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ExtremeUSB leitet die Bus-Signale über das LAN und ermöglicht Zusatzfunktionen wie Umschalten und Filtern. Bild: Allanswart, iStock
Kommunikation

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Peripherie weiter gedacht

Text: Rudolf Sosnowsky, Hy-Line Computer Components
USB 2.0 ist als Interface sowohl im Verbraucher- als auch im industriellen Bereich etabliert. Gerade in der Industrie wünschen Anwender weitergehende Funktionen, die so nicht in der Spezifikation des USB Implementer’s Forum stehen. Dafür gibt es Erweiterungen, die ohne zusätzliche Treiber installiert werden können.

Bei großen Anlagen finden sich gelegentlich Konstellationen, die an die Grenzen der Technikspezifikationen reichen: Wenn etwa eine Tastatur, ein Drucker oder ein anderes USB-Peripherie-Gerät an einer Stelle gebraucht werden, an der weit und breit kein PC vorgesehen ist. Ein USB2.0-Kabel darf nur 5 m lang sein, maximal 30 m können durch den Einsatz von Hubs erzielt werden. Diese Lösung ist weder kosteneffizient noch zuverlässig im industriellen Einsatz. Doch es gibt eine Alternative.

Icron Technologies entwickelt Lösungen für den Anschluss von USB-Geräten an entfernt stehende Hostrechner. Die systembedingte Limitierung der Distanz wird dabei aufgehoben. Am Hostrechner wird ein Local Extender (LEX) und am Standort der Peripherie ein Remote Extender (REX) eingesetzt. Über ein Cat5e-Kabel können zwischen LEX und REX Strecken bis 100 m überbrückt werden, noch größere Distanzen mit Glasfaserleitungen. Für die Übertragung der Daten sorgt das proprietäre Protokoll ExtremeUSB, das ohne die Timing-Einschränkungen der USB-Spezifikation auskommt. Doch es bedarf keiner zusätzlichen Leitungen: Wenn bereits ein Kabel vorhanden ist, über das Netzwerkverkehr in Form von IP-Paketen läuft, kann ExtremeUSB die Kommunikation zwischen LEX und REX darüber abwickeln. Dabei wird der OSI-Layer 2 (Data Link Layer) verwendet. Die minimal benötigte Bandbreite liegt bei 100 Mbps.

Neue Funktionen mittels IP

Das ExtremeUSB-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, sind damit ausgeschlossen. Zudem ermöglicht das Verfahren, 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, wie SwitchableUSB. Sind erst einmal mehrere USB-Teilnehmer (Hosts oder Devices) in einem Netzwerk vertreten, wäre es praktisch, die nach der Inbetriebnahme gefundene Paarung aufzuheben und neu einzurichten. Dies entspricht dem manuellen Abziehen des USB-Kabels und Verbinden mit einem neuen Device oder Host.

Das Protokoll zur Verbindung der Devices ist über ein API zugänglich und kann von einem Steuerrechner im gleichen Netz genutzt werden, um die Paarungen neu zu konfigurieren. LEX und REX müssen nicht paarweise auftreten, es kann auch ein Host nacheinander mit mehreren Devices verbunden werden, oder ein Device, wie ein USB-Drucker, mit mehreren Hosts. SwitchableUSB ergänzt Video-Kreuzschienen, die auf die Umschaltung von Grafik-Signalen ausgelegt sind, um die Umschaltung der USB-Geräte wie Touchscreen, Tastatur und Maus.

Weitere Möglichkeiten

Da sich das Verfahren an die über USB ausgehandelte Betriebsart anpassen muss, liegt es nahe, hier einzugreifen und den Datenstrom zu filtern. ExtremeUSB kann über die Funktion Device Class Filtering bestimmte Device-Typen zulassen oder die Kommunikation mit ihnen verhindern, wodurch auch ein Zugriff auf sensible Daten unterbunden wird. Dazu gehören zum Beispiel über USB angebundene Speichermedien, Kameras oder Eingabegeräte wie Tastatur und Maus. Mit der Funktion Hot Keys kann die Lösung auf bestimmte Muster mit zugeordneten Aktionen reagieren, etwa auf einen festgelegten Tastendruck hin ein sonst nicht zugängliches Menü für Service- und Diagnosezwecke aufrufen. Gerade Anwendungen in der Industrie, in der Medizintechnik oder beim Banking, die hohe Zuverlässigkeit velangen, schützt die Funktion Vendor Lock. Sie stellt sicher, dass nur eigene, auf der ExtremeUSB-Technologie basierende Systeme angeschlossen werden können. Dies verhindert, dass andere Funktionen durch nicht vertrauenswürdige Peripherie kompromittiert werden. Mittels Simultaneous User Interaction wird die Beschränkung von USB als Punkt-zu-Punkt-Verbindung aufgehoben. Bis zu vier Anwender an verschiedenen Orten können gleichzeitig auf den Host zugreifen und quasi-simultan an einer Grafik arbeiten oder ein Dokument online diskutieren und editieren.

Um den unterschiedlichen Anforderungen an den Integrationsgrad gerecht zu werden, sind ExtremeUSB-Lösungen in verschiedenen Konfigurationen verfügbar.

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