Száloptika: A ZF a fénysebességet hozza a szoftveresen definiált járművek elektromos rendszerébe

Otthon vagy az irodában az optikai csatlakozással rendelkező adathálózatokat már széles körben használják, amikor nagy adatátviteli sebességre van szükség. Az autóiparban azonban a száloptikai technológia még csak az áttörés küszöbén áll.

A ZF technológiai vállalat továbbfejlesztette ProAI nagy teljesítményű számítógépét az optikai több gigabites Ethernet számára az autóipari alkalmazásokban. Az újonnan kifejlesztett chipek és csatlakozók lehetővé teszik az adatok továbbítását az IEEE 802.3cz szabvány szerinti, autóipari minőségű optikai szálakon keresztül.

„Ez az ultragyors sebességváltó kulcsfontosságú technológia a szoftveresen definiált járművek jövőbeli járműelektromos rendszerei számára” – magyarázta Oliver Briemle, a ZF Cross-Domain Computing vezetője. A technológia rövid és nagy távolságú adásokat is lehetővé tesz akár 40 méterig. A sorozatgyártás már jövőre lehetséges.

Az optikai több gigabites Ethernet jelentős előnyöket kínál a különböző járműosztályok számára. Intenzív tesztek igazolták ennek a technológiának a személygépkocsikban, teherautókban, buszokban és járatokban való használatra való alkalmasságát, és bizonyították robusztusságát különféle üzemi körülmények között. Az eredmények azt mutatják, hogy az optikai több gigabites Ethernet sokoldalú és jövőbiztos megoldás az adatkommunikációra.

Az optikai adatátvitel alapjai

Az optikai adatátvitel kulcsfontosságú technológia, amelyet számos modern kommunikációs rendszerben használnak, beleértve az autóipart is. A fényjelek üvegoptikai szálas (GOF) vagy műanyag optikai szálas (POF) kábeleken keresztül történő továbbításán alapul. Az optikai kábelek nagy sávszélességet és alacsony veszteséget kínálnak. A fény terjedése ezekben a szálakban a teljes belső visszaverődés elvén alapul. Amikor a fény belép a szálba, az visszaverődik a szál magja és burkolata közötti határfelületeken, aminek következtében az a magban marad, és a szál mentén terjed.

Optikai adatátvitel az autóiparban

A nagy adatátviteli sebesség és a megbízhatóság az optikai adatátviteli rendszerek előnyei az autóiparban. Az olyan optikai rendszereket, mint a „Media Oriented Systems Transport” vagy röviden MOST, körülbelül 20 évvel ezelőtt vezették be az autóiparban. Ezek a régebbi rendszerek polimer szálakra támaszkodtak az adatátvitel fizikai rétegeként. Ezzel szemben az új szabványok, mint például az IEEE 802.3cz-2023 szerinti optikai több gigabites Ethernet, üvegszálakon alapulnak, amelyek nagyobb sávszélességet és kisebb veszteségeket kínálnak.

A ZF a következő fő előnyöket látja az optikai több gigabites Ethernet autóiparban történő használatában:

1. Nagy adatátviteli sebesség: A szabvány 2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 25 Gbit/s és 50 Gbit/s adatátviteli sebességet támogat. Ezek a nagy sebességek kulcsfontosságúak a modern alkalmazások, például az autonóm vezetés (ADAS), az infotainment (IVI) és a hálózati szolgáltatások által generált növekvő adatmennyiséggel való megbirkózáshoz.
2. Megnövelt átviteli távolság: Az új szabványok lényegesen nagyobb átviteli távolságot tesznek lehetővé az autóipari alkalmazásokban használt régebbi optikai rendszerekhez vagy rézalapú adatátviteli rendszerekhez képest. Az optikai több gigabites Ethernet akár 40 méteres távolságra is képes adatátvitelre, amely alkalmas rövid és nagy távolságú alkalmazásokra is minden típusú járműben.
3. Súlymegtakarítás: A rézkábelekhez képest az optikai szálak használata jelentős súlyt takarít meg, ami viszont segít a flottafogyasztás csökkentésében.
4. Megbízhatóság és hosszú élettartam: Az IEEE 802.3cz-2023 szabvány szerinti optikai szálak (OM3) használata javítja az adatátviteli rendszerek megbízhatóságát és élettartamát. Az optikai szálak nem érzékenyek az elektromágneses interferenciára, és még szélsőséges környezeti feltételek mellett is stabil adatátvitelt biztosítanak. Különböző feszültségszintek között galvanikusan leválasztott adatkommunikáció is megvalósítható. Kopásállóbbak is, ami hosszú távú használatot tesz lehetővé.
5. Energiahatékonyság: Az IEEE 802.3cz-2023 szabványon alapuló optikai adatátviteli rendszerek energiahatékonyabbak, mint a hagyományos rézalapú rendszerek. Kevesebb energiát igényelnek az adatátvitelhez, ami a jármű teljes energiafogyasztásának csökkenéséhez vezet. Ez különösen fontos a modern autók esetében, ahol az energiahatékonyság kritikus szerepet játszik.
6. Skálázható és jövőbiztos: Az optikai több gigabites Ethernet jövőbiztos és skálázható, mivel lehetőség nyílik új nagy teljesítményű számítógépek (HPC), elektronikus vezérlőegységek (ECU) és több tartományú számítógépek (MDC) nagyobb adatátviteli sebességre történő frissítésére anélkül, hogy a meglévő optikai kábelezési komponenseket módosítani kellene. Ez megkönnyíti az új technológiák és funkciók integrálását a jövő járműgenerációiba, és biztosítja, hogy a rendszerek megfeleljenek a növekvő követelményeknek.
7. Alacsonyabb költségek a nagy gyártási mennyiségnek köszönhetően: Az IEEE 802.3cz-2023 szabványban meghatározott OM3 optikai szálakat világszerte széles körben használják, és már most is nagy mennyiségben gyártják. A VCSEL-ek (lézerdiódák) és fotodiódák jelenlegi nagy gyártási volumene is nagyon magas a meghatározott hullámhosszokon. Ez költségmegtakarításhoz vezet a gyártás során, és gazdaságilag vonzóvá teszi a technológiát az autóiparban történő sorozathasználathoz.
8. Továbbfejlesztett kommunikációs csatornák: Az optikai több gigabites Ethernet közel ideális kommunikációs csatornákat kínál alacsony fizikai rétegbonyolítás mellett. Ez alacsonyabb kiegyenlítési komplexitást, visszhangkioltás hiányát, ezáltal alacsonyabb energiafogyasztást, alacsonyabb késleltetést és összességében költséghatékonyabb megoldásokat eredményez. Egy speciálisan dedikált üzemeltetési, adminisztrációs és karbantartási (OAM) csatorna szintén nagy megbízhatóságot és hatékony kapcsolatkezelést biztosít.