Optische Multigigabit-Vernetzung im Auto

Empfohlener IEEE-802.3cz-Standard ist in Abstimmungsphase

11. April 2022, 8:31 Uhr | Irina Hübner
KDPOF begrüßt Meilenstein für IEEE-Standard 802.3 für optisches Multigigabit-Ethernet im Auto.
© KDPOF/Gettyimages

KDPOF begrüßt die Übergabe des Entwurfs für den Multigigabit-Standard IEEE 802.3cz in die Abstimmungsphase der IEEE-802.3-Arbeitsgruppe. Im Entwurf sind Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen 2,5 und 50 Gbit/s definiert.

»Wir freuen uns, dass der technisch vollständige Entwurf des optischen Multigigabit-Standards IEEE 802.3 für Fahrzeuge in das Abstimmungsstadium der Arbeitsgruppe eingetreten ist«, erläutert Carlos Pardo, CEO von KDPOF und aktiver Teilnehmer der IEEE 802.3-Arbeitsgruppe. Die Geschwindigkeiten, die im Entwurf des 802.3cz-Standards für die Automobilindustrie spezifiziert sind, beginnen bei 2,5 Gbit/s und reichen bis 50 Gbit/s. Der 802.3 Task Force gehören zahlreiche Personen an, die mit Automobilherstellern wie PSA, Toyota, BMW, Ford, GM und Volvo sowie Tier-1-Zulieferern und Komponentenlieferanten zusammenarbeiten. Diese Autohersteller und Zulieferer an einem optischen Multigigabit-System für Automotive Ethernet, das die Anforderungen zukünftiger vernetzter und automatisierter Fahrzeuge erfüllt.

Für ein EMV-sicheres und robustes Automotive Ethernet

Der vorgeschlagene Entwurf des IEEE 802.3-Standards für optische Multigigabit-Konnektivität im Auto spezifiziert 2,5GBASE-AU, 5GBASE-AU, 10GBASE-AU, 25GBASE-AU und 50GBASE-AU unter Verwendung von biegeunempfindlichen OM3-Glasfasern. Die Wahl fiel auf die OM3-Klasse, weil sie in Datenzentren bereits weit verbreitet ist und auch in anspruchsvolleren Anwendungen wie der Avionik eingesetzt wird. Der Entwurf der optischen Standardspezifikationen ermöglicht den Einsatz zuverlässiger Lichtquellen, die auf bewährter Technologie basieren.

Kameras, Displays und Sensoren in Fahrzeugen sind in der Regel mit verschiedenen elektronischen Steuergeräten verbunden. Die Steuergeräte, die den Betrieb des Antriebsstrangs optimieren oder die fahrzeuginternen Navigations- und Unterhaltungsfunktionen bereitstellen, sind als Testfälle in der Standardisierung enthalten. Der Normentwurf sieht die Multigigabit-Fähigkeiten vor, die auch für die weitere Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen und schließlich den autonomen Betrieb von Fahrzeugen maßgeblich sind.

Ein spezieller Betriebs-, Verwaltungs- und Wartungs-Seitenkanal (OAM: Operations, Administration, Maintenance) sorgt für Zuverlässigkeit und Link-Management. Der Entwurf umfasst zudem Fehlerkorrekturfunktionen, um Bitfehlerraten von mehr als 10-12 zu erreichen, was aufgrund der rauen elektromagnetischen Umgebung in Fahrzeugen von entscheidender Bedeutung, aber auch herausfordernd ist. Das Fehlen von Weiterübertragungen sorgt für eine kontrollierte Latenzzeit bei der Videoverteilung.

Das vorgeschlagene Multigigabit-System wacht in weniger als 100 ms auf. Die Betriebstemperaturen in Automobilumgebungen, die von -40 °C bis zu 125 °C (AEC-Q100 Grad 1) reichen, stellen eine größere Herausforderung dar als bei herkömmlichen Netzwerkanwendungen, ebenso wie die Erfüllung der OEM-Zuverlässigkeitsanforderungen, mit Betriebszeiten von mindestens 15 Jahren. Auch eine außerordentliche EMV-Konformität ist zu erfüllen. Die in der Entwicklung befindliche Technologie basiert auf einer fortschrittlichen digitalen Signalverarbeitung, bei der Hochgeschwindigkeits-DAC und -ADC eingesetzt werden, um alle erforderlichen Algorithmen wie Entzerrung oder Vorcodierung zu implementieren.

Automotive-Standard ergänzt industriellen 10GBASE-SR

10GBASE-SR ist der aktuelle IEEE-Standard, der einen Kommunikationskanal in optischer Faser mit 10 Gbit/s definiert. Das Link-Budget von 10GBASE-SR ist zu gering für die Anforderungen im Automobilbereich. Gründe dafür sind unter anderem: Temperaturen, Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Vibration, Staub, Alterung, Kostenreduktion, Bordnetz-Routing, geringe Stromaufnahme und hohe Produktionsausbeute. Der technologische Ansatz von 10GBASE-SR basiert auf einer Technologie von vor über 15 Jahren. Darüber hinaus sollte ein zukünftiger Standard eine skalierbare Technologie sein, um höhere Datenraten wie 25, 50 und 100 Gbit/s zu ermöglichen, wie es die Automobilhersteller vorhersagen. Eine zukunftssichere Lösung für OEMs sollte fortschrittliche Techniken einsetzt und eine möglichst kostengünstige, zuverlässige und höchst skalierbare Lösung bereitstellen.

KDPOF präsentiert ein Update der optischen Netzwerktechnologie im Fahrzeug auf der internationalen Messe VECS – Vehicle Electronics & Connected Services – vom 17. bis 18. Mai 2022 am Stand H04:14 im Svenska Mässan in Göteborg, Schweden.


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