Entwicklung eines Managed Switches der Enterprise-Klasse
Das Projekt auf einen Blick: Wir entwickelten einen leistungsfähigen L2/L3-Managed-Switch für einen führenden Anbieter von Telekommunikationsausrüstung auf Basis des SparX-5-SoC von Microchip. Der modulare Aufbau ermöglicht eine flexible Konfiguration. Das gesamte System wird vollständig passiv über robuste Aluminiumkühlkörper gekühlt. Durch thermische Simulationen wurde das Design optimiert, um eine hohe Zuverlässigkeit und Energieeffizienz zu gewährleisten.
Kunde & Herausforderung
Ein führender Anbieter von Telekommunikationsausrüstung für Unternehmenskunden wollte sein Produktportfolio erweitern, um der steigenden Nachfrage nach schnellen und zuverlässigen Netzwerken gerecht zu werden. Das Unternehmen beauftragte Promwad mit der Entwicklung einer neuen Generation von L2/L3-Managed-Switches, die hohe Leistung, Flexibilität und eine einfache Integration in die bestehende Infrastruktur bieten sollten.
Lösung
1. Hardwareentwicklung
Die Hardwareplattform des L2/L3-Managed-Switches basiert auf Komponenten von Microchip:
- SparХ-5-SoC;
- PHY-Chips für 1G/100M-Ethernet-Ports;
- PoE-Controller.
Das Gerät unterstützt zwei Stromversorgungseingänge, die beide von der Software überwacht werden. Fallen beide Eingänge aus, kann die Software ein SNMP-Dying-Gasp-Paket an einen festgelegten Netzwerkhost senden.
Architekturdiagramm des L2/L3-Managed-Switches
Der Switch ist modular aufgebaut. Die RJ-45-Leiterplatten für 1G/100M-Ethernet sind in mehreren Varianten erhältlich:
- 4 oder 8 Ports;
- mit oder ohne Unterstützung für Power over Ethernet (PoE).
Die Hauptplatine ermöglicht den Einbau von einer oder zwei RJ-45-Leiterplatten. In der aktuellen Ausführung wird die PoE-Funktion nur auf einer Leiterplatte unterstützt. Das Design kann jedoch entsprechend angepasst werden.
Der Versorgungsspannungsbereich liegt ohne PoE bei 10 bis 60 V (für PoE sind 50–57 V erforderlich). Alle internen Komponenten sind galvanisch von der externen Stromversorgung getrennt.
2. Softwareentwicklung
Die Gerätesoftware basiert auf der Switch-Anwendung IStaX von Microchip, die zahlreiche Funktionen eines L2/L3-Switches bereitstellt und die Konfiguration über eine Kommandozeilenschnittstelle (CLI) oder eine Weboberfläche ermöglicht. Um die kundenspezifische Hardwarekonfiguration während des Build-Prozesses zu unterstützen, passten wir Teile der IStaX-Anwendung sowie weitere Softwarekomponenten wie das Linux-Betriebssystem und den Bootloader an.
3. Industriedesign und mechanische Konstruktion
Der Switch verfügt über ein robustes Stahlgehäuse mit Kühlkörpern aus Aluminiumlegierung und kann auf einer DIN-Schiene montiert werden.
Wir führten eine thermische Simulation des Geräts durch, um Komponenten mit Überhitzungsrisiko zu identifizieren und die entsprechenden Probleme vor Beginn der Fertigung zu beheben.
Thermische Simulation des Gerätebetriebs mit Darstellung der Temperaturverteilung auf den Komponenten und in der Umgebung
Thermische Simulationen helfen uns, Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung auf den Leiterplatten bereits in der Entwicklungsphase zu identifizieren. Anschließend können wir die Bauteilplatzierung oder das Leiterplattendesign anpassen, andere Wärmeleitpads einsetzen oder weitere Maßnahmen ergreifen, um die Temperatur kritischer Komponenten zu senken.
Visualisierung der Luftströmung um das Gerät, die unsere Berechnungen und den effizienten Wärmeaustausch bestätigt: Die Luft wird an den Kühlkörpern erwärmt
Das Kühlsystem des Switches arbeitet vollständig passiv. Der gesamte Wärmeaustausch erfolgt über zwei Kühlkörper an beiden Seiten des Geräts.
Geschäftlicher Nutzen
Unser Kunde erweiterte sein Produktportfolio um eine Lösung, die Endanwender flexibel an ihre individuellen Anforderungen anpassen und konfigurieren können. Das passive Kühlsystem sorgt für hohe Zuverlässigkeit bei minimalem Wartungsaufwand und senkt dadurch die Betriebskosten für die Endanwender.
Mit der Markteinführung dieser Lösung kann unser Kunde seine Position als Branchenführer behaupten.
Weitere Leistungen rund um Netzwerk-Switches
- Maßgeschneiderte stapelbare Switches: Entdecken Sie unsere Expertise in der Switch-Entwicklung auf Basis der Microchip-SDKs (WebStaX, SMBStaX, IStaX).
- Netzwerk-Switch für ein Datenerfassungssystem: Eine Fallstudie zur Entwicklung eines industriellen Netzwerk-Switches für Dewesoft, einen Entwickler von Datenerfassungssystemen.
