Netzausbau auch in entlegenen Gebieten realisieren

Bei dieser Highend-Systemplattform werden bis zu 96 Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen über Glasfaserpaare übertragen. Mit entsprechenden optischen Verstärkern werden so Übertragungsreichweiten bis zu 1000 km bei Übertragungsraten von bis zu 10 GBit/s pro Kanal erreicht. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Übertragungsleistung pro Slot, Zuverlässigkeit, Hochverfügbarkeit, aber auch an eine einfache Wartung. Denn moderne Versorgungsnetze, egal wie sie geartet sind oder ob es sich dabei um Daten- oder Energieübertragung handelt, müssen möglichst unterbrechungsfrei funktionieren. Deshalb sind die Anforderungen an die Systeme, die diese Netze steuern, einfach zu formulieren, aber schwierig umzusetzen: Hochverfügbarkeit bedeutet, dass sowohl planbare Unterbrechungen wie Software Updates als auch ungeplante Unterbrechungen durch Hardware- oder Software-Ausfälle minimal sein sollen.

Flexibles Switch Management: Switch für Hot Swap Heitec

Einer der drei innovativen und hot-swap-fähigen Lüftereinschübe Heitec

Zwei redundant ausgelegte PEMs (Power-Entry-Module) mit integrierten Signalleuchten Heitec

Heitec konzipierte, entwickelte und fertigte die Plattform nach Kundenspezifikationen. In einer Konzeptstudie wurden die wichtigsten Anforderungen bezüglich Produktverfügbarkeit, Hochverfügbarkeit der Kontrollfunktion (High Availability), Schnittstellen, Wärmemanagement, Leistung sowie der Funktionsumfang erfasst und in einem zweiten Schritt die detaillierten Anforderungen in einem System-Lastenheft definiert. In Absprache mit dem Kunden wählte Heitec als Basisarchitektur den Advanced-TCA-Standard (Advanced Telecommunications Computing Architecture) aus, der durch seine Marktakzeptanz Zugang zu vielfältigen Technologien, eine zukunftssichere Produktstabilität sowie Langzeitverfügbarkeit eröffnet. Advanced-TCA zeichnet sich durch hohe Skalierbarkeit und Bandbreite sowie flexibles Switch Management aus, managt hohe Packungsdichten und entspricht den Anforderungen für fortschrittliches und anspruchsvolles Carrier-Grade-Telekommunikationsequipment. Das Gesamtsystem hat eine Tiefe von 332 mm, eine Höhe von 10 HE und misst 19 Zoll in der Breite.

Signalintegritätsanalyse

Die Backplane des Netzwerkknotens wurde gemäß den Kundenwünschen entwickelt. Heitec führte eine Signalintegritätsanalyse durch. Die Backplane bildet die Basis des Netzwerkknotens und bietet Platz für bis zu zwölf Schnittstellenkarten, zwei Steuereinheiten und zwei Power-Entry-Module (PEM). Ein besonderes Augenmerk musste bei der Entwicklung des kompakten Systems auf eine effiziente Entwärmung und die Gewährleistung der Hochverfügbarkeit für die komplexe unterbrechungsfreie Datenverarbeitung gelegt werden, und das obwohl der hohe Durchsatz gleichzeitig zu großer Wärmeentwicklung im Gehäuse führt. Das vollbestückte System erreicht eine Gesamtleistung von zirka 2350 W.

Im Gegensatz zu mechanischen Bauteilen wie Gehäuse und Backplane werden in hochverfügbaren Systemen aktive Elektronikteile (Baugruppen) sowie Power Supplies und vor allem Lüfter, deren MTBF aufgrund der bewegten Teile deutlich geringer ist, redundant konzipiert, wobei all diese aktiven Komponenten mit Hot-swap-Mechanismen für schnelle Austauschbarkeit im laufenden Systembetrieb ausgerüstet sind.

Auf der nächsten Seite geht es um die in der Konzeptphase durchgeführte Thermosimulation

Thermosimulation vor der Konzeptphase Heitec

Thermosimulation nach der Konzeptphase Heitec

Mit den Erkenntnissen aus der während der Konzeptphase durchgeführten Thermosimulation, die im Vorfeld mögliche Hot Spots an der dicht gepackten Elektronik zu vermeiden hilft, entwickelte Heitec deshalb drei redundante, hot-swap-fähige Lüftereinschübe. Jeder Einschub enthält eine eigens für die Applikation entwickelte Lüftersteuerung, welche die zwei integrierten Radiallüfter temperaturabhängig regelt, den Ausfall eines Lüfters erkennen und an den Host melden kann. Die Einschübe sorgen für die Entwärmung von vier Slots und sind so konzipiert, dass sie bei Bedarf schnell ausgetauscht werden können und das Gesamtsystem funktionsfähig bleibt.

Eine SEEPROM-Karte (Serial Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) für die Speicherung wichtiger Daten wurde ebenso wie die Stromversorgungsmodule (PEM) speziell für diesen Anwendungsfall entwickelt. Die Stromversorgungsmodule sind ebenfalls redundant ausgelegt, wie alle anderen Module von vorne zugänglich und mit geringem Aufwand austauschbar.

Wie eingangs erwähnt müssen computergesteuerte Kontrollsysteme komplexer Versorgungsnetze über Redundanzmodelle verfügen, was hohe Anforderungen an alle Einzelbestandteile stellt und vor allem ein nahtloses Ineinandergreifen von Mechanik, Hardware und Software erfordert. Der hier gewählte Advanced-TCA-Standard erweist sich als ideale Basis für große Übertragungsleistung, Hochverfügbarkeit, Redundanz und einfache Wartung.

Jede einzelne Komponente dieses Systems ist sorgfältig ausgewählt, um punktgenau den Anforderungen der Zielapplikation zu entsprechen. So entsteht zu einem sehr frühen Zeitpunkt ein Gesamtbild, das nicht nur die Entwicklungsphase, sondern auch die Serienphase inklusive Funktionstest und die Anforderungen bezüglich Langzeitverfügbarkeit technisch und kommerziell beinhaltet.

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