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Definition Was ist eine Backplane?

Backplanes sind aktive oder passive Baugruppen, die die verschiedenen Komponenten eines elektronischen Systems, eines Netzwerkgeräts oder eines Rechners miteinander verbinden. In einem Router oder Switch kommunizieren die einzelnen Module oder Ports über dieses Hochgeschwindigkeitsbussystem. Damit bei hoher Last alle Datenpakete übertragen werden können, benötigen Backplanes ausreichend Bandbreite.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Alternative Begriffe für Backplane sind Rückwandplatine, Busleiterplatte, Busplatine oder Bussystem. Es handelt sich um eine aktiv oder passiv ausgeführte Baugruppe, die die verschiedenen Systemkomponenten wie Einsteckkarten, Module, Speichergeräte oder Ports eines modularen elektronischen Geräts, eines Rechners oder eines Netzwerkgeräts (zum Beispiel eines Routers oder Switches) miteinander verbindet.

In einem Computer ist die Backplane als Teil des Mainboards oder Motherboards realisiert. Die Bezeichnung Rückwandplatine leitet sich von älteren Geräten ab, bei denen Backplanes an der Rückseite des Geräts platziert waren. Backplanes können aktiv oder passiv realisiert sein. Passive Backplanes bestehen aus Platinen, die Steckverbinder für die Aufnahme der verschiedenen Module besitzen. Aktive Backplanes sind mit elektronischen Baugruppen und Steuerelementen ausgestattet, die die Kommunikation auf dem Bussystem regeln.

Bei Netzwerkgeräten wie Hubs, Routern oder Switches mit vielen Modulen oder Ports müssen die Backplanes hohe Bandbreiten besitzen. Nur dann ist sichergestellt, dass bei hohem Datenaufkommen alle Datenpakete über das Bussystem übertragen werden. Fällt eine Backplane aus oder treten Störungen auf, ist die Funktion des gesamten elektronischen Geräts stark beeinträchtigt oder komplett unmöglich. Damit das Bussystem keinen Single Point of Failure (SPoF) darstellt, sind in hochverfügbaren, kritischen Geräten Bussysteme teils redundant oder gedoppelt ausgeführt.

Funktionsweise aktiver oder passiver Backplanes

Rein passive Backplanes besitzen keine aktiven elektronischen Komponenten und sorgen nur für die elektrische Verbindung der einzelnen Systemkomponenten. Sie sind oft über mehrschichtige Platinen und eingepresste Steckverbinder realisiert. Die Kommunikationslogik ist auf die einzelnen Systemkomponenten oder eine zentrale Steuerbaugruppe ausgelagert.

Aktive Backplanes sind mit Halbleiterschaltungen und zum Teil mit Buffer-Speichern ausgestattet, die die Kommunikation auf dem Bussystem steuern und Daten bei Bedarf zwischenspeichern. Die Kommunikations-Topologie kann sternförmig, als Bussystem oder als Matrix ausgeführt sein. Bei Backplanes mit Bussystem muss verhindert werden, dass Module gleichzeitig Daten senden und durch die auftretenden Kollisionen Informationen überschrieben werden.

Anforderungen an Backplanes in einem Switch oder einem Router

In einem Router oder Switch sind die verschiedenen Module, Schnittstellenkarten oder Ports über die Backplane miteinander verbunden. In der Regel sind die Backplanes eines Routers oder Switches als Bussysteme ausgeführt. Je nach Art des Switches oder des Routers befinden sich auf den Backplanes ein oder mehrere Hochgeschwindigkeitsbussysteme. Die Bandbreite muss so groß sein wie die Summe aller Einzelbandbreiten aller Ports der Module in Sende- und Empfangsrichtung.

So ist beispielsweise bei einem Switch mit zehn 100-Mbps-Ports eine Bandbreite von mindestens zwei Gigabit pro Sekunde bereitzustellen, damit unter Vollduplex-Volllast keine Datenpakete verworfen werden. Erfüllt die Bandbreite diese Anforderung, spricht man von Non-Blocking-Switch-Backplanes. In diesem Fall steht jedem Port zu jeder Zeit die volle Datenübertragungsrate in Sende- und Empfangsrichtung zur Verfügung.

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