Verbindungstechnik USB-Aktionsradius: 5-Meter-Beschränkung aufgehoben

Wer hat nicht schon einmal das „Turnschuh-Netzwerk“ bemüht, um Daten auszutauschen – im Labor Daten vom Messgerät auf einen USB-Stick kopiert und damit zum Arbeitsplatzrechner gelaufen? Viel praktischer wäre es doch, wenn man gleich vom Arbeitsplatz aus zugreifen könnte? Halt, nein, geht nicht – ist ja weiter als 5 m entfernt. Doch, jetzt ist eine Lösung da.

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Icron Technologies ist Spezialist für den Anschluss von USB-Geräten an entfernt stehende Hostrechner. Die systembedingt limitierte Distanz wird dabei aufgehoben. Die Schlüsselfunktion der unter dem Namen „ExtremeUSB“ patentierten Technologie ist die lokale Abwicklung des zeitkritischen Teils des USB-Protokolls. Dabei werden ein so genannter Local Extender (LEX) und ein Remote Extender (REX) eingesetzt. Der Hostrechner kommuniziert mit dem LEX, die Übertragung zum REX verwendet ein proprietäres Protokoll, das die Timing-Einschränkungen der USB-Spezifikation aufhebt. Im REX wird dieses wieder in USB umgesetzt, und der REX stellt 1 bis 4 USB-Ports zur Verfügung. Über ein Cat5e-Kabel lassen sich dabei Distanzen von bis zu 100 m überbrücken, für noch weitere Strecken Glasfaserleitungen einsetzen.

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Das Extreme USB-Verfahren ist für das Betriebssystem völlig transparent. Damit ist für den Extender selbst kein Software-Treiber erforderlich, lediglich für das angeschlossene USB-Gerät. Kompatibilitätsprobleme, die auf einer Unverträglichkeit eines Treibers beruhen, können damit ausgeschlossen werden. Die Transparenz ermöglicht, in die Kommunikation zwischen LEX und REX einzugreifen und dort Funktionen einzubringen, die mit der reinen Punkt-zu-Punkt-Verbindung einer USB-Strecke nicht realisierbar sind.

Mit IP-Protokoll zu neuen Funktionen

Der erste Ansatzpunkt ist die zur Übertragung verwendete Leitung. CATx-Kabel sind heute überall verlegt, um Steuerrechner und SPS untereinander und mit einem Server zu vernetzen. Soll jetzt für die neu hinzukommende USB-Verbindung ein separates Kabel verlegt werden? Mit der Extreme USB-Technik werden die von LEX und REX kommenden Daten in IP-Pakete umgewandelt und in das bereits verlegte Netzwerkkabel eingeschleust. Sie teilen sich die Bandbreite mit dem übrigen Netzwerkverkehr. Dabei ist das Protokoll nicht auf ein LEX/REX-Paar beschränkt: Solange ausreichend Bandbreite – mindestens 100 Mbps (100 BaseT) – vorhanden ist, sind mehrere Paare installierbar. LEX und REX sind ab Werk gepaart, sie identifizieren sich und kommunizieren im Netzwerk über eine voreingestellte IP-Adresse. Dies funktioniert dabei auch über IP-Switches und Hubs.

Switchable USB – USB ohne Umstecken

Sind erst einmal mehrere USB-Teilnehmer (Hosts oder Devices) in einem Netzwerk vertreten, kann die nach der Inbetriebnahme gefundene Paarung aufgehoben und neu eingerichtet werden. Die entspricht dem ansonsten manuell durchgeführten Abziehen des USB-Kabels und Verbinden mit einem neuen Device oder Host. Im eingangs beschriebenen Fall müssten sowohl das Messgerät als auch der Arbeitsplatzrechner an einen LEX angeschlossen sein, und der USB-Speicher an einen REX. Mit Switchable USB kann abwechselnd auf den Speicher zugegriffen werden.

Das Protokoll zur Verbindung der Devices ist über ein API (Application Programm Interface) zugänglich. Über einen im gleichen Netz befindlichen Steuerrechner sind die Paarungen neu konfigurierbar. LEX und REX müssen nicht paarweise auftreten, es kann auch ein Device nacheinander mit mehreren Hosts verbunden werden.

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