Der Einzug von Ethernet in Automobilanwendungen

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Micrel Inc.

Ethernet über optische Polymerfasern (Plastic Optical Fiber – POF)

Eine Alternative zu traditionellen Kupfer-CAT5-Kabeln sind optischen Polymerfasern (POF). Dieses Medium ist Automobilherstellers bereits sehr vertraut, da es in MOST-Netzwerken eingesetzt wird.

Hier zeigt sich ein Vorteil von Ethernet: Es unterstützt Kupfer-, Faser- und gemischte Kupfer-/Fasernetzwerke, je nach Anwendung. So kann die gleiche 1-mm-LED-POF-Technologie von MOST zur Fast-Ethernet-Übertragung mit 100 MBit/s benutzt werden

POF sind im Gegensatz zu Glasfasern extrem robust, und einfach und sicher zu installieren. Zudem sind optische Polymerfasern leicht und wie alle Fasern vollständig immun gegenüber elektromagnetischen Störungen. Außerdem geben sie selbst keine solchen Störungen ab. Dies ist für das Echtzeit-Streaming von Video und Sprache im gesamten Kraftfahrzeug wichtig, wo solche Störungen die Dienstgüte beeinträchtigen könnten.

Bild 2 zeigt das Schaltbeispiel eines Ethernet-Bausteins von Micrel, der an den POF-Sender EDL300E und den Empfänger EDL300D von Firecomms angeschlossen ist. Diese Implementierung bietet eine Fast-Ethernet-Verbindung über POF mit einer typischen Reichweite von 100 m, vergleichbar einer CAT5-Standardlösung.

Die neuen MOST-150-POF-Transceiver werden unterstützt

Die LVDS-Pegel der POF-Transceiver unterscheiden sich von traditionellen Fiber-Modulen, die meist LVPECL- oder CML-Schnittstellen verwenden. Dieser Unterschied in der Gleichtaktspannung des Signals entfällt bei einer Wechselspannungskopplung der Schnittstellen.

Die Ethernet-Bausteine von Micrel können aufgrund des breiten Spektrums der Gleichtakt- und Spannungsschwankungsspezifikationen (50 mV pk-pk bis Vdd) mit „allen“ Differenzsignalen des Fiber-Transceivers gekoppelt werden, wodurch sowohl optische Module mit LVDS- als auch mit LVPECL-Pegeln unterstützt werden.

Darüber hinaus unterstützen die Bausteine die neuen MOST-150-POF-Transceiver. Damit sinkt die Zahl der Bausteine, für die eine AECQ-Qualifizierung der POF-Anbieter benötigt wird. Gleichzeitig wird die Fahrzeugstückliste (Bill of Materials – BOM) auf einen einzigen POF-Transceiver für alle Automobilnetzwerke reduziert.

MOST-150 POF-Transceiver werden voraussichtlich im dritten Quartal 2008 für den Verkauf freigegeben und von einer Reihe von Herstellern erhältlich sein, darunter Avago, Firecomms, Melexis und Hamamatsu.

Sicherheitsschwachstellen können eliminiert werden

Die Besorgnis über Sicherheitsschwachstellen von Ethernets kann durch den Einsatz einfacher Funktionen wie Virtual LAN (VLAN) oder Verschlüsselung per Software und Hardware eliminiert werden.

VLAN bietet eine Methode zur Schaffung unabhängiger logischer Netzwerke innerhalb eines physikalischen Netzwerks. Bestimmte Ports oder Schaltpfade können hierdurch für bestimmte Benutzer wirksam blockiert werden, um Sicherheitsverletzungen zu verhindern. Verschlüsselung findet standardmäßig in betriebsentscheidenden Netzwerken Anwendung. Es gibt eine Reihe von Ethernet-Bausteinen, bei denen die Verschlüsselungseinheit bereits integriert ist.

Herkömmliche Ethernet-Netzwerke nutzen üblicherweise eine Stern-Kkonfiguration, bei der ein Multiport-Switch Direktverbindungen zu anderen Knotenpunkten herstellt, wie in Bild 3a dargestellt.

Industrielle Netzwerke jedoch basieren üblicherweise auf einer Ring-Konfiguration, die die Logistik der Kabelinstallation vereinfacht. Eine Beispielanwendung wird in Bild 3b dargestellt und zeigt ein einfaches Überwachungssystem, das im Umkreis eines Gebäudes verteilt ist.

Die Vernetzung jeder Kamera und jedes Sensors macht lange Kabelläufe überflüssig, die jeweils zu einem zentralen Switch zurückgeführt werden, der sich nicht weiter als 100 m entfernt befindet (in Standard IEEE 802.3 Abschnitt 40.7 spezifiziert).

Der Grundbaustein in einem Ringnetzwerk ist der 3-Port-Switch. Der KSZ8893MQL von Micrel, der auch über eine AECQ-100-Qualifizierung verfügt, bietet hierfür eine Lösung.

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