Single Pair Ethernet, das Ethernet für die Automobilindustrie

In der sich schnell entwickelnden Automobilindustrie war der Bedarf an schneller und zuverlässiger Kommunikation zwischen Fahrzeugsystemen noch nie so groß wie heute. Automotive Ethernet hat sich als robuste, kabelgebundene Netzwerktechnologie herauskristallisiert, die für die nahtlose Verbindung verschiedener Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs entwickelt wurde. Es wurde entwickelt, um die Anforderungen der Branche in Bezug auf Bandbreite, Latenz, Synchronisierung und Netzwerkmanagement zu erfüllen und erfüllt darüber hinaus kritische elektrische Anforderungen wie die Minimierung von elektromagnetischen und Hochfrequenzstörungen (EMI/RFI). Mit Datengeschwindigkeiten von 10 Mbit/s bis 10 Gbit/s unterstützt Automotive Ethernet die fahrzeuginterne Vernetzung (IVN) über leichte, ungeschirmte, verdrillte Single-Pair-Kabel und stellt damit die wirtschaftlichste Verkabelungsalternative dar; eine Ethernet-Beschreibung, die unter Single Pair Ethernet (SPE) zusammengefasst ist.

Single Pair Ethernet in der Automobilindustrie:

Single Pair Ethernet (SPE) ist, wie der Name schon sagt, einfach die Übertragung und der Empfang von Daten über ein einziges Kabelpaar. SPE begann in der Automobilindustrie aufgrund der Anforderungen an kleinere und dennoch leistungsstarke Geräte und hat sich aufgrund seiner hohen Leistung, seines geringen Gewichts und seiner Kompaktheit in der Industrie etabliert.

Diese Technologie kann deterministische, zeitsynchronisierte Netzwerkverbindungen mit flexiblen, leichten ungeschirmten Twisted-Pair-Kabeln und deterministische, zeitsynchronisierte Netzwerkverbindungen mit flexiblen, leichten ungeschirmten Twisted-Pair-Kabeln bereitstellen und dabei enorme Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbps (MultiGBASE-T1) erreichen. Mit SPE ist es nicht nur möglich, Daten über ein einziges Kabelpaar zu übertragen, sondern auch die Endgeräte gleichzeitig mit Strom zu versorgen. Dies wird als Power over Data Line (PoDL) bezeichnet und ist in der Norm IEEE 802.3bu festgelegt. Im typischen Betrieb können Geräte mit bis zu 50 W bei einem Strom von bis zu 1360 mA versorgt werden. Beachten Sie, dass sich PoDL von dem bekannten Power over Ethernet (PoE) unterscheidet.

Normen für die Automobilindustrie:

Die IEEE-Standards sind das Ergebnis der Entwicklung von Automotive Ethernet. Das Ziel dieser Normen ist es, die Höchstwerte für Kabel und Verbindungen sowie die Messmethoden auf der Grundlage der gesamten Kanalanforderungen festzulegen. Die IEEE 802.3- und 802.1-Gruppen arbeiten ständig an mehreren neuen Spezifikationen und Aktualisierungen bestehender Spezifikationen, um den Anforderungen der Automobilindustrie gerecht zu werden. Das in der IEEE 802.3ch spezifizierte Multi-Gig Automotive Ethernet (MultiGigBase-T1 oder MultiGBase-T1) befindet sich noch in der Entwicklung.

Tabelle 1: Automotive Ethernet Standards

Warum ist SPE in der Automobilindustrie nützlich?

• Erweiterte Fahrerassistenzfunktionen (ADAS) wie Kamerasysteme oder Geschwindigkeitsregler, die einen höheren Datendurchsatz mit geringer Latenz benötigen, werden mit SPE extrem notwendig und möglich.
• Ethernet-Standards ermöglichen neue Anwendungen wie Time Sensitive Networks (TSN) und Audio-Video-Bridging.
• SPEs Twisted-Pair-Kabel ohne Abschirmung ermöglichen eine einfachere Handhabung, kompaktere und leichtere Konstruktionen und sind kostengünstiger.
• SPE unterstützt Power over Data Line (PoDL), auch Single-pair Power over Ethernet (SPoE) genannt, und integriert Strom und SPE auf einem einzigen Kabel, ohne dass zusätzliche Leitungen benötigt werden, was die Stromversorgung von Kameras und Sensoren ermöglicht.
• Die Komplexität kann durch die Wiederverwendung von TCP/IP in verschiedenen Anwendungen wie Blitzen, Kameras und intelligenten Antennen verringert werden.

Schlussfolgerung:

Single Pair Ethernet (SPE) ist ein entscheidender Schritt bei der Weiterentwicklung von Kommunikationssystemen in modernen Fahrzeugen. Da die Automobilindustrie von verteilten Architekturen zu Domain- und Zonendesigns übergeht, ist die leichte, kompakte und flexible Verkabelung von SPE zu einer entscheidenden Komponente geworden, insbesondere in Elektrofahrzeugen. Seine Fähigkeit, die Echtzeitanforderungen von Fahrerassistenzsystemen (ADAS) und Netzwerken für autonomes Fahren zu erfüllen und gleichzeitig zeitabhängige Netzwerke (TSN) zu unterstützen, unterstreicht seine Bedeutung. SPE liefert einen hohen Datendurchsatz bei minimaler Latenzzeit, vereinfacht die Handhabung, reduziert Gewicht und Kosten und unterstützt Power over Data Line (PoDL). Dies macht es zu einem Eckpfeiler künftiger Innovationen in der Automobilindustrie. Über Fahrzeuge hinaus hat der Erfolg von SPE dazu geführt, dass es als Wegbereiter für die Industrie 4.0 und das industrielle Internet der Dinge (IIoT) angesehen wird.