Kfz-Bordnetze Lösen Lichtwellenleiter die Kupferkabel bei der Signalübertragung im Auto-Bordnetz ab?

Die meisten Innovationen in der Automobil- und Lastkraftwagenbranche betreffen heutzutage die Bordelektronik. Dies gilt insbesondere für Systeme zur fahrzeuginternen Übermittlung von Informationen, insbesondere der großen Datenmengen, die bei digitalem Infotainment anfallen. Infolgedessen steigen sowohl die Anzahl der Knoten im Fahrzeugnetzwerk als auch der Komplexitätsgrad dieser Knoten, und die Gesamtbitrate der digitalen Kommunikationskanäle wächst exponentiell.

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Als physikalisches Medium kamen bisher sowohl für die Stromversorgung als auch für die Datenübertragung in Fahrzeugen abgeschirmte Kupferleitungen zum Einsatz. Doch würden die Konstrukteure ihre Autos ohne zu zögern von den Kupferkabeln befreien, wenn sie die Möglichkeit dazu hätten. Kupferkabel sind schwer, und ihr Gewicht wirkt sich ungünstig auf den Kraftstoffverbrauch aus. Gleichzeitig lassen sich die klobigen Steckverbinder der Kabel nur schwierig in der Karosserie unterbringen, was die Flexibilität der Konstrukteure einschränkt.

Faseroptische Kabel bieten Vorteile

Faseroptische Kabel scheinen eine Antwort auf den Wunsch der Autokonstrukteure zu bieten: Sie sind leicht und kompakt, unterstützen sehr hohe Datenraten und sind immun gegen elektromagnetische Störungen. In Wirklichkeit ist die Datenübertragung per Lichtleiter in Fahrzeugen bis jetzt jedoch ein Randphänomen. Nachfolgend werden die Gründe hierfür erläutert und die Aussichten auf einen künftig großflächigeren Einsatz von faseroptischen Kabeln im Automobilsektor erörtert.

Übertragungsabschnitt aus drei Teilen

Ein digitaler optischer Übertragungsabschnitt besteht aus drei Teilen: Sender, Kabel und Empfänger. Da das Signal, das übertragen werden soll, ein elektrisches digitales Signal ist, wird als Sender ein elektrooptischer Wandler benötigt. Der Wandler liest das elektrische Signal aus und steuert eine optische Lichtquelle an. Bei dieser handelt es sich in der Regel um eine Leuchtdiode mit optischem Hohlraumresonator (RCLED) mit einer Wellenlänge von 650 nm. Diese Dioden können Modulationsgeschwindigkeiten von 200 MBit/s und mehr unterstützen.

Polymerfasern sind kostengünstig und robust

Für das Kabel wird bei Automobil-Anwendungen Polymerfaser (POF) bevorzugt. Polymerfaser ist zwar von sehr viel höheren Verlusten betroffen als Glasfaser, sie ist aber billiger und verkraftet engere Biegeradien als Glasfaser. Für Breitbandanwendungen, bei denen die Datenrate von POF nicht ausreicht, werden seit einiger Zeit Quarzglasfasern mit Kunststoffmantel und Mehrmoden-Glasfaserbündel benutzt.

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