Glasfasern beschleunigen den Datenverkehr im Kfz-Bordnetz

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Auswirkungen auf die Bandbreite der Glasfaserverbindung

Die Übertragungsrate des Kommunikationssystems hängt von der Treiberleistung des FOT oder der Bandbreite des Übertragungsmediums ab. Die Bandbreite des Übertragungsmediums wird nicht nur durch die der optischen Faser eigenen Bandbreite beeinflusst sondern auch durch Veränderungen im Transportmodus in Form des Leitungssatzes oder der Fresnel-Reflexion bei Inline-Verbindungen. Deshalb wurden die AGF-Leitung und der spezielle Steckverbinder durch Anwendung von LC-Design entwickelt, das bis dato in Fernmeldeanwendungen genutzt wurde, und es werden temperaturstabile Kunstharze eingesetzt.

Für die Klemmenstruktur kommt das in zivilen Technologien verwendete LC-Design zum Einsatz. Die Anwendung des LC-Designs ermöglicht die Miniaturisierung des FOT und des Inline-Steckverbinders, was zu besserer Anschlussgenauigkeit und Qualitätsstabilität führt. Es ist zu erwarten, dass die AGF-Technologie in Zukunft von vielen Komponenten-Lieferanten genutzt wird.

Untersuchung der Temperaturstabilität

Die Untersuchung der Temperaturstabilität erfolgte anhand der Spezifikationen automobiler Leitungen. Unter der Annahme, dass das Fahrzeugdach Teil des Verlegeweges des AGF-Leitung ist, wurde der Betriebstemperaturbereich sowie der Lagertemperaturbereich auf -40 bis 105 °C festgelegt. Da die Faser selbst zu 100% aus Quarz besteht, ist deren Temperaturstabilität exzellent.

Betrachtet werden muss aber die Ummantelung der optischen Faser. Basis-Polymer ist hier ein nicht-halogenes Kunstharz, das allgemein als Schutzmantel für Automobildrähte genommen wird. Obwohl der Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen Schutzmantel und AGF betrachtet werden muss, um die Temperaturstabilität der optischen Leitung zu gewährleisten, wird dies hier nicht betrachtet, da es in den Bereich der Leitungshersteller-Technologien gehört.

Biegeradien erhöhen Übertragungsverluste und Jitter

Beim Design der Fahrzeugbordnetze treten entsprechend des Verlegeweges viele gebogene Bereiche und Inline-Verbindungen auf. Auch wenn diese zu erhöhten Übertragungsverlusten oder einem Jitteranstieg beitragen können, der die Kommunikationsqualität beeinträchtigt, muss das optische Übertragungssystem dies tolerieren. Im Ausgangssystem werden 10 m Übertragungsradius sowie drei Inline-Verbindungen und vier 360°-Schleifen mit minimalem Biegeradius festgelegt. Die hier beschriebene AGF-Technologie besitzt eine Marge von 4,5 dB oder mehr, relativ zur System-Leistungsbudget-Spezifikation der 1394 Automotive Spezifikation.

Die Robustheit jedes optischen Teiles wird überprüft

Fahrzeugsysteme müssen dauerhaft zuverlässig sein, egal unter welchen Umgebungsbedingungen die Autos betrieben werden. Daher muss sichergestellt werden, dass sie zusätzlich zur Temperaturstabilität auch unempfindlich gegenüber Vibrationen oder Staub sind. Es wurde die Robustheit jedes optischen Teiles überprüft, aus dem das AGF-Übertragungssystem besteht. Beispielsweise erfolgte die Messung der optischen Dämpfung auf Grund der Vibration bei Inline-Verbindungen in Übereinstimmung mit den Bedingungen des Fahrzeug-Umwelttests. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zu sehen.

Inline-Verbindungen unter Einsatz von LC-Design sind resistent gegenüber sowohl Vibration in drei Richtungen als auch Beschleunigung. Die optische Dämpfung wurde auf 1/100 dB des ursprünglichen Wertes reduziert. Die Unempfindlichkeit gegen Staub wurde ebenfalls in Übereinstimmung mit den Bedingungen für automobile Umwelttests gemessen, und es konnte bestätigt werden, dass sie dagegen ausreichend unempfindlich waren.

Außerdem wurde ein periodischer Biegetest unter der Annahme durchgeführt, dass die AGF-Leitung durch sich bewegende Bereiche wie Türen und die Heckklappe geführt wird. Es wurde dabei die Bruchwahrscheinlichkeit der AGF untersucht, wenn sie wiederholt und über lange Zeiträume hinweg gebogen wird. Für Letzteres wurde zur Spezifizierung des minimalen Biegeradius der AGF-Leitung die unten stehende theoretische Formel eingesetzt, die in IEC TR62048 (Optical Fiber Reliability Power Law Theory) beschrieben wird.

Als Ergebnis der Berechnung beträgt die Wahrscheinlichkeit 1/10.000.000 oder weniger, dass eine AGF-Leitung, die mit 7,5 mm Radius gebogen wird, einmal in 10 Jahren bricht. Im Leitungssatz dagegen bricht die AGF-Leitung im gebogenen Bereich nicht, da der Biegeradius beim Verlegen definiert wird.

Zur Bestimmung der periodischen Biegerate wurde dieselbe Methode wie für Automobilleitungen benutzt.

Die Bedingungen für den periodischen Biegetest wurden spezifiziert, so dass der Biegeradius mit 6 mm (kleiner als der minimale Biegeradius von oben) festgesetzt und das Kabel mit ±90° bei 400 g Belastung gebogen wurde. Die Ergebnisse des Experimentes zeigen, dass die AGF-Leitung nicht brach, nicht einmal nach einer Million Biegezyklen. Da dieses Experiment allerdings dazu diente, einen Bruchpunkt zu bestimmen, legt es den Biegeradius nicht fest. Im Vergleich dazu konnten Koaxialkabel, die unter denselben Bedingungen getestet wurden, nicht einmal zehntausend Biegungen überstehen.

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