Connectivity im Fahrzeug Ein, zwei, drei, vier, viele Standards

Dass in naher Zukunft im Fahrzeug der Großteil der Datenkommunikation über Ethernet ablaufen wird, glaubt in der Halbleiterindustrie keiner. Es wird vielmehr vermutet, dass neue Anforderungen sogar noch mehr Standards ins Auto bringen werden.

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Ein, zwei, drei, vier, viele Standards

Connectivity im Fahrzeug

Das heißt natürlich nicht, dass Ethernet keine Erfolgsgeschichte sei. Laut Volker Schumann, Senior Manager Automotive Segment bei Toshiba Electronics Europe, wird in vielen Bereichen auf Ethernet gewechselt, das gilt besonders für das Infotainment-Segment. »Aber Ethernet wird nicht alles ersetzen«, so Hans Adlkofer, Vice President im Geschäftsbereich Automobilelektronik bei Infineon Technologies.

Dass heute daran keiner mehr glaubt, hat eigentlich nur einen Grund: Der Standard erfüllt nicht die Erwartungen – und zwar in zweierlei Hinsicht: Kosten und Leistungsfähigkeit. Kosten sind in der Automobilindustrie ein ewiges Thema, das gilt natürlich nicht nur für Ethernet. Den Hype um Ethernet führt Jürgen Weyer, Vice President Automotive Sales EMEA bei NXP Semiconductors, aber genau auf die Kostendiskussion zurück: »Ethernet ist so populär, weil manche OEMs sagen, dass damit relativ billige Kabel verwendet werden können.« Denn für Ethernet können die günstigen Twisted-Pair-Kabel eingesetzt werden, allerdings muss sich aus Weyers Sicht noch zeigen, bis zu welchen Bandbreiten solche einfachen Kabel wirklich funktionieren. Auch Weyer erklärt: »Wir haben im Fahrzeug einen großen Blumenstrauß an Standards, und ich glaube nicht, dass der kleiner wird.«

Thomas Sandtner, Global Account Manager Automotive bei Intersil, beurteilt die Situation ähnlich. Die Automobilindustrie habe angenommen, dass mit Ethernet die Kabel und Steckverbinder günstiger werden. »Jeder wollte seine Gesamtkosten senken«, so Sandtner. Doch der Wunsch ist nur bedingt in Erfüllung gegangen. Denn mittlerweile ist bekannt, dass hohe Geschwindigkeit plus Datenkomprimierung die Kosten auf einer ganz anderen Seite in die Höhe treiben: »Um wirklich mit den Anforderungen an eine moderne Kommunikation im Fahrzeug Schritt halten zu können, sind deutlich teurere Prozessoren notwendig. Plötzlich ist Ethernet nicht mehr die günstigste Lösung, weshalb viele wieder zurück zu LVDS kommen«, so Sandtner weiter.

Was heißt das für MOST? In diesem Fall waren die hohen Kosten für die optische Übertragung das Hauptargument gegen diesen Standard. Dr. Peter Geiselhart, Member of the Board, Development und Sales bei Elmos Semiconductor, hält dieses Argument aber sowieso nur bedingt für schlüssig, und zwar aus zwei Gründen: Zum einen war die Automobilindustrie anfänglich geradezu begeistert, dass MOST auf eine optische Übertragung setzt. Argumente wie Gewichteinsparung oder keine EMV-Probleme waren einfach zu verlockend. Zum anderen »ist MOST technisch betrachtet nichts anderes als ein Protokoll, das nur für die Automobilindustrie so genannt wurde. Dieses Protokoll gibt es im Consumer-Bereich auch. In Disney-World in Florida gibt es 12.000 Quellen und Senken, die über Standard-Ethernet-Cat-Kabel mit dem MOST-Protokoll kommunizieren. Es ist ein synchroner Bus, auf den beliebige viele Quellen auf- und runtergeschaltet werden können, technisch also ganz pfiffig, und die größten Anwendungen haben überhaupt nichts mit Optik zu tun«, so Geiselhart weiter.

Also sind die niedrigeren Kosten für Ethernet nur bedingt erfüllt, dazu kommen noch technische Argumente, die dagegen sprechen, dass Ethernet alles andere im Fahrzeug überrollt. Geiselhart: »Ethernet ist kein Echtzeitbus.« Und im Fahrzeug gibt es Anwendungen, die Echtzeit verlangen. In diesem Zusammenhang verweist Sandtner beispielsweise auf Lidar und Radar. »Solche Systeme müssten in Echtzeit reagieren, »und das geht mit Ethernet nicht, da sind andere Kommunikationssysteme notwendig«, so Sandtner. Und weiter: »Der 7er-BMW hat Kameras im Auto. Dafür ist eine ganz andere Kommunikationsstruktur notwendig als bisher. Es müssen viele Sensoren und viele verschiedene Informationen miteinander verknüpft und zentral ausgewertet werden. Das bedingt eine Vielfalt in der Kommunikation.« Kameras, die kein Bild mehr zur Verfügung stellten, sondern bei denen das Bild ausschließlich maschinell verarbeitet wird, müssten unglaublich schnell sein. »Diese Kameras werden eingesetzt für ACC- und ADAS-Systeme, um Unfälle zu vermeiden. Da ist keine Latenz zulässig«, so Sandtner weiter. Diese Beispiele beweisen auch aus Sandtners Sicht, dass es kein »One fits all« gibt. Welche Technik, welches System, welcher Bus zum Einsatz kommt, sei ganz klar zum einen applikationsabhängig, zum anderen aber auch davon abhängig, was der OEM bereit ist, auszugeben. Hinzu kommt die Frage nach der Sicherheit. »Ich kann alles digital und Echtzeit verarbeiten, aber das kostet einfach Geld«, so Sandtner.

Er ist der Überzeugung, dass LVDS eine Renaissance erleben wird. Und hier gilt das Kostenargument. Früher waren besonders die teuren Kabel das Hauptargument gegen LVDS, »aber mit den modernen LVDS-Chips ist man heute in der Lage, günstigere Kabel und Stecker zu verwenden. Hier findet ein Umdenken statt: weg von Protokollen, die viel Overhead transportieren müssen, hin zu Rohdaten, die ich sofort weiterverarbeiten kann, und zu Ansätzen, mit denen das Fahrzeug in Echtzeit reagieren kann.« Wobei Stefan Kouba, European Marketing Manager bei Microchip Technology, dieses Argument auch für MOST geltend macht. Auch in diesem Fall wären die Steckverbinder und Kabel günstiger geworden. Außerdem wurden/werden die Datenraten erhöht, und die Echtzeitsynchronität ist bereits durch die Architektur gegeben, was bei Ethernet eben nicht der Fall ist.

Neben der Tatsache, dass die Halbleiterhersteller nicht erwarten, dass Ethernet alle anderen Kommunikationssysteme ersetzen wird, sind sie sich noch in einem weiteren Punkt einig: Alles, nur bitte keinen Automotive-spezifischen Standard mehr. Jens Kahrweg, Director Field Application Engineering EMEA bei Atmel (jetzt Microchip), erklärt auch, warum: Heute sei das Risiko, etwas Proprietäres für das Auto zu entwickeln, viel zu hoch. Kahrweg: »So etwas wie Flexray wird es nicht mehr geben.«

Auch die anderen Halbleiterhersteller plädieren dafür, dass die Automobilindustrie darauf verzichten sollte, einen Automotive-spezifischen Standard zu forcieren. Weyer geht aber noch einen Schritt weiter: Nicht nur ein Automotive-spezifischer Standard sei schwierig, sondern auch einer, der nur von einem Unternehmen getrieben wird. Weyer: »Bei Flexray konnte jeder mitmachen, für MOST haben die Hersteller eine Lizenz gebraucht, die Implementierung musste teuer bezahlt werden. MOST ist aus meiner Sicht der Grund dafür, dass wir Flexray und nicht TTP haben. Denn nach der Erfahrung mit MOST hat die Industrie gesagt: MOST ist der letzte proprietäre Standard, den wir noch akzeptieren.« Wobei Weyer abschließend anmerkt, dass es daneben durchaus gute Beispiele dafür gibt, wie Firmen eigene Entwicklungen als Standard durchsetzen konnten, und verweist als Beispiel auf Bosch mit CAN FD. Der Unterschied zu MOST: Bosch bietet seine Technik zu marktüblichen Konditionen zur Lizenz an, und »das wird von uns allen akzeptiert«, so Weyer.