Datenturbo bis zu 12 Gbit/s durch APIX3 Datenübertragung – das neue Öl?

Datenübertragung APIX3
Datenübertragung mit APIX3.

Nach einer Entwicklungszeit von fast sechs Jahren bringt Inova die dritte APIX-Generation auf den Markt. Die Leistungsvielfalt geht weit über die der ersten beiden Generationen hinaus. Zudem realisiert die zuverlässige Breitband-Datenautobahn bereits neue Anwendungen für das künftige Kraftfahrzeug.

Daten sind das neue Öl, titeln immer mehr Fachleute und Analysten. Für das Automobil trifft das in besonderem Maße zu. Letztes Jahr hatte der Bereich »Automobil« bereits mit 30 Prozent den zweitgrößten Marktanteil an »Big Data«, knapp hinter »Medien« mit 35 Prozent. Auch wenn es vorrangig um die kommerzielle Verwertung der Daten geht, ist letztendlich eine Übertragung sämtlicher Daten notwendig. So kann die Aussage sinngemäß in »Datenübertragung ist das neue Öl« abgewandelt werden.

Der schnellen und zuverlässigen Übertragung von immer größeren Datenmengen widmet sich Inova seit der Gründung im Jahr 1999. APIX3 ist das Ergebnis einer fokussierten Forschung und Entwicklung im Bereich der Gbit/s-Daten-Links über 25 Jahre.

APIX – Display-Link fürs Auto

Mit GigaSTaR (Gigabit Serial Transmit and Receive) hat Inova im Jahr 1999 die Grundlage geschaffen. Der robuste Link war für Industrie-Anwendungen in der Medizin, der Verkehrstechnik und des Maschinen- und Anlagenbaus konzipiert. Auf Anregung von BMW entstand im Jahr 2002 die Idee, das Konzept für den Einsatz im Automobilbereich zu adaptieren – der APIX (Automotive Pixel Link) war geboren.

Mit einer Datenrate von 1 Gbit/s hatte die erste Generation des einkanaligen Display-Links mit integrierter, bidirektionaler Datenkommunikation im November 2008 seine Premiere im Head-up-Display des damaligen 7er-BMW (F01). Über die Jahre folgte dann sukzessive der Einsatz in weiteren BMW-Modellen. APIX schaffte es letztendlich von der Sonder- in die Grundausstattung – ein erster wichtiger Meilenstein.
Im Jahr 2010 war dann mit APIX2 eine Datenübertragung von bis zu 3 Gbit/s mit zwei unabhängigen Videoströmen und zugleich bis zu 100-MBit/s-Ethernet im gleichen seriellen Datenstrom möglich.

Schlüssel für den Erfolg ist, neben den technischen Features von APIX, dessen Konzeption, sodass mittlerweile über 70 Mio. APIX-Knoten in Kraftfahrzeuge verbaut sind. APIX wurde von Anfang an so konzipiert und entwickelt, dass er sowohl als »Stand-alone«-Link verfügbar ist als auch als IP-Block in Grafikcontroller und -prozessoren anderer Hersteller integriert werden kann. In kurzer Zeit entstand so ein attraktives Portfolio weiterer APIX-Produkte. Eine detaillierte Anforderungsspezifikation stellt dabei die Kompatibilität sämtlicher Produkte sicher. Renommierte Stecker- und Kabelhersteller sowie Anbieter von Messgeräten wurden von APIX überzeugt. Mittlerweile besitzen bereits einige Modelle führender Scope-Hersteller eine »APIX-Taste« und die Compliance-Spezifikation ist dort fest einprogrammiert.

Inova hat von Anfang an den Kunden ein aufeinander abgestimmtes Ökosystem geboten und steht für dessen zuverlässige Funktion gemeinsam mit den Partnern gerade. Die stabile Übertragung von 3 Gbit/s im Fahrzeug ist bereits heute eine Herausforderung. Sind zukünftig jedoch 6 Gbit/s oder sogar 12 Gbit/s in Kombination mit den höheren Anforderungen hinsichtlich der funktionalen Sicherheit und des autonomen Fahrens gewünscht, ist ein ausgeklügeltes Chip-Konzept und eine intensive Unterstützung der Systementwickler unumgänglich.

APIX3 – lange Entwicklungszeit

Während die Entwicklungszeiträume von APIX und APIX2 relativ überschaubar blieben, war der Aufwand zur Entwicklung von APIX3 deutlich umfangreicher. Hauptursache war, dass sich die Anforderungen der deutschen OEMs während der fortschreitenden Entwicklung noch einmal erheblich änderten.

Im Mai 2012 veröffentlichten Audi, BMW, Daimler und Volkswagen ein Positionspapier mit dem Titel »4CM (Car Manufacturers)-Gbps Networking for Automotive« worin sie festhielten, dass die bisherigen Bussysteme nicht für die höheren Datenraten künftiger Fahrzeuge geeignet sind. Demnach musste ein zukunftsfähiges Bussystem im Jahr 2018 »bis zu 5 Gbit/s« unterstützen. Inova sah sich darin bestätigt, den Nachfolger von APIX2 für 5 Gbit/s mit einer gewissen Leistungsreserve auszulegen. Unter dem Arbeitstitel »APIX next« wurde ein eher evolutionäres Konzept entwickelt, das sich stark an APIX2 anlehnte.

Nur ein Jahr später, während der Entwicklung von »APIX next«, wurde plötzlich seitens der OEMs eine höhere Datenrate für den Einsatz von 4K-Displays im Fahrzeug gewünscht. Auslöser war offensichtlich die große Nachfrage nach hochauflösenden TV-Geräten mit einer Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixel. Und damit standen nicht mehr 5 Gbit/s, sondern plötzlich 12 Gbit/s als neue Zieldatenrate für »APIX next« im Raum. Das Konzept von APIX und APIX2 beruhte allerdings auf der Übertragung von Hin- und Rückkanal noch über je ein eigenes Adernpaar. Mit der neuen Datenraten-Anforderung, über ein QSTP-Kabel mit zwei Leitungspaaren 12 Gbit/s oder über ein STP-Leitungspaar beziehungsweise über ein Ko-axialkabel 6 Gbit/s im Hinkanal (downstream) und gleichzeitig 187,5 Mbit/s im Rückkanal (upstream) zu übertragen, war das bisherige Konzept nicht mehr verwendbar (Bild 1).

Inova war daher gezwungen, noch einmal ganz von vorne anzufangen – für einen zukunftssicheres »APIX next«. Das Bayerische Wirtschaftsministerium, das Inova bei der Entwicklung von APIX3 förderte, unterstützte die Entscheidung.