Mehr Distanz
Möglichkeiten zur Erweiterung von USB3.0-Kabellängen
Fast jeder Kamerahersteller bietet heute USB3.0-Geräte in seinem Produktportfolio an. Die höhere Bandbreite geht jedoch zu Lasten der Kabellänge, die sich von 5m bei USB2.0 auf ca. 3m für USB3.0 reduziert hat.
Das aktive USB3.0-Kabel Spectra 3001-15 verfügt über einen zusätzlichen USB-Anschluss, um sicherzustellen, dass die volle Stromversorgung gewährleistet ist, und ermöglicht USB3.0-Kabellängen bis zu 15m. (Bild: Meilhaus Electronic GmbH)
Tatsächlich sind herkömmliche USB-Verbindungen nicht dafür geeignet, große Strecken zu überbrücken, da ab 5m Kabellänge ein zuverlässiger Datenfluss nicht mehr garantiert ist. Um USB-Verbindungen auch über große Distanzen nutzen zu können, gibt es verschiedene technische Möglichkeiten, wie z.B. USB Extension Kabel, USB-Hubs, Glasfaserkabel, USB-Verlängerung per CAT 5/6, USB over IP-Converter oder Wireless USB.
Passive USB3.0-Kabel/Hubs
…sind eine beliebte und relativ kostengünstige Option für Entfernungen von 3 bis 5m bzw. bis 30m über Hubs. Das Hauptaugenmerk bei passiven Kabeln muss dabei auf der Kabelqualität liegen, also der Fähigkeit, die Signalintegrität über die erforderliche Distanz aufrechtzuerhalten. Werden minderwertige Kabel eingesetzt oder die für das Kabel und die Schnittstelle spezifizierte Distanz überschritten, kann der Signalverlust zu unzuverlässiger Übertragung, Fehlern in der Anwendung oder zum kompletten Ausfall der Kamera führen. Ein hochwertiges passives Kabel sollte in der Lage sein, eine USB3.0-Kamera in 3m Entfernung zuverlässig zu betreiben. Einige passive (und oft recht teure) Kabel sind speziell für die Immunität gegen elektromagnetische Störungen (EMI/EMV) optimiert und arbeiten sicher bis zu einer Distanz von 4,5 bis 5m. Auch hochwertige, arretierende USB-Steckverbinder tragen zur Sicherheit bei. Natürlich ist es möglich, passive Kabel und USB3.0-Hubs mit eigener Stromversorgung zu kombinieren, um die Distanz zur Kamera zu erweitern. So wie es allerdings eine Begrenzung der Länge eines passiven USB3.0-Kabels gibt, so gibt es auch eine Begrenzung, wie viele USB-Hubs miteinander verbunden werden können. Die USB3.0-Spezifikation erlaubt nicht mehr als sieben Ebenen von Geräten. Host und Kamera zählen bereits als eine Ebene, so dass fünf weitere Ebenen für zusätzliche Hubs zur Verfügung stehen. Dies ergibt eine maximale Gesamtlänge von 30m (sechs Abschnitte à 5m). Zu bedenken ist aber, dass ein Aufbau mit mehreren Hubs mechanisch sehr fehleranfällig ist.
Aktive USB3.0-Kabel
Für Kameraanwendungen oder Systeme, die eine Verlängerung von 5 bis 15m erfordern, empfiehlt sich der Einsatz eines aktiven Qualitätskabels. Aktive Kabel sind Kupferkabel, in die eine Schaltung zur Erhöhung der Signalleistung integriert ist. Dadurch sind sie in der Lage die Signalintegrität auch über größere Entfernungen aufrechtzuerhalten. Idealerweise wird ein aktives Kabel wie das USB3.0 Spectra 3001-15 (nicht kompatibel mit USB 1.1 bzw. 2.0) vom Host-Computer mit Strom versorgt, um der Kamera oder einem anderen Peripheriegerät volle 5V/900mA Strom (gemäß USB3.0-Spezifikation) zur liefern.Natürlich ist auch die Kompatibilität mit Soft- und Hardware ein wichtiger Faktor. Dazu gehören u.a. Betriebssysteme (Windows, Mac OS X oder Linux), Host-Controller und die Interoperabilität mit Kameras aller USB3.0-Kamerahersteller.
USB3.1 Extender
…über Cat6a/7 Standard-Kupferkabel: sind die ideale Wahl für die Verlängerung von USB3.1 über Entfernungen bis 100m, z.B. der Raven 3104 oder der Maverick 63104. Ein USB3.1-Extender-System besteht typischerweise aus zwei Umsetzermodulen: Einem Extender-Modul am Host (LEX/Local Extender) und einem abgesetzten Extender-Modul (REX/Remote Extender). Beide Geräte bieten die Möglichkeit, beliebige USB-Gerätetypen über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung bis zu 100m über CAT6a/7 mit einem Host zu verbinden (der Maverick 63104 kann zusätzlich einen DisplayPort-Sink auf bis zu 100m verlängern). Dank eines Ethernet-Pass-Through unterstützen beide Extender zusätzlich eine Verbindung mit netzwerkfähigen Geräten oder die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur ohne Verlust der LAN-Konnektivität (der Maverick 63104 ermöglicht außerdem mit einem RS232-Pass-Through-Kanal Befehls- und Steuerungsanwendungen für RS232-fähige Geräte).
Über Glasfaser: Sollen mithilfe einer USB-Verlängerung größere Distanzen als 100m überbrückt werden, sind Glasfaserleitungen bestens geeignet. USB-Extender-Systeme über Glasfaser bestehen – ebenso wie USB-Verlängerungen über Cat – typischerweise aus zwei Umsetzer-Modulen, einem Extender-Modul am Host und einem abgesetzten Extender Modul. Anders als über Cat werden die Informationen über Glasfaser allerdings nicht elektrisch übertragen, sondern in optische Signale gewandelt und nach der Übertragung wieder in elektrische Signale zurückgewandelt. Die Glasfaserübertragung hat die Vorteile einer hohen Geschwindigkeit, vollständigen galvanischen Isolierung und Sicherheit gegen elektromagnetische Störungen auf der Übertragungsstrecke. In sicherheitsrelevanten Einsatzgebieten, etwa in der Medizintechnik oder dem Militär, wo störungsfreie Übertragung zwingend erforderlich sein kann, eignen sich USB-Extender-Systeme wie der Raven 3124, um Distanzen bis zu 200m zu überbrücken. Da Glasfaser keinen elektrischen Strom übertragen, werden die Extender-Module (LEX und REX) über externe Netzteile mit Strom versorgt.
