Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB Laufzeitlänge messen


von Svensson (svensson)


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Liebes Forum,

ich habe einen Aufbau, bei dem ein räumlich weit verzweigtes "USB-Netz" 
aufgebaut wird. Nach folgendem Schema:

PC <-> USB/Kat6-Wandler <-> Kat6-Kabel1 <-> Kat6/USB-Wandler <-> 
USB-Kabel-1m <-> USB-Hub <-> USB/Kat6-Wandler <-> Kat6-Kabel2 
<->Kat6/USB-Wandler <-> USB-Kabel-1m <-> Meßgerät

Das Problem ist, daß es im Laboraufbau funktioniert, wenn das Kabel1 
kurz ist, aber im Feldeinsatz geht es dann leider nicht.
Daher vermute ich, daß es sich um ein Laufzeitproblem handelt. Lt. Norm 
erlaubt USB ca. 5m lange Kabel und fünf Ebenen von USB-Hubs, was einer 
maximalen Länge von 30m entsprechen würde.

*Gibt es eine Möglichkeit die Laufzeit zwischen PC und Endgerät zu 
messen?*

Die Wandler sind erforderlich, weil die Entfernungen zu groß sind. Mit 
den Wandlern sind lt. Hersteller Kabellängen bis 60m überbrückbar; die 
werden hier aber nicht erreicht.

PS: Und bitte keine Diskussion, daß USB nicht geeignet wäre. Mir ist 
schon bewußt, daß es ein grenzwertiger Aufbau ist, aber der ist nun 
einmal leider gewünscht.

Wandler: Digitus 70141
USB-Hub: 64039
von Ulrich (Firma: DC3AX) (uprinz)


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Meines Erachtens nach kann Dir da keiner helfen, außer der Hersteller 
der USB-CAT Wandler. Die 5m Beschränkung resultiert aus den 1.5ns 
Verzögerung zwischen Daten und ACK/NACK. Diese gilt aber nur auf den 
USB-USB Segmenten, da die Repeater die Pakete als HUBs entgegen nehmen. 
Die ACKen das Paket gegenüber dem Sender und erwarten dann ein ACK von 
dem, der das Paket dann von ihnen entgegen nimmt.

Was spricht gegen echtes USB over Ethernet? Da kannst Du die 300m 
Ethernet voll machen und von 4 USB2.0 bis hin zu 12(?) USB-C Devices 
direkt anschließen. Alles eine Preisfrage.
von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Tja, wenn die Diskussion nicht gewünscht ist, dass das gar nicht geht, 
dann ist es ziemlich sinnlos hier irgend etwas weiter zu schreiben.

Viel Spaß mit dem Abfall. Wenn man den Standard und die Physik 
ignoriert, dann hat man halt Freude.
von Svensson (svensson)


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Ulrich schrieb:
> Meines Erachtens nach kann Dir da keiner helfen, außer der
> Hersteller
> der USB-CAT Wandler. Die 5m Beschränkung resultiert aus den 1.5ns
> Verzögerung zwischen Daten und ACK/NACK. Diese gilt aber nur auf den
> USB-USB Segmenten, da die Repeater die Pakete als HUBs entgegen nehmen.
> Die ACKen das Paket gegenüber dem Sender und erwarten dann ein ACK von
> dem, der das Paket dann von ihnen entgegen nimmt.
>
> Was spricht gegen echtes USB over Ethernet? Da kannst Du die 300m
> Ethernet voll machen und von 4 USB2.0 bis hin zu 12(?) USB-C Devices
> direkt anschließen. Alles eine Preisfrage.

Ich hatte vermutet, daß die Wandler jeweils auch "Hubs" darstellen. Dann 
wären also tatsächlich 5 Hubs in der Kette, also die Maximalzahl.

USB over Ethernet war auch in der Vorüberlegung. Aber wir brauchen 
(zunächst) 8 USB-Meßgeräte an verschiedenen räumlichen Orten, also würde 
man 8 USB-over-Ethernet-Geräte benötigen. Abgesehen vom Preis ist doch 
die Frage, ob das dann noch mit der vorhandenen Software funktionieren 
würde, die eben alle Geräte als USB erwartet.

Und wir hatten den Hersteller natürlich vorher gefragt, ob er eine 
solche Lösung für denkbar halten würde. Antwort: ja. Und wie gesagt, es 
funktioniert im Testaufbau ja auch, aber irgendwie ist die 
Kabelgesamtlänge dann in der Summe wohl doch irgendwie zu hoch.

Und natürlich haben die Kollegen das Zeugs natürlich schon gekauft. ;-)

Plan B wäre, den PC direkt mit dem Hub zu verbinden, dann würden 
wenigstens 2 der 5 Hubs entfallen.
: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Svensson schrieb:
> Das Problem ist, daß es im Laboraufbau funktioniert, wenn das Kabel1
> kurz ist, aber im Feldeinsatz geht es dann leider nicht.
Und was ist, wenn beim Laboraufbau das Kabel 1 ebenfalls lang ist?

Nicht, dass da im Feld einfach nur sowas "Simples" wie Störungen oder 
eine Potentialverschiebung reinfunken...
: Bearbeitet durch Moderator
von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Vermuten hilft leider nicht.

Ein USB->Kat6-Wandler und zurück bedeutet, dass es nur mit ganz wenigen 
Geräten funktionieren kann, für die der Hersteller von diesem 
Schwachsinn seinen Mülladapter speziell hingebogen hat.

Die Umwandlung in ein anderes Format bedeutet eine deutliche 
Verzögerung, die verhindert, dass die Zeiten für die Signalisierung auf 
dem Bus eingehalten werden können. Darum tun diese Mülladpater i.d.R. 
so, als wenn sie der Host oder das Gerät wären und übertragen die 
Datenpakete mit deutlicher Verzögerung.

Ist völlig egal was irgend jemand davon hält, eingekauft hat, glaubt 
oder seine Großmutter für eine Schuhgröße hat, sobal man mit diesen 
Dingern versucht etwas zu betreiben, das nur ein Bisschen anders ist, 
als der Hersteller geträumt hat, geht nichts mehr.

Die einzige saubere Option den USB weg vom Rechner zu verlegen ist der 
USB-Server, also ein Gerät in dem der Hostcontroller drin ist und dieser 
über Ethernet angesprochen wird. Das ist auch auf der Softwareseite 
kompatibel, weil die Software einfach nur das USB-Device sieht und sich 
nicht darum kümmern muss, wie der Hostcontroller angesprochen wird, das 
machen die drunter liegenden Treiber.
von Frank K. (fchk)


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Svensson schrieb:

> Das Problem ist, daß es im Laboraufbau funktioniert, wenn das Kabel1
> kurz ist, aber im Feldeinsatz geht es dann leider nicht.
> Daher vermute ich, daß es sich um ein Laufzeitproblem handelt. Lt. Norm
> erlaubt USB ca. 5m lange Kabel und fünf Ebenen von USB-Hubs, was einer
> maximalen Länge von 30m entsprechen würde.

Hast Du das originale USB 2.0 Standarddokument tätsächlich gelesen und 
verstanden? Nicht irgendwelche Sekundärliteratur, sondern den originalen 
Standard? Dann wüsstest Du, dass da an keine Stelle etwas von 5m drin 
steht. Das einzige, was definiert ist, sind die maximalen Laufzeiten 
(721 Bitzeiten roundtrip delay) und die maximale Dämpfung.

> *Gibt es eine Möglichkeit die Laufzeit zwischen PC und Endgerät zu
> messen?*

Mit einem passenden Oszi und geeigneten Tastköpfen mit wenig 
Eingangskapazität geht das schon.

> Die Wandler sind erforderlich, weil die Entfernungen zu groß sind. Mit
> den Wandlern sind lt. Hersteller Kabellängen bis 60m überbrückbar; die
> werden hier aber nicht erreicht.

Diese Wandler sind aus meiner Erfahrung heraus nicht wirklich 
langzeitstabil. Erfolgversprechender ist eine andere Lösung: USB Device 
Server. Die werden in der unmittelbaren Nähe des USB Devices 
positioniert und per LAN angesteuert, und ein Treiber auf dem Host 
bindet den als USB Hostcontroller ein. Die kritische USB-Strecke kann 
dadurch kur bleiben, und beim LAN gibt es keine ernsthaften 
Längenbeschränkungen. Über Glasfaser bekommst Du Kilometer an Strecke 
hin.

So sieht das aus.
https://www.silextechnology.com/connectivity-solutions/usb-network-connectivity/ds-700

fchk
von Gerd E. (robberknight)


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Guido K. schrieb:
> Die einzige saubere Option den USB weg vom Rechner zu verlegen ist der
> USB-Server, also ein Gerät in dem der Hostcontroller drin ist und dieser
> über Ethernet angesprochen wird. Das ist auch auf der Softwareseite
> kompatibel, weil die Software einfach nur das USB-Device sieht und sich
> nicht darum kümmern muss, wie der Hostcontroller angesprochen wird, das
> machen die drunter liegenden Treiber.

Das ist nicht der einzige Weg.

Der Hostcontroller muss vor Ort hin, in kurzer Entfernung zum 
USB-Device. Das ist klar, ansonsten kriegst Du das nicht zuverlässig 
gelöst und es geht nur manchmal.

Wie der Hostcontroller dort angebunden wird ist flexibel. Es gibt z.B. 
auch Lösungen die PCIe über Glasfaser übertragen, ohne Umweg über 
Ethernet:
https://www.adnaco.biz/collections/s3b

Vorteil im Vergleich zu Netzwerk-basierten Lösungen ist die deutlich 
niedrigere Latenz.
: Bearbeitet durch User
von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Gerd E. schrieb:
> Wie der Hostcontroller dort angebunden wird ist flexibel. Es gibt z.B.
> auch Lösungen die PCIe über Glasfaser übertragen, ohne Umweg über
> Ethernet

Ja, Korinthe voll mittig getroffen ;)

Klar, es ist für diese Methode ziemlich egal was für ein 
Kommunikationsmedium bis zum Hostcontroller benutzt wird. Wichtig ist 
der Punkt, dass der Hostcontroller bei den Devices ist.

Ich frage mich immer, warum so viele Leute den USB mit einem LAN 
verwechseln.
von Svensson (svensson)


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Frank K. schrieb:
> Hast Du das originale USB 2.0 Standarddokument tätsächlich gelesen und
> verstanden? Nicht irgendwelche Sekundärliteratur, sondern den originalen
> Standard? Dann wüsstest Du, dass da an keine Stelle etwas von 5m drin
> steht. Das einzige, was definiert ist, sind die maximalen Laufzeiten
> (721 Bitzeiten roundtrip delay) und die maximale Dämpfung.

Natürlich nicht, ich bin doch kein Masochist.

> Diese Wandler sind aus meiner Erfahrung heraus nicht wirklich
> langzeitstabil. Erfolgversprechender ist eine andere Lösung: USB Device
> Server.

Das muß auch nicht langzeitstabil sein, sind eher temporäre 
Versuchsaufbauten.
Also mit USB-Printservern habe ich jede Menge schlechter Erfahrungen 
gemacht. Von wegen geräteunabhängige Treiber...

Lothar M. schrieb:
> Nicht, dass da im Feld einfach nur sowas "Simples" wie Störungen oder
> eine Potentialverschiebung reinfunken...

Ich werde morgen das alles noch einmal durchmessen. Allerdings 
funktioniert es ja, wenn ich den PC direkt an den USB-Hub anschliesse; 
daher vermute ich schon, daß die Leitungen selbst in Ordnung sind.

Gerd E. schrieb:
> Der Hostcontroller muss vor Ort hin, in kurzer Entfernung zum
> USB-Device.

Das geht eben nicht, weil die Räume nicht für PCs geeignet sind (üble 
Salzwasser Atmosphäre). Möglich wäre jedoch den PC in das Rack mit dem 
USB-Hub zu verlegen, dann würde man sich eine Strecke und zwei Wandler 
sparen.

Guido K. schrieb:
> Ich frage mich immer, warum so viele Leute den USB mit einem LAN
> verwechseln.

Ich verwechsele gar nichts. :-) Wir haben auch eine Lösung über TCP/IP, 
aber die soll hier eben nicht verwendet werden. :-(
von Jens M. (schuchkleisser)


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Svensson schrieb:
> Allerdings
> funktioniert es ja, wenn ich den PC direkt an den USB-Hub anschliesse;
> daher vermute ich schon, daß die Leitungen selbst in Ordnung sind.

Du änderst bei deinen Versuchen mehrere Parameter gleichzeitig, und 
Parameter A löst dein Problem, du meinst aber das es Parameter B sei -> 
bumm.

Dein Laboraufbau muss in der exakt gleichen Konstellation sein wie im 
Produktivbetrieb, d.h. gleiche Kabel, gleiche Längen, gleiche Geräte.
Und wenn das dann auf einem sauberen Tisch funktioniert, schön alles 
nebeneinander liegend, dann weißt du: dein Aufbau ist scheiße.

also: Strippen in den Schrank legen, aber alles andere bleibt aus.
Tut immer noch?
OK, jetzt mal eine Maschine einschalten... Tut immer noch?
Dann die nächste...
So lange bis es nicht mehr geht.
Dann weißt du: die Kabellänge ist ok, es sind die Störungen.

Oder: es geht schon auf dem Tisch nicht mehr. Da sind es die 
hochqualitativen Adapter auf nicht vorgesehene Medien. Aber das merkst 
du natürlich nicht, weil du ja andere, kürzere Kabel benutzt oder die 
Adapter gar nicht erst verwendest.

That said:
Es gibt unter dem Namen VirtualHere eine Lösung, die dir zumindest zum 
Testen kostenlos einen USB-LAN-Adapter spendiert, wenn du irgendwo z.B. 
einen RPi oder ein vergleichbares Gerät (Odroid, Nanopi, Bananapi) 
liegen hast.
Es gibt auch einen Client für Windows, und es funktioniert hinreichend 
gut auch mit "komischen" Geräten, und auch via WLAN.
Wenn das dann funktioniert, kannst du über einen professionellen 
USB-Deviceserver nachdenken, z.B. von W&T 
https://www.wut.de/e-53www-15-inde-000.php
von Svensson (svensson)


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Jens M. schrieb:
> Dein Laboraufbau muss in der exakt gleichen Konstellation sein wie im
> Produktivbetrieb, d.h. gleiche Kabel, gleiche Längen, gleiche Geräte.
> Und wenn das dann auf einem sauberen Tisch funktioniert, schön alles
> nebeneinander liegend, dann weißt du: dein Aufbau ist scheiße.

Das geht nicht, da Kat6-Kabel1 und Kabel2 fest verlegte 
Netzwerkverkabelung ist, die ich natürlich nicht simulieren kann.

> also: Strippen in den Schrank legen, aber alles andere bleibt aus.
> Tut immer noch?
> OK, jetzt mal eine Maschine einschalten... Tut immer noch?
> Dann die nächste...
> So lange bis es nicht mehr geht.
> Dann weißt du: die Kabellänge ist ok, es sind die Störungen.

Auch das ist unmöglich, da es sich um eine Umgebung handelt, in der 
andere Maschinen immer laufen müssen. Und ja, die Umgebung ist 
sicherlich "störungsverseucht", denn es handelt sich nicht nur um eine 
Art Industriegebiet, sondern wir selbst haben noch jede Menge Technik.

Die Geräte von WuT wären sicherlich ganz interessant, aber das wäre dann 
keine Plug'n'Play-Lösung mehr...
von Hans W. (hanswieland)


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Svensson schrieb:
> Ich hatte vermutet, daß die Wandler jeweils auch "Hubs" darstellen.

Ist es denn so?
von Gerd E. (robberknight)


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Svensson schrieb:
>> Der Hostcontroller muss vor Ort hin, in kurzer Entfernung zum
>> USB-Device.
>
> Das geht eben nicht, weil die Räume nicht für PCs geeignet sind (üble
> Salzwasser Atmosphäre).

Der USB-Hostcontroller muss eben nicht im PC selbst eingebaut sein. 
Siehe die Netzwerklösung von Frank oder die PCIe-over-Fiber-Lösung von 
mir oben.

Der USB-Hostcontroller muss aber nah beim USB-Device sein wenn es 
zuverlässig sein soll.
von Christian R. (supachris)


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Welche USB CAT Wandler setzt ihr ein? Da gibt's massive Unterschiede. 
Sehr gut aber teuer sind die von Icron. Lindy ist eher so lala, NewNex 
klappt auch gut. Neulich haben wir mal den AV Access U3EX100 gekauft, 
geht auch erstaunlich gut.
Der ganze billige Kram für unter 150€ taugt eigentlich gar nix.
USB Netzwerk Server geht auch mit dem Raspi, je nach Endgerät kann das 
gut klappen.
von Jens M. (schuchkleisser)


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Svensson schrieb:
> Das geht nicht, da Kat6-Kabel1 und Kabel2 fest verlegte
> Netzwerkverkabelung ist, die ich natürlich nicht simulieren kann.

Tja, dann nicht. Dann bleibt der Versuch kaputt und du musst damit 
leben.
Vielleicht sind die Kabel auch im Eimer, angebohrt oder geknickt.

Svensson schrieb:
> Auch das ist unmöglich, da es sich um eine Umgebung handelt, in der
> andere Maschinen immer laufen müssen.

Keine Pause, keine "Das muss aber jetzt mal sein"? Tja, dann ist der 
Versuch kaputt.
Du brauchst teurere vernünftige Hardware mit Support, und die werden dir 
bei Problemen ähnliches sagen...

Svensson schrieb:
> Die Geräte von WuT wären sicherlich ganz interessant, aber das wäre dann
> keine Plug'n'Play-Lösung mehr...

Wenn "den Treiber auf dem PC installieren" zu viel ist: tja, dann bleibt 
der Versuch kaputt.
Ändere deinen Aufbau....
Du bist wie meine Katze: die kommt auch an und will gekrault werden, 
aber nicht das man sie anfasst.
von Svensson (svensson)


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Christian R. schrieb:
> Welche USB CAT Wandler setzt ihr ein?

Wie oben geschrieben den Digitus 70141.

> USB Netzwerk Server geht auch mit dem Raspi

Solche Lösung kommt nicht in Frage. Dann wäre es schon schlauer das 
bestehende TCP/IP-Meßssystem für die neuen Sensoren anzupassen (Prototyp 
gibt es bereits dafür).
Aber genau das war ja nicht gewünscht, es sollte eine gekaufte Lösung 
sein.
von Harald K. (kirnbichler)


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Svensson schrieb:
> Solche Lösung kommt nicht in Frage.

Dann sind die Rahmenbedingungen so idiotisch, daß das Problem nicht 
lösbar ist.
von Christian R. (supachris)


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Svensson schrieb:
> Wie oben geschrieben den Digitus 70141.

Hab ich dann wohl überlesen. Aus Erfahrung mit ähnlichen Preisklassen: 
Viel Glück!
von Klaus (feelfree)


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Svensson schrieb:
> Digitus 70141.

hatte ich über bestimmt 2 Jahre im Einsatz. Devices waren USB-seriell 
Wandler, Host erst ein Raspi4, später ein Dell Wyse 5070. Dazwischen ca. 
20m Cat7.
Ergebnis: Am Raspi ging die Verbindung alle paar Tage verloren (brauchte 
dann einen reboot, den ich halt automatisiert habe). Am Dell später das 
gleiche alle paar Wochen.

Fazit: Außerhalb von unwichtigen Hobby-Basteleien vollkommen ungeeignet.

Jetzt hängt da vor Ort ein ESP32 mit LAN und der läuft quasi jahrelang 
durch.
von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Tja, wenn die Aufgabenstellung ist etwas zu machen, das nicht 
funktionieren kann, dann ist das halt so.

Fazit ist: Es funktioniert so gut, wie die Vorgaben es erlauben.
von Harald A. (embedded)


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Ist Glasfaser USB keine Alternative?
Edit: wurde schon genannt.
: Bearbeitet durch User
von Christian R. (supachris)


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USB 2.0 über Glasfaser geht zwar prinzipiell (haben hier Icron und 
Unibrain Erfahrung), aber ist auch nicht besser als CAT Kabel. Problem 
an 2.0 ist die bidirektionale Datenübertragung. Für eine zuverlässige 
Extension muss das Protokoll aufgedröselt werden. Daher spielen die 
Dinger Hub, und physisch ist der Hub dann geteilt, dazwischen halt CAT 
oder Faser. Aber selbst beim teuren Icron ist das nicht 100% stabil.
Was hingegen nahezu problemlos geht, ist USB 3 über Glasfaser, denn da 
hat man für TX und RX getrennte Leitungspaare, das geht dann völlig ohne 
Protokoll-Schweinerein. Es gab mal einen teuren Icron, der hatte auf 
Host Seite nur USB 3 und am Remote Hub dann einen Transaction 
Translator. Das hatte auch gut funktioniert. Aber die haben ja kaum noch 
was im Angebot.
von Gerd E. (robberknight)


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Christian R. schrieb:
> USB 2.0 über Glasfaser geht zwar prinzipiell (haben hier Icron und
> Unibrain Erfahrung), aber ist auch nicht besser als CAT Kabel. Problem
> an 2.0 ist die bidirektionale Datenübertragung. Für eine zuverlässige
> Extension muss das Protokoll aufgedröselt werden. Daher spielen die
> Dinger Hub, und physisch ist der Hub dann geteilt, dazwischen halt CAT
> oder Faser. Aber selbst beim teuren Icron ist das nicht 100% stabil.

Neben den Protokollumsetzungen ist das Problem die Signallaufzeit. USB 
ist für lange Signallaufzeiten einfach nicht gedacht. Das merkt man dann 
schnell an der Stabilität.

> Was hingegen nahezu problemlos geht, ist USB 3 über Glasfaser, denn da
> hat man für TX und RX getrennte Leitungspaare, das geht dann völlig ohne
> Protokoll-Schweinerein.

Nein, auch bei USB 3 SS kommst Du sehr schnell an die maximal erlaubten 
Antwortzeiten heran und darüber. Da ist zwar zwischen den Vorgaben aus 
dem Standard und dem, was die Implementation dann in der Praxis macht 
oft noch genug Luft, aber eng ists trotzdem.

Die einzig wirklich saubere Lösung ist PCIe über Glasfaser laufen zu 
lassen und dann nah beim USB-Device einen USB-Hostcontroller 
aufzustellen. PCIe ist was die Laufzeiten angeht ganz entspannt und 
daher wird das so dann zuverlässig.

Nachteil ist halt dass Du das auf der Seite des PCs nicht in eine 
USB-Buchse stecken kannst, sondern einen PCIe-Slot für brauchst.

Fertiges Produkt was das so umsetzt siehe oben.

Für Selbstbau-Variante siehe https://www.youtube.com/watch?v=XaDa9bBucEI 
, ist aber wohl noch nicht fertig.
: Bearbeitet durch User
von Hannes J. (pnuebergang)


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Svensson schrieb:
> Das geht nicht, da Kat6-Kabel1 und Kabel2 fest verlegte
> Netzwerkverkabelung ist, die ich natürlich nicht simulieren kann.

Der Verkauf von Netzwerkkabel auf Kabeltrommeln ist mittlerweile 
eingestellt? Oh Moment, nein, die gibt es immer noch 
https://www.kabelscheune.de/Kabeltrommeln/Netzwerk-Kabeltrommel-Cat-6a-Verlaengerungskabel-60-m.html 
Ich war schon kurz verwirrt.

Von echten Simulatoren reden wir jetzt mal nicht. Da kann einem bei den 
Preisen schon mal schwindelig werden. Wobei, passive "Simulatoren" 
müsste es schon für ein paar Hundert Euro geben.

Aber ich vermute mal, dass ist schon viel zu teuer. Obwohl ich mich 
schon frage warum man in einer Umgebung mit offensichtlich 
Mission-Critical Maschinen die 24/7 laufen müssen mit USB-Basteleien 
anfängt.

> Auch das ist unmöglich, da es sich um eine Umgebung handelt, in der
> andere Maschinen immer laufen müssen.

Jetzt mal Butter bei die Fische. Stammt die Idee von dir und du hast 
dich zu weit aus dem Fenster gelehnt? Dann ist es vielleicht Zeit den 
Gang nach Canossa anzutreten.

Oder kommt die von so einem Super-Schlauen? Dann wird es Zeit das 
Problem zurück zur Quelle zu schieben.
von Svensson (svensson)


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So, ein weiterer Zwischenstand.

Die Netzwerk-Verkabelung ist okay. Die Kabellängen betragen 15, 20.3 und 
30 Meter.

Gerd E. schrieb:
> Die einzig wirklich saubere Lösung ist PCIe über Glasfaser laufen zu
> lassen und dann nah beim USB-Device einen USB-Hostcontroller
> aufzustellen.

Nette Idee, aber dann müßten Glasfasern neu gezogen werden - ein extrem 
großer Aufwand. Deshalb gab es ja die Idee, das bestehende 
Kat.6-Netzwerk zu nutzen.

Hannes J. schrieb:
> Stammt die Idee von dir und du hast
> dich zu weit aus dem Fenster gelehnt?
> Oder kommt die von so einem Super-Schlauen?

Nein, das war nicht meine Idee. Ich hatte von Anfang an Bedenken, weil 
ich weiß, daß USB gerne einmal "zickig" ist. Und ja, die zu verwendenden 
Meßgeräte wurden von "oben" vorgegeben. Und natürlich sollte es schnell 
gehen und möglichst nichts kosten.

Aber, was soll ich sagen. Ich habe den PC in die Netzwerkzentrale 
verlegt, so daß er direkt mit dem USB-HUB verbunden ist - und es läuft 
jetzt. Das Schema sieht jetzt so aus:

PC <-> USB-Kabel-1m <-> USB-Hub <-> USB/Kat6-Wandler <-> Kat6-Netzwerk
<-> Kat6/USB-Wandler <-> USB-Kabel-1m <-> Meßgerät

Jetzt ist das Ganze erst einmal im Testbetrieb. Schaun 'mer 'mal.

Gerd E. schrieb:
> Neben den Protokollumsetzungen ist das Problem die Signallaufzeit. USB
> ist für lange Signallaufzeiten einfach nicht gedacht. Das merkt man dann
> schnell an der Stabilität.

Das vermute ich auch. Ich hatte ursprünglich gedacht, daß vielleicht nur 
die Spannungspegel angehoben werden und vielleicht mit differentiellen 
Spannungen gearbeitet würde, um Potentialverschiebungen zu umschiffen, 
aber anscheinend gibt es doch Protokollumsetzungen, die natürlich eine 
gewisse Laufzeitverlängerung bedingen, selbst wenn da schnelle ASICs im 
Einsatz sind. Zwei solcher Umsetzungen sind dann ganz offenbar zu viel 
Verzögerung.

Wenn es tatsächlich an der Signallaufzeit liegen sollte, dann wäre die 
Glasfaser auch nicht besser, da die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante 
ist.
von Svensson (svensson)


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Hannes J. schrieb:
> Obwohl ich mich
> schon frage warum man in einer Umgebung mit offensichtlich
> Mission-Critical Maschinen die 24/7 laufen müssen mit USB-Basteleien
> anfängt.

Das ist eine Fehlinterpretation. Ich habe gesagt, daß es in der 
unmittelbaren Umgebung Maschinen gibt, die 24/7 laufen bzw. auf deren 
Betrieb ich keinen Einfluß habe.

Und selbst, wenn unsere Anlagen 24/7 laufen (was sie tatsächlich tun) so 
gibt es immer Teile, die kritisch sind und solche Teile, die es eben 
nicht sind. Zur Steuerung von kritischen Teilen würde ich wohl kein USB 
einsetzen, wenn sich das irgendwie vermeiden ließe. Und bei dem hier 
geschilderten Problem handelt es sich um zusätzliche 
"nice-to-have-Technik" zur Kontrolle/Dokumentation/was-weiß-denn-ich.
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Nach dem Überfliegen des Threads hätte ich noch eine ganz simple Frage.
Bekommen die Messsensoren auch über USB ihre Versorgungsspannung 
geliefert?
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Svensson schrieb:
> da die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante ist.

Fast, aber im Medium ist die Lichtgeschwindigkeit dann doch kleiner als 
im Vakuum. ;)
von Svensson (svensson)


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Dieter D. schrieb:
> Nach dem Überfliegen des Threads hätte ich noch eine ganz simple Frage.
> Bekommen die Messsensoren auch über USB ihre Versorgungsspannung
> geliefert?

Ja, das tun sie. Deshalb habe ich bei den Umwandlerpaaren darauf 
geachtet solche zu nehmen, deren Empfänger über externe Netzteile mit 
Strom versorgt werden, so daß sie auch USB-powered-Geräte betreiben 
können. Die Sender (die Begrifflichkeiten sind etwas irreführend, da USB 
natürlich bidirektional ist) werden vom USB-HUB mit Strom versorgt.
Glücklicherweise ist das alles so konstruiert, daß alles mit der 
geringen Leistung von Standard-USB auskommt (die Netzteile haben 5V/1A).
von Klaus (feelfree)


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Svensson schrieb:
> Empfänger über externe Netzteile mit Strom versorgt werden

Ah, da hatte ich nicht richtig hingeschaut. Meine (negativen) 
Erfahrungen bezogen sich auf die einfachere Variante von Digitus, die 
auch nur USB1.1 überträgt.
von Olaf D. (Firma: O.D.I.S.) (dreyero)


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Moin, ich vermute mal, dass wir hier ein Problem des Massepotentials 
haben. Netzwerkkabel legen gerne den Schirm auf beiden Seiten auf. Damit 
erhalten wir eine große Brummschleife. Deshalb geht es im Labor, aber in 
der Praxis nicht. Das gleiche Problem kenne ich aus der Praxis mit 
RS232, CAN und purem Ethernet. Wahrscheinlich sind alle Netzgeräte 
einfache, ungeerdete Steckernetzteile, oder?

Vielleicht sollten wir mal in diese Richtung diskutieren.

Gruß
Olaf
von Svensson (svensson)


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Moin,

> ungeerdete Steckernetzteile
Jepp, sind naturlich Steckernetzteile ohne Erdung. Auf Grund der 
geringen Baugröße werden das wohl SNT sein. Auch der 19" HUB hat ein 
Steckernetzteil, dessen Bauform ist zwar größer, aber ich meine auch da 
gab es keinen PE.

> Netzwerkkabel legen gerne den Schirm auf beiden Seiten auf.
Das hat zwar eine Fachfirma gebaut, aber ich gehe auch davon aus. Die 
19" Racks sind ohnehin geerdet, ebenso die Kabeltrassen. In diesem Fall 
sitzen die Netzwerkdosen aber in "Brüstungskanälen" aus Edelstahl, die 
vermutlich auch geerdet sind. Sofern also die Trägerplatte der 
Netzwerkdosen irgendwie an das Metall der Kanäle kommt, dann dürfte der 
Schirm auf beiden Seiten auf PE liegen.

Ich denke aber, das sollte kein Problem sein, da bei der Übertragung 
vermutlich nur die TP-Adern benutzt werden und auf beiden Seiten GND 
nicht mit PE verbunden ist. Die Meßgeräte sind vollständig in Kunstoff 
gehüllt und werden rein über USB mit Strom versorgt.

Ich vermute tatsächlich eine Art "Timeout-Problem" auf der 
USB-Verbindung, denn der PC erkennt schon, daß man da irgendwelche 
USB-Geräte anschließt, kann sie aber nicht richtig erkennen und entfernt 
sie dann wieder. Das Spielchen wiederholt sich dann alle paar Sekunden.
von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Svensson schrieb:
> Wenn es tatsächlich an der Signallaufzeit liegen sollte, dann wäre die
> Glasfaser auch nicht besser, da die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante
> ist.

Es liegt daran, dass die Daten "umgepackt" werden müssen, damit man sie 
über die lange Strecke transportieren kann. Dazu muss auf der Seite des 
Rechners die Zauberbüchse erst mal das Datenpaket entgegen nehmen, dann 
umpacken, über die lange Leitung schicken, die zweite Zauberbüchse packt 
es wieder aus und schickt es an das Gerät weiter.

Doof dabei ist, dass das Gerät aber gleich in den Bitzellen nach dem 
Datenpaket die Bestätigung schicken muss, da gibt es keinen Mechanismus, 
mit dem signalisiert werden kann, dass das Gerät grade noch nachdenkt. 
Der ACK wird in Hardware erzeugt und erfolgt sofort.

Darum versuchen die Zauberbüchsen oft solche Dinge wie auf einer Seite 
so zu tun, als ob sie das Gerät wären und auf der anderen Seite so zu 
tun, als ob sie der Host wären. Und das geht dann ganz häufig in die 
Hose. Darum benutzt man solchen Krempel nicht.
von Lu (oszi45)


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Nachdem ich die lange Lyrik überflogen habe, stellt sich mir die 
grundsätzliche, einfache Frage: Hat es im Probeaufbau ALLES 
zusammengesteckt schon mal funktioniert? J/N? Dann wird es weniger an 
der Laufzeit liegen, sondern eher an Massproblemen und 
Störeinstrahlungen, wenn dieselben Kabel dann draußen nicht 
funktionieren. Ein kurzes Kabel als Test reicht nicht! Ansonsten wird 
die Analyse natürlich mühsamer.
: Bearbeitet durch User
von Ulrich (Firma: DC3AX) (uprinz)


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Svensson schrieb:
> Aber, was soll ich sagen. Ich habe den PC in die Netzwerkzentrale
> verlegt, so daß er direkt mit dem USB-HUB verbunden ist - und es läuft
> jetzt. Das Schema sieht jetzt so aus:
>
> PC <-> USB-Kabel-1m <-> USB-Hub <-> USB/Kat6-Wandler <-> Kat6-Netzwerk
> <-> Kat6/USB-Wandler <-> USB-Kabel-1m <-> Meßgerät
>
> Jetzt ist das Ganze erst einmal im Testbetrieb. Schaun 'mer 'mal.

Warten wir ab, was bei dem Test heraus kommt.

Nie wieder Messgeräte mit USB, ich verwende selbst Privat nur Geräte mit 
entweder Ethernet oder einen Ethernet/IEEE488 Adapter. Es heiß ja nicht 
um Sonst USBääh ;P

Bei ca 40 angeschlossenen Messgeräten ist USB eine Schlacht aus HUBs und 
Ethernet so viel praktischer. Abgesehen davon kann man mit dem Ethernet 
Setup auch mit dem Notebook auf dem Schoß in der Sonne sitzen und seinen 
Code entwickeln oder Versuche fahren, ohne an den Labortisch gefesselt 
zu sein.

Ich drücke für den Versuch die Daumen und würde mich über Rückmeldung 
freuen, ob es denn zuverlässig funktioniert.
von Svensson (svensson)


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> Nachdem ich die lange Lyrik überflogen habe
Schreibt man knapp, dann wird genörgelt, daß es Salamitaktik wäre; 
schreibt man ausführlich, dann ist es auch nicht allen recht...

Lu schrieb:
> Hat es im Probeaufbau ALLES
> zusammengesteckt schon mal funktioniert? J/N?

Ja, hat es. Allerdings waren es - naturgemäß - kurze Patchkabel statt 
langer Verlegekabel, deren Norm ich erst einmal nachsehen müßte.
Und es funktioniert mit der geänderten Version auch in der Praxis.

Ulrich schrieb:
> Nie wieder Messgeräte mit USB, ich verwende selbst Privat nur Geräte mit
> entweder Ethernet oder einen Ethernet/IEEE488 Adapter. Es heiß ja nicht
> um Sonst USBääh ;P

Hier waren die Meßgeräte bereits vorgegeben. Und leider haben heute sehr 
viele - auch teure - Meßgeräte nur noch eine USB-Schnttstelle. Das gilt 
gerade auch für viele Labormeßgeräte, da hat man dann keine Wahl.

Es sind hier auch keine 40 Meßgeräte, sondern vermutlich nur 8 mit dann 
jeweils 8 Sensoren, also 64 Sensoren.

Ansonsten bevorzuge ich auch eine Lösung über TCP/IP, weil das einfach 
besser räumlich skaliert und letztlich sogar auch preiswerter ist, weil 
es eine Netzwerkverkabelung fast überall gibt. Wir haben/hatten auch 
schon analoges Telefon, Video und sogar analoge Signale über das Kat6 
transportiert, weil das Kat5/6/7 Kabel in den meisten Fällen viel 
günstiger ist als irgendwelche anderen (Steuer-)Kabelvarianten.

Ulrich schrieb:
> Ich drücke für den Versuch die Daumen und würde mich über Rückmeldung
> freuen, ob es denn zuverlässig funktioniert.

Mache ich, denn ein Forum dient schließlich zum Informationsaustausch. 
Und vielleicht benötigt irgendjemand noch einmal so eine Lösung.
von Harald K. (kirnbichler)


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Svensson schrieb:
> Es sind hier auch keine 40 Meßgeräte, sondern vermutlich nur 8 mit dann
> jeweils 8 Sensoren, also 64 Sensoren.

Und wie weit sind die einzelnen Messgeräte voneinander entfernt?
von Ulrich (Firma: DC3AX) (uprinz)


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Sicher, ich habe da eine völlig andere Konfiguration, das gebe ich zu. 
Bei mir sind die "Sensoren" im Umkreis der Tischplatte gebunden und 
daher ist die Verkabelung theoretisch auch per USB problemlos möglich.

Wenn ich aber lese, in was für einer Umgebung Eure Messgeräte stehen, 
dann frage ich mich, ob man nicht besser Sensoren mit einem 
entsprechenden industriellen Bus genommen hätte und deren Messauswertung 
an einer anderen Stelle vorgenommen hätte... Aber ja, hätte hätte 
Fahrradkette, der Vertrieb hatte schon zugesagt, der Einkauf schon 
bestellt und die Entwicklung muss nun sehen, wie man das verklöppelt. 
Ich kenn's, ich kenn's ;)

Danke, für die Rückmeldung, dass es nun geht.
von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Das Problem ist nicht USB, sondern die falsche Verwendung.

Ist so, als wenn man mit einer Zange eine Schraube in eine Betonwand 
schlagen will und sich dann beschwert, dass die Schraube nichts taugt.
von Svensson (svensson)


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Ulrich schrieb:
> Wenn ich aber lese, in was für einer Umgebung Eure Messgeräte stehen,
> dann frage ich mich, ob man nicht besser Sensoren mit einem
> entsprechenden industriellen Bus genommen hätte und deren Messauswertung
> an einer anderen Stelle vorgenommen hätte...

Die Auswertung erfolgt auch jetzt in einem der beiden halbwegs 
"normalen" Räume, deshalb ja die langen Leitungen.

Nun bei dem anderen Meßsystem waren wohl die Sensoren das Problem. 
Angeblich IP68 und aus V2A-Edelstahl. Nach massiver Korrosion und 
anscheinend Wassereintritt (= zahlreiche Ausfälle) hat der Hersteller 
das geändert auf IP66 und "Edelstahl". Tja, das ist dann "Made in 
Germany" und führt zu langen Gesichtern...

Ich kann mir das eigentlich nur so erklären, daß es zu so einem 
Vertrauensverlust geführt hat, daß man sich dem anderen System, das man 
schon kannte und das nachweislich funktioniert (wenn auch anders 
eingesetzt) zugewandt hat.
von Ulrich (Firma: DC3AX) (uprinz)


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Svensson schrieb:
> Nun bei dem anderen Meßsystem waren wohl die Sensoren das Problem.
> Angeblich IP68 und aus V2A-Edelstahl. Nach massiver Korrosion und
> anscheinend Wassereintritt (= zahlreiche Ausfälle) hat der Hersteller

Aus meiner Marinezeit und auch durch meine Arbeit bei einem großen 
Schaltschrankhersteller weiß ich, bei Salzwasser rostet sogar Plastik. 
V2A ist da nicht genug, es muss V4A sein. Und selbst V4A hält nicht 
ewig.

Selbst im heimischen Pool ist V2A keine dauerhafte Lösung, wenn Chlor im 
Spiel ist.
von Mobile (mobileteser)


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Falls es Masseprobleme sind, würde ich versuchsweise einen USB Isolator 
einsetzen. Wenns nachher funktioniert, war es ein Masseproblem.
von Svensson (svensson)


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Ulrich schrieb:
> V2A ist da nicht genug, es muss V4A sein

Ja, das ist richtig. V2A hält nur eine begrenzte Zeit, die hier aber 
ausgereicht hätte. Leider hat sich die "Edelstahlhülle" - vermutlich des 
Zuliefers aus Fernost - als Stahlqualität unterhalb von V2A entpuppt. 
Und offenbar haben alle Sensorhersteller den gleichen Zulieferer...
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