¿Qué tan confiable es un bus USB conectado en cadena? ¿Cuáles son los riesgos y cómo se pueden minimizar?

Introducción

El USB ha existido desde hace bastante tiempo, utilizado ampliamente incluso en las industrias automotriz, marina y espacial hasta cierto punto. Sin embargo, ciertas formas de comunicación son más confiables que otras en términos de:

• Posibilidad de redundancia en caliente.

• Protección del equipo conectado contra fallas en otras conexiones (sobretensiones, cortocircuitos, mal comportamiento [datos, niveles de voltaje, temporización ...] ...) o en el mismo concentrador / interruptor

• Gran tiempo medio antes de la falla ("congelamiento" o falla de hardware)

Por lo general, la tasa de error es un poco menos importante ya que la detección / corrección (que puede requerir retransmisión) es manejada por la biblioteca / pila de protocolos.

Pregunta

Me gustaría saber qué tan confiable es un sistema basado en un concentrador USB (por ejemplo, 16 puertos, ya sea en cadena o no). Lo que comúnmente puede salir mal y lo que se podría hacer (protecciones / topologías ...) para evitar la propagación de fallas de un solo punto (idealmente, simplemente cambiaría el equipo defectuoso y estaría listo para funcionar).

Problema específico

Para un equipo específico en el trabajo, necesito conectar 16 dispositivos a una PC primaria y una PC redundante (tomar el control si la otra falla). El 75% de los dispositivos tienen Ethernet y USB y el 25% son solo USB, y me pregunto si debería simplificar todo (lo que también puede aumentar la confiabilidad) usando solo USB o tener ambos para maximizar la confiabilidad. Para USB, el cambio entre las 2 computadoras se haría usando un interruptor manual.

Para ilustrar, el concentrador que estoy considerando es este , manejando picos de <350W pero no parece aislado; Tengo el presentimiento de que están usando en exceso el término "industrial", por lo que puedo cambiarlo por varios 7 puertos encadenados. El equipo conectado es un grupo de controladores de temperatura PID industriales, un UPS y un termómetro de precisión. Sin embargo, esta pregunta es más general.

Tiene razón en que las sobretensiones son una preocupación por fallas en cascada; También es cierto que el USB no está aislado galvánicamente por defecto, y de hecho es un dolor en la grupa para aislar debido a su naturaleza semidúplex, bidireccional, diferencial pero no siempre (¡explosión del SE0!). Afortunadamente, la buena gente de Analog Devices intensificó y armó el ADuM4160 para encargarse de todas las partes realmente difíciles del aislamiento USB, mientras que solo admite operaciones de baja o plena velocidad, y no puede pasar señales de negociación de baja / plena velocidad, lo que significa que no puede integrarse en un "bulto" USB aislado de uso general sin ayuda, sigue siendo lo más parecido a un aislador USB genérico disponible.

Suponiendo que esté disponible un suministro confiable de 5 V a los concentradores, y preferiblemente un suministro de 5 V por concentrador (¡no es difícil!), Dividiría los concentradores en 4 puertos cada uno y aislaría el puerto ascendente para cada concentrador; elija aquí su conjunto de chips de concentrador favorito . Junto con una buena supresión de sobretensiones por puerto, para lo cual especificaría un par de dispositivos Bourns TBU en serie con D + / D- y un supresor de baja potencia y alta capacidad de derivación además de una pinza MOV y TVSS + limitador de corriente o PPTC para Vbus y la red obligatoria TVSS / clamp para D + / D-, esto debería limitar la propagación de sobretensiones a través de la red USB.

Trabajo en el departamento de TI en mi lugar de trabajo y muchas personas en mi lugar de trabajo ejecutan varios dispositivos a la vez en un concentrador USB de seis puertos. Nunca he tenido ninguna queja o problema con ellos, ya sea en casa o entre otras personas en mi lugar de trabajo. Podemos intercambiar en caliente cualquier dispositivo en el concentrador sin problemas. Sin embargo, lo que hay que tener en cuenta es que el ancho de banda se compartirá en todos los dispositivos en un concentrador. Esto significa que si tiene dos discos duros USB 3.0 (teóricamente 5 Gbit / s) que se ejecutan en un concentrador que transfieren información entre sí, solo se transferirán a 2.5 Gbit / s cada uno (en condiciones teóricas óptimas).