Infotainmentsystemen in Zügen, Bahnen und Bussen gehört die Zukunft

Infotainmentsystemen in Zügen, Bahnen und Bussen gehört die Zukunft Congatec

Mit der Verfügbarkeit von Lowpower-SFF-SoC-Prozessortechnologien (System-on-Chip) und bandbreitenstarker Mobilfunk-Vernetzung durchlaufen Fahrgastinformationssysteme, die bisher hauptsächlich akustische Durchsagen waren, derzeit einen tiefgreifenden Transformationsprozess. Sie entwickeln sich zunehmend hin zu multifunktionalen In-Seat-Infotainmentsystemen mit multiplen Displays, die immer online sind und ortsbasierende Informationen, Nachrichten und Werbung liefern. Und mit der Entwicklung der Displaytechnologie in Richtung 4k werden Betreiber bald weiter aufrüsten, um atemberaubende Grafik zu bieten, wie man sie von aktuellen Fernsehern, Monitoren und Smartphones kennt. Zusätzlich sollen Werbesysteme mit Gesichtserkennung die Performance einer Kampagne verbessern, und warum sollte man einen so aufgenommenen Videostream nicht auch direkt für die Videoüberwachung nutzen? Mit integrierten, kontaktlosen Ticket-Lesern für NFC, RFID oder Barcode kann ein an der Tür platziertes Infotainmentsystem schließlich direkt zum All-in-one System mutieren, das sich von Werbekunden sogar für den bargeldlosen Verkauf nutzen lässt.

Eckdaten

Werden künftige Infotainmentsysteme in Zügen, Bahnen und Bussen auch 4k-Grafik, Gesichtserkennung für Zielgruppen-spezifische Werbung, Videoüberwachung der Türen, Cloud-Anbindung, digitales Ticketing und Fahrgast-Prognosesysteme bieten? Neue Prozessortechnologien und innovative Module bilden die Voraussetzung dafür.

Ein weltweiter Wachstumsmarkt

Diese Szenarien zeigen die tiefgreifenden Transformationsprozesse für Railway-Infotainmentsysteme auf und lassen eine goldene Zukunft für smarte Zug-Technologien erwarten. Marktforschungsunternehmen wie Markets and Markets stützen diese Aussicht: Sie prognostizieren für den Zeitraum von 2015 bis 2020 eine beeindruckende jährliche Wachstumsrate (CAGR) von über 20 Prozent für den globalen Smart-Railway-Markt, der bis Ende 2020 auf bis zu 13,7 Milliarden US-Dollar anwachsen soll. Europa wird voraussichtlich den größten Marktanteil beisteuern, gefolgt von Nordamerika. Daneben werden Asia-Pacific (APAC), der Nahe Osten und Afrika (MEA) die größte CAGR bei Smart-City-Projekten generieren.

Das G-Series-SoC auf einem COM-Express-Modul von Congatec bietet eine skalierbare Plattform für Infotainment-Lösungen.

Das G-Series-SoC auf einem COM-Express-Modul von Congatec bietet eine skalierbare Plattform für Infotainment-Lösungen. Congatec

Anforderungsanalyse

Welche Basistechnologie eignet sich aber in diesem hochdynamischen Umfeld am besten für die neuen intelligenten Systeme? Eine leistungsstarke Grafik und moderne Schnittstellen sind selbstverständlich. Außerdem muss sie multifunktional und frei programmierbar sein, um auch kommende Anforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus wollen Systementwickler eine klar definierte Roadmap für zukünftige multifunktionale und somit heterogene Systemarchitekturen. Weiterhin sollte diese Technologie die rauen Anforderungen der Bahntechnologie erfüllen. Dazu gehören beispielsweise eine hohe Vibrations- und Schockfestigkeit, die Unterstützung des erweiterten Temperaturbereichs für den Bahneinsatz und ein sehr geringer Stromverbrauch für einen lüfterlosen 24/7-Betrieb. Auch eine entsprechende Langzeitverfügbarkeit ist ein Muss. Und das alles zu einem günstigen Preis.

Mit dem COM-Express-Compact-Modul auf Basis eines G-Series-SoC lässt sich die Performance von Infotainmentsystemen bei engen Power- und Platzgrenzen maximieren.

Mit dem COM-Express-Compact-Modul auf Basis eines G-Series-SoC lässt sich die Performance von Infotainmentsystemen bei engen Power- und Platzgrenzen maximieren. Congatec

Designoptionen

Eine Technologie, die all diese Vorteile vereint, sind Computermodule nach dem COM-Express-Standard mit Prozessortechnologien für raue Umgebungsbedingungen. Dies ist durch das multifunktionale Layout der COM-Express-Technologie möglich, die von der herstellerunabhängigen PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group) veröffentlicht wird. COM-Express weist einen kleinen Formfaktor auf und die Interfaces lassen sich über applikationsspezifische Carrierboards individuell ausführen, die dank des 440-Pin-Konnektors zwischen Modul und Carrierboard auch äußerst multifunktional sind. Sind weniger Schnittstellen erforderlich, ist der Qseven-Formfaktor der SGET (Standardization Group for Embedded Technologies e.V.) eine interessante Alternative. Qseven ist kleiner und bietet weniger Schnittstellen. Um einen Vergleich zum Consumer-Markt zu ziehen: COM-Express ist im Embedded-Segment mit der Performance-Klasse von PCs und Notebooks vergleichbar, während Qseven im Tablet- und Smartphone-Bereich liegt.

Computermodule bieten Eisenbahningenieuren viele Vorteile: Sie können eigene dedizierte Systeme entwickeln, die exakt auf ihre Applikationen zugeschnitten sind. Sie müssen sich nicht mit dem Rechenkern befassen, sondern können sich voll und ganz auf die Entwicklung ihrer Infotainmentsysteme konzentrieren. Der modulare Ansatz bietet auch einen Upgrade-Pfad auf zukünftige Power- und Performance-Klassen, weil sich bestehende Designs ganz einfach durch einen Modulwechsel aufrüsten lassen. Da standardisierte Computermodule in vielen unterschiedlichen Applikationsbereichen zum Einsatz kommen, profitieren die Ingenieure im Vergleich zu Full-Custom-Designs von immensen Skaleneffekten und haben außerdem Zugang zu einem großen Ökosystem von Komponenten, Design-Guides, Trainings und Zweitlieferanten.

Congatec bietet die Lowpower Embedded-G-Series-SoCs für Multimedia-orientierte Bahnapplikationen auf Qseven-Modulen für den erweiterten Temperaturbereich an.

Congatec bietet die Lowpower Embedded-G-Series-SoCs für Multimedia-orientierte Bahnapplikationen auf Qseven-Modulen für den erweiterten Temperaturbereich an. Congatec

SoC auf dem neusten Stand der Technik

Haben sich Entwickler für den passenden Formfaktor-Standard des Infotainmentsystems entschieden, bieten sich als geeignete Prozessortechnologie beispielsweise die Embedded-G-Series-SoC-Prozessoren von AMD an, die bei Congatec in zwei Varianten verfügbar sind. Jüngste Variante sind G-Series-SoCs der dritten Generation mit dem Codenamen Brown Falcon, die pinkompatibel zur Highend-Embedded-R-Serie sind. Beide Prozessorlinien sind auf dem COM-Express-Formfaktor erhältlich. So können Entwickler von Infotainmentsystemen ihre Designs einfach auf die Leistungs- und Kostenanforderungen ihrer Applikationen skalieren. Die Alternative sind die kleineren G-Series-SoC-Prozessoren mit dem Codenamen Steppe Eagle, die auf den kompakten Computermodul-Formfaktoren Qseven und COM-Express-Compact sowie für den erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +85 °C verfügbar sind.

Starke Grafik

Alle Plattformen überzeugen durch die leistungsstarke integrierte AMD-Radeon-Grafik derSoC-basierenden Module von Congatec. Zum anderen hat es das Unternehmen als erster x86-Anbieter geschafft, die vormals getrennt betriebenen Komponenten CPU, Grafik und Chipsatz auf einem einzigen System-on-Chip zu integrieren. Diese hohe SoC-Integration der Embedded-G-Series öffnet das Fenster hin zu Lösungen, die bei minimiertem Energiebedarf neue Leistungsbereiche erreichen.

Trotz des geringen Energieverbrauchs von nur wenigen Watt unterstützt die neue G-Serie von AMD die 4k-Wiedergabe auf mehreren Bildschirmen und neuste Grafik-Codecs. Für die Videoübertragung erlaubt die integrierte Video-Engine auch die energieeffiziente Dekodierung von Video-Streams bis hin zum neusten H.265-Codec auf dem dezentralen System, was wertvolle Bandbreite einspart. Der geringe Leistungsbedarf der G-Series-SoCs ermöglicht lüfterlose, komplett geschlossene Designs ohne nennenswerte Abwärme. Ein weiteres praktisches Feature ist die konfigurierbare maximale Leistungsaufnahme (TDP = Thermal Design Power). Damit können Entwickler das Layout der Kühllösung und Stromversorgung und somit letztlich die Gesamtkosten des Systems applikationsspezifisch optimieren oder die Applikation auf ein gegebenes Systemdesign anpassen. Die neuen Module mit G-Series kombinieren all dies mit industrieller Robustheit und Echtzeitfähigkeit, einschließlich erweiterter Temperaturbereiche und einer Langzeitverfügbarkeit von bis zu zehn Jahren.