Modularer Box PC für Bahnanwendungen

Mainz – 21. Juni 2022 – ELTEC Elektronik, eine Geschäftseinheit von Westermo und Teil der schwedischen BEIJER GROUP, hat mit der PCEye MC-R eine robuste, modulare Rechnerplattform mit verschiedenen CPU-Optionen zur Skalierung der Leistung auf den Markt gebracht. Der PCEye MC-R ist ein individuell konfigurierbarer, bahntauglicher BoxPC in sehr kompakter Bauweise mit Schnittstellen für Gigabit Ethernet, RS232/422/485, DisplayPort, USB 3.0 und Audio in der Grundausführung. Durch seinen modularen Aufbau kann das Basissystem um bis zu sieben Schnittstellen-, Kommunikations- oder Massenspeichermodule erweitert werden. Darüber hinaus ermöglicht das zugehörige Gehäusekonzept eine Vielzahl von Montagemöglichkeiten, von Hutschiene bis 19"-Rackmount.

Der PCEye MC-R wurde konform zur Bahnnorm EN 50155 (IEC 60571) entwickelt und kann wartungsfrei in einem Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +70°C eingesetzt werden. Von der neuen Computing-Plattform, die auf dem offenen ModBlox7-Standard basiert, profitieren Zughersteller, Bahnbetreiber, Integratoren und viele weitere industrielle Branchen, wo bislang traditionelle proprietäre BoxPCs eingesetzt wurden.

Aktuelle BoxPCs sind üblicherweise proprietäre Systemlösungen mit geringer Flexibilität bezüglich ihrer Ausstattungsmerkmale und Montageoptionen. Zudem bieten nur sehr wenige BoxPCs bahntaugliche Netzteile oder bahntypische Schnittstellen wie MVB oder spezifische Sensor-Interfaces. Der ModBlox7-Standard überwindet diese Nachteile: Er bietet ein Baukastensystem, bei dem Netzteile, CPU- und I/O-Module unterschiedlicher Hersteller miteinander kombiniert werden können, um maßgeschneiderte Lösungen für jede Applikation zu erzielen.

Ein weiterer Vorteil: Im Gegensatz zu anderen modularen Konzepten wird keine gesonderte Backplane oder Systemüberwachungseinheit benötigt. Dies reduziert die sonst üblichen Overhead-Kosten und ermöglicht den Aufbau kostengünstiger Rechnerlösungen, die bei Bedarf noch erweitert oder flexibel sich ändernden Bedürfnissen angepasst werden können.

Für zeitgemäße Embedded-Systeme wird heute mehr denn je ein offener Standard gefordert, der die Vorteile bisheriger System-Designs mit denen von BoxPCs vereint. Hierfür sind ein einheitlicher Formfaktor einschließlich entsprechender Montageoptionen sowie klar definierte Schnittstellen zwischen den funktionalen Gruppen innerhalb des BoxPCs erforderlich.

Diesen Ansatz verfolgt unter anderem auch die PICMG – ein gemeinnütziges Konsortium aus mehr als 130 vielfältig spezialisierten Mitgliedsunternehmen, die gemeinsam Embedded-Computing-Spezifikationen, wie die neue PICMG-Formfaktor-Spezifikation ModBlox7 auf den Weg bringen, und offene Standards bei vielen Embedded-Computing-Anwendungen realisieren. ELTEC hat die neue Spezifikation in einer Task Force federführend mit 18 weiteren Unternehmen definiert.

Für industrielle Endanwender liegen die Vorteile eines offenen BoxPC-Standards in der kosteneffizienten Gestaltung der dedizierten Systeme und der flexiblen Austauschbarkeit von Komponenten, um die Plattform für spezielle Aufgaben anzupassen. Eine hohe Verfügbarkeit der fertigen Module ist gewährleistet und der Kunde bezahlt nur das, was er für seine Anwendung benötigt. Auch die Hersteller profitieren von offenen Standards, da sie aufgrund der Interoperabilität nicht jedes Gerät einschließlich der Embedded-Komponenten selbst entwickeln müssen, sondern sich voll auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren können.

ELTEC und verschiedene Partner-Unternehmen treiben derzeit die Standardisierung innerhalb der PICMG stark voran, um eine herstellerübergreifende Kompatibilität und Interoperabilität zu ermöglichen. Die PCEye MC-R Plattform ist ein erstes Ergebnis dieser Initiative – ein modulares, skalierbares und individuell konfigurierbares System mit integrierter GNSS-Funktionalität für maßgeschneidertes Embedded-Edge-Computing in vielen herausfordernden Bereichen, wie beispielsweise im Bahnbereich. Zu den typischen Anwendungen zählen die vorausschauende Wartung, die Sprachkommunikation, die Fahrgastinformation, Fahrscheinsysteme, IoT-Gateways, Diagnosesysteme, das Edge Computing und datenbasierte Cloud-Services.

Das lüfterlose, wartungsfreie Design der PCEye MC-R bietet verschiedene Montageoptionen, wie die DIN-Schienen-, Wand- oder 19"-Rack- bzw. Sub-Rack-Montage, für eine flexible Integration in Zügen, Bussen oder Schaltschränken. Das System lässt sich bei geringstem Platzbedarf einfach in verschiedene Umgebungen integrieren. Aufgrund des modularen Konzepts können diverse Erweiterungsmodule problemlos implementiert werden, um kundenspezifische Anforderungen und Funktionen zu erfüllen. Die Erweiterungsmodule sind vormontierte Einheiten, die flexible Konfigurationen ermöglichen und dafür sorgen, dass das gewünschte individuelle System innerhalb kürzester Lieferzeit verfügbar ist.

Typische Funkerweiterungsmodule sind z.B. optionale Wi-Fi-Module, wie 3x3 MIMO 11ac-, sowie LTE- und Vorgänger-Module. Die Anzahl der Module ist dabei je nach Power-Budget flexibel konfigurierbar. Die Funkschnittstellen sind für 5G vorbereitet und auf 11ac Wave 2 sowie 11ax Wi-Fi 6 mit integriertem Bluetooth aufrüstbar, um die Netzwerkeffizienz zu steigern und den Datendurchsatz zu maximieren. Dabei werden länderspezifische 5G/LTE/Wi-Fi-Standards für den weltweiten Einsatz in allen Zugtypen übernommen. Jedes 5G/LTE-Modul kann mit bis zu vier SIM-Karten ausgestattet werden, um eine optimale Netzabdeckung und maximale Flexibilität zu gewährleisten. Die Wi-Fi-Schnittstellen ermöglichen einen Client-Betrieb des Systems, z. B. bei der vorausschauenden Wartung, sowie die Anbindung von Clients im Access-Point-Betrieb mit hohen Datenraten.

Zukünftig wird es weitere Module geben, die dann als offener Modulbaukasten fungieren. Damit wird es noch einfacher, die modulare Computing-Plattform für den jeweiligen Anwendungsbereich zu konfigurieren und das System auf neue Anforderungen auszurichten.

Um die Speicherkapazitäten des PCEye MC-R mit einem internen Speicher zu erweitern, ist ein Einbauraum für eine M.2 Solid-State-Disk vorhanden. Der optionale interne SSD-Speicher lässt sich von standardmäßigen 120 GB auf bis zu 960 GB aufrüsten. Er kann für ein lokales, fahrzeuginternes Video- und Audiostreaming oder zur Speicherung von Sensordaten für die vorausschauende Wartung verwendet werden.

Das PCEye MC-R bietet ein Open-Source-Betriebssystem auf Linux-Basis sowohl zur Realisierung von kundenspezifischen Anwendungen als auch zur Konfiguration der Wi-Fi- und 5G/LTE-Module. Darüber hinaus unterstützt das eingebaute Trusted Platform Module diverse Sicherheits- und Verschlüsselungsfunktionen und gewährleistet die Sicherheit der Kommunikation.