Wie zuverlässig ist ein verketteter USB-Bus? Was sind die Risiken und wie können sie minimiert werden?

Einführung

USB gibt es schon seit geraumer Zeit und wird zum Teil auch in der Automobil-, Schiffs- und Raumfahrtindustrie in großem Umfang eingesetzt. Bestimmte Kommunikationswege sind jedoch zuverlässiger als andere in Bezug auf:

• Möglichkeit der Hot-Redundanz

• Schutz der angeschlossenen Geräte vor Fehlern in anderen Verbindungen (Überspannungen, Kurzschlüsse, Fehlverhalten [Daten, Spannungspegel, Timing ...] ...) oder im Hub / Switch selbst

• Große mittlere Zeit vor dem Ausfall ("Einfrieren" oder Hardwarefehler)

Normalerweise ist die Fehlerrate etwas weniger wichtig, da die Erkennung und Korrektur (die möglicherweise eine erneute Übertragung erfordert) von der Protokollbibliothek / dem Protokollstapel ausgeführt wird.

Frage

Ich würde gerne wissen, wie zuverlässig ein System ist, das auf einem USB-Hub basiert (z. B. 16 Ports, ob verkettet oder nicht). Was kann häufig schief gehen und was könnte getan werden (Schutz / Topologien ...), um die Ausbreitung von Einzelpunktfehlern zu verhindern (im Idealfall würde ich nur die fehlerhafte Ausrüstung austauschen und sie wäre betriebsbereit).

Spezifisches Problem

Für ein bestimmtes Gerät bei der Arbeit muss ich 16 Geräte sowohl an einen primären als auch an einen redundanten PC anschließen (übernehmen, wenn der andere abstürzt). 75% der Geräte haben sowohl Ethernet als auch USB und 25% sind nur USB, und ich frage mich, ob ich alles vereinfachen sollte (was auch die Zuverlässigkeit erhöhen kann), indem ich nur USB verwende oder beides, um die Zuverlässigkeit zu maximieren. Bei USB erfolgt das Umschalten zwischen den beiden Computern über einen manuellen Schalter.

Zur Veranschaulichung der Nabe Ich erwäge ist dies ein , die Handhabung <350W Stöße aber scheint nicht isoliert; Ich habe die Vermutung, dass sie den Begriff "industriell" überbeanspruchen, so dass ich ihn für mehrere verkettete 7-Ports wechseln kann. Das angeschlossene Gerät besteht aus einer Reihe industrieller PID-Temperaturregler, einer USV und einem Präzisionsthermometer. Diese Frage ist jedoch eher allgemeiner Natur.

Sie haben insofern Recht, als Überspannungen ein Problem für Kaskadenfehler darstellen. Es ist auch wahr, dass USB standardmäßig nicht galvanisch isoliert ist und aufgrund seiner halbduplexen, bidirektionalen, differenziellen, aber nicht immer (SE0!) Natur nur schwer zu isolieren ist. Zum Glück haben die guten Leute von Analog Devices den ADuM4160 zusammengestellt , um alle wirklich schwierigen Teile der USB-Isolation zu erledigen - während er nur den Betrieb mit niedriger oder voller Geschwindigkeit unterstützt und keine Verhandlungssignale mit niedriger / voller Geschwindigkeit weiterleiten kann. Dies bedeutet, dass es nicht ohne Hilfe in einen isolierten USB-Klumpen für allgemeine Zwecke eingebaut werden kann. Es kommt einem generischen verfügbaren USB-Isolator immer noch am nächsten.

Unter der Annahme, dass eine zuverlässige 5-V-Versorgung der Hubs verfügbar ist und vorzugsweise eine 5-V-Versorgung pro Hub (nicht schwer!), Würde ich die Hubs in jeweils 4 Ports aufteilen und den Upstream-Port für jeden Hub isolieren - wählen Sie hier Ihren bevorzugten Hub-Chipsatz aus . Zusammen mit einer guten Unterdrückung von Überspannungen pro Port, für die ich ein Paar Bourns-TBU-Geräte in Reihe mit D + / D- und einen Shunt-Hochenergie-Unterdrücker mit niedriger Kapazität sowie einen MOV- und TVSS-Clamp + Strombegrenzer spezifizieren würde oder PPTC für Vbus und das obligatorische TVSS / Clamp-Netzwerk für D + / D-, dies sollte die Ausbreitung von Überspannungen durch das USB-Netzwerk begrenzen.

Ich arbeite in der IT-Abteilung an meinem Arbeitsplatz und viele Leute an meinem Arbeitsplatz betreiben mehrere Geräte gleichzeitig auf einem USB-Hub mit sechs Anschlüssen. Ich hatte nie Beschwerden oder Probleme mit ihnen, sei es zu Hause oder unter anderem an meinem Arbeitsplatz. Wir können jedes Gerät am Hub problemlos im laufenden Betrieb austauschen. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass die Bandbreite von allen Geräten auf einem Hub gemeinsam genutzt wird. Dies bedeutet, dass wenn Sie zwei schöne USB 3.0-Festplatten (theoretisch 5 Gbit / s) auf einem Hub haben, die Informationen untereinander übertragen, diese nur mit jeweils 2,5 Gbit / s übertragen werden (unter optimalen theoretischen Bedingungen).