Quelle est la fiabilité d'un bus USB connecté en guirlande? Quels sont les risques et comment les minimiser?

introduction

L'USB existe depuis assez longtemps maintenant, largement utilisé même dans les industries automobile, marine et spatiale dans une certaine mesure. Cependant, certains moyens de communication sont plus fiables que d'autres en termes de:

• Possibilité de redondance à chaud

• Protection de l'équipement connecté contre les défaillances dans d'autres connexions (surtensions, courts-circuits, comportements inappropriés [données, niveaux de tension, synchronisation ...] ...) ou dans le concentrateur / commutateur lui-même

• Temps moyen important avant la panne ("gel" ou panne matérielle)

Habituellement, le taux d'erreur est un peu moins important car la détection et la correction (qui peuvent nécessiter une retransmission) sont gérées par la bibliothèque / pile de protocoles.

Question

Je voudrais savoir à quel point un système basé sur un concentrateur USB est fiable (disons, 16 ports, que ce soit en guirlande ou non). Ce qui peut généralement mal tourner, et ce qui pourrait être fait (protections / topologies ...) pour empêcher la propagation des pannes ponctuelles (idéalement, je permuterais simplement l'équipement défectueux et il serait prêt à fonctionner).

Problème spécifique

Pour un équipement spécifique au travail, j'ai besoin d'interfacer 16 appareils à la fois à un PC principal et à un PC redondant (prenant le relais en cas de panne de l'autre). 75% des appareils ont à la fois Ethernet et USB et 25% sont uniquement USB, et je me demande si je devrais tout simplifier (ce qui peut également augmenter la fiabilité) en utilisant l'USB seul ou les deux pour maximiser la fiabilité. Pour l'USB, la commutation entre les 2 ordinateurs se ferait à l'aide d'un commutateur manuel.

Pour illustrer, le concentrateur que je considère est celui-ci , gérant des surtensions <350 W mais ne semble pas isolé; J'ai l'intuition qu'ils utilisent trop le terme «industriel», donc je peux le changer pour plusieurs ports connectés en guirlande 7. L'équipement connecté est un ensemble de régulateurs de température PID industriels, un onduleur et un thermomètre de précision. Mais cette question est plus générale.

Vous avez raison en ce que les surtensions sont une préoccupation pour les défaillances en cascade; il est également vrai que l'USB n'est pas isolé galvaniquement par défaut, et en fait est une douleur dans la croupe à isoler en raison de sa nature semi-duplex, bidirectionnelle, différentielle mais pas toujours (exploser le SE0!). Heureusement, les bonnes personnes d'Analog Devices ont intensifié et assemblé l' ADuM4160 pour prendre soin de toutes les parties vraiment difficiles de l'isolement USB - alors qu'il ne prend en charge que le fonctionnement à basse ou pleine vitesse, et ne peut pas passer les signaux de négociation à basse / pleine vitesse, ce qui signifie qu'il ne peut pas être intégré dans un "bloc" USB à usage général sans aide, c'est toujours la chose la plus proche d'un isolateur USB générique disponible.

En supposant qu'une alimentation fiable de 5 V aux concentrateurs est disponible, et de préférence une alimentation de 5 V par concentrateur (pas difficile!), Je diviserais les concentrateurs en 4 ports chacun et isoler le port en amont pour chaque concentrateur - choisissez votre chipset de concentrateur préféré ici . Avec une bonne suppression des surtensions par port, pour laquelle je spécifierais une paire d'appareils Bourns TBU en série avec D + / D- et un shunt à faible capacité et haute énergie en plus d'une pince MOV et TVSS + limiteur de courant ou PPTC pour Vbus et le réseau TVSS / clamp obligatoire pour D + / D-, cela devrait limiter la propagation des surtensions à travers le réseau USB.

Je travaille dans le département informatique de mon lieu de travail et de nombreuses personnes sur mon lieu de travail exécutent plusieurs appareils à la fois sur un concentrateur USB à six ports. Je n'ai jamais eu de plaintes ou de problèmes avec eux, que ce soit à la maison ou entre autres sur mon lieu de travail. Nous pouvons remplacer à chaud n'importe quel appareil sur le concentrateur sans aucun problème. Cependant, la seule chose à considérer est que la bande passante sera partagée entre tous les appareils d'un concentrateur. Cela signifie que si vous disposez de deux bons disques durs USB 3.0 (théoriquement 5 Gbit / s) fonctionnant sur un concentrateur qui se transfèrent des informations, ils ne seront transférés qu'à 2,5 Gbit / s chacun (dans des conditions théoriques optimales).