mrxSwitch, switch jaringan open-source terkecil dan termurah di dunia

 (docs.murexrobotics.com)
1 poin oleh GN⁺ 2024-06-17 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • mrxSwitch adalah switch Ethernet unmanaged 5-port 100BASE-TX yang sepenuhnya open-source dari MUREX Robotics, dirancang dengan prioritas pada ukuran kecil dan biaya rendah
  • Hardware menggunakan IP175Gx switch IC, magnetic eksternal, dan konektor Fast Ethernet pitch 1,25 mm, serta menurunkan input hingga 15V menjadi tegangan operasi 3,3V
  • V2 berukuran 44,9mm × 42,2mm, dan menargetkan kepatuhan IEEE 802.3 dengan board 4-layer, terminasi gaya Bob-Smith, differential pair 100Ω, magnetic transformer, serta common mode choke
  • V2.0 dan V1.0 keduanya telah diuji dan dipastikan berfungsi, dengan file layout board V2 dan artikel blog V1 yang telah dipublikasikan
  • Pada V2, ukuran diperkecil 30%, biaya BOM turun 15%, dua QT24A23 diganti dengan QT48A03, serta komponen konfigurasi dan EEPROM dihapus

Desain dan cakupan penerapan mrxSwitch

  • mrxSwitch juga disebut MUREX Ethernet Switch, yaitu switch unmanaged 5-port 100BASE-TX yang menggunakan IP175Gx Ethernet Integrated Switch IC
  • Dapat menerima input hingga 15V dan menurunkannya ke tegangan operasi 3,3V
  • Board dirancang dengan struktur 4-layer untuk mengurangi noise
  • Terminasi gaya Bob-Smith diterapkan pada semua center tap, dan differential pair dihitung pada 100Ω
  • Menggunakan 10 pasang magnetic transformer dan common mode choke untuk menargetkan kepatuhan terhadap standar IEEE 802.3
  • Ukuran V2 adalah 44,9mm × 42,2mm, dan dalam dokumentasinya diperkenalkan sebagai switch jaringan terkecil di dunia per Juni 2024
  • Bidang pemanfaatannya mencakup embedded system, ROV, AUV, elektronik konsumen, proyek DIY, dan aplikasi jaringan dengan keterbatasan ruang

Materi yang dipublikasikan dan komposisi komponen

  • Status pengujian

    • V2.0 telah selesai diuji dan dipastikan berfungsi, dan board layout files telah dipublikasikan
    • V1.0 juga telah selesai diuji dan dipastikan berfungsi, serta dapat dilihat di blog post

  • IC dan komponen utama

    • IC Plus IP175Gx: switch terintegrasi Ethernet 10/100 5-port
      • Switch embedded 100BASE-TX 5-port
      • Proses CMOS 85nm
      • Dukungan LED status
      • Dukungan konfigurasi EEPROM
    • LM1117MP-3.3: LDO 800mA
      • Output tetap 3,3V
      • Input maksimum 15V
      • Dropout 1,2V
    • QT48A03: transformer dual-port 1000Base-T
      • Primary 350uH
      • DC bias 8mA
    • BT16A07: transformer single-port 10/100 Base-T
      • Primary 350uH
    • 2x QT24A23: transformer single-port 10/100/1000Base-T yang sudah retired
      • Primary 350uH
      • DC bias 8mA
    • Schematic PDF juga dipublikasikan bersama

Perubahan pada V2

  • Ukurannya diperkecil 30%, menjadikannya switch jaringan terkecil di dunia per Juni 2024
  • Menggunakan komponen yang lebih dasar sehingga total biaya BOM berkurang 15%
  • Dua QT24A23 diganti dengan QT48A03 yang lebih murah dan lebih ringkas
  • Komponen konfigurasi dan EEPROM dihapus

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-06-17
Pendapat Hacker News

  • Keren sekali tim siswa SMA bisa membuat hal seperti ini. Saat merancang avionik roket cair di Purdue Space Program, kami memakai switch BotBlox seharga 80 dolar per unit, dan waktu itu rasanya tidak masuk akal
    Usulan untuk membuat sendiri switch Ethernet secara internal ditolak karena kami “mahasiswa CS kotor” (bercanda), dan co-lead bagian elektronik menilai tidak sepadan dengan waktu untuk merancang dan memverifikasi komponen seperti itu
    Luar biasa bahwa sekarang bisa langsung membuat switch Ethernet 6,9 dolar di JLCPCB, dan terima kasih sudah membuat bidang produk ini sedikit lebih baik
    https://sagarpatil.me/projects/cms-avi-hw
    https://botblox.io/products/micro-gigabit-ethernet-switch

    • Akan bagus kalau halaman proyeknya juga diposting sebagai Show HN terpisah. Saya membacanya dengan tertarik
      Saya setuju dengan keputusan tidak memakai I2C. I2C telah ditunjuk sebagai akar penyebab kegagalan beberapa misi CubeSat, dan clock stretching benar-benar menjengkelkan. Menurut saya, I2C seharusnya dilarang untuk komunikasi multi-board
      https://pure.tudelft.nl/ws/portalfiles/portal/10531886/art_3...
      https://webapps.unsworks.library.unsw.edu.au/fapi/datastream...
      Classic CAN adalah MTU 8 byte dengan preemption frame, jadi berguna untuk tujuan aslinya, yaitu pengiriman data otomotif yang sensitif waktu. Kalau paket rem 4 byte tertahan oleh paket 1500 byte, mobil bisa menabrak lalu meledak. Sebaliknya, untuk transfer data dalam jumlah besar, ini menjadi sangat lambat
    • “Membuat bidang produk ini sedikit lebih baik” persis hal yang ingin dilakukan MUREX. Kami sungguh percaya akan hal itu, dan selama kami masih ada, kami akan terus melakukannya
      Mungkin sulit dipercaya, tapi switch Ethernet adalah hardware yang paling tidak bermasalah dalam tech stack kami. Board lain juga ada di dokumentasi, jadi silakan dilihat. Roket Anda juga sangat keren, dan kalau nanti masuk universitas saya benar-benar ingin mencoba hal serupa
    • Di pasar ada produk di berbagai kisaran harga; misalnya switch 55x55mm dari perusahaan kami, Brainboxes, juga di bawah 50 dolar. Kami memilih ukuran itu agar bisa membuat opsi gigabit dengan form factor yang sama
      Kami memilih konektor bergaya microMatch supaya bisa memakai opsi board-to-board maupun board-to-cable. Keputusan co-lead Anda untuk membeli adalah keputusan yang umum, dan memakai produk siap pakai dapat memangkas time-to-market serta menghindari manajemen siklus hidup komponen
      https://www.brainboxes.com/product/pure-embedded/pe-505
      https://www.te.com/en/products/brands/micro-match.html?tab=p...
    • Perlu dicatat bahwa switch yang ditautkan disebut sebagai switch gigabit, sedangkan switch MUREX adalah 100Mbps. Saya tidak yakin apakah itu membenarkan selisih harganya

  • Terlihat keren. Sejauh yang saya pahami, regulator tegangan linear bekerja dengan membuang selisih tegangan hingga mencapai tegangan target sebagai panas, alih-alih menswitch arus keluaran seperti buck converter
    Jadi dengan input 12V, bergantung pada arus beban, hingga (12-3.3)V * 0.8A = 6.96W bisa terbuang sebagai panas di board. Untuk switch FE sebenarnya, saya rasa hanya sebagian kecil dari 0.8A yang terpakai, tetapi saya penasaran apakah board cukup dingin saat disentuh. Kalau tidak yakin, sebaiknya cek dengan punggung tangan atau bagian belakang jari

    • Saat disentuh memang panas. Board tidak mengonsumsi 800mA, tetapi naik sampai sekitar 60°C
      Max, perancang utama V2, menyarankan memakai heatsink. Dengan solusi thermal via, suhunya tetap berada dalam kisaran yang cukup aman. Kami memilih LDO untuk menekan biaya, dan di robot kami, kami langsung memasok 3.3V dari buck converter pada power board Max yang menghasilkan 3.3V untuk seluruh sistem
    • LDO jauh lebih kecil dan tidak menghasilkan noise seperti switching power supply. Memang benar ada sebagian daya yang terbuang, tetapi itu bisa dikurangi dengan membuat dropout voltage sekecil mungkin

  • Proyek yang bagus dan dibuat dengan baik. Namun dalam bentuknya sekarang, produk ini bersaing dengan produk yang sudah ada, jadi sulit dibilang benar-benar membidik pasar baru atau pasar lama dengan tepat
    Misalnya, switch kecil TrendNet 10/100 bukan hub, dan di eBay harganya US$7,31 termasuk casing, catu daya, dan ongkos kirim. Agar keluar dari komoditas umum, perlu mencari ceruk yang memang ada permintaannya, seperti otomotif, dirgantara, militer, atau kelautan
    Drive floppy 3,5 inci 2,88MB juga, setelah menghilang dari desktop, masih banyak dipakai di sistem industri dan sistem komersial turnkey sampai sekitar 2020. Teknologi yang sudah seperti dinosaurus pun bisa bertahan sangat lama di sistem penting jika biaya penggantiannya dianggap terlalu besar
    Terus saja dorong, belajar, dan jadi lebih baik
    Sebagai tambahan, kalau ada yang membuat switch 48 port 10GBASE-T POE++ 960W~1600W+, minimal L2, mendukung dari unmanaged sampai fully managed tapi tanpa fitur cloud, dengan 4 uplink 100GBASE QSFP28, PSU ganda hot-swap, 2 pilihan arah port, 19 inci 1U setengah kedalaman yang bisa dipasang di dinding, dan tidak bersuara seperti mesin jet bahkan saat full load, saya bersedia membayar di kisaran US$6 ribuan
    Sebagai pembanding, model FS S5860-48XMG-U seharga US$4.800 sudah mendekati, tetapi karena memakai dua PSU 1U dan 3 kipas sasis hot-swap, suaranya seperti mesin jet, dan hanya tersedia tipe port depan untuk top-of-rack umum, sehingga manajemen kabel jadi tidak perlu panjang dan berantakan

    • Ini bukan switch Ethernet desktop. Komponen robot seperti kamera industri atau sensor laser kelas atas banyak memakai antarmuka Ethernet alih-alih USB atau RS232C
      Dengan begitu, masalah batas panjang kabel dan keandalan koneksi pada bus periferal bisa teratasi. Memang ada beban tambahan karena memakai protokol komunikasi antarnode seperti Ethernet dan TCP/IP, tetapi kompromi itu cukup bisa diterima
      Memasukkan switch berukuran normal ke dalam robot sulit diterima. Ukurannya terlalu besar, sehingga dalam situasi ketika harus dimasukkan ke lengan atas atau panggul humanoid, switch atau hub biasa tidak cocok
      Produk ini menyelesaikan masalah pengemasan robot tersebut. Secara elektrik ini switch/hub, tetapi kuncinya adalah secara fisik jauh lebih kecil
    • Juniper EX4100 memenuhi semua persyaratan itu
      Menambahkan persyaratan soal kebisingan itu tidak masuk akal. Itu sama saja seperti menjejalkan catu daya untuk 48 perangkat 90W ke dalam satu kotak kecil yang padat, lalu mengeluh bahwa kotaknya juga harus tetap dingin
      Kalau ada ruang untuk 48 perangkat PoE, seharusnya ada juga ruang untuk IDF yang didinginkan dan kedap suara dengan benar
    • Switch 1G yang sudah termasuk casing, catu daya, dan konektor RJ45 pun di Ali harganya di bawah US$10
    • Kombinasi yang membuang panas 3,4kW sambil memenuhi batasan ukuran dan kebisingan yang diminta bisa jadi jauh di luar batas wajar bahkan sebelum bicara soal biaya. Meski begitu, masih ada ruang untuk berharap

  • Dibuat dengan baik. Akan bagus kalau fotonya ditambah untuk orang-orang yang bukan dari sisi hardware dan tidak 100% akrab dengan istilahnya
    Khususnya saya penasaran dengan foto enclosure-nya. Saya belum jelas apakah hanya header yang diekspos, atau ada colokan Ethernet biasa di board

    • Untuk membuat board sekecil mungkin, kami mengekspos konektor Molex Picoblade pitch 1,25mm
      Berkat komponen magnetik bawaan, cukup menyambungkan kabel ke konektor RJ45 untuk bisa terhubung ke perangkat Ethernet apa pun. Foto juga akan segera kami tambahkan

  • Pembandingnya, BotBlox SwitchBlox Nano, memang punya 2 port lebih sedikit, tetapi ukurannya 25,50 x 25,50mm. Produk ini 44,90 x 42,11mm, jadi bagaimana klaim sebagai yang terkecil di dunia bisa dibenarkan?

    • Saya Max, perancang utama revisi V2. Itu benar. Karena tim kami dan saya tidak mengetahui switch 3 port dari BotBlox, lebih tepatnya harus disebut switch unmanaged 5 port terkecil di dunia
      Alternatif komersial terkecil yang kami temukan juga switch unmanaged 5 port dari BotBlox, dan kami lebih baik baik dari sisi ukuran maupun biaya
      Tujuan kami adalah membuat perangkat elektronik yang open-source, hemat biaya, dan mudah diakses untuk sebanyak mungkin orang. Dalam hal itu, board kami jauh lebih menarik, dan secara pribadi saya menganggapnya sukses
      https://botblox.io/products/small-ethernet-switch

  • Kalau US$6,9, sebenarnya dijual US$30–40 pun rasanya masih cukup bagus
    Sementara Blue Robotics gayanya seperti “bayar US$175 plus ongkir US$50, lalu bayar bea masuk berdasarkan harga US$175”
    https://bluerobotics.com/store/comm-control-power/tether-int...
    Apa pun yang mereka jual harganya keterlaluan mahal, dan sepertinya mereka butuh pesaing yang layak

    • Harga hardware volume kecil memang selalu terlihat menyebalkan mahalnya, tetapi begitu terjun sendiri, saat mengalikan jam-orang yang dipakai untuk pengembangan dengan upah per jam McDonald’s, atau mengalikan harga satuan yang masih masuk akal dengan perkiraan volume penjualan, angkanya mulai terlihat sangat rendah sampai terasa putus asa
      Saya baru pertama kali mendengar Blue Robotics, tetapi sulit membayangkan produk US$175 itu terjual 1.000 unit per tahun. Kalaupun iya, pendapatannya US$170 ribu, dan itu baru kas masuk sebelum dikurangi pengeluaran apa pun, bahkan sebelum pajak atau biaya SDM—kira-kira setara gaji dua engineer junior
      Bahkan dengan asumsi optimistis terjual 1.000 unit tiap tahun, kemungkinan besar masih mepet untuk menghidupi satu orang. Perusahaan multinasional besar mengirim dalam skala jutaan unit, jadi mereka jauh lebih mudah mengamortisasi biaya engineering sekali jalan dan bisa menjual produk kecil hampir sebesar biaya pokok

  • Sangat mengesankan dan patut dihormati bahwa ini dibuat oleh para remaja
    Saya penasaran, apakah kalian punya gambaran apa yang dilakukan orang tua kalian sehingga kalian bisa begitu tenggelam dalam elektronika dan hacking?
    Saya ingin mengenalkan ilmu komputer dan teknik elektro/elektronika kepada tiga anak saya, dan meski saya bekerja di bidang itu, saya tidak tahu harus bagaimana. Orang tua saya tidak melakukan hal khusus selain membelikan semua buku yang saya inginkan, dan saya sendiri memang terobsesi ingin mengetahui hal-hal yang lebih keren
    Terima kasih sudah membagikan proyek keren seperti ini kepada dunia, dan masa depan kalian terlihat sangat cerah

  • Keren sekali. Tapi saya penasaran kenapa tidak mendukung Gigabit Ethernet. Sudah lebih dari 10 tahun saya tidak memakai Ethernet 100Mbit

    • Saya Altan, anggota Murex. Banyak keputusan desain pada switch ini berasal dari kebutuhan robot bawah air kami
      Dalam kasus kami, kecepatan komunikasi dibatasi oleh kecepatan transmisi melalui tether. Kami menggunakan OFDM yang terisolasi secara galvanik untuk membawa data di atas jalur daya
      Karena ukuran dan biaya adalah target utama, 100Mbit lebih cocok daripada Gigabit Ethernet. Switch gigabit tentu akan lebih keren, tetapi ukuran dan biayanya juga akan meningkat
    • Saya tidak tahu latar belakangnya, tetapi Ethernet 100Mb masih cukup umum pada perangkat embedded dan aplikasi yang memakai protokol jaringan terutama sebagai pelengkap komunikasi serial UART. Untuk jawaban lebih rinci tentang penggunaan spesifik ini, sebaiknya mengikuti jawaban dari timnya
    • Standar Ethernet modern memang jauh lebih baik. Rumah saya juga seluruhnya sudah dikabeli dengan 10Gb, dan di beberapa titik saya juga menjalankan Infiniband 40Gb
      Meski begitu, 100Mbps masih punya tempat. Terutama untuk embedded, perangkat lambat, dan perangkat murah. Jika sebuah mikrokontroler hanya mengirim beberapa paket per detik, tidak ada alasan mengeluarkan biaya ekstra untuk 4 kabel, pin, dan routing jalur PCB tambahan
    • Jika membuat ROV bertether, berat tether adalah masalah yang sangat besar, jadi menambahkan 4 kabel lagi bukan pilihan
      Peralatan yang turun sangat dalam memakai serat optik yang lebih ringan, tetapi tentu biayanya naik besar, jadi sebisa mungkin orang ingin menghindarinya
    • GigE membutuhkan jumlah pin dua kali lipat. Di papan ini sepertinya tidak banyak ruang untuk menambah I/O
      Memang gigabit itu bagus, tetapi ada banyak aplikasi yang sudah cukup dengan 100M

  • Kalau ditujukan untuk penggunaan embedded, saya penasaran kenapa memakai Fast Ethernet base-tx tradisional, bukan single-pair Ethernet (base-t1, t1l/t1s)

    • Karena kami memakai koneksi Ethernet yang sangat standar, memakai Fast Ethernet membuat semuanya sangat sederhana. Potong kabel lalu sambungkan, langsung bisa

  • Mengagumkan dan dibuat dengan baik. Saya ingin membelinya kalau sudah dirilis
    Memang benar bahwa ini bukan menang karena komponen umum dan harga, tetapi karena bukan produsen skala besar, dan karena open hardware dengan dokumentasi yang baik, jelas ada ceruk pasar di mana hal itu menjadi keunggulan penentu

    • Untuk saat ini, cukup kirim email ke byran@mrx.ee