NET 6-7 2023

www.net-im-web.de 33 6-7/23 Die Zukunft fährt optisch V2X-Vernetzung steigen die Anforderun- gen an Anwendungen, Nutzung und Si- cherheit imAutomobilbereich und damit auch die erforderliche Netzgeschwindig- keit. Fahrzeuginterne Netze stehen an der Schwelle zu Geschwindigkeiten von 1 bis mehreren Gbit/s. Da die Automobil- industrie die Schwelle zu Geschwindig- keiten von 100 Gbit/s*m anpeilt, werden die Probleme wie elektromagnetische Störungen, elektromagnetische Anfällig- keit, Kosten und Gewichtsreduzierung immer akuter. Für Datenübertragungs- raten über 100 Mbit/s müssen die bisher verwendeten Kupferverbindungen stark und teuer modifiziert werden, um die strengen EMV-Spezifikationen derOEMs zu erfüllen. Das hat hohe Kosten und ein sehr aufwendiges Engineering zur Folge. Darüber hinaus steht das Gewicht des ständig wachsenden Durchmessers der erforderlichen Kabel dem Wettlauf um mehr Reichweite in elektrischen Antriebs- strängen im Weg. Die Dringlichkeit, von Kupfer auf optische Übertragungsmedien umzu- steigen, wird immer offensichtlicher. Die Hauptvorteile der optischen Lösung sind unter anderem die überlegene elektro- magnetische Verträglichkeit (EMV) dank der inhärenten galvanischen Isolierung, das geringe Gewicht und die niedrigen Kosten. Die optischen Kabel sind absolut zuverlässig und viel flexibler als geschirm- te Kupferkabel. Sie erlauben schnelle, dynamische und enge Biegungen sowie das Eintauchen in dunkle Flüssigkeiten. Außerdem ist das optische Ethernet sehr rauscharm und kann in lauten Umge- bungen, wie etwa in elektronischen HF- Platinen, eingesetzt werden. Durch die parallele Verwendung von optischer Faser und Kupfer bietet das optische Netz eine ASIL-D-Sicherheitsarchitektur (ASIL-D = ASIL-B + ASIL-B). Es garantiert eine einfache Konstruktion für nahtloses Im- plementieren. Insgesamt ist das optische Netz der technisch beste Weg für höhere Datenraten. Vollständiges Kommunikationssystem Mehrere Branchenführer arbeiten an ei- nem optischen Multigigabit-System für Kraftfahrzeuge, das die Anforderungen zukünftiger vernetzter und automatisierter Fahrzeuge erfüllen soll. Anstelle verschie- dener Anschlusskomponenten bietet die kommende Lösung ein einziges, komplettes Paket. Die neuen Steckersysteme sind sehr klein, leicht und imVergleich zu den bishe- rigen Systemen extrem kostengünstig. Um die Kosten zu senken und die Konsistenz zu gewährleisten, werden die bereits für nGBa- se-SR entwickeltenOptiken, Fasern, Stecker und Elektronik wiederverwendet. Weitere Spezifikationen umfassen 980 nmVCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), Multimode-OM3-Faser, PAM2-Empfänger und Steckverbinder. Der Schwerpunkt der Normungsarbeit liegt auf den Anforderun- gen der Automobilindustrie: VCSEL-Zu- verlässigkeit für den Betriebstemperaturbe- reich, Entwicklung von Steckverbindernmit Qualitätsstufen und ein adaptiver digitaler Signalprozessor (DSP) zumBewältigen der großen parametrischen Abweichung des VCSEL. Letztendlich führt das Erhöhen der Ausbeute zu einer Kostenreduktion. Die Komplexität bleibt bei einfa- cher Modulation gering. Bei denGlasfasern wurde die OM3- Klasse gewählt, da sie in Datenzentren und in der Avionik bereits weit verbreitet ist. Es werden nur massive Economy-Scale-Lichtquellen ausgewählt. Die Anzahl definierter Steckerklassen ist auf zwei beschränkt, um kostengünsti- ge Implementierungen zu ermöglichen. Was die Topologie betrifft, so wurden von Anfang an asymmetrische Aufwärts- und Abwärtsverbindungen berücksichtigt. Der Einsatz der Energy-Efficient-Ethernet-Spe- zifikation (EEE) eignet sich gut, um die Funktion umzusetzen. Kameras, Displays, Sensoren und weitere asymmetrische An- wendungsfälle gehören zu den Testfällen für die Standardisierung. Ein spezieller Betriebs-, Verwaltungs- undWartungs-Sei- tenkanal (OAM– Operations, Administra- tion, Maintenance) sorgt für Zuverlässigkeit und Link-Management. Das Fehlen von erneutenÜbertragungen bedeutet eine kon- trollierte Latenzzeit für die Videoverteilung. Symmetrische Verbindungen ergänzen die Backbone-Kommunikation. Das vorgeschlageneMultigigabit- System wacht in weniger als 100 ms auf. Die Ziel-BER (Bit Error Rate) ist besser als 10-12 bei einer Betriebstemperatur von -40 bis 105 ºC (AEC-Q100 Grad 2) in rauen Automobilumgebungen. Die Anforderun- gen der OEMs an die hohe Zuverlässigkeit (15 Jahre Betrieb) und die hervorragende EMV-Konformität werden ebenfalls er- Der Gigabit-Ethernet-Switch EVB9351-AUT-SW-NXP von KDPOF implementiert NXPs SJA1110 SoC und fünf optische 1000Base- RH-Ports für vernetztes Fahren