Konnektivität im Fahrzeug Ethernet kann viel, aber nicht alles

Peter Wiese, NXP Semiconductors

»Bei Kameras, Ultraschall­sensoren, Radar kommt es auf die Mikrosekunde an. Das kann TSN noch nicht so richtig gut. Deshalb wird LVDS bevorzugt, der die Daten mit einer festen Latenz übertragen kann.«
Peter Wiese, NXP Semiconductors »Bei Kameras, Ultraschall­sensoren, Radar kommt es auf die Mikrosekunde an. Das kann TSN noch nicht so richtig gut. Deshalb wird LVDS bevorzugt, der die Daten mit einer festen Latenz übertragen kann.«

In einem Artikel im Trend-Guide Automotive 2019 schrieb Dr. Kirsten Matheus, BMW: »Je mehr Ethernet/IP, desto besser!« Ethernet ist am Automobilmarkt angekommen, keine Frage. Es findet aber keine vollständige Verdrängung anderer Systeme statt, sondern es gibt sogar noch Neuentwicklungen.

Dabei zeigen die Entwicklungsrichtungen bei Ethernet in eine ganz andere Richtung, und zwar in Richtung Verdrängung bestehender Bussysteme: So sollen die PHY-Spezifikationen für 10 Mbit/s Ende dieses Jahres noch vorliegen, der SOP ist für 2023 geplant. Und für die 2,5-, 5- und 10-Gbit/s-Varianten kommen die PHY-Spezifikationen im nächsten Jahr, der SOP könnte 2024 erfolgen. Bei größeren Geschwindigkeiten sieht es natürlich schon ganz anders aus, denn die 100-Mbit/s-Variante ist bereits in Serie, für 1 Gbit/s soll der SOP bereits nächstes Jahr sein. Und sogar für 25 Gbit/s und mehr haben die ersten Diskussionen bereits angefangen, mit einem SOP wird aber nicht vor 2027 gerechnet.

Das ist aber nur die eine Seite der Medaille. Denn da gibt es neben Ethernet auch C2B (Car Camera Bus) von Analog Devices als Neuentwicklung. Und Ende letzten Jahres hat CiA (CAN in Automation) eine Special Interest Group „CAN XL“ gegründet. Damals hieß es in einer Pressemitteilung der CiA: „Fahrzeughersteller und Zulieferer einschließlich Testhäuser diskutierten in dem zweitägigen Treffen die Anforderungen an das CAN-XL-Protokoll, das mit seinem Datenfeld von maximal 2 KiB (2048 Byte) nicht nur für TCP/IP-Kommunikation, sondern auch für kleine Radarsensoren und eCall-Geräte geeignet ist. CAN XL ist vor allem für preissensitive Anwendungen in Fahrzeugen mit sehr hohen Stückzahlen gedacht. Die 35 SIG-Teilnehmer wählten einstimmig Dr. Arthur Mutter (Bosch) zum Vorsitzenden. Reiner Zitzmann (CiA-Geschäftsführer) ist der SIG-Sekretär. ‚In dem zweitägigen Treffen wurde bereits sehr detailliert über einzelne Merkmale des Protokolls gesprochen‘, berichtete Holger Zeltwanger (CiA Managing Director). Außerdem diskutierten die SIG-Teilnehmer über die Anforderungen an die physikalische Übertragung. Konsens war, dass mindestens eine Bitrate von 10 Mbit/s erreicht werden soll. Dazu müssen die Symmetrie der Signalflanken verbessert und die Spannungsamplitude verringert werden. Bisher kann man mit dem in CiA 601-4 spezifizierten SIC-Transceiver (Signal Improvement Circuitry) maximal 8 Mbit/s erzielen. Die SIG plant, Interoperabilitätstests zu organisieren. ‚Wenn wir zügig mit den Spezifikationsarbeiten vorankommen, könnten erste Plugfests Anfang 2020 stattfinden‘, erläuterte Zeltwanger. Dabei wird das CAN-XL-Protokoll sicherlich in FPGAs implementiert werden.“

Die Kosten für Ethernet

Dass Ethernet nicht alles verdrängt hat, hat mehrere Ursachen. Ein Punkt sind sicherlich die Kosten, und in diesem Zusammenhang wurde von Ethernet wohl mehr erwartet. An der Technik liegt es jedenfalls nicht, denn »technisch könnte Ethernet viel abdecken«, so Hans Adlkofer, Vice President und Head of Automotive Systems Group von Infineon Technologies. Also werden andere Wege gesucht, »deshalb gibt es ja jetzt Anstrengungen in Richtung CAN XL«, so Adlkofer weiter.

Dass Kosten auf dem Automotive-Markt ein wichtiges Thema sind, ist nicht neu, und das gilt auch für die fahrzeuginterne Vernetzung. So erklärt Thomas Rothhaupt, Director Sales & Marketing bei Inova Semiconductors: »Die Diskussion ist eigentlich uralt. Warum gibt es LIN? Weil CAN für gewisse Anwendungen zu teuer war.« Und Armin Derpmanns, Head of Semiconductor Marketing & Operations von Toshiba, bestätigt: »Ethernet ist nicht in allen Fällen kostengünstig genug.« Und Peter Wiese, Vice President Automotive Sales and Marketing EMEA von NXP Semiconductors, fügt hinzu, dass dem Anwender der Bus egal ist, die Funktionalität ist wichtig und die Kosten für die Funktionalität. »Alle versuchen, Ethernet in eine Richtung zu drängen, dass dank der Standardisierung die Hardware so kosteneffizient wird, dass dadurch viel abgelöst werden kann. Wir wissen aber, dass es viele Bereiche gibt, wo wir das nicht erreichen und deshalb mit proprietären Technologien weitermachen, weil sie günstiger sind.«