמירה על שלמות הנתונים.
דוגמה לאבטחה וירטואלית ברשת היא מערכת לגילוי פולשים, המזהה פגיעויות אבטחה אפשריות, רושמת מידע על נקודות תורפה אפשריות ושולחת התראות במסוף או דרך היציאה הטורית. זה נוסף על ידי תקני ההצפנה של הרשת.
אבטחה פיזית מגיעה מיציאות המתגים הספציפיים, וזו הסיבה שלא יסולא בפז לעבוד עם מומחים משובצים בפרויקטים רשתיים מוטבעים קריטיים. יציאות קטנות הניתנות לחיבור (SFP) יכולות להמיר את אמצעי התקשורת הנחושת של הרשת לערוץ סיבים. מכיוון שטכנולוגיית סיבים אופטיים היא דיאלקטרית, היא יכולה להגן על המדיום מפני חטטנות אלקטרומגנטיות (EM) והתקפות זדוניות אחרות. ל- Fiber Channel יש גם את היתרון בכך שהוא מסוגל להעביר נתונים למרחקים ארוכים יותר עם פחות אובדן אותות.
יישומי מדיה מעורבת נפוצים משתמשים ברשתות חוטי נחושת לתקשורת מקומית וממשק לרשתות סיבים אופטיים ליישומים במהירות גבוהה יותר, חיבורי רשת לרשת ותקשורת למרחקים ארוכים. לכן, כמה מיצרני מתגי האתרנט הקטנים כוללים שילובי יציאות במוצרים שלהם. ב- Recab UK, שיתוף פעולה עם יצרני מתגי Ethernet מובילים פירושו שנוכל לפתח פתרון המספק גמישות ואבטחת רשת רבה יותר.
לדוגמה, במערכות משובצות בהתאמה אישית בהן מקום היתרונות גבוה, Diamond Systems' מודול מתג Ethernet של EPSM-10GX4 הוא הבחירה האידיאלית. EPSM-10GX4 מבוסס על מקדם הטופס הסטנדרטי של מחשב על מודול (COM) Express Mini (84x55 מ"מ), עם חבילה אולטרה קומפקטית וטכנולוגיית מתגים ארוזה כמעט לחלוטין. הוא מספק 24 יציאות נחושת 10/100/1000 Mbps וארבע יציאות SFI של 10 Gbps. יש גם את לוח הספקים המלא EPS-24G4X, שמוביל את יציאת 1 Gbps למחבר הבריח ומוביל את יציאת 10 Gbps לחריץ SFP +.
לחלופין, עבור יישומים בעלי הספק גבוה עם שטח פנוי יותר באמצעות פלטפורמת VPX, תוכל לבחור להשתמש במתג ה- VX6940 6U VPX החדש של Kontron. יש לו שני משדרי QSFP28 קדמיים התומכים בחיבור סיבים במהירות גבוהה (עד 100G) או חיבור נחושת פסיבי, כל אחד מאפשר ארבע יציאות של 10 GB או SFP +. מתגים אלה מתאימים ביותר ליישומים עתירי נתונים הדורשים נתיבי נתונים רבים, כגון חיישנים בחדות גבוהה או מערכות מכ"ם.
ל- Recab UK ניסיון רב בפיתוח מערכות כולל עיצוב מתגים, בין אם באמצעות פיתוח משלנו או באמצעות מתגים של שותפינו Aitech, Kontron, duagon או Diamond Systems. הפתרון תלוי בצרכי הפרויקט ובמקום השימוש ביישום.
לדוגמה, יישומי רכבת עשויים לדרוש שימוש במתגי Duagon המיועדים לסביבת הפעולה הקשה של ציוד מתגלגל. לדוגמה, D510 הוא מתג Ethernet בעל שישה יציאות הניתן להגדרה התואם את EN50155, IEC61375 ו- IEEE802.3. המתג מותקן במארז יציב וקומפקטי ויש לו פונקציית המרה DC/DC משולבת ללא צורך בחשמל חיצוני.
תִגבּוֹרֶת
ביישומי רשת רבים, חיזוק הוא שיקול מרכזי. זה מתאים ליישומי חוץ, רשתות רכב ויישומי רצפת מפעל בייצור בדידים ותהליכים.
עבור יישומים מסוג זה, עלינו לקחת בחשבון את תנאי הסביבה. מעצבי מערכות צריכים להקדיש תשומת לב מיוחדת לגורמים כגון טווח טמפרטורות ההפעלה, הלם ורמות הרטט במהלך ההפעלה ואיכות ההספק. עבור יישומים קריטיים רבים, הגודל, המשקל, ההספק והמחיר של ציוד הרשת (SWaP-C) יהיו גם שיקול מרכזי.
בחירת מוצרי מתג Ethernet מהמדף ליישומים תובעניים דורשת הבנה ברורה של דרישות הסביבה והערכת המפרט של כל מוצר. על מנת לשגשג בסביבות קשות, עיצוב הרשת חייב לקחת בחשבון את הדרישות הללו. לפעולת טמפרטורה ממושכת, זה כולל הכל, החל מפריסת PCB ומפרטי חלקים ועד בדיקות סביבתיות קפדניות לאימות הביצועים.
הדרישות המדויקות משתנות מאפליקציה ליישום, כך שאין שיטת בחירה או חיזוק המתאימה לכל השיטות. למרבה הצער, עבור רוב מעצבי המערכת, זה הרבה יותר מסובך מאשר ציון מספר היציאות או מהירות הנתונים הנדרשת. זהו היתרון בעבודה עם מומחים לתכנון מערכות משובצים כגון Recab UK.
מכיוון שהקישוריות ממלאת תפקיד חשוב יותר ויותר ביישומים לא מסחריים, חשוב לקחת בחשבון גורמים אלה כדי להבטיח ביצועי מערכת מוטבעים יעילים ועמידים. בחירה במתג השגוי או אי תכנון מלא לדרישות תפעוליות וסביבתיות הינה טעות יקרה-אך ניתן להימנע ממנה באמצעות תכנון וראיית הנולד.
