Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik USB ueber Ethernetkabel


von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Hallo,

ich suche nach einer Moeglichkeit ohne Repeater eine Strecke von ~30m 
ueber USB zu bewaeltigen.

Dabei bin ich auf folgende Threads gestossen:
Beitrag "15m mit USB überbrücken (Dachboden/Keller)"
Beitrag "USB über 30m?"

Da steht, dass das Ethnernetkabel direkt als USB Kabel zweckentfremdet 
werden kann. Zusaetzlich sollen jedoch extern die 5V eingespeist werden, 
um den moeglichen hohen Strom bereitstellen zu koennen.

Mit der angestrebten Loesung soll nur ein Geraet betrieben werden.

Nun wuerde ich gerne wissen, ob jemand damit bereits Erfahrung hatte 
oder ob es Anleitungen dazu gibt, wie man das ganze optimieren kann. 
Jegliche aktive Hardware kann in meinem Fall leider nicht eingesetzt 
werden (auch Extender fuer LAN Konvertierung), da das Einsatzgebiet in 
einem stark strahlendem Umfeld ist.

Danke!

von Uwe (Gast)


Lesenswert?

> Jegliche aktive Hardware kann in meinem Fall leider nicht eingesetzt
> werden
Dann hast du ein Problem !

von anderes ich (Gast)


Lesenswert?

>stark strahlendem Umfeld

aha. Und ein USB device funktioniert hier trotzdem?

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

anderes ich schrieb:
>>stark strahlendem Umfeld
>
> aha. Und ein USB device funktioniert hier trotzdem?

Ja, es gibt durchaus strahlungstolerante USB devices. In unserem Fall 
muessen die Geraete sich noch beweisen, deshalb der Test.

Hier habe ich noch einen Artikel gefunden, der zeigt dass es geht:
http://www.geektonic.com/2009/09/diy-hdmi-and-usb-over-ethernet-extender.html

In dem Raum mit der Hardware ist Strahlung. Von dort aus soll die 
Hardware per USB mit einem Empfaenger verbunden werden, der rund 30m 
weiter geschuetzt im Bunker steht. Ungefaehr in der Mitte (10-15m) waere 
ein Repeater moeglich.

Wie auch immer, ich moechte einfach nur wissen, ob bereits jemand sonst 
hier Erfahrung mit solch einem Aufbau hatte.

von Εrnst B. (ernst)


Lesenswert?

Pascal O. schrieb:
> ich suche nach einer Moeglichkeit ohne Repeater eine Strecke von ~30m
> ueber USB zu bewaeltigen.

Problem: USB 1.1 limitiert die Kabellänge auf 3m, USB 2.0 auf 5m.
Dieses Limit ist nicht nur "Marketing-Bedingt" (Viele Hubs+Repeater 
verkaufen) oder nur dem Spannungsabfall an den Versorgungsadern 
geschuldet, sondern auch der Signallaufzeit:

Max. 18 nsec für USB 1.1, 27 nsec für USB 2.0.

(Mulitplikation mit c als Aufgabe für den geneigten Leser)

Klar, ein bischen Spielraum ist in den Specs sicher mit drinnen, ein 
paar Meter mehr wird man schon rausziehen können, aber sicher keine 30.

Solang dein Ethernet-Kabel keine FTL-Datenübertragung erlaubt wird das 
also nix, zumindest nichts was das USB-Logo zurecht trägt.

Pascal O. schrieb:
> Hier habe ich noch einen Artikel gefunden, der zeigt dass es geht:

Eher "das es nicht geht".
Er erreicht grad mal 13 Meter, und schreibt dazu das nur manche 
USB-Geräte funktionieren.
Und er verwendet einen Repeater (den HUB, den er in der Dose versteckt)


Zum Thema zurück:
Es gibt USB->LWL->USB Systeme, der optischen übertragung sollte deine 
Strahlung wenig anhaben. Der Empfänger muss halt evtl. zusätzlich 
geschirmt werden.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Hallo,

danke fuer die Antworten. In den 2 anderen Threads wurden auch bis zu 
50m erreicht.

Ich weiss, dass die Signallaufzeit der kritische Parameter ist (bin 
Nachrichtentechniker). Ich erhoffe mir trotzdem mit sehr niedrigen 
Datenraten die Reichweite erhoehen zu koennen.

Das LWL Verfahren waere nett, wird aber nicht funktionieren. Alle 
Geraete mit verbauten ASICs sind unglaublich empfindlich gegen 
Strahlung. Dazu gehoeren jegliche kompakte Konverter, die es fuer wenige 
Euro auf dem Markt gibt. Die sterben schon bei einer Dosis von 1-10Gy, 
das ist leider nichts. Schirmung bringt auch nichts, weil die Schirmung 
Bremsstahlung erzeugt oder gar thermische Neutronen, die wunderbar mit 
der Bor-Dotierung von Halbleitern reagieren was zusaetzlich Strahlung 
erzeugt. Kompliziert!

von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

Ich hatte auch das Problem mit USB-Geräten die weiter entfernt betrieben 
werden sollten, bei mir ca. 25m.

Ich hab es sowohl mit aktiven USB-CAT5-Umsetzern als auch mit einfacher 
passiver Umverdrahtung auf CAT7-Kabel versucht. Beidesmal externe 
Stromversorgung am Gerät.

Meine Erfahrung war, daß es sehr vom Gerät abhängt ob das ganze klappt, 
unzuverlässig ist oder gar nicht geht. Ganz einfache Geräte gingen immer 
problemlos (z.B. Tastatur, Maus, Drucker, nen FTDI mit langsamem 
Bitbang).

Nen FTDI mit schneller serieller Übertragung hatte aber immer wieder 
Aussetzer drin. Auch ne USB-Soundkarte hatte im Ton jede Menge Knackser 
und Unterbrechungen der USB-Verbindung (Gerät wurde dann vom OS als 
getrennt und wieder neu verbunden erkannt).

Ich hab dann noch so mal so nen USB-LWL-Umsetzer ausgeliehen. Der war 
besser, aber die Soundkarte hatte z.B. immer noch Aussetzer.

Im Endeffekt war mir das dann alles zu blöd und ich nehme jetzt 
richtiges Ethernet und übertrage die Daten per TCP/IP. Vor dem USB-Gerät 
sitzt ne Dockstar und nen Programm was das alles auf TCP/IP umsetzt.

Das wird bei Dir mit der Strahlung so natürlich nicht funktionieren. 
Schau also am besten ob Du nicht Geräte bekommst die gleich Ethernet 
statt USB liefern. Oder irgendwas industrietypischeres wie RS485 oder 
CAN.

Und wenn es wirklich USB sein muss dann teste mal die LWL-Umsetzer, das 
ist meiner Erfahrung nach noch das zuverlässigste.

von Lui S. (lute)


Lesenswert?

Moin,

bei Pollin gibts einen USB Line-Extender:

http://www.pollin.de/shop/dt/Mzc1ODcyOTk-/Computer_und_Zubehoer/Hardware/Kabel_Stecker_Adapter/USB_Line_Extender.html

oder Bestelnummer 721 426

Gruß, Lui

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Hallo,

danke fuer die Antworten.

@Gerd: Das hoert sich schon ganz gut an, nach so einer Erfahrung habe 
ich Ausschau gehalten. Wie du sagst, die langen Kabel werden das 
Einsatzgebiet einschraenken. Wie hoch die Baudrate fuer das Geraet sein 
muss, kann ich leider noch nicht sagen. Aber davon wird es abhaengig 
sein. Ebenso koennen wir auch nicht auf andere Schnittstellen 
zurueckgreifen, es muss leider USB sein, da es immer wieder vorkommt, 
dass USB Geraete getestet werden muessen.

@Lui S.: Der Extender beinhaltet Hardware. Damit koennen wir leider 
nichts anfangen.

Mal schauen wie es weitergeht!

von Bert. Bürzel (Gast)


Lesenswert?

Vielleicht gehts besser mit einem speziellen  skewarmen TP ?

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Bert. Bürzel schrieb:
> Vielleicht gehts besser mit einem speziellen  skewarmen TP ?

Was soll das sein?

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


Lesenswert?


von Εrnst B. (ernst)


Lesenswert?

Evtl. bringen zusätzliche Abschlusswiderstände was.
Obwohl: USB ist IIRC für 90 Ohm Wellenwiderstand ausgelegt, da liegt TP 
mit  100 Ohm nicht soweit weg.

Alles in Allem keine gute Lösung, vor allem wenn man Geräte testen 
will, aber sich nie sicher sein kann, ob nicht doch das Kabel schuld 
ist.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Alexander Schmidt schrieb:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Skew_Delay

Danke, ich konnte 'skewarmen' nicht sehr gut entziffern. 'skew armen' 
waere geschickter gewesen :-)

Ab Cat. 6 soll es besser gehen.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Εrnst B✶ schrieb:
> Evtl. bringen zusätzliche Abschlusswiderstände was.
> Obwohl: USB ist IIRC für 90 Ohm Wellenwiderstand ausgelegt, da liegt TP
> mit  100 Ohm nicht soweit weg.
>
> Alles in Allem keine gute Lösung, vor allem wenn man Geräte *testen*
> will, aber sich nie sicher sein kann, ob nicht doch das Kabel schuld
> ist.

Richtig, deshalb gehen wir der Frage hier gerade nicht weiter. Wir haben 
jetzt Repeater bestellt und schauen mal, wie tolerant sie gegenueber 
Strahlung sind.

Privat werde ich das vielleicht mal probieren, hoert sich fuer geringe 
Datenuebertragungen ganz nett an.

von Bert Bürzel (Gast)


Lesenswert?

Sorry, das Leerzeichen für skew arm hat sich verdrückt und purzelt noch 
im iPad rum, ich hör's deutlich, wenn ich's schüttele. Das kriegt 
vielleicht was zu hören :))))))

von Lukas T. (tapy)


Lesenswert?

Also, mal ganz ketzerisch nen Vorschlag in den Raum geworfen:

5m Usb. Dann Umsetzung auf was Streckenstabiles und die restlichen 25 m 
überbrücken.

Strahlung nimmt ja mit dem Quadrat der Entfernung ab ... nach 5 m müsste 
es also schon für Elektronik reichen, wenn noch nen bisschen Schirmung 
dazwischen ist.

Oder?

Ich weiß natürlich nicht, was ihr geplant habt. Nen 60x60x60 Block mit 
radioaktiven Abfällen und dem Wunsch, in der Mitte was zu testen ist 
dann natürlich schlecht, aber bei normalen Versuchsaufbauten ist die 
Strahlung doch eher sehr örtlich begrenzt.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Also, ich sags mal so. Die Loesung ist leider nichts. Wie bereits 
gesagt, es ist dann nie sicher ob ein Abbruch am USB Device lag oder am 
Kabel selbst. Diese Unsicherheit ist nichts fuer uns.
Das ganze soll in einer Testarea am CERN geschehen. Die Strahlung ist 
dort immens, ich spreche da von mehreren 10Gy pro Stunde, erzeugt durch 
ein gemischtes Strahlenfeld. Das ganze wird 24h/24h laufen, mehrere 
Jahre. Alles was dadrin ist, darf nie wieder raus oder muss sehr lange 
an anderen Orten 'abkuehlen'.

Dementsprechend reichen Schirmungen und 5m Entfernung auch nicht aus. 
Zwischen Empfaengern/Messgeraeten und dem Testraum liegen rund 20-25m 
die raeumlich voneinander mit Betonlabyrinten getrennt sind. Selbst 10m 
weiter mit viel Beton dazwischen ist immernoch genug Strahlung 
vorhanden, um einen SEU (Single Event Upset = Bitflip in Hardware) zu 
erzeugen.

Wir haben jetzt mal extender Repeater bestellt (50m), die in der Mitte 
das Signal verstaerken. Das koennte eventuell funktionieren, hoffen wir 
mal. Ist auch kein Chinamuell :-)

von troll (Gast)


Lesenswert?

Pascal O. schrieb:
> Das ganze soll in einer Testarea am CERN geschehen. Die Strahlung ist
> dort immens, ich spreche da von mehreren 10Gy pro Stunde, erzeugt durch
> ein gemischtes Strahlenfeld. Das ganze wird 24h/24h laufen, mehrere
> Jahre.
Klingt spannend, wird das LHC 2.0?

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

troll schrieb:
> Pascal O. schrieb:
>> Das ganze soll in einer Testarea am CERN geschehen. Die Strahlung ist
>> dort immens, ich spreche da von mehreren 10Gy pro Stunde, erzeugt durch
>> ein gemischtes Strahlenfeld. Das ganze wird 24h/24h laufen, mehrere
>> Jahre.
> Klingt spannend, wird das LHC 2.0?

Testareas gibt es einige hier. Aber der Platz reicht nicht mehr aus und 
so brauchen wir eine neue. Aber ja, die Partikel kommen direkt aus den 
Vorbeschleunigern fuer das LHC rausgeschossen und treffen auf ein Ziel, 
wo diese dann die noetige Strahlung fuer die Tests kreiren. Die Tests 
sind aber fuer 'LHC 2.0; bestimmt. Wer mehr ueber die Strahlenarbeit 
wissen moechte, ich hab vor ein paar Wochen ein Video dazu gemacht 
('CERN Technical Student' auf Youtube)

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Also wir haben gestern ein 'USB ueber CAT7' Kabel gebaut. Leider konnte 
damit nur eine Maus angesteuert werden. Ein USB Stick wurde erkannt, 
eine Kommunikation war jedoch nicht moeglich.
Den Repeater haben wir auch erhalten. Es ist eine 50m Verbindung mit 
einem Repeater alle 10m. Die Blackbox haben wir gleich mal aufgemacht 
und es steckte eine uC drin, der nichts anderes als ein USB Hub ist 
(NEC720114).

Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, wieso das USB Protokoll so anfaellig 
ist. Ethernet ist faehig ueber weite Strecken hohe Datenraten zu 
unterstuetzen. Oder liegt es daran, dass CSMA/CD (Ethernet) faehig ist 
ueber das Signal selbst die Synchronisation zu erzeugen? Ich muss das 
mal genauer studieren...

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Pascal O. schrieb:
> Alle Geraete mit verbauten ASICs sind unglaublich
> empfindlich gegen Strahlung.

Aha. Und euer strahlungsfestes USB-Gerät nutzt kein ASIC? Was ist denn 
das bitte?

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Aha. Und euer strahlungsfestes USB-Gerät nutzt kein ASIC? Was ist denn
> das bitte?

Ja und nein. Es geht hier jedoch darum herauszufinden, wie empfindlich 
das Geraet selbst ist und dafuer sollte die Testhardware moeglichst 
unempfindlich sein.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Tja, dann nehmt halt ein 5m-USB-Kabel und packt einen 
Hub/USB-zu-Ethernet-Konverter/wasauchimmer in ein ausreichend 
abgeschirmtes Gehäuse/Bleikiste/wasauchimmer.

Und wenn auch das nicht reicht, ist vielleicht die Aufgabenstellung 
selbst kaputt?

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Nein das wird nicht reichen. Wie ich bereits gesagt habe, Schirmung 
produziert auch Strahlung.
Die Aufgabenstellung ist nicht kaputt. Die Sache ist die, dass es bisher 
keine strahlenharte USB Controller auf dem Markt gibt. Eventuell hat die 
Nasa oder die Esa was, aber da wurde ich noch nicht fündig.
Es ist ja nicht so, dass die Geräte im "echten" Leben so viel Strahlung 
auf einmal abbekommen. Was hier gemacht wird, ist in wenigen Wochen eine 
Laufzeit von 10 Jahren zu testen. Da sind die Anforderungen einfach 
höher, das hat nichts mit der Aufgabenstellung zu tun. Ich möchte 
einfach nur eine Möglichkeit haben, über eine weite Strecke ein USB 
Gerät zu bedienen, ohne mit meiner Messapparatur selbst Fehler 
einzustreuen. Die jetzige Idee hat nicht geklappt, also hat sich das 
erledigt.

Ein nicht strahlenhartes USB Gerät kann durchaus eine bestimmte Zeit 
überleben, aber das möchte man eben mal ausprobieren. Ich glaube wer 
einen strahlenharten Controller entwickeln würde, könnte sehr viel Geld 
verdienen.

Thema kann von mir aus geschlossen werden, es gibt aktuell keine Lösung 
für das vorliegende Problem.

Für normale Anwendungen empfehle ich USB zu Ethernet Konverter.

von Norbert T. (atos)


Lesenswert?

Naja... wie wärs wenn man einen RAD750 Einplatinen-Computer nimmt, 
diesen mit USB und Ethernet anfertigen lässt - dann könnte man die 
getestete USB Hardware direkt an den RAD750 anschließen (RAD wäre dann 
eben eine "Repeater") und dieser würde dann durch Ethernet die 
Ergebnisse weiter an den "normalen" Rechner leisten... Laut Wiki kann 
der RAD  100.000 rd (1.000 Gy)... Das benutzt die NASA, ESA u. a.

von Norbert T. (atos)


Lesenswert?

Man könnte auch einen gehärteten ASIC nehmen und selbst einen USB 
Repeater bauen... Hier gibt es wirkliche harte Hardware ;)
http://www.baesystems.com/download/BAES_058247/Space-Products--Radiation-Hardened-product-catalog

von Heisenberg (Gast)


Lesenswert?

Und wieso nehmt ihr nicht einfach einen kleinen Computer (Raspberry Pi 
oder so) und packt den in ein paar Bleiziegel oder einen Stapel aus 
Wasserkanistern? USB Verlängerungskabel rausführen und fertig. Das ganze 
lässt sich dann über Ethernet und VNC komfortabel bedienen.

von Jens (Gast)


Lesenswert?

Pascal O. schrieb:
> Ja und nein. Es geht hier jedoch darum herauszufinden, wie empfindlich
> das Geraet selbst ist und dafuer sollte die Testhardware moeglichst
> unempfindlich sein.

Das Problem dürfte dann aber sein, dass ihr Testhardware fraglicher 
Herkunft extrem weit außerhalb ihrer Spezifikation betreibt. Jegliche 
Lösung mit "USB over Ethernet" oder ähnlichen Sachen ist meiner Meinung 
nach eine Vergewaltigung des USB-Protokolls. Wie wollt ihr da 
unterschiedlichste Geräte testen, die sich möglicherweise auch nur 
gerade so an die USB-Spec halten. Wenn ich mir die Probleme anschaue, 
die schon im normalen PC-Alltag mit USB auftreten (z.B. USB-Stick wird 
am Slotblech erkannt, an den Front-I/Os nicht), so frage ich mich allen 
Ernstes wie ihr eine zuverlässige Übertragung gewährleisten wollt. Über 
die Reproduzierbarkeit der gewonnen Daten und somit die 
wissenschaftliche Relevanz brauchen wir somit überhaupt nicht reden. Da 
gibt es nichts.

Aber ehrlich gesagt wundert es mich nicht, dass am CERN so ein Quatsch 
"erforscht" wird. Schade bloss um die vielen Milliarden, die da drin 
stecken. Mit den Geld hätte man besser armen Menschen (die es auch in EU 
und USA gibt) helfen sollen. Aber was solls, bei einer Physikerin als 
Bundeskanzlerin ist da auch nichts anderes zu erwarten. Solange ihr 
keine schwarzen Löcher produziert ist es mir egal...

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Jens schrieb:
> Jegliche
> Lösung mit "USB over Ethernet" oder ähnlichen Sachen ist meiner Meinung
> nach eine Vergewaltigung des USB-Protokolls.

Wieso? Es ist doch nur eine Pufferung und Übersetzung des Signals. Da 
wird nichts am eigentlichen Protokoll verändert.

Jens schrieb:
> Wie wollt ihr da
> unterschiedlichste Geräte testen, die sich möglicherweise auch nur
> gerade so an die USB-Spec halten.

Wer sagt denn sowas?

Jens schrieb:
> Wenn ich mir die Probleme anschaue,
> die schon im normalen PC-Alltag mit USB auftreten (z.B. USB-Stick wird
> am Slotblech erkannt, an den Front-I/Os nicht), so frage ich mich allen
> Ernstes wie ihr eine zuverlässige Übertragung gewährleisten wollt.

Ist das nicht ein Problem des Nutzers? Wenn man sein Frontpanel nicht 
mit dem Mainboard verbindet, dann darf man sich nicht wundern. Du bist 
echt lustig :-)

Jens schrieb:
> Über
> die Reproduzierbarkeit der gewonnen Daten und somit die
> wissenschaftliche Relevanz brauchen wir somit überhaupt nicht reden. Da
> gibt es nichts.

Wenn man es so täte wie du es schilderst, dann ja. So ist es jedoch zum 
Glück nicht.

Jens, sei mir nicht böse, aber für mich persönlich bist du eine der 
vielen Personen die nicht über den Tellerrand schauen möchte.
Schau dich mal bitte in deinem Alltag um oder jetzt gerade um deinen PC. 
Das alles was du um dich an Hardware siehst ist aus Grundlagenforschung 
der letzten 200 Jahre entstanden. Menschen die aus Neugier ausprobiert 
und Ideen verwirklicht haben, statt sturr dem Alltag zu folgen und sich 
mit dem zufrieden zu geben, was es gibt.
Das Internet wurde am CERN selbst erfunden. Die "unnötigen" Milliarden 
haben einen sehr guten Zweck im Alltag. Viele Projekte die am CERN 
laufen sind auch dafür da um die Vernichtung von Tumoren oder die 
Einsatzmöglichkeiten von regenerativen Energien voranzubringen. 
Medizinische Forschung wird hier sehr gross geschrieben! Nicht desto 
trotz ist das was ich in meinem Themengebiet mache eine alltägliche 
Sache mit der wir mehr und mehr konfrontiert werden. Denn desto mehr die 
Hardware schrumpft, desto empfindlicher wird diese für die kosmische 
Strahlung die laufend auf uns einschlägt (ja, jetzt gerade wirst du aus 
dem Himmel beschossen! Du bekommst im Jahr rund 1-2mSievert ab). Dieses 
Jahr haben sich zum ersten Mal alle Automobilhersteller zusammengerauft, 
weil diese durch kosmische Strahlung bereits Ausfälle in der Elektronik 
hatten.

Forschung ist nun mal ein Feld, wo man kreativ sein und auch mal 
probieren muss. Anders kommt man nicht an sein Ziel. Heute habe ich den 
Repeater in einem Strahlentestgelände integriert, direkt in den Strahl. 
Seit fast 2h noch kein Ausfall, damit habe ich nicht gerechnet!
Bzgl. den Ideen mit Schirmung: Leider geht das nicht. Das bringt alles 
nichts, weil Schirmung neue Teilchen entstehen lässt, die durchaus 
aggresiver sein können.

Beispiel: Die Betonblöcke die heute bewegt wurden um an die Teststelle 
zu gelangen, sind alle rund 1x2x2m groß und wiegen je 7t. Davon werden 
10x5x3 drüber gestapelt, damit ja nichts nach außen dringen kann. Eine 
Metallbox für einen mini PC bringt hier de facto leider leider nichts 
:-( Ansonsten wäre das eine klasse Idee!

@Heisenberg, Norbert, Rufus:
Vielen Dank für die vielen Vorschläge. Mich freut es zu sehen, dass es 
kreative Menschen gibt die sich für eine Sache interessieren, sich 
Gedanken machen und mitwirken! Den RAD750 werde ich genauer anschauen. 
Das Problem ist nicht die Strahlendosis, sondern die Single Event 
Effekte. Besonders die SEUs (Upsets = Bitflips). Allein durch ein 
Teilchen kann die komplette Hardware schon beschädigt werden.

Ich halte euch auf dem Laufenden wie der Test ausfällt.

P.S.: Wen es interessiert, ich habe ein paar Bilder im Internet 
gefunden:
http://www.fotocommunity.de/fotograf/mario-fink/fotos/513733

Die Pipe die man sieht (Beamline) transportiert die Protonen die danach 
auf einen Kupferblock aufschlagen und ein gemischtes Strahlenfeld 
erzeugen.

Wer noch mehr Interesse hat, am 19.12. halte ich in Karlsruhe einen 
Vortrag über dieses Thema.

von Ledman (Gast)


Lesenswert?

Also ich würde mich da auch mal an die Kollegen bei der NASA wenden, 
denn die haben sicherlich ähnliche Probleme bei der Technologie, die in 
den Satelliten verbaut wird. Ein USB-Controller wird da zwar 
wahrscheinlich nicht unbedingt dabei sein, aber vielleicht 
strahlungsfeste uProzessoren, mit denen sich diese Schnittstelle oder 
eine USB-LWL-Wandlung realisieren lässt.

Ansonsten sehe ich eine USB-Leitung mit über >10m eher kritisch. Da 
hängt der Erfolg zu sehr von den Endgeräten ab. Und die Betriebsumgebung 
scheint auch nicht optimal für Experimente in solchen Grenzbereichen zu 
sein.

Was ist denn das konkret für ein Gerät, das da unbedingt mit einer 
USB-Schnittstelle betrieben werden muss? Und was muss da übertragen 
werden? Vielleicht findet man auch andere geeignete Schnittstellen. 
Neben LWL könnte man ja auch über eine direkten optischen Link per Laser 
nachdenken, der hätte zumindest keine Leitungsprobleme ;-).

von Jens (Gast)


Lesenswert?

Pascal O. schrieb:
> Wieso? Es ist doch nur eine Pufferung und Übersetzung des Signals. Da
> wird nichts am eigentlichen Protokoll verändert.

Sorry, aber im Anfangspost schreibst du, dass aktive Hardware wegen der 
Strahlung nicht möglich ist. Wie soll den aber deiner Meinung nach eine 
Pufferung und Übersetzung der Signale erfolgen? Mit ein paar 
Widerständen wird das nichts. Also ist ein USB-Repeater oder was 
vergleichbares Aktives nötig.

Pascal O. schrieb:
> Ist das nicht ein Problem des Nutzers? Wenn man sein Frontpanel nicht
> mit dem Mainboard verbindet, dann darf man sich nicht wundern. Du bist
> echt lustig :-)

Wer ist hier lustig? Es geht nicht darum, dass ein Kabel nicht 
angesteckt ist sondern um die vielen Inkompatibilitäten, mit denen der 
gewöhnliche PC-User zu kämpfen hat. Da sind schon die 40-50cm Kabel bis 
zum Front-IO zuviel. Ursache sind nicht selten minderwertige Kabel oder 
Stecker. Meist liegt es aber an den USB-Geräten, egal ob STick, ext. HDD 
oder WLAN-Adapter, wo die fernöstlichen Hersteller die Specs etwas zu 
ihren Gunsten gedehnt haben. Oder auch nur am schlampigen 
Leiterplattenlayout. Aber am CERN habt ihr vielleicht bessere Hardware, 
der europäische Steuerzahler zahlt ja genug dafür.

Pascal O. schrieb:
> Denn desto mehr die
> Hardware schrumpft, desto empfindlicher wird diese für die kosmische
> Strahlung die laufend auf uns einschlägt (ja, jetzt gerade wirst du aus
> dem Himmel beschossen! Du bekommst im Jahr rund 1-2mSievert ab).

Ist mir bekannt. Doch sagt diese Äquivalentdosis relativ wenig über eine 
aktuell vorhandene Strahlung aus. Da wäre die Dosisleistung 
interessanter. Doch das weist du selbst.

> Dieses
> Jahr haben sich zum ersten Mal alle Automobilhersteller zusammengerauft,
> weil diese durch kosmische Strahlung bereits Ausfälle in der Elektronik
> hatten.

Gibt es dafür frei zugängliche Quellen? Nach meinem Verständnis ist die 
Dosisleistung der nätürlichen Strahlung zu gering um eine vernüftig 
designte elektronische Schaltung zu stören. Dazu gehören für mich auch 
sinnvolle Strukturbreiten. Wenn ein Leiterzug nur noch ein paar Atome 
breit ist, ist dieser möglicherweise empflindlicher gegen Störungen 
ALLER Art. Flugzeuge sind einer viel höheren Belastung ausgesetzt, da 
müssten die ja reihenweise vom Himmel fallen.

Pascal O. schrieb:
> Die "unnötigen" Milliarden
> haben einen sehr guten Zweck im Alltag. Viele Projekte die am CERN
> laufen sind auch dafür da um die Vernichtung von Tumoren oder die
> Einsatzmöglichkeiten von regenerativen Energien voranzubringen.

Dann sollte mal die Arbeit eurer Presseabteilung auf den Prüfstand 
gestellt werden. Bisher war das CERN für mich gleichbedeutend mit der 
Erforschung des Urknalls und der Endeckung des Higgs-Bosons (oder wie 
auch immer das Ding heißt). Das ist für mich eine Forschung ohne 
jegliche Relevanz. Es geht keinem Menschen besser wenn das Ding gefunden 
wird und die Erde dreht sich auch weiter wenn nichts gefunden wird.

von Simon K. (simon) Benutzerseite


Lesenswert?

Ich dachte immer an so einem großen Projekt wie dem LHC arbeitet man 
professioneller als "USB über 30m Ethernetkabel" zu basteln.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Jens schrieb:
> aktive Hardware wegen der
> Strahlung nicht möglich ist. Wie soll den aber deiner Meinung nach eine
> Pufferung und Übersetzung der Signale erfolgen?

Das ist korrekt! Es wurde hier die Idee besprochen einen Extender zu 
nutzen. Aber es haben sich eben zuviele Nachteile ergeben. Die beste 
Lösung wäre immer noch eine Direktanbindung per USB zu haben, aber dies 
scheint nicht so einfach machbar zu sein.

Jens schrieb:
> Nach meinem Verständnis ist die
> Dosisleistung der nätürlichen Strahlung zu gering um eine vernüftig
> designte elektronische Schaltung zu stören.

Die Strahlendosis ist minimal. Aber wie bereits erwähnt, die SEE sind 
die kritischen Effekte. Wenn die parasitären Bauelemente in einer CMOS 
Schaltung durch einfallende Teilchen aktiviert werden und einen 
Kurzschluss verursachen, dann ist die Dosis unrelevant (SEL = Single 
Event Latchup). Die Flugzeuge fallen deshalb nicht vom Himmel, weil die 
Strahleffekte größtenteils bekannt sind und dagegen vorgegangen wird.

Wenn es dich interessiert (scheint ja so zu sein ;-), hier steht das 
wichtigste und interessanteste drin:
http://de.wikipedia.org/wiki/Single_Event_Effect

Jens schrieb:
> Dann sollte mal die Arbeit eurer Presseabteilung auf den Prüfstand
> gestellt werden. Bisher war das CERN für mich gleichbedeutend mit der
> Erforschung des Urknalls und der Endeckung des Higgs-Bosons

Die medizinischen Projekte laufen meist in Kooperationen. Deshalb 
bekommt man nicht so viel davon mit. Das Hauptziel ist trotzdem die 
Erforschung unseres Universums. Ich glaube das kann nicht falsch sein 
wenn man herausbekommt, wieso Masse überhaupt existiert. Aber das ist 
hier nicht das Thema!

Jens schrieb:
> Es geht keinem Menschen besser wenn das Ding gefunden
> wird und die Erde dreht sich auch weiter wenn nichts gefunden wird.

Schauen wir mal! Wie gesagt, wäre das Internet nicht erfunden worden, 
könnten wir jetzt auch nicht miteinander diskuttieren.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Simon K. schrieb:
> Ich dachte immer an so einem großen Projekt wie dem LHC arbeitet man
> professioneller als "USB über 30m Ethernetkabel" zu basteln.

Das ist ja auch nicht fürs LHC! ;-)

von Verwirrter Anfänger (Gast)


Lesenswert?

Pascal O. schrieb:
> Wieso? Es ist doch nur eine Pufferung und Übersetzung des Signals. Da
> wird nichts am eigentlichen Protokoll verändert.

Wie wenn jemand der nur Chinesisch spricht Goethes Faust einer zweiten 
Person vorliest, die lediglich Zulu spricht. Diese Person soll das dann 
rein nach Gehör wieder aufschreiben. Was meinst du wird das auch klappen 
wenn man die Geschwindigkeit verringert?

Moderne Kommunikationsprotokolle sind sehr stark zeitabhängig, und zwar 
nicht nur bezüglich Synchronität, sondern auch in Bezug auf die gesamte 
Kommunikationsdauer. USB 1.0/2.0 hat nur 3 Geschwindigkeiten: 1.5 
Mbit/s, 12Mbit/s und 480 Mbit/s, da is nichts mit langsamer machen um 
Geschwindigkeit zu erhöhen.

Das manche Geräte trotzdem funktionieren liegt daran, dass die sehr sehr 
gutmütigt mit der USB Spec umgehen. Das Ethernet längere Strecken mit 
ähnlichen Geschwindigkeiten erreichen kann, liegt daran dass es vom 
Grunde auf vollkommen anders konzipiert ist. Es sind nicht nur die 
Signallevel und Kabelgüten unterschiedlich, das ganze System ist anders. 
Bei Ethernet gibt es z.B. nicht genau einen Master.

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Jens schrieb:
> Bisher war das CERN für mich gleichbedeutend mit der
> Erforschung des Urknalls und der Endeckung des Higgs-Bosons (oder wie
> auch immer das Ding heißt). Das ist für mich eine Forschung ohne
> jegliche Relevanz. Es geht keinem Menschen besser wenn das Ding gefunden
> wird und die Erde dreht sich auch weiter wenn nichts gefunden wird.

Von verschiedenen Nachrichtenseiten bin ich diese kurzsichtigen 
Kommentare ja gewohnt, aber hier?
Erst kurz vor Beginn des 20. Jahrhunderts ist das Elektron erstmals 
nachgewiesen worden. Den damaligen Wissenschaftlern hätte man auch den 
Vorwurf der Geldverschwendung machen können. Damals gab es ärmere 
Menschen als heute und es war absolut nicht abzusehen, was mit so nem 
abstrakten Ding mal alles möglich sein würde.

Die Kosten des LHC bewegen sich in der Größenordnung der aktuellen BP 
Strafzahlung ...die BP anscheinend bezahlen kann ohne für immer vom 
Markt zu verschwinden. Wenn das mal nicht befremdlich ist.

von Frank (Gast)


Lesenswert?

Also ich setze in einer Biotech-Firma zwei solche Adapter-Paare von 
Lindy ein (USB auf CAT). Damit werden zwei Messgeräte (Plate-Reader und 
Pipettier-Automat) über den Terminalserver gesteuert. Die Entfernung 
beträgt bestimmt an die 50 Meter - mit allen Kurvern und Ecken in einem 
Bürohaus - vom Labor bis in der Serverraum. Sie funktionieren 
einwandfrei und zuverlässig ...

Ich habe mal einen der Adapter aufgeschraubt. Da ist eine Platine mit 
einem Mikrocontroller drin ... also aktive Elektronik, nicht nur ein 
Kabeladapter.

von Jens (Gast)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Von verschiedenen Nachrichtenseiten bin ich diese kurzsichtigen
> Kommentare ja gewohnt, aber hier?

Vielleicht aber auch deshalb kurzsichtig, weil einfach das nötige 
Hintergrundwissen fehlt. Bisher habe ich über das CERN nur im 
Zusammenhang mit der Erforschung von Urknall, Higgs-Boson, etc gelesen, 
sowie  natürlich von den diversen Pannen wie durchgebrannte Supraleiter, 
falsch messende Detektoren und so. Meine übliche Lektüre beschränkt sich 
übrigens nicht auf die Bild-Zeitung.

Thomas schrieb:
> Die Kosten des LHC bewegen sich in der Größenordnung der aktuellen BP
> Strafzahlung ...die BP anscheinend bezahlen kann ohne für immer vom
> Markt zu verschwinden. Wenn das mal nicht befremdlich ist.

Da hast du natürlich Recht. Insbesondere wenn man sich die Strafe für BP 
im Verhältnis zu den verhängten Strafen für "Raubmordkopierer" ansieht. 
Möglicherweise hat BP eine sehr gute Lobbyarbeit geleistet und ein paar 
Köfferchen an den richtigen Stellen vergessen. Vielleicht sind sie auch 
nur "systemrelevant"...

von Uwe (Gast)


Lesenswert?

Wenn die NASA oder ESA USB benutzt ist eh alles vorbei.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Hallo,

ich wollte mich noch einmal melden. Wir haben einen USB Repeater einer 
Laenge von 50m in einem Strahlenfeld wie es ihn auch hier gibt getestet 
(Hauptsaechlich Protonen, Neutronen, Pionen). Die gesamte Dosis waren 
120 Gy und die finale Fluenz 1.89x10^11 p/cm2. Wir haben insgesamt nur 6 
harmlose Latchups (SEL) beobachtet. Das bedeutet, der Repeater hat sich 
aufgehaengt weil ein einziges Teilchen im Transceiver einen MOS 
Transistor von einem Zustand in einen anderen versetzt hat und damit 
eine Kettenreaktion ausgeloest hat. Das Geraet wurde daraufhin nicht 
mehr erkannt. Damit ergibt sich die Cross-section (sensitive Flaeche des 
Chips) zu 3.18x10^-11 cm-2. Wir erwarten damit in unserer Testumgebung 
weniger als 2 Ausfaelle pro Jahr.
Die Ausfaelle koennen durch aus- und wiedereinstoepseln behoben werden, 
weil die Strombegrenzung des USB Ports eine nachtraegliche Schaedigung 
durch einen Ueberstrom verhindert (max. 500 mA). Bei USB 3.0 koennte das 
wieder anders aussehen, weil der Strom hoeher ausfaellt.
Die verbauten 3.3V und 2.5V Spannungsversorgungen sind relativ stabil 
geblieben und haben nur einen Drift von rund 0,1V aufgezeigt.

Also fuer all die Kritiker: Man muss nicht gleich immer eine 
strahlenresistente Loesung parat haben, die teilweise mehrere tausend 
Euro kostet. Manche Geraete verhalten sich von Haus aus extrem robust. 
Im uebrigen nutzt die NASA im All auch nicht nur strahlenharte Teile, da 
wird inzwischen auch schon viel auf "Haushaltswaren" gesetzt. Ein gutes 
Design und viele Tests koennen einiges verhindern.

Gruss

P.S.: Von Extender Loesungen halten wir uns weiterhin entfernt. Ethernet 
Controller sind weitaus anfaelliger gegen Strahlung. Wifi Geraete haben 
sich hier bereits nach einigen Minuten dauerhaft verabschiedet.

von Pascal O. (raven761)


Lesenswert?

Noch ein Nachtrag:

- Aktuelle Medizinentwicklungen am CERN sind z.B. das MedAustron:

http://www.medaustron.at/en/technologie/teilchenbeschleuniger/

- Bzgl. dem Einfluss der Strahlendosis auf elektrische Geraete:

Die gesamte Dosis ist bei Arbeiten am CERN, bei Flug oder Weltall 
Projekten nebensaechlich. Viel wichtiger sind die Effekte durch einzelne 
Teilchen, die genug Energie im Silizium freisetzen, dass das komplette 
Bauteil ausfallen laesst. DAS ist das Hauptproblem, wieso oft Geraete 
auf einmal den Geist aufgeben. Wen es interessiert, die Effekte werden 
Single-Event Effekte (SEE) genannt. Man findet genug davon im Netz:

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_hardening

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.