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Infotainment und Telematik

Multimedia-Daten mit 5 Gbps im Auto zuverlässig übertragen

9. November 2012, 8:51 Uhr | Roland Neumann, Dr. Werner Bachhuber, Dr. Gunnar Armbrecht und Dr. Michael Wollitzer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Integration in einen Datenlink

Dabei ist die Integration von Video, Audio, Ethernet und Steuerdaten in einem Datenlink eine sehr kostenökonomische Lösung. Individuelle Verbindungen für Video/Audio und Ethernet sowie Steuerdaten sind nicht nur teuer, sondern benötigen zudem wertvollen Bauraum und erhöhen das Fahrzeuggewicht.
Nachdem 2006 führende Automobilhersteller zusammen mit der Firma Rosenberger das HSD-Stecksystem basierend auf dem Sternvierer-Konzept definiert hatten, ist dieses offene System inzwischen zum Quasi-Standard für die Übertragung von nieder- sowie hochbitratigen Datenströmen im Fahrzeug geworden.
Aufgrund der hohen Marktdurchdringung und der damit verbundenen Volumenzunahme in der Produktion haben sich die Kosten für ein HSD-Gesamtsystem – bestehend aus PCB-Übergängen und Kabel-Stecker-Assemblies – seit Einführung erheblich reduziert. Wie bei einem Koaxialkabel garantieren hochautomatisierte Konfektions- und maschinelle Montageprozesse eine gleichbleibend hohe Qualität.
Über zwei differenzielle Signalpaare lassen sich Daten nicht nur nach APIX-Standard, sondern beispielsweise auch nach LVDS, USB 2.0/3.0 oder Ethernet- Spezifikation über dieses einheitliche 100‑Ω-System übertragen. Zur kabelgebundenen Datenübertragung im Gbit/s-Bereich werden die Daten serialisiert. Die elektrische Signalisierung kann dann entweder differenziell, das heißt, symmetrisch zur Masse, über verdrillte Zweidraht-Leitungen (Shielded Twisted Pair, STP) oder single-ended sowie asymmetrisch zur Masse über eine Koaxialleitung erfolgen.
Bei der Nachrichtenübertragung über eine asymmetrische Koaxialleitung wird die Information als Potenzial des Signalleiters bezüglich Masse übertragen. Diese Art der Informationsübertragung reagiert sehr empfindlich auf Verschiebungen des Massepotenzials, welche die Nachricht direkt verfälschen. Über das STP-Kabel wird die Nachricht als Potenzialdifferenz zwischen zwei Signalleitern übertragen. Eine Änderung des Massepotenzials durch statisch oder dynamisch fließende Masseströme, die in diesem Fall auf beide Signalleiter in gleichem Maße positiv oder negativ wirkt, wird im Empfänger eliminiert. Daher hat sie keinen Einfluss auf das übertragene Signal (Bild 4). Die hochbitratigen Leitungstreiber und Empfänger der APIX-Technologie sind konsequent in differenzieller CML-Technik realisiert. Damit werden heute schon Datenraten von 3 Gbit/s mit extrem hoher Störfestigkeit (Bild 5) und minimalen elektromagnetischen Emissionen realisiert (Bild 6). Das HSD-System stellt zwei differenzielle Signalpaare zur Verfügung. In Kombination mit den heute gebräuchlichen Sternviererkabeln erfüllt das HSD-System die mechanischen und elektrischen Anforderungen der Automobilindustrie. Die EMV, die durch die Vielzahl von benachbarten Kommunikationssystemen gerade im Automobil eine hohe Relevanz besitzt, wird durch ein hohes Maß an Schirmeffizienz (Bild 7) sichergestellt.