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Maximale Länge

Was ist derzeit bei USB3.1 Gen1 Industrieverkabelungen möglich?

Selbst sieben Jahre nach der Präsentation der ersten USB3-Industriekamera herrscht immer noch keine eindeutige Klarheit über die maximal mögliche Kabellänge im Industriebereich.

In der Industrie – speziell in der industriellen Kameratechnik – gibt es zahlreiche Herausforderungen, um eine sichere USB3.1 Verkabelung – auch über große Distanzen – sicherzustellen. (Bild: Alysium-Tech GmbH)

Erst diese Tage erreichte mich wieder ein Newsletter, in dem die Rede davon war, dass die ´besten´ USB3 Industrieverkabelungen eine max. Länge von 5m (passiv) bzw. 20m (aktiv) im Kupferbereich erreichen. Warum dies für Sie bedeutet, dass die besten Verkabelungen möglicherweise für Sie immer noch nicht gut genug sind, verrät Ihnen der folgende Beitrag.

Die USB3 Welt könnte so einfach sein: Die USB-IF Spezifikation beschreibt im Detail, welche elektrischen Grenzwerte für offizielle USB3.0 bzw. USB3.1 Gen1 (5G) Verkabelungen vorgegeben sind. Hiermit ergibt sich in der Praxis bei den typischen USB A auf MicroB Verkabelungen eine maximale Kabellänge von 1,5 bis 2m. Jedes Kabel, welches diese Grenzwerte einhält und die mechanischen Gegebenheiten erfüllt, darf das offizielle Superspeed-Logo tragen (soweit die USB-IF Gebühren gezahlt werden). Doch schon hier fangen bereits in der Konsumerwelt die ersten Herausforderungen an. Die Grenzwerte bzw. Tests werden stellenweise sehr entspannt ausgelegt bzw. in der Massenproduktion nicht erreicht. Fast jeder der sich schon einmal mit dem Thema beschäftigt hat und ein günstiges Kabel von einem Fachgeschäft seiner Wahl gekauft hat, wird bei den Tests stellenweise herausfinden, dass selbst Kabel auf kürzester Länge schon Probleme in der Applikation verursachen.

Elektrische Kniffe für Überlängen

In der Industrie – speziell in der industriellen Kameratechnik – fangen hier die Herausforderungen an die Hersteller jedoch erst an. Außer im Embedded Bereich sitzt der Rechner meistens mehr als 2m von der Kamera entfernt, d.h. eine Umsetzung mit passiven, dem Standard entsprechenden, USB3.1 Gen1 Verkabelungen, wäre gar nicht möglich. Die Kabelkonfektionshersteller für diesen Bereich erlauben sich daher einige elektrische Kniffe, um Überlängen zu ermöglichen. Man setzt auf speziell entwickelte Rohkabel mit einem angepassten Aufbau und ´lehnt´ sich nur in den Bereichen an die USB-IF Spezifikationsvorgaben an, die für einen einwandfreien Datentransfer notwendig sind. Man erlaubt sich also die Überschreitung mancher Grenzwerte in applikations-unkritischen Bereichen. So wird z.B. auch die Powerleitung innerhalb des Rohkabels dicker ausgelegt, um so den kritischen VoltageDrop über längere Kabellängen zu vermeiden. Dies alles ist nicht wirklich neu, da bereits vor mehr als sieben Jahren die erste USB3-Kamera über ein 8m langes, passives USB3 Kabel von Alysium mit einem Rechner verbunden wurde.

Wenn das alles aber nichts Neues ist, warum dann weiterhin diese Unsicherheit bei manchen Herstellern? Zum Einen kommt es auf die Fähigkeiten des Verkabelungsanbieters an. Speziell traditionelle Kabelkonfektionshäuser – die keinen Einfluss auf die Entwicklung von Rohkabeln haben – müssen sich darauf beschränken, frei verfügbares USB3 Rohkabelmaterial einzukaufen. Stellenweise wird zudem der industrielle USB3 Markt nur als Nische angesehen und mit dem üblichen Konsumermaterial bedient bzw. es fehlt das technische Verständnis, an welchen Schrauben dort gedreht werden muss. Dies schränkt die elektrischen Fähigkeiten der Verkabelung stark ein und bietet gerade bei Kabellängen über 5m nicht mehr genügend Reserven, um in allen Bereichen eine stabile Verbindung zu garantieren.

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