NET 6-7 2023

34 www.net-im-web.de 6-7/23 Die Zukunft fährt optisch füllt. Die in der Entwicklung befindliche Technologie basiert auf einer fortschrittli- chen digitalen Signalverarbeitung mit dem Einsatz von Hochgeschwindigkeits-DAC und -ADC (Digital-Analog-Konverter, Analog-Digital-Konverter), um alle er- forderlichen Algorithmen wie Entzerrung oder Vorcodierung zu implementieren. VCSEL-Betrieb Eine Schlüsselkomponente für das Kom- munikationssystem ist die Lichtquelle. Der oberflächenemittierende Laser mit vertika- lem Hohlraum eignet sich am besten für die hohen Geschwindigkeits- und Kosten- senkungsanforderungen der Anwendung. Die Technologie der VCSEL-Bauelemente ist bekannt, ausgereift und optimiert und wird bereits in zwei wichtigen Anwen- dungen eingesetzt: optische Sensoren für Mobiltelefone und Kommunikation in Rechenzentren. Die für die letztgenannte Anwendung verwendeten VCSEL lassen sich auch gut für die Kommunikation in Fahrzeugen nutzen, wo die bereits hervor- ragenden Kosten und Geschwindigkeiten zum Tragen kommen. Jedoch führen die VCSEL inDatenzentren ein komfortableres Leben als in einem Auto. VCSELs für die Automobilindus- trie müssen nicht nur in einer rauen Um- gebung arbeiten, sondern auch länger leben. Die Automobilindustrie stellt sehr hohe An- forderungen an die Zuverlässigkeit elektro- nischer Komponenten, die sich in einer Zahl zusammenfassen lassen: 10 FIT (Failures in Time). Das bedeutet, dass die erwartete Ausfallrate für ein Bauteil bei höchstens zehn Ausfällen nach 1Mrd. Betriebsstunden liegt, was sich beispielsweise so ausdrücken lässt, dass nicht mehr als zehn von tausend Bau- teilen nach 1Mio. Betriebsstunden ausfallen dürfen. Um eine derartige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, muss der VCSEL unter weniger belastenden Bedingungen betrieben werden. An derTemperatur gibt es nichts zu rütteln, aber der VCSEL leidet weniger bei einer geringeren Stromdichte. Das Problem besteht darin, dass die optische Ausgangs- leistung des Lasers proportional zum Strom ist, so dass eine Verringerung des Stroms zu einer geringeren optischen Leistung auf der Empfangsseite führt. Darüber hinaus führt eine Verringerung der Stromdichte auch zu einer Verringerung der Bandbreite des VCSEL und zu einem Anstieg des relativen Intensitätsrauschens (RIN). Daher muss der VCSEL mit dem richtigen Gleichgewicht des niedrigst möglichen Stroms betrieben werden. Ausblick Das Ökosystem für das vorgeschlagene optische Kommunikationssystem besteht bereits, indem bewährte Technologien wie VCSEL, Multimodefasern und Fotodioden, die bereits für Datenzentren entwickelt wur- den, genutzt werden. Die Standardisierungs- prozesse sind mit IEEE 802.3 Automotive Ethernet und ISO PWI 24581 im Gange. Der neue optische IVN-Kommunikations- standard für Kraftfahrzeuge IEEE 802.3cz- 2023 wurde gerade veröffentlicht und zielt auf Datenraten von 2,5, 5, 10, 25 und 50 Gbit/s ab. Die Technologie ist skalierbar, um in Zukunft noch höhere Datenraten zu ermöglichen. Sie wird von mehreren bran- chenführenden Unternehmen unterstützt. Die robuste und zuverlässige Systemlösung bietet somit den zukunftssicheren Weg zu hohen Geschwindigkeiten. www.kdpof.com IEEE 802.3cz-2023 Der neue IEEE-802.3cz-2023-Standard definiert Physical-Layer-Spezifikationen und Managementparameter für optisches Multigigabit-Ethernet über Glasfaser in Fahrzeugen. Diese Ergänzung zum IEEE-Standard 802.3-2022 fügt Physical-Layer-Spezifikationen und Managementparameter für den Betrieb bei 2,5, 5, 10, 25 und 50 Gbit/s über Glasfaser in der Automobilumgebung hinzu und bedeutet einen wichtigen Meilenstein für optisches Multigi- gabit-Ethernet im Auto. Der 802.3 Task Force gehören zahlreiche Personen an, die mit wichtigen Automobilher- stellern wie PSA, Toyota, BMW, Ford, GM und Volvo, Tier-1- sowie Komponentenlieferanten verbunden sind. Der Standard IEEE 802.3cz-2023 (nGBaseE-AU) wurde von Grund auf mit dem Ziel entwickelt, die strengen Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen. Der Einsatz von Glasfaser verbessert den Stromver- brauch. Darüber hinaus ist er widerstandsfähiger gegenüber Alterungsproblemen. Er ist absolut zukunftssicher, da Steuergeräte unter Beibehaltung des gleichen Kabelbaums auf höhere Geschwindigkeiten aufgerüstet werden können. Die IEEE-802.3cz-Standardtechnologie ist derzeit die einzige existierende Lösung für 25- und 50-Gbit/s-Single-Lane-Verbindungen mit vier Inline-Steckern und einer maximalen Länge von 40 m im Auto über OM3-Multimodefasern. Die Lösung ist zu relativ niedrigen Kosten erhältlich, da das höhere optische Leistungsbudget einfachere und billigere Steckverbinder ermöglicht. Außerdem ist die OM3-Faser weit verbreitet. Ein nahezu idealer Kommunikationskanal ermöglicht eine viel einfachere physische Schicht mit einer geringeren DSP/Equalization-Komplexität und ohne Echokompensation, was zu einem geringeren Stromverbrauch, einer geringeren Latenzzeit, einer kleineren Siliziumfläche und einer kostengünstigeren Lösung führt. Der EVB9351-SFP von KDPOF ist das erste optische 1000Base-RH-Small-Form-factor-Pluggable-Transceiver- Modul zum Evaluieren von optischem Gigabit-Ethernet im Auto (Bilder: KDPOF)