Busplatine

Der Begriff Backplane, Busplatine oder Rückplatte wird in der Elektronik in unterschiedlichen Ausprägungen verwendet. Es ist einerseits eine technische Struktur in elektronischen Geräten, um weitere Elektronikbaugruppen hinzuzufügen. Andererseits wird ein spezieller Teil der Infrastruktur von Computernetzwerken so bezeichnet.

Eine PICMG-Backplane für industrielle PCs

Busplatine mit PCI und PCIe-Steckplätzen

Backplane in Handverdrahtung aus den 1950er Jahren

Verwendung in elektronischen Geräten

Backplane nennt man die Rückwand eines elektronischen Gerätes, das mehrere Steckplätze für Einschubbaugruppen (Steckkarten) hat. Die Backplane trägt die Steckverbinder für die Einschubbaugruppen und verbindet sie elektrisch. In der Regel ist sie ein passives Bauteil, es sind also keine aktiven Bauelemente wie ICs oder passiven Bauteile wie Widerstände oder Kondensatoren auf ihr bestückt.

Die Backplane ist meist als mehrlagige Leiterplatte ausgeführt und wird bei der Fertigung mit Bohrungen versehen, in welche die Steckverbinder eingepresst werden. Da sie weiter nicht bestückt wird, läuft sie nicht durchs Lötbad. In der Fertigung von Geräten ist sie daher ein Fertigteil, das von Firmen zugeliefert wird, die sich auf die Leiterplattenfertigung spezialisiert haben, nicht auf die Bestückung von Leiterplatten.

Die elektrischen Verbindungen, die die Backplane zwischen den Steckplätzen herstellt, können sehr unterschiedlich geführt sein, und bestimmen die Architektur des Gerätes. Führen die Verbindungen von mehreren gleichartigen Steckplätzen zu einer zentralen Baugruppe, spricht man von sternförmiger Leitungsführung. Die einzelnen Baugruppen können dann untereinander nicht kommunizieren, sondern nur über die zentrale Baugruppe. Sind gleichartige Baugruppen miteinander verbunden, so stellt dies einen Bus dar. Diese Art der Verbindung über eine Backplane erfordert ein Busarbitrierungsverfahren, eine Regelung, die ein gleichzeitiges Schreiben auf den Bus durch verschiedene Baugruppen verhindert. Dieses Verfahren ist geschwindigkeitsbestimmend für den Datenverkehr auf dem Bus und meist ein Gerätekennzeichen. Wird beispielsweise die Leistungsfähigkeit eines Routers mit einem Durchsatz von 1 GBit/s beschrieben, so bedeutet dies in der Regel, dass der Bus auf der Backplane diesen Datendurchsatz herstellen kann.

Ein älteres Bussystem für Backplanes ist der VMEbus.

Oft werden Backplanes auch im Computerbereich in Servern und Großrechnern verwendet. Eine (oder mehrere) Steckkarte(n) mit Prozessoren wird auf die Backplane gesteckt. Man kann dann z. B. PCI-, ISA- oder andere Schnittstellen verwenden.

Verwendung in Switches

Eine Backplane ist auch ein Hochgeschwindigkeitsbus in dem für Computernetzwerke wichtigen Gerät namens Switch. Die einzelnen Ports eines Switches sind über die Backplane verbunden, wobei sich diese Verbindung von den Matrix-Switches unterscheidet. Anders als bei der Matrix-Architektur sind nicht alle Ports mit jedem anderen verbunden, sondern befinden sich alle Ports an einem Datenbus.

Eine Backplane kann eine bestimmte Datenübertragungsrate besitzen, die man z. B. in Gigabit pro Sekunde (Gbps oder Gbit/s) angeben kann. Wichtig ist der Wert der Datenübertragungsrate bei einem zu erwartenden starken Datenverkehr in einem Netzwerk. Wenn nämlich alle Ports eines Switches im Voll-Duplex Modus ausgelastet werden, z. B. 8 Ports mit 100 Mbit/s mal 2, dann wäre es gut, wenn die Bandbreite der Backplane mindestens 1,6 Gbps betragen würde. Ansonsten würde es zu einem Blockieren (engl.: blocking) kommen. Eine Switch-Architektur, die als non-blocking ausgewiesen ist, besitzt also eine verfügbare Datenübertragungsrate, die höher als der maximal mögliche Datenverkehr ist. Jedem Port könnte damit jederzeit die für ihn volle Datenübertragungsrate zur Verfügung gestellt werden.