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Längenvergleich

Verwirrung um maximal mögliche (USB-)Verkabelungslängen

Wer das Internet befragt hat, ob benötigte Kabellängen in der gewünschten Schnittstelle realisierbar sind, wird überrascht sein, wie viele unterschiedliche Antworten man für die gleiche Frage bekommen kann. Was ist aktuell aber wirklich darstellbar?

 Für Interfaces, wie USB 3.0/3.1, Ethernet über RJ45, CameraLink (HS) oder CoaXpress, ergeben sich unterschiedliche maximale Kabellängen, die von verschiedenen Faktoren abhängen. (Bild: Alysium-Tech GmbH)

Bild 1 | Für Interfaces, wie USB 3.0/3.1, Ethernet über RJ45, CameraLink (HS) oder CoaXpress, ergeben
sich unterschiedliche maximale Kabellängen, die von verschiedenen Faktoren abhängen.(Bild: Alysium-Tech GmbH)

„Kabellängen bis 5m sind gerade so realisierbar“, „USB-IF konform bis max.2m“, „alles über 3m geht nur aktiv“ usw. Wer bereits einmal USB3.1 Gen1 (5G) für seine Applikation als Schnittstelle auserkoren hat, wird sicherlich über solche Argumente gestolpert sein. Doch worauf basieren diese Aussagen und welche ist richtig? Als USB3.1 (damals noch USB3.0) als Plug&Play und günstige Konsumerschnittstelle für die Industrie eingeführt wurde, machte man sich die Qualifizierung der Verkabelungen recht einfach. Man übernahm einfach die USB-IF Vorgaben, die keine Kabellänge in Meter vorgibt, aber durch die Fixierung einiger elektrischer Grenzwerte, eine maximal mögliche Kabellänge durch die Verlustleistung limitiert. Aktuell geht man davon aus, dass eine 100% kompatible USB-IF Verkabelung maximal eine Länge von 2m erreichen kann. Dieser Wert ist jedoch nur gültig für die üblichen im Bildverarbeitungsbereich eingesetzten USB A auf MicroB Verkabelungen, da auch die eingesetzten Steckverbinder-Varianten Einfluss auf die erreichbaren Kabellängen haben.

USB

Wer sich die üblichen Industrieapplikationen ansieht, wird aber feststellen, dass die benötigten Kabellängen eher im Bereich von drei bis acht Meter liegen. Hersteller wie z.B. Alysium haben daher auf diese Anforderung frühzeitig reagiert. Bereits bei der Präsentation der ersten USB3.0 (5G) Kamera, wurden passive Kabellängen von bis zu 8m vorgestellt. Wie ist dies aber möglich? Alysium fokussiert sich mit seinen Verkabelungen auf den Industrie- und Automotive-Markt, d.h. man setzte hier den Schwerpunkt auf ‚Fit for Applikation‘ in der Entwicklung. Durch ein hohes Verständnis dieser Zielmärkte und der Zusammenarbeit mit Kunden und Hersteller aus diesem Sektor, hat man Verkabelungen entwickelt, die sich möglichst nah an dem USB-IF Standard bewegen, jedoch die Zielsetzung haben, die eigentliche Zielapplikation stabil und sicher zu unterstützen. Durch diese Ausrichtung wurden z.B. Rohkabel entwickelt, die im Konsumerbereich nicht eingesetzt werden. Ob nun durch den Einsatz eines größeren Querschnittes, z.B. der stromführenden Leitungen oder der Einsatz von Coax für die Superspeed (USB3.1) Signale: Durch dieses spezielle Design kann man inzwischen sicherstellen, dass passive Kabellängen von 8m stabil (24/7) in den üblichen Applikationen möglich sind. Auch Längen bis 10m sind inzwischen von einigen Partnern für bestimmte Applikationen freigegeben. Warum dies aber nur applikationsbedingt? Bei USB3.1 – wie auch bei vielen anderen Schnittstellen – entscheidet nicht nur eine Komponente, sondern das gesamte System über die ideale Kabellösung. Gerade auf Host-Seite gibt es stellenweise recht große Unterschiede in der Auslegung der USB3.1 Spezifikation, was dazu führen kann, dass z.B. weniger Strom zur Verfügung gestellt wird, als die eingesetzte USB3.1 Kamera benötigt. Wir empfehlen, sich mit dem Kamerahersteller bzw. Systemintegrator frühzeitig in Verbindung zu setzen. Diese haben meist bereits vollumfängliche Tests durchgeführt, und können entweder das optimale Gesamtsystem als Einheit anbieten oder entsprechende Empfehlungen aussprechen. Zusammengefasst kann man sich darauf verlassen, dass passive USB-Kabellängen von mindestens 8m für die Industrie stabil darstellbar sind (Stand: Oktober 2018) und diese auch durch speziell für die Industrie entwickelten aktiven Glasfaservarianten abgerundet wurden. Diese Varianten bieten Plug&Play auch für Schleppketten- und Roboterapplikationen bis zu 50m – inklusive Stromversorgung für die Kamera. Sollten in einer Applikation nur kürzere Kabellängen stabil funktionieren, empfehlen wir die Prüfung bzw. den Austausch der eingesetzten Komponenten. Auch im Bereich von USB3.1 Gen2 (10G) wird man zukünftig versuchen, die maximal mögliche Kabellänge im Kupferbereich durch ein ähnliches Vorgehen zu erweitern. Jedoch muss man hier verstärkt davon ausgehen, dass aktiv-optische Verkabelungen bereits bei kürzeren Längen zum Einsatz kommen werden.

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