Seit einiger Zeit steigt der Bandbreitenbedarf von Netzwerkinfrastrukturen in Fahrzeugen enorm an, da die neuen datenintensiven Funktionen zusätzliche Unterstützungen benötigen, an denen die Automobilingenieure derzeit arbeiten. Die großflächigere Implementierung von Technologie für Fahrerassistenzsysteme (Advanced-Driver-Assistance-System, ADAS) macht die Erfassung und Verarbeitung größerer Datenmengen unerlässlich. Durch den derzeit aufkommenden Trend des autonomen Fahrens sind im Laufe des nächsten Jahrzehnts aber wohl noch weitaus größere Dimensionen beim Datenaufkommen zu erwarten.

Altbewährte Protokolle wie Local-Interconnect-Network (LIN) und Controller-Area-Network (CAN) sind noch weit verbreitet, jedoch zeigt sich, dass sie allmählich an ihre betrieblichen Grenzen stoßen. Bandbreitenintensivere Protokolle wie Media-Oriented-Systems-Transport (Most) und Flexray, die ursprünglich als Ergänzung gedacht waren, konnten nicht wie erhofft Fuß fassen.

Gleichzeitig versuchen Automobilhersteller und ihre Tier-1-Lieferanten, sich von der bisher erforderlichen Vielzahl verschiedener Busse zu lösen und ein homogeneres Netzwerk zu realisieren, das sowohl schnellere Datenübertragungsraten als auch eine geringere Latenz unterstützt. Dadurch soll es außerdem zu einer Verringerung des Verkabelungsaufwandes kommen, was wiederum Einsparungen bei Stücklistenkosten und beim Treibstoffverbrauch ermöglicht (schließlich führt eine geringere Anzahl an Kabeln auch zu einem geringeren Gesamtgewicht des Autos). Nicht zuletzt muss das Netzwerk ein hohes Maß an operationeller Sicherheit bieten, um potenziellen Cyberangriffen vorzubeugen, die in Zukunft eine wachsende Bedrohung darstellen könnten.

Die Vorteile von Ethernet

Bei den Netzwerkinfrastrukturen in Fahrzeugen der nächsten Generation hat die Automobilindustrie Ethernet als vielversprechenden Kandidaten für die Erfüllung künftiger Datenübertragungsanforderungen ausgelotet. Dieses seit langem bestehende Kommunikationsprotokoll, das bisher vor allem im Geschäfts- und Industriekontext Anwendung findet, zeichnet sich durch einen hohen Wiederverwendungsfaktor in Bezug auf Komponenten, Software und Tools aus. Die One-Pair-Ethernet (Open) Alliance-Special-Interest-Group (SIG) ist ein Zusammenschluss von bekannten Marken wie BMW, Broadcom, Freescale, Harman, Hyundai und NXP, die gemeinsam das Ziel verfolgen, Ethernet-basierte Kommunikation als Grundlage für die Automobilnetzwerke der Zukunft zu etablieren und die Implementierung der von IEEE herausgegebenen Standards für Automobile voranzutreiben.

Aufgrund der Gegebenheiten des Anwendungsbereichs müssen bei der Entwicklung von Automotive-Ethernet Faktoren Berücksichtigung finden, die bei herkömmlicher Ethernet-Technologie keine Rolle spielen. Die Übertragung erfolgt über ein einzelnes nicht abgeschirmtes Kabelpaar aus Kupfer (das heißt, es sind nicht wie sonst mehrere Kabelpaare nötig), was die Implementierung vereinfacht und Platz spart. Zudem ist mit höheren Temperaturen, elektrostatischen Entladungen (ESD) und elektromagnetischen Interferenzen (EMI) zu rechnen. Die verwendeten Ethernet-PHY-Transceiver sind sehr harten Betriebsbedingungen ausgesetzt, müssen aber nichtsdestotrotz für eine akzeptable Bitfehlerrate (Bit-Error-Rate, BER) sorgen, um die Signalintegrität sicherzustellen.

Reagieren in Echzeit, geringe Latenzen und das Automotive-Ethernet-Portfolio. Dazu mehr auf der nächsten Seite des Artikels.

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