Infotainment und Telematik Multimedia-Daten mit 5 Gbps im Auto zuverlässig übertragen

Infotainment-Systeme nehmen im Fahrzeug immer mehr zu.
Infotainment-Systeme nehmen im Fahrzeug immer mehr zu.

iPhone und Co. setzen immer mehr die Benchmarks für moderne Infotainment-Systeme im Fahrzeug. Der damit verbundene Einzug von leistungsfähigen Grafikprozessoren und hochauflösenden Displays ins Auto macht das erforderliche hochbitratige Übertragungssystem zu einer wichtigen Komponente im System. Das Kabel-Stecker-System und die Art der Signalisierung haben dabei für eine zuverlässige und störsichere Übertragung im Gigabit-Bereich eine Schlüsselfunktion.

Die Leistung der Infotainment-Systeme im Fahrzeug gleicht sich immer mehr der von Geräten der Konsumelektronik gewohnten Display-Auflösungen und 3D-Grafikfähigkeiten an. Während heutige Displays mit Auflösungen von 1.280 × 480 Pixeln Videodatenraten von etwas mehr als 1 Gbit/s benötigen, werden für kommende Display-Generationen Videodatenraten von mehr als 5 Gbit/s erforderlich sein (Bild 1).
Diese Displays werden hochauflösende HDTV-Inhalte anzeigen können oder als Ersatz für Zeigerinstrumente das komplette Instrumentenkombi ersetzen. Die 3D-Rechenleistung von Grafikprozessoren für den Einsatz im Auto erreicht heute schon mit bis zu 200 MTriangle/s mehr als das doppelte der Playstation 2 mit ihren 75 MTriangle/s (Bild 2).
Die Möglichkeit der räumlichen Trennung von Grafikgenerierung in einer Head-Unit und Display-Einheiten wie Instrumenten-Cluster, Head-up-Display oder Navigation erlaubt komplexe Architekturen. So lassen sich Video und Grafik auf den verschiedenen Displays anzeigen. Darüber hinaus können Anzeigeeinheiten und Displays unabhängig von der die Grafik erzeugenden Head-Unit entwickelt und eingesetzt werden. Das ist eine Grundvoraussetzung, um Ausstattungsvarianten zu bilden (Bild 3).
Die Trennung von Bilderzeugung und Display bedingt allerdings einen leistungsfähigen Video- und Daten-Link, der in Hinsicht auf Systemkosten, EMV und Bauraum die automobilen Anforderungen erfüllen muss.
Weil im Fahrzeug auf engem Raum zahlreiche klassische HF-Systeme, beispielsweise UKW, DAB, GSM-Mobilfunk, GPS-Navigation, Bluetooth und WLAN, im Einsatz sind, ist die Herausforderung für diese Gigabit-Übertragungslösungen im Fahrzeug zum einen, die teils sicherheitsrelevante Pixeldaten zuverlässig zu übertragen, und zum anderen, benachbarte Systeme im Fahrzeug nicht zu beeinflussen.
Mit dem Anstieg der Videobandbreite und der Funktionen müssen die eingesetzten Halbleiter und die gesamte Übertragungsstrecke aus Kabeln und Steckverbindern die Daten bei optimierten Systemkosten störsicher übertragen. Somit ist die Wahl der Übertragungstechnik mitsamt dem Kabel-Stecker-System ein entscheidender Systemkostenfaktor. Darüber hinaus ist sie auch eine teilweise sicherheitsrelevante und Architektur-bestimmende Komponente des Infotainment-Systems. Das benötigt heute schon neben der reinen Videodatenübertragung auch eine Möglichkeit zur bidirektionalen Kommunikation zwischen Display und Head-Unit. Während heute neben den 1‑Gbit/s-Videodaten nur wenige Mbit/s für die reine Datenkommunikation benötigt werden, wird in Zukunft nicht nur die Videodatenrate auf über 5 Gbit/s ansteigen, sondern auch der Datenkanal wird mehrere 100 Mbit/s Bandbreite in Hin- und Rückrichtung zur Verfügung stellen müssen, um zum Beispiel die Integration der Ethernet-Kommunikation in den Link zu unterstützen.
Übertragungsbandbreiten von 5 Gbit/s und mehr ermöglichen die Übertragung von mehreren unabhängigen HD-Videoströmen mit Digital Content Protection (HDCP) und Digital-Audio. Darüber hinaus wird die Datenübertragung via Ethernet-Protokoll zunehmend an Bedeutung gewinnen.

Bilder: 10

Multimedia-Daten mit 5 Gbit/s im Auto zuverlässig übertragen

Inova Semiconductor 2012-11