Ethernet in autonomen Fahrzeugen

Das In-Vehicle-Netzwerk ist die Datenübertragungsleitung des Fahrzeugs, die zugrunde liegende Infrastruktur, die jegliche Kommunikation möglich macht.  Innerhalb des Fahrzeugs, zwischen Fahrzeugen (V2V), zwischen dem Fahrzeug und Infrastrukturen wie dem Betreiber oder der Leitstelle oder dem Hersteller (V2I) und auch zunehmend Kommunikation mit allen Komponenten in der Umgebung des Fahrzeugs (V2X). Das Netzwerk sorgt für zuverlässige Echtzeit-Datenübertragung und vollständige Information des Fahrers über jeden Aspekt des Fahrzeugs, und das zu jeder Zeit mit hochentwickelten Funktionen wie Telemetrie, Cloud Computing und autonomen Fahrzeugarchitekturen.

Da sich Fahrzeuge hin zu vollständiger Autonomie entwickeln, benötigen und erzeugen sie exponentiell mehr Daten als heutige Systeme, Daten, die von immer mehr Sensoren und externen Antennen geliefert und übertragen werden. Außerdem muss ein Großteil der Wartung und der Updates des Fahrzeugs über die Software-Updates (OTA) erfolgen, die noch schnellere Datenübertragung erfordern.
 

Die wachsende Zahl von Steuergeräten, die Echtzeitdaten auf einem viel breiteren Niveau weiterleiten, erhöht die Nachfrage nach mehr Netzwerkbandbreite.  Die heute am weitesten verbreitete Netzarchitektur für Industrie-und Nutzfahrzeuge sind CAN-Netze, SAE J1939. Um mehr Bandbreite in einem bestehenden System zu erhalten, können mehr CAN-Netzwerke hinzugefügt werden. Da die Anforderungen aber steigen, werden völlig neue Architekturen benötigt, um die Anforderungen an die Datenkommunikation zu erfüllen. Deshalb hat die Automobilindustrie neue Ethernet-Standards entwickelt, die auf die hohen Anforderungen in der industriellen Automobil-Kommunikationsnetzwerke zugeschnitten sind, und setzt auf Basis der OPEN-Allianz 100BASE-T1 für physikalische Schicht-Kommunikationsprotokolle ein.

Das Ethernet schafft ein starkes Wertversprechen für die Automobil-Kommunikationsnetze. Die technische Arbeit an Ethernet-Protokollen für autonomes Fahren im Pkw hat bereits einen Weg für den Nutzfahrzeugbereich beschritten und folgt ihren eigenen Trends.

Ethernet ist viel schneller als CAN. Die 100 BASE-T1- und 1000 BASE-T1-Ethernet-Protokolle können 1 GB/über UTP (Unshielded Twisted Pair) übertragen, im Vergleich zu nur 500 kB mit CAN und 1 MB/s mit CAN-FD. Ethernet ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Anzahl der Geräte, die im Netzwerk unterstützt werden können, und gleichzeitig deutlich höhere Geschwindigkeiten.

Nur aus elektrischer Sicht gibt es keinen großen Unterschied zwischen Ethernet für Pkw und Ethernet für Industrie- und Nutzfahrzeuge. In Bezug auf die Anwendung gibt es jedoch zwei Schlüsselfunktionen, die Ethernet in den viel härteren Umgebungen von Nutzfahrzeugen erbringen muss.

Mechanische Belastbarkeit und stärkere Vibrationen erfordern größere Komponenten und Stifte. Je größer das Bauteil, desto mehr Funktionen können eingesetzt werden, um eine hohe Zuverlässigkeit in extremen Umgebungen zu gewährleisten. Auch für eine bessere Bedienbarkeit sind größere Komponenten erforderlich. Die Wartungsteams von Nutzfahrzeugen kümmern sich nicht um kleinere und manchmal brüchigere Teile. Diese Anforderungen konkurrieren mit dem Bedarf an mehr Miniaturisierung und der Integration von immer mehr Geräten, bei immer mehr hoher Geschwindigkeit.

Um guten Schutz vor Korrosion, Temperatur, Schmutz und Erschütterungen zu gewährleiten, haben wir völlig neue, fortschrittliche Datenverbindungssysteme für das Ethernet in Industrie- und Nutzfahrzeugen entwickelt. Für diese Anwendung bringen wir langjährige Expertise in Automobilprotokollen und Anforderungen an das autonome Fahren in neue Produkte ein, die den Ethernet-Protokollbedarf nach erhöhter Bandbreite und höherer Geschwindigkeit decken und gleichzeitig ein hohes Niveau an Zuverlässigkeit vor allem im schwierigen Bereich der Industriefahrzeuge, in der Fahrzeuge viele Kilometer und Jahre in anspruchsvollen Betriebsumgebungen ohne Ausfall funktionieren müssen, oder, wenn sie ausfallen, mit schnellen und einfachen Reparaturprotokollen. Wir verfügen über eine Reihe von Produkten, die Ethernet-Protokolle unterstützen und gleichzeitig wichtige Steckverbinderfamilien in der kommerziellen Industrie nutzen.