Khi ngày càng có nhiều hệ thống nhúng áp dụng kiến trúc mạng, thiết bị chuyển mạch Ethernet ngày càng đóng một vai trò quan trọng. Tại đây, Mark Jeffrey, Giám đốc kỹ thuật của Recab UK, đã giải thích cách chọn bộ chuyển mạch Ethernet cho các môi trường hoạt động khắt khe.
Trong thế giới được kết nối ngày nay của&# 39, số lượng thiết bị được kết nối với Internet đang tăng lên mỗi ngày. Theo dữ liệu từ công ty nghiên cứu McKinsey, cứ mỗi giây lại có 127 thiết bị mới được kết nối Internet và hàng tỷ thiết bị được kết nối trên toàn thế giới. Những con số này tăng lên khi chúng ta xem xét các mạng cục bộ (LAN), bao gồm các hệ thống nhúng quan trọng được kết nối trong các ngành như đường sắt, quân sự và quốc phòng, công nghiệp và hàng hải.
Bộ chuyển mạch là cốt lõi của hiệu suất của kiến trúc mạng, cho phép dữ liệu được chuyển tiếp giữa các máy tính và thiết bị được kết nối, và truyền đến một mạng lớn hơn thông qua các giao thức như Ethernet. Việc bảo vệ các thiết bị chuyển mạch này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng quan trọng được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, mạng trong xe, các ứng dụng sản xuất quy trình và rời rạc.
Đảm bảo bảo vệ thiết bị chuyển mạch Ethernet trong môi trường khắc nghiệt đòi hỏi phải làm cứng các thiết bị chuyển mạch. Tuy nhiên, trước khi coi bộ chuyển mạch Ethernet là một phần của giải pháp cứng, cần phải hiểu vai trò của bộ chuyển mạch và các yêu cầu mạng. Kinh nghiệm của Recab UK&# 39 trong việc phát triển các hệ thống nhúng chắc chắn với khả năng Ethernet cho chúng ta biết rằng việc thiết kế mạng trước tiên, sau đó củng cố mạng và các thành phần của nó, có thể đảm bảo giải pháp tốt nhất.
Đặc điểm công nghệ mạng
Trong sách trắng về chủ đề này, đối tác đáng tin cậy của chúng tôi Diamond Systems đã nêu ra một số yêu cầu chính đối với các ứng dụng mạng. Chúng bao gồm khả năng xây dựng và quản lý nhiều mạng bằng cách sử dụng một thiết bị vật lý duy nhất, các cổng nhân bản để giám sát lưu lượng, chuyển mạch chuỗi để mở rộng mạng cục bộ, bảo vệ lưu lượng mạng và củng cố các thành phần mạng.
Bảo mật là một lĩnh vực rất phức tạp, nhưng nó là một lĩnh vực quan trọng đối với các ứng dụng quan trọng. Có hai loại bảo mật mạng: bảo mật ảo, chủ yếu đến từ hệ thống phần mềm và mã hóa dữ liệu; và bảo mật vật lý, nơi các thành phần đóng vai trò duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu.
Một ví dụ về bảo mật ảo mạng là một hệ thống phát hiện kẻ xâm nhập, phát hiện các lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn, ghi lại thông tin về các lỗ hổng có thể xảy ra và gửi cảnh báo trên bảng điều khiển hoặc thông qua cổng nối tiếp. Điều này được bổ sung bởi các tiêu chuẩn mã hóa của mạng.
Bảo mật vật lý đến từ các cổng của các thiết bị chuyển mạch cụ thể, đó là lý do tại sao việc làm việc với các chuyên gia nhúng trong các dự án mạng nhúng quan trọng là vô giá. Các cổng có thể cắm được (SFP) dạng yếu tố hình thức nhỏ có thể chuyển đổi phương tiện đồng của mạng thành Kênh sợi quang. Vì công nghệ cáp quang là một chất điện môi nên nó có thể bảo vệ môi trường khỏi sự rình mò điện từ (EM) và các cuộc tấn công độc hại khác. Fibre Channel còn có ưu điểm là có thể truyền dữ liệu trên khoảng cách xa hơn mà ít bị suy hao tín hiệu hơn.
Các ứng dụng đa phương tiện thông thường sử dụng mạng dây đồng để liên lạc cục bộ và giao diện với mạng cáp quang cho các ứng dụng tốc độ cao hơn, kết nối mạng với mạng và truyền thông đường dài. Do đó, một số nhà sản xuất bộ chuyển mạch Ethernet nhỏ bao gồm các tổ hợp cổng trong sản phẩm của họ. Tại Recab UK, hợp tác với các nhà sản xuất bộ chuyển mạch Ethernet hàng đầu có nghĩa là chúng tôi có thể phát triển một giải pháp cung cấp tính linh hoạt và bảo mật mạng cao hơn.
Ví dụ: trong các hệ thống nhúng tùy chỉnh nơi không gian ở mức cao, Diamond Systems' Mô-đun chuyển mạch Ethernet EPSM-10GX4 là sự lựa chọn lý tưởng. EPSM-10GX4 dựa trên hệ số dạng tiêu chuẩn máy tính trên mô-đun (COM) Express Mini (84x55 mm), với một gói siêu nhỏ gọn và công nghệ chuyển mạch được đóng gói gần như hoàn toàn. Nó cung cấp 24 cổng đồng 10/100/1000 Mbps và bốn cổng SFI 10 Gbps. Ngoài ra còn có bo mạch mang đầy đủ tính năng EPS-24G4X, dẫn cổng 1 Gbps đến đầu nối chốt và dẫn cổng 10 Gbps đến khe cắm SFP +.
Hoặc, đối với các ứng dụng công suất cao với nhiều không gian khả dụng hơn bằng cách sử dụng nền tảng VPX, bạn có thể chọn sử dụng bộ chuyển mạch VX6940 6U VPX Ethernet mới từ Kontron. Nó có hai bộ thu phát QSFP28 gắn phía trước hỗ trợ kết nối cáp quang hoặc đồng thụ động tốc độ cao (lên đến 100G), mỗi bộ cho phép bốn cổng 10GB hoặc SFP +. Các thiết bị chuyển mạch này phù hợp nhất cho các ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu đòi hỏi nhiều đường dẫn dữ liệu, chẳng hạn như cảm biến độ nét cao hoặc hệ thống radar.
Recab UK có nhiều kinh nghiệm trong việc phát triển các hệ thống bao gồm thiết kế công tắc, cho dù thông qua sự phát triển của chính chúng tôi hay sử dụng công tắc từ các đối tác Aitech, Kontron, duagon hoặc Diamond Systems của chúng tôi. Giải pháp phụ thuộc vào nhu cầu của dự án và nơi ứng dụng được sử dụng.
Ví dụ, các ứng dụng đường sắt có thể yêu cầu sử dụng công tắc Duagon được thiết kế cho môi trường hoạt động khắc nghiệt của đầu máy toa xe. Ví dụ: D510 là một bộ chuyển mạch Ethernet sáu cổng có thể định cấu hình phù hợp với EN50155, IEC61375 và IEEE802.3. Công tắc được lắp đặt trong một vỏ bọc chắc chắn, nhỏ gọn và có chức năng chuyển đổi DC / DC tích hợp mà không cần nguồn điện bên ngoài.
Gia cố
Trong nhiều ứng dụng mạng, gia cố là yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Điều này phù hợp cho các ứng dụng ngoài trời, mạng trong xe và các ứng dụng sàn nhà xưởng trong sản xuất quy trình và rời rạc.
Đối với các loại ứng dụng này, chúng ta phải xem xét các điều kiện môi trường. Các nhà thiết kế hệ thống cần đặc biệt chú ý đến các yếu tố như dải nhiệt độ hoạt động, mức độ sốc và rung trong quá trình hoạt động và chất lượng điện năng. Đối với nhiều ứng dụng quan trọng, kích thước, trọng lượng, công suất và chi phí của thiết bị mạng (SWaP-C) cũng sẽ là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc.
Lựa chọn các sản phẩm chuyển mạch Ethernet có sẵn cho các ứng dụng đòi hỏi sự hiểu biết rõ ràng về các yêu cầu môi trường và đánh giá các thông số kỹ thuật của từng sản phẩm. Để phát triển mạnh trong môi trường khắc nghiệt, việc thiết kế mạng phải xem xét các yêu cầu này. Đối với hoạt động nhiệt độ kéo dài, điều này bao gồm mọi thứ từ cách bố trí PCB và các thông số kỹ thuật của bộ phận đến kiểm tra môi trường nghiêm ngặt để xác minh hiệu suất.
Các yêu cầu chính xác khác nhau giữa các ứng dụng, vì vậy không có một lựa chọn công tắc hoặc phương pháp gia cố nào phù hợp với tất cả các phương pháp. Thật không may, đối với hầu hết các nhà thiết kế hệ thống, nó phức tạp hơn nhiều so với việc chỉ định số lượng cổng hoặc tốc độ dữ liệu cần thiết. Đây là lợi ích khi làm việc với các chuyên gia thiết kế hệ thống nhúng như Recab UK.
Khi kết nối ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng phi thương mại, điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố này để đảm bảo hiệu suất hệ thống nhúng hiệu quả và bền bỉ. Chọn sai công tắc hoặc không lập kế hoạch đầy đủ cho các yêu cầu về vận hành và môi trường là một sai lầm tốn kém - nhưng nó có thể tránh được thông qua lập kế hoạch và tầm nhìn xa.
