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Ethernet und IP im Kraftfahrzeug

Entwicklungswerkzeuge für den Ethernet- und IP-Einsatz

20. Juli 2012, 10:32 Uhr | Von Hans-Werner Schaal

Bis vor einigen Jahren herrschte die Meinung, Ethernet komme mit Ausnahme des Diagnosezugangs nie ins Serienfahrzeug. In Kürze nutzen kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme als erste Anwendungen Ethernet als Systemnetzwerk. Fahrzeughersteller, Zulieferer und Hersteller von Entwicklungswerkzeugen werden mit neuen Herausforderungen konfrontiert, weil das Internet-Protokoll und Ethernet für das Fahrzeug eine neue Netzwerktechnologie darstellen. Dennoch lassen sich viele Aufgaben bereits lösen.

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Nach dem Debüt des CAN-Busses in der Mercedes-S-Klasse im Jahr 1991 haben sich die Bussysteme LIN, MOST und FlexRay im Kraftfahrzeug etabliert. CAN kommt in aktuellen Pkw-Netzwerkarchitekturen nach wie vor in allen Domänen (von Powertrain bis Body) zum Einsatz. Der LIN-Bus ist prädestiniert für den einfachen und kostengünstigen Datenaustausch von unkritischen Signalen im Komfortbereich. Dort wo Bandbreiten und Echtzeitanforderungen an ihre Grenzen stoßen, wird CAN – wenn wirtschaftlich vertretbar – durch FlexRay oder MOST ersetzt. In aktuellen Fahrzeugen kommen oft alle genannten Bussysteme zum Einsatz – segmentiert und über Gateways vernetzt.

In der Bürokommunikation, der Automatisierungstechnik mit dem ODVA-Standard Ethernet/IP und ProfiNet sowie in der Luftfahrttechnik mit AFDX ist Ethernet schon seit langem Standard. Im Automobilbereich hatte sich Ethernet im Fahrzeug als Diagnosezugang bewährt. Weitere Einsatzbereiche wurden in den letzten Jahren in den automobilen Forschungs- und Entwicklungsabteilungen verstärkt diskutiert, denn die verfügbare, skalierbare Bandbreite und die Flexibilität sprachen stark dafür. Allerdings fehlte eine für das Kraftfahrzeug geeignete wirtschaftliche Verkabelungstechnologie.

Haupttreiber für den Ethernet-Einsatz im Fahrzeug sind aktuell kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme. Bei Kameraanwendungen im Fahrzeug kam bisher die Low-Voltage-Differential-Signaling-Technologie (LVDS) zum Einsatz. Die dort in der Regel verwendeten geschirmten Kabel sorgen zwar für die elektromagnetische Verträglichkeit, sind aber für Branchenverhältnisse teuer und in der Verlegung im Kraftfahrzeug wenig praktikabel. Mittlerweile steht ein Physical Layer zur Verfügung, der 100 Mbit/s auf einem CAN-ähnlichen, verdrillten Zweidraht-Kabel (Unshielded Twisted Pair) im Vollduplex überträgt und sich nach Meinung verschiedener Veröffentlichungen für den Einsatz im Kraftfahrzeug geeignet ist.