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er synchrone Multiplexer Flex/PlexMS1/4 mit Add/Drop-Funktionen undCross-connect-Mglichkeiten rundetdas Systemkonzept von Marconi Com-munications GmbH in der Fernnetzebe-ne, im Ortsnetzbereich und im Teilneh-meranschlussbereich ab. Das System-konzept untersttzt dabei die durchITU-T und ETSI ETS 300 147 definierteSDH-Multiplexstruktur (Synchrone Digi-tale Hierarchie). Entsprechend den ge-forderten Multiplexfunktionen und denNormen bzw. Empfehlungen wird dersynchrone Multiplexer als Terminal-,Add/Drop- und Cross-connect-Multiple-xer eingesetzt. Damit kann ein bertra-gungsnetzwerk (Bild 1) sehr flexibel

und sicher aufgebaut werden. Der syn-chrone Multiplexer FlexPlex MS1/4 istmodular aufgebaut und besteht ausden Line-Modulen (LM), Switch-Modu-len (SWM) und den Access-Modulen(AM). Durch das in allen Ebenen verwirk-lichte modulare Konzept knnen bei je-der Erweiterung des Multiplexers bereitsvorhandene Baugruppen weiterver-wendet werden. Alle Multiplexer-Typen(TMS, AMS, XMS) werden mit dem glei-chen Baugruppentrger (Bild 2) reali-siert. Dieser Baugruppentrger fr denFlex/Plex MS1/4 kann mit 4 LM, 2 SWM, 8AM und 1PRM (Prozessor-Modul) be-stckt werden (Bild 3). Die Erweiterungdes FlexPlex MS1/4 mit AM kann inner-

halb eines Baugruppentrgers ohneAuerbetriebnahme bestehender Ver-bindungen und ohne Betriebsunterbre-chung durchgefhrt werden (Hot-Swap).Auch eine Erweiterung mit zustzlichenBaugrupperntrgern ist mglich.

Backplane-AufbauDer neue Baugruppentrger fr densynchronen Multiplexer ist so modifi-ziert, dass er sowohl alle bisher einge-setzten Typen von Baugruppen aufneh-men kann als auch den Betrieb von neuentwickelten Baugruppen ermglicht.Das erforderte die Entwicklung einer

sehr komplexen Back-plane, sie ersetzt diebisher verwendetenzwei Backplanes desVorgngersystems.Die Backplane wird inEinpresstechnik gefer-tigt (smtliche Steck-verbinder). Sie vereintdie beiden bisherigenBackplanes auf einem14lagigen Multilayer(siehe Bild 4).Alle restli-chen bentigten Bau-elemente sind B-seitigals SMD aufgebracht(Reflow-Ltung). DieBackplane wird bei Ernivollstndig geprft undmit der Testdokumen-tation ausgeliefert.Die Backplane ist Teildes Baugruppentr-gers und stellt zum ei-

Manfred Schock, Siegfried Fresser Moderne Telekommunikationsnetze mssen die Nachfrage nach immer greren ber-

tragungskapazitten auf mglichst kleinem Raum bei hoher bertragungsgte und hoher Verfgbarkeit erfllen.

Daraus ergeben sich hchste Ansprche nicht nur an die verwendeten Schaltungskomponenten, sondern auch an das

Leiterplatten-Layout, die Backplanes und an die Steckverbinder. Die entsprechenden Steckverbinder, Backplanes bzw.

Baugruppentrger mssen dabei insbesondere Kriterien wie gutes Hf-Verhalten und hohe Kontaktdichte erfllen,

denn die Datenraten werden immer hher und es knnen gar nicht genug Signalkontakte pro Boardflche zur Verf-

gung stehen. Am Beispiel eines synchronen Multiplexers wird im folgenden der komplexe Aufbau einer modernen Tele-

com-Backplane beschrieben.

Verbindungstechnik in modernen MultiplexernKomplexe Multilayer-Backplane in Einpresstechnik alsstabiles Rckgrat

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Bild 1: Beispiel eines bertragungsnetzes mit den Multiplexer Flex/Plex MS1/4

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nen die Verbindung der Steckbaugrup-pen ber Connection-Panel-Module(CPMs) nach auen zur Verfgung, zumanderen werden die Baugruppen berein Eingangsfilter mit der Batteriespan-nung versorgt. Auerdem sind smtli-che Verbindungen zwischen den Bau-gruppen auf der Backplane realisiert.Ge-genber dem bisherigen Baugruppen-trger wurden auer der fertigungs-technischen Optimierung der Backpla-ne auch am mechanischen Aufbau Ver-besserungen zur Durchlftung der Bau-gruppen und Erweiterungen fr zustz-liche Stromversorgungsmodule vorge-nommen.Durch Einsatz von AM-Baugruppen mitFernspeisung ber Kupfer-Doppeladernwurde der obere Teil der Backplane mo-difiziert, um die Redundanz der AM-Steckpltze zu gewhrleisten undgleichzeitig die ntigen Sicherheitsab-stnde nach DIN EN 60950 zu denFernspeiseleitungen einzuhalten.Die Impedanz der LSLeitungen (Low-Speed-Leitungen zur bertragung vonSignalen mit bis zu 5 Mbit/s) soll 120betragen. Sie wurden auf den Innenla-gen des Multilayers verlegt.Die unsyme-

trischen HSLeitungen (High-Speed-Leitungen zur bertragung von Signa-len mit mehr als 34 Mbit/s, Impedanz75 10 %) sind auf den Auenlagenverlegt.Um eine komplette automatische Be-stckung der Backplane mit Steckver-bindern zu ermglichen, musste der un-

tere Teil der Backplane, der im Vorgn-gersystem wegen Verwendung von be-drahteten Bauelementen noch in Lt-technik ausgefhrt war, auf Einpress-technik umgestellt werden.Auf der neuen Backplane werden zu-stzliche berwachungsfunktionen be-reitgestellt, was eine Erweiterung desVersatile Serial Bus (VSB) erforderlichmacht. Einmal sollen die neu hinzuge-fgten Stromversorgungsmodule ber-wacht werden und zum anderen soll ei-ne Erweiterung des Speichers fr dieAdressinformationen durch ein weiteresserielles EEPROM vorgenommen wer-den. Fr das zustzliche EEPROM wirdein weiteres ChipSelectSignal er-zeugt, das ber einen Demultiplexer ausden zwei ChipSelectSignalen fr diebeiden schon vorhandenen EEPROMsgeneriert wird.Die High-Speed-Leitungen zwischenden oberen SV der AMSteckpltze undden CPM-AM-Steckpltzen sind als 75--Leitungen ausgefhrt. Aus Toleranz-grnden werden diese Leitungen aufden Auenlagen aufgebracht, da dieueren Schichten der Leiterplatte inKerntechnik ausgefhrt sind und somit

Bild 2: Baugruppentrger fr den Flex-Plex MS1/4

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kleinere Z-Wert-Toleranzen erreicht wer-den (Bild 5).Die Auswertung von Schliffbildern einerTestbackplane hat ergeben, dass Frei-

flchen zwischen den Leitungen mg-lichst durch flchige Kupferstrukturenaufgefllt werden sollten,um eine gleich-mige elektrische Feldverteilung frden Kupferauftrag ber die gesamte LPzu gewhrleisten. Beim Aufkupfern derueren Schichten wird damit eine we-sentlich bessere Kontinuitt der ZLei-tungen erreicht.Die Low-Speed-Leitungen sind als sym-metrische 120--Leitungen auf Innenla-gen der Backplane verteilt. Ebenfalls aufden Innenlagen sind im unteren Bereichder Backplane unsymmetrische 50--Leitungen verlegt, die als Daten- undTaktleitungen fr 77 Mbit/s zwischenden Zentralbaugruppen und den AMBaugruppen ausgelegt sind.

Komplette Fertigung und TestBei der Entwicklung der neuen Backpla-ne wurde Erni von Marconi schon frh-zeitig eingebunden und mit der Bereit-stellung einer entsprechend spezifizier-ten und vollstndig getesteten Backpla-ne beauftragt. Die Backplane wird beiErni komplett bestckt - unter Ausnut-zung der modernen Einpresstechnik -und getestet. In diesem Fall kommenu.a. 96polige DIN-Steckverbinder der Er-com-Reihe, eine hochpolige DIN-Versi-on (Ercom E160) sowie weitere DIN-Steckverbinder zum Einsatz.Die Backplane wird bei Erni in einem

Baugruppentrger geprft. Nach derSichtprfung wird die komplett be-stckte Backplane getestet. Mit Hilfe ei-nes 60-V-Spannungstests werden alle

Signalpunkte auf das Vorhandensein derVerbindung und auf Kurzschluss ber-prft. Auch die vorhandenen Widerstn-de werden von dem Prfsystem getes-tet. Letztendlich erhlt der Kunde einekomplett bestckte, und mit Prfproto-koll versehene Backplane fr die weitereSystem-Implementierung.Eine Besonderheit auf der Backplanesind die drei seriellen EPROMs. Auch die-se werden zusammen mit einem Paral-

lel/Seriell-Wandler und den Chip-Select-Bausteinen einer elektronischen Funk-tionsprfung unterzogen. Dabei wirddas System direkt im Kundenrack mitHilfe von Adapterkarten geprft. Der EE-PROM-Test wird mit einer separaten

V40-Prozessorkarte per Software ausge-fhrt (Beschreiben, Lesen und Verglei-chen der Speicherinhalte). Insgesamt istder Test in drei Sequenzen aufgeteilt:

Funktionstest Niederspannungstest (200 mV) mit

Messung der passiven Bauelemente Hochspannungstest (250 V) der Ver-

bindungsleitungen ohne Bauteilan-bindung.

Hohe Signaldichte und gute EMV

Die elektronische Verbindungstechnikin modernen Aufbausystemen wird im-mer komplexer und anspruchsvoller.Heute findet man schon zum Teil mehrals 20 000 Kontakte auf einer Backplaneoder mehr als 1 000 Kontakte auf einereinzelnen Steckkarte. Hohe Ansprchein bezug auf EMV, Signalintegritt, Co-dierung, Fhrung und Mechanik fordernauch von Steckverbinderherstellern im-mer mehr Systemdenken und -Know-how. Dies kommt besonders bei denBackplanes, als dem Herzstck elektro-nischer Aufbausysteme, zum Tragen.Dies betrifft auch vor allem die Prfungdieser immens groen Zahl von Kontak-ten auf der Backplane. Gerade hier siehtsich der Steckverbinderanbieter ver-strkt in der Rolle eines Subunterneh-mers. Dabei wird eine entsprechendeFertigungstiefe unter Einhaltung allerQualitts- und Testansprche (z.B.Testenvon Backplanes im montierten Zustand)gefordert.Fr das Angebot von Systemtechnik-komponenten wie Backplanes, bestck-ten Leiterplatten oder konfigurierten

Aufbausystemenbleibt jedoch die Kern-kompetenz bei Steck-verbindern die Voraus-setzung fr den Erfolg.Hier steht ein breitesSpektrum an Steckver-bindern gem DIN41612, im metrischenRaster nach IEC 61076-4-101, SMT-Steckver-binder im 1,27-mm-Raster der BaureiheSMC und Sub D-Steck-verbinder sowie Lei-terplattensteckverbin-der zur Verfgung.Dieses Know-How wirddurch ein breites Port-

folio an Produkten und Dienstleistun-gen ergnzt, das von Feldbus-Kompo-nenten (Erbic) ber Kabelgehuse bishin zu Backplanes, Systemen und Auf-tragsentwicklungen reicht.Ein wesentliches Diversifizierungsmerk-

Bild 3: Bestckung des FlexPlex MS1/4 Baugruppentrgers

Bild 4: Backplane (Ausschnitt) des synchronen Multiple-xers mit den drei seriellen EPROMs

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mal ist dabei die hohe Fertigungstiefe.So werden bei Erni nicht nur alle Steck-verbinder und Kontakte im eigenenHaus gefertigt, sondern auch der Gro-teil der notwendigen Maschinen undWerkzeuge. Basierend auf einem durch-gngigen Fertigungs-Know-How mit fir-meninternen Werkzeugbau werdenauch Pressen mit unterschiedlichem Au-tomatisierungsgrad fr die Bestckungvon Steckverbindern eingesetzt. Dar-ber hinaus werden auch die entspre-chenden Testeinrichtungen bereitge-stellt, um z.B. vollstndig bestckte Back-planes testen zu knnen.Die Qualittsansprche, die Steckverbin-der und Backplanes hinsichtlich moder-ner Bussysteme erfllen mssen, findensich auch in den Baugruppen-Trgernwieder. Verstrkt werden komplett be-stckte und geprfte Aufbausystemedurch den Steckverbinderhersteller rea-lisiert und an den Telecom- oder Indu-striesystemhersteller geliefert. Generellwird heute ein mglichst EMV-dichtesGehuse gefordert. Mit anderen Worten,es gilt die bergangsimpedanz von ei-nem Gehuseteil zum anderen mg-lichst zu reduzieren. Ein moderner Bau-

gruppentrger bietet eine hohe EMVund ist konform zu IEEE 1101.10/.11.Auch ESD-Ableitung, Codierung undZentrierung - die vom IEE-Standard ge-fordert wird - muss gewhrleistet sein.

High Density DIN-SteckverbinderOb nun bei 19-Zoll-Aufbausystemenoder den neuen metrischen Systemen -die grundstzliche Problematik bleibtgleich: Die hhere Packungsdichte,Funktionsvielfalt und Komplexitt derElektronik auf der Leiterplatte erfordertzur bertragung der Signale immermehr verfgbare Kontakte. Damit wirdder Ruf nach hochpoligen Steckverbin-der-Lsungen laut,die zudem mglichstwenig Platz beanspruchen sollten. Paral-lel zu den metrischen Vertretern der Er-met-Familie (2,0 mm Raster) hat man da-her modifizierte hochpolige DIN 41612-Steckverbinder fr 19-Zoll- und metri-sche Aufbausysteme entwickelt. Mit die-sen geometrisch angepassten hochpoli-gen Steckverbindern ist es mglich, frbeide Aufbausysteme wirtschaftliche

Bild 5: Aufbau der 14lagigen Multilayer-Backplane

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Lsungen mit hoher Kontaktdichte zurealisieren.Beim 19-Zoll-System ist das Doppel-Eu-ropakartenformat nach IEC297-3 diegngige Leiterplattengre fr hochin-tegrierte Baugruppen. Aus diesemGrund ist fr die Doppeleuropakarte ei-ne Lsung mit hochpoligen DIN 41612-Messerleisten und -Federleisten derBauformen E160 und E 80 entwickeltworden - die auch auf der beschriebe-nen Backplane zum Einsatz kommen.Damit knnen bis zu 400 Signale berdiese high-density Steckverbinder ge-fhrt werden. Das durchgngige Kon-taktraster von 2,54 mm ermglicht eineproblemlose Integration in das Stan-dard-Layout bzw. in das populre 19-Zoll-Aufbausystem. Die Voreilung von0,8 mm bei Messerkontakten ist ebensomglich wie die optionale Codierungber steckbare Codierleisten. Fr die

wirtschaftliche Verdrahtung ist die lt-freie Einpresstechnik heute bei DIN-Steckverbindern Standard. Allerdingssind DIN-Steckverbinder im Gegensatzzu den metrischen Steckverbindernauch noch mit Tauchltanschlssen fr

Schwallbadlten verfgbar.Fr die modernen 19-Zoll-Aufbausysteme ist auch ei-ne Weiterentwicklung derDIN41612-Steckverbinder -die Ercom-Baureihe - pr-destiniert. Die Ercom-Bau-reihe bietet aufgrund einesneuen Federkontakt-De-signs ein verbessertes Ein-pressverhalten und ausge-zeichnete Hf-Eigenschaften.

SchlussbemerkungWie bei Marconi Communi-cations GmbH wird insbesondere imTelecom-Bereich, aber auch in anderenindustriellen Anwendungen von Seitender Systemhersteller der Wunsch nachder Bereitstellung kompletter Lsungen

immer lauter. Hiermit sehen sich auchSteckverbinderhersteller konfrontiert -und man reagiert darauf, indem man aufBasis der Kernkompetenz bei Steckver-bindern auch Backplanes, Boards undkomplette Aufbausysteme anbietet. Da-

bei sind neben Standardlsungen auchkundenspezifische Produkte gefragt.Um dies realisieren zu knnen, muss derSteckverbinder-Anbieter nicht nur einPortfolio moderner Verbindungskom-ponenten bereithalten, sondern auchber entsprechendes Fertigungs- undSystem-Know-How mit Qualittssiche-rung und Test verfgen.

Dipl.-Ing. (FH) Manfred Schock ist Pro-duktmanager bei der Erni ElektroapparateGmbH in 73099 Adelberg,Dipl.-Ing. (FH) Siegfried Fresser ist in derBackplane-Entwicklung bei der MarconiCommunications GmbH in 71509 Back-nang ttig.

Bild 6: Prfsystem zum Test der Backplanes

Bild 7: Moderne High Density DIN-Steckverbinder mit sehr guten Hf-Eigenschaf-ten (Ercom)

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