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Innovative Bordnetzsysteme

Ungeschirmte Steckverbinder für Gigabit-Ethernet

23. Mai 2019, 9:00 Uhr | Jens Wülfing, Field Application Engineer Data Connectivity von TE Connectivity Automotive

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

LWL als Alternative

Als zentrale Netzwerktechnik muss Ethernet in sämtlichen Anwendungen und Bauräumen, die in diesem Netzwerk eingebunden sind, zuverlässig und fehlerfrei funktionieren. Dies bedingt sowohl Erweiterungen hinsichtlich Datendurchsatz (10 Mbit/s sowie Multi-Gigabit) wie auch alternative Übertragungsmedien. Ein weiterer Aspekt für alternative Methoden kann auch die Überführung von domänenbasierten zu service- oder zonenbasierten Architekturen sein.
Um dabei auf der physikalischen Seite ein Höchstmaß an Sicherheit für die Datenübertragung zu erreichen (dies gilt insbesondere für rechenintensive Zentralrechner), gibt es Hersteller, die hierfür auf eine redundante Vernetzung setzen. Dabei ist ein möglicher Ansatz hinsichtlich der Verkabelung im Fahrzeug, alternative Übertragungsmedien zu betrachten. Hierbei könnte sich zum Beispiel in optischen Fasern eine Alternative zur kupferbasierten Übertragung wiederfinden. Lichtwellenleiter haben gegenüber elektrischen Leitungen wesentliche Vorteile hinsichtlich elektromagnetischer Störungen. Auch im Zusammenhang mit Hochvolt-Antriebselektronik kann die galvanische Trennung ein Aspekt für den Einsatz optischer Übertragungsstrecken sein.

Das in der IEEE festgelegte 1000BASE-RHC nutzt dazu bewährte Kunststoff-LWL und kombiniert diese mit einem ausgereiften Modulationsverfahren, das die limitierte Übertragungsbandbreite der Stufen-Index-POF maximal ausnutzt. Dazu wird eine PAM-16-Modulation verwendet und gleichzeitig die Codierung so gewählt, dass Übertragungsfehler minimiert werden, indem sich direkt nacheinander übertragene Symbole immer sauber unterscheiden lassen. Eine FEC (Vorwärts-Fehlererkennung) im Halbleiter korrigiert hierbei die letzten verbleibenden Übertragungsfehler.

Fazit und Ausblick

Nie zuvor war der Umbruch in der Entwicklung neuer E/E-Architekturen größer als derzeit. Unter dem Stichwort der Hochintegration lassen sich zunehmende Komplexität von Software und Hardware schrittweise trennen. Dies erlaubt dem Fahrzeughersteller insbesondere unter dem Aspekt von Software-Updates, keine Änderung der Hardware vornehmen zu müssen. Dabei werden service- wie zonenorientierte Konzepte mit Zentralrechnern betrachtet, die wiederum zu steigenden Anforderungen an Bordnetzkomponenten hinsichtlich Modularität, Skalierbarkeit und Bandbreite führen. Letztlich stellt Automotive-Ethernet die benötigten Ressourcen für ein verteiltes Netzwerk mit Vollduplex- und Shared-Media-Betrieb zur Verfügung und ermöglicht damit flexible und vollumfängliche Lösungen. Hierbei zeichnet sich ab, dass der überwiegende Teil des Datenaufkommens über ungeschirmte Leitungen mit bis zu 1 Gbit/s liegen wird.
Die Industrialisierung von Automotive Ethernet ist hierdurch mit Abschluss der Qualifikation nach automobilen Standards, OPEN TC9 sowie gültigen EMV-Normen wie CISPR25 erfolgt. Damit steht das ungeschirmte MATEnet-System für die Einführung von 100 Mbit/s und 1 Gbit/s zum Einsatz bereit und es kann fortan mit der Einführung in die Fahrzeuge begonnen werden. Als alternative Übertragungslösung kann eine optische Übertragung für besonders kritische Einbausituationen oder als Redundanz zu einem kupferbasierten System eine wichtige Rolle im Portfolio verschiedener Kunden spielen. Weiterhin kann im Zusammenhang mit Verbindungen zwischen Hoch- und Niedervoltkreis im Bereich E-Mobility die galvanische Trennung ein zusätzlicher Aspekt für den Einsatz optischer Komponenten sein. TE bietet hierbei eine Lösung für das sogenannte GEPOF (Gigabit Ethernet über plastische optische Fasern) auf Basis bewährter Automotive-Komponenten für 1 Gbit/s an. Dabei hat TE ebenso relevante Tests nach OPEN Alliance und auch EMV-Messungen mit realer Steuergeräte-Hardware abgeschlossen.
Es bleibt spannend zu beobachten, inwieweit Multigigabit-Ethernet die Lücke für die benötigten High-Speed-Netzwerke schließen kann und Einzug ins Fahrzeug erhält.