Echtzeit-Ethernet als Automotive-Netzwerk

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Kunststoff-Lichwellenleiter statt Kupferkabel

Eine einfache Lösung ist, nicht Kupferkabel, sondern Kunststoff-Lichwellenleiter (Plastic Optical Fibre – POF) zu verwenden. Die Automobilhersteller sind bereits sehr vertraut mit diesen physischen Medien, wie sie in MOST-Netzwerken eingesetzt werden. Die gleiche 1-mm-LED-POF-Technologie von MOST (einschließlich der neuen MOST150) kann auch für die 100-Mbps-Fast-Ethernet-Übertragung mit einer Reichweite von 100 m verwendet werden. POF ist extrem robust, leicht und wie alle Fiber-Optiken völlig immun gegen elektromagnetische Störungen. Allerdings liegt der Nachteil bei der Verwendung von POF wahrscheinlich auch in den Kosten, die sogar höher als bei Twisted-Pair sein können.

Autohersteller fordern offene und frei zugängliche Lösungen

Untersuchungen sind im Gange, Wege zu finden, die Abstrahlungswerte unter Verwendung von ungeschirmten Kabeln für Ethernet einzuhalten. Lösungen wurden bereits erfolgreich unter Beweis gestellt, indem im Wesentlichen die relativ kurzen Kabelreichweiten in den Fahrzeuganwendungen ausgenutzt wurden. Wenn Ethernet als ein wahrer Automobil-Netzwerk-Bus angepasst werden soll, werden Automobilhersteller sicherlich fordern, dass jede Lösung offen und frei zugänglich ist, wodurch die Probleme des Single-Sourcing und höhere Kosten von proprietären Lösungen vermieden werden.

Kabeldiagnose-Technologien erhöhen die Zuverlässigkeit

Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, gehen Kabeldiagnose-Technologien wie LinkMD von Micrel über die definierten Ethernet-Standards hinaus, um eine Lösung für solche Probleme zu bieten. Die LinkMD-Kabeldiagnose nützt Time Domain Reflectometry (TDR), um die Twisted-Pair-Kabel nach häufigen Problemen, wie Unterbrechung, Kurzschluss und Impedanz-Fehlanpassungen, zu analysieren.

Auch die Energieeffizienz ist ein wichtiger Geschtspunkt

Die Effizienz des Leistungsverbrauchs wurde auch im neuesten Ethernet-Standard IEEE-802.3az angesprochen, der als Energy Efficient Energy oder EEE bekannt ist. Analysiert man eine typische Netzwerk-Aktivität, wird man lange „ruhige“ Zeiten, gefolgt von relativ kurzen Ausbrüchen von Verkehr beobachten. Dies trifft oft auch bei Automobil-Netzwerken zu, zum Beispiel bei Rückfahrkameras. Während dieser ruhigen Zeiten vermindert sich der Ethernet-Stromverbrauch nicht wesentlich, da der PHY-Transceiver automatisch ein kontinuierliches IDLE-Muster (11111 im 5B-Code) überträgt, um die „Synchronisation“ zwischen den Link-Partnern zu gewährleisten. Das kürzlich ratifizierte IEEE-802.3az gibt mehr als 50% reduzierten Stromverbrauch bei geringer Link-Auslastung (Ruhezeit) an. Die Technik, die als Low Power Idle (LPI) bekannt ist, wird nicht benötigte Teile des PHY-Transceivers unter Beibehaltung der Link-Integrität in Zeiten geringer Auslastung deaktivieren. Die IEEE-802.3az-Unterstützung zusammen mit weiteren Power-Management-Modi, z.B. Wake-on-LAN und Energy Detect, weisen die aktuellen Ethernet-Bausteine von Micrel auf, wie die IEEE-1588v2/IEEE- 802.1as-Zeit-Synchronisationsfamilie KSZ84xx und die neuesten 10/100Base-TX- und 10/100/1000Base-TX-PHY-Transceiver KSZ8051-E bzw. KSZ9031.

Ethernet bietet Zuverlässigkeit und Qualität im extremen Umfeld

Der unbestrittene Erfolg des Ethernet im industriellen Vernetzungssektor hat Zuverlässigkeit und Qualität in einem extremen Umfeld bewiesen. Die Verbindung dieser industriellen Stärke und des Schubes der Konsumententechnologie bietet die perfekte Lösung für den physical Layer im Fahrzeug. Ethernet kann erfolgreich die Lücke zwischen langen Fahrzeug-Design-Zyklen und der schnelllebigen IP-Welt schließen.

Ethernet ist einfach, bewährt und offen

Es gibt insgesamt nichts Kompliziertes an der Ethernet-Technologie; sie ist einfach, bewährt und offen – der Grund für ihren Erfolg. Die Kosten sind ein entscheidender Faktor in jedem Markt und Ethernet hat stets die niedrigsten Betriebskosten aller Netzwerke demonstriert.

Ethernet als Rückgrat der nächsten Generation von Auto-Multimedia-Netzwerken

Das Ethernet findet sich schon heute in Autos, wo es eine IP-basierte Standard-Schnittstelle für Diagnose- und Software-Downloads bereitstellt. Der nächste Schritt ist, dass das Ethernet das Rückgrat der nächsten Generation von Automotive-Multimedia-Netzwerken bildet und den Live-Verkehr trägt. Neue Standards wie IEEE-802.3 AVB (Audi-Video-Bridges), die zunächst für die digitale AV-Heimvernetzung definiert wurden, werden angepasst, um dieselben Echtzeit-Dienste im Fahrzeug zu unterstützen. Danach wäre das ultimative Ziel, andere Bussysteme innerhalb des Fahrzeugs zu einem einzigen gemeinsamen Bus, dem Ethernet zusammenfließen zu lassen.

Micrel bietet eine Vielzahl von verschiedenen hoch integrierten „grünen“ Low-Power-Ethernet-Lösungen mit der Flexibilität, an beliebigen Prozessor-Schnittstellen anzukoppeln.

Die folgenden, gemäß AEC Q100 für Fahrzeuge qualifizierten Ethernet-Bausteine werden von Micrel angeboten:

Die folgenden Ethernet-Bausteine zur Zeit-Synchronisation gemäß IEEE-1588/802.1as werden von Micrel angeboten:

* * Mike Jones ist Senior Marketing Manager bei der Micrel Inc.

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