Um VME-Systeme in die Zukunft einsetzen zu können, hat die VITA den VMEbus Nachfolger VPX definiert. Die VITA 46 Spezifikation (VPX) erlaubt eine Vielzahl verschiedener Softwareprotokolle und neben dem parallelen PCI- und VMEbus vor allem auch die schnelle serielle Datenübertragung. Unter anderem sind hier PCI Express, RapidIO und Ethernet möglich.
Da der Einsatzschwerpunkt von VPX im Militärbereich und der Luft- und Raumfahrt liegt, wurde bei der Spezifikationsarbeit großen Wert auf Robustheit des VPX-Systems gelegt. Daher gibt es mit der VITA 48 REDI (Rugged Enhanced Design Implementation) Spezifikation eine zusätzliche Definitionen von besonders robusten mechanischen Lösungen für raueste Umgebungsbedingungen.
Schroff hat eine Familie an Rugged Enhanced VPX-Systemen entsprechend der VITA 48.2 (Mechanical Specifications for Microcomputers Using REDI Conduction Cooling Applied to VITA 46) entwickelt. Die neue Serie von Rugged Enhanced VPX-Systemen besteht aus einem modularen Gehäuse mit entsprechender Backplane und aufrüstbaren Kühllösungen. Die Modularität der Systeme entspricht dem Schroff-Plattformkonzept und ermöglicht den Anwendern neben dem modularen Aufbau auch die nachträgliche Um- bzw. Aufrüstbarkeit der Systeme. Diese sind flexibel bezüglich der Abmessungen, der Kühllösung sowie des EMV- und IP-Schutzes.
Das Gehäuse der Rugged Enhanced VPX-Systeme ist aus Aluminium-Einzelteilen aufgebaut. Je nach Kundenvorgabe können unterschiedliche Aluminium-Legierungen verwendet werden (EN AW6062, 6082, 7075, etc.). Auch verschiedene Oberflächen sind möglich: schwarz eloxiert, vernickelt, gelb chromatiert etc. Die Systeme sind sowohl für 3 HE als auch für 6 HE Baugruppen verfügbar. Neben VPX-Backplanes können auch VMEbus-, VME64x- oder auch CompactPCI-Backplanes integriert werden.
Durch den gleichen Formfaktor von VPX, VMEbus, VME64x und CompactPCI können Kunden, die bisher VME- bzw. CompactPCI-Systeme eingesetzt haben, auf den neuen VPX-Standard umsteigen. Im Boden und im Deckel des Gehäuses sind Führungen für VPX-Clamshells eingefräst. Die VPX-Baugruppen werden in diese Clamshells (geschlossene Aluminium-Rahmen, bestehend aus Oberschale, Unterschale und Card-Lok) eingebaut. Die Clamshells werden speziell für jedes Board entwickelt und führen die Wärme der Hot Spots (Chips) auf das Gehäuse ab.
VPX beschreibt drei Rastermaße (0,8, 0,85 oder 1 Zoll) für den Abstand der Baugruppen/Clamshells in einem System. Alle drei Varianten sind bei Schroff erhältlich. Das modulare Kühlkonzept der Ruggedized VPX-Systeme ermöglicht dem Anwender eine Anpassung seines VPX-Systems an den aktuellen Kühlungsbedarf. Speziell in der Konzeptions- und Entwicklungsphase kann es sein, dass der Kühlungsbedarf noch nicht exakt bekannt ist. Eine spätere Aufrüstung bzw. Anpassung der Kühlleistung ist möglich.
Die Kühlung ist in vier Stufen aufrüstbar. Die erste Stufe besteht aus dem einfachen Grundgehäuse, die Kühlung erfolgt durch reine Konvektion. Die Wärme wird von der Leiterkarte über einen Leiterkarten-Rahmen oder einen geschlossenen Rahmen (Clamshell) zur Gehäuseoberfläche geleitet. In der zweiten Stufe werden an einer oder mehreren Seiten der Gehäuseaußenseite flächig Kühlkörper befestigt. Durch die Rippen der Kühlkörper vergrößert sich die Oberfläche und die Wärmeabfuhr wird gesteigert.
In Stufe drei wird das komplette System inklusive der Kühlkörper in ein Umgehäuse gebaut, das innen bündig mit den Kühlkörpern abschließt und im hinteren Bereich einen Lüfter mit entsprechendem Ansaugraum hat. So entsteht ein Luftkanal durch die Kühlrippen. Mit dem eingebauten Lüfter wird nun die Luft durch die Kühlkörper gesaugt und nach hinten abgeführt. Mit dieser forcierten Luftkühlung wird die Entwärmungsleistung weiter erhöht. In der vierten und letzten Stufe werden die Kühlkörper durch flüssigkeitsgekühlte Platten ersetzt.
Mit einem flüssigen Kühlmedium wird die Kühlleistung um ein Vielfaches erhöht. Die Rugged Enhanced Systeme werden gegenwärtig mit einer 5 Slot Full-Mesh VPX- oder 7 Slot Single Star-OpenVPX-Backplane ausgerüstet. Weitere Slotzahlen bzw. Topologien nach der Open VPX-Spezifikation sind in Vorbereitung. Die VPX-Backplanes sind, wie andere High-speed-Backplanes von Schroff, (AdvancedTCA, MicroTCA und CompactPCI) nach Designregeln für 10 GBit/s auf einem differenziellen Paar bzw. 40 GBit/s auf vier differenziellen Paaren ausgelegt.
VPX-Backplanes gibt es für Rugged Enhanced Systeme sowie für herkömmliche 19-Zoll-Baugruppenträger z.B. für Entwicklungssysteme zum Testen im Labor. Bei der 5 Slot-Backplane sind jeweils zwei Slots für Netzteile vorgesehen. Da es zurzeit noch keine Einschub-Netzteile für VPX am Markt gibt, sind die Backplanes mit Power-Bugs ausgestattet, so dass vorübergehend vorhandene Open Frame-Netzgeräte eingesetzt werden können.
