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24 DESIGN&ELEKTRONIK 07 2020 Bild 3 Übertragungsraten von Rechner-Bussystemen in MByte s Funktechnik durch simultane Nutzung von Frequenz Zeit und Raum und einer intelligenten Signalverarbeitung gleichzeitige Datenübertragungen über mehrere Antennen zu senden und zu empfangen Jeder Empfänger erhält nun die Funksignale aller Sendeantennen und errechnet ein optimales Eingangssignal Mit 5G sind theoretische Geschwindigkeiten von 10 GBit s möglich was eine hundertmal schnellere Geschwindigkeit als LTE darstellt Praktisch ist es mit derzeit erhältlichen Modulen möglich eine Übertragungsgeschwindigkeit von <5 GBit s zu erreichen Im 4G-Netz beziehungsweise LTE Advanced 2014 war es bislang möglich bis zu 600 MBit s im Downund bis zu 1 GBit s im Upload zu erzielen LTE 2010 das auf der UMTS-Struktur aufbaut erlaubt zum Vergleich eine Bandbreite von 150 MBit s Bei providerbedingter Reduzierung auf Edge-Geschwindigkeit 2006 ist jedoch lediglich eine Bandbreite von bis zu 220 kBit s möglich Bild 2 ■ Interne müssen mit externen Schnittstellen Schritt halten Die schnellste Wireless-Verbindung nutzt jedoch nichts wenn man die Daten weder verarbeiten noch zum Senden zur Verfügung stellen kann Bislang war PCIe Mini Card der etablierte Formfaktor für Wireless-Module Dieser Standard unterstützt neben USB 2 0 auch eine Anbindung per PCIe Gen2 mit einer Lane Für bisherige LTE-Module war die USB-2 0-Anbindung mit maximal 40 MByte s möglich WirelessModule mit 2 4 GBit s konnten mit der zur Verfügung stehenden PCIe-Gen2-Verbindung bei dieser Schnittstellenanbindung mit maximal 4 GBit s theoretisch unterstützt werden Bild 3 Dieser Standard ist aufgrund steigender Übertragungsgeschwindigkeiten veraltet und wird durch den neuen Standard M 2 abgelöst Hier stehen den Modulen je nach Codierung USB 3 0 oder auch PCIe mit vier Lanes und noch weitere Signale Busanbindungen wie SATA III DP oder I2 Czur Verfügung Die Größe von M 2-Modulen ist durch deren Formfaktor gekennzeichnet dieser gibt die Breite mal die Länge an Beim Formfaktor 2280 zum Beispiel ist das Modul 22 mm breit und 80 mm lang Der M 2-Standard sieht Module vor die 12 16 22 oder 30 mm breit und 16 26 30 38 42 60 80 oder 110 mm lang sein können Derzeit werden vier unterschiedliche »Keys« für M 2-Module und den entsprechenden Sockel verwendet ■ Key Akennzeichnet Module für drahtlose Verbindungen wie Wi-Fi Frequenzbereich 2 4 bis 5 9 GHz Bluetooth NFC und oder WiGig Frequenz 60 GHz Zu den verwendeten Modul-Formfaktoren gehören 1630 2230 und 3030 ■ Key B Anwendungen die WWAN+GNSS oder Solid State Drives SSD einsetzen Zu den verwendeten Modul-Formfaktoren gehören 3042 2230 2242 2260 2280 und 22110 ■ Key E Anwendungen die drahtlose Konnektivität einschließlich Wi-Fi Bluetooth NFC oder GNSS nutzen Zu den verwendeten Modul-Formfaktoren gehören 1630 2230 und 3030 ■ Key M Anwendungen die Host Interfaces verwenden die entweder von PCIe mit bis zu vier Lanes oder SATA sowie von Solid State Storage Devices SSD unterstützt werden Zu den verwendeten Modul-Formfaktoren gehören 2242 2260 2280 und 22110 Übertragungsraten von 5 GBit s theoretisch bei USB 3 0 und 32 GBit s mit vier Lanes bei PCIe Gen3 eröffnen dem Modulmarkt auf Basis des M 2-Standards neue Möglichkeiten erschließen im Zusammenspiel mit weiteren Modulen und Standardschnittstellen wie COM Express SMARC und COM HPC auf Systemebene grundlegend neue Märkte und bieten viele Applikationsmöglichkeiten vereint in einem Gerät ■ Eine Plattform für alle passenden Modulstandards Je nach Komplexität des Designs und den Anforderungen an Bandbreite Signalvielfalt Rechenleistung und Stromaufnahme können bei der Systemkonfiguration beispielsweise COM Express Boards gewählt werden und es lassen sich in Kombination mit FPGA-Boards auf SMARC-Basis eine große Varianz an Schnittstellen abbilden Dennoch ermöglicht dies eine kundenspezifische Systemlösung jedoch auf Basis etablierter und entsprechend zertifizierter Standardkomponenten welche mehrere notwendige Komponenten einer neuen Infrastruktur wie Gateway Rechenzentrale und Schnittstelle zur Cloud inklusive sicherer und zugleich schneller Datenübertragung in einem Gerät vereint Basierend auf den Erfahrungen und dem Austausch mit seinen Kunden hat Heitec deshalb die Embedded-Systemplattform HeiSys entwickelt welche die über die Jahre gewonnenen Erkenntnisse kombiniert zukünftige Trends aufgreift und die Vorteile etablierter Module nutzt Die neue Systemplattform ist für die Bereiche Medizin Energie und Verkehrstechnik Industrie und Digitalisierung geeignet und kann unter anderem die Aufgaben eines Gateways übernehmen Durch die Auswahl auf standardisierten Schnittstellen basierender und dadurch herstellerunabhängiger Module lässt sich ihre Rechenleistung skalieren sowie multidimensionale Modularität in punkto Kommunikation und I OSchnittstellen erreichen jk www designelektronik de Embedded-Computing Modulare Systeme