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Übertragung von verschlüsselten HD-Videoströmen

Der Allround-Gigabit-Link fürs Auto

6. Juli 2012, 10:39 Uhr | Von Roland Neumann und Michael Riedel

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

3 Gbit/s über Kupferkabel

Neben dem Management und der effektiven Sicherung aller unterschiedlichen Daten und Formate wurde bei APIX2 auch ein hoher Aufwand bei der Entwicklung des analogen „3 Gbit/s Physical Layer“ (PHY) betrieben, der für die physikalische Übertragung der Daten über das Kupferkabel verantwortlich ist. Die Fahrzeughersteller fordern hier, dass auch bei der hohen Datenrate von 3 Gbit/s die gleichen günstigen Kabel wie bei 1-Gbit/s-Übertragungssystemen zum Einsatz kommen. Und auch bei Zuverlässigkeit, EMV-Festigkeit und Reichweite sind keine Abstriche zulässig. Im Rahmen eines größeren Forschungsprojekts, das von Bund und Land Bayern gefördert wurde, entwickelte Inova Semiconductors in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IIS einen besonders zuverlässigen 3-Gbit/s-PHY. Es wurde unter anderem ein Verfahren entwickelt und erfolgreich eingesetzt, mit dem bereits während des Chip-Entwurfs das EMV-Verhalten simuliert und kontinuierlich optimiert werden konnte. Ein spezieller Line-Code sorgt zudem dafür, dass ein konstant gleichmäßiger, serieller Bit-Strom erzeugt wird, der völlig unabhängig von Art und Inhalt der übertragenen Daten ist und deshalb keine vom Bildinhalt abhängigen Spektrallinien aufweist.

Als Ergebnis ist APIX2 selbst bei der maximalen Übertragungsrate von 3 Gbit/s im Hin- und 187,5 Mbit/s im Rückkanal hinsichtlich elektromagnetischer Abstrahlung praktisch unsichtbar (Bild 4). Und auch beim Thema Einstrahlungsfestigkeit setzt APIX2 neue Maßstäbe. Selbst bei 350 mA großen eingekoppelten HF-Störströmen – ein neuer Grenzwert, den erste OEMs fordern (aktuell reichen noch 100 mA) – werden die Daten stabil und zuverlässig übertragen (Bild 5).

Neben der eigentlichen Chip-Entwicklung widmeten sich die Ingenieure von Inova Semiconductors aber auch intensiv dem Thema Kabel/Stecker als ein zentrales und auch kritisches Element des gesamten Gigabit-Übertragungssystems. Neben eigenen umfangreichen Untersuchungen arbeitet Inova hier eng mit führenden OEMs, aber auch Kabel- und Steckerherstellern zusammen. Als eine Konsequenz dieser umfangreichen Untersuchungen wurden für APIX2 fest eingebaute und frei programmierbare digitale Filter für den Sende- und Empfangsbaustein entwickelt, mit denen sich das Übertragungssystem optimal an das jeweils eingesetzte Kabel anpassen lässt (Bild 6). Diese sowie ein adaptiver Equalizer im Empfänger ermöglichen einerseits die automatische Kompensation von Alterungseffekten im Kabel bzw. zusammen mit eingebauten Tests die Beurteilung der aktuellen Übertragungsqualität. Dadurch können Verschlechterungen der Übertragungseigenschaften des Kabels erkannt werden, bevor Fehler für den Nutzer sichtbar sind oder die gesamte Übertragung ausfällt.

Seit kurzem bietet Inova auch ein spezielles Software-Werkzeug an, mit dem sich das Übertragungsverhalten eines Kabels abhängig von den FIR- und DFE-Settings vollständig simulieren lässt. Der Anwender kann damit nicht nur eine für seine Anwendung optimale Einstellung finden, sondern auch entsprechende Margen-Betrachtungen anstellen und damit u.a. auch potentielle Alterungseffekte des Kabels bereits bei den Einstellungen einbeziehen.