Ein Angebot von /

MOST

Unterhaltung und Information im Auto – ein Blick in die Zukunft

| Autor / Redakteur: Rainer Klos * / Thomas Kuther

Anwendungen wie USB 3.0 brauchen hohe Bandbreiten

Wenn es um die Entwicklung neuer Funktionen und Merkmale, Geschwindigkeiten und Physical Layer geht, fließen in die Entscheidungen der MOST Cooperation immer die tatsächlichen Marktanforderungen einer breiten Nutzergruppe ein. Ziel ist dabei immer das technische und wirtschaftliche Optimum statt des technisch möglichen Extrems.

Die wahren Anforderungen definieren sich aus den Dateninhalten, von denen die Autohersteller erwarten, dass sie tatsächlich ins Auto eingebracht werden. Dazu müssen die gesamten Systemkosten betrachtet werden, einschließlich einem für Automotive qualifizierten Netzwerkschnittstellen-Controller, dem physischen Medium und dem Steckverbindersystem. Die Herausforderung besteht darin, die Balance zwischen der höchsten Datenrate, Robustheit und Kosten zu finden. Die Größe der Bandbreite resultiert hauptsächlich aus den Anforderungen für die unkomprimierte Übertragung von Kamerasignalen, Monitorinhalten und Hochgeschwindigkeits-Anwendungen wie USB 3.0. Als Konsequenz dieser Faktoren werden als Bandbreite für die nächste MOST-Generation 5 Gbit/s untersucht.

Zusätzlich zur Geschwindigkeit des Datennetzes müssen auch die Schnittstellen des Netzwerkschnittstellen-Controllers zur CPU oder GPU betrachtet werden: Ansteigende Datenraten, Flaschenhälse und folglich Datenstaus sind zu erwarten. Über effiziente allgemeine Schnittstellen wie USB oder PCI hinaus besteht für die Übertragung von unkomprimierten oder komprimierten Video- und Audiodaten Verbesserungsbedarf in Form von applikationsspezifischen Schnittstellen.

Damit lassen sich die Daten ohne Protokoll-Overhead, zusätzliche CPU-Datenlast oder die Unsicherheiten von Software-Stacks direkt von einer Quelle zur Senke transportieren. Im Gegensatz zu den meisten Netzwerken benötigt MOST keine zusätzlichen Kommunikationsprozessoren, gewährleistet dafür aber den Transport von applikationsspezifischen Datenströmen mit garantierter Bandbreite und Latenz, die die Multiplexarchitektur inhärent bereitstellt.

Ein skalierbarer Physical Layer ist erforderlich

Mit der anvisierten Datenübertragungsrate von 5 Gbit/s über den optischen Physical Layer überschreiten wir die Grenzen der optischen Polymerfaser (POF), die MOST bisher eingesetzt hat. Daher untersuchen verschiedene Unternehmen bereits die Automobil-Tauglichkeit der Glasfasertechnologie, die in der Unterhaltungs- und Telekommunikationsindustrie bereits erfolgreich im Einsatz ist. Im elektrischen Bereich bietet der Koaxialstandard, der kürzlich für MOST vorgestellt wurde, einen skalierbaren Physical Layer.

Damit eröffnen sich auch neue Möglichkeiten im Automobilbereich und insbesondere für die Fahrerassistenz, da dieser Physical Layer die bidirektionale Kommunikation und Stromversorgung über dasselbe Kabel erlaubt. Koaxial ist das Standardkabel der Industrie für die Übertragung hochfrequenter Signale. Der Standard bietet inhärente Abschirmung sowie kostengünstige und standardisierte Kabel und Verbindungen. Die Symmetrie ermöglicht die automatisierte Steckermontage mit niedrigeren Montagekosten als bei geschirmten, verdrillten Kupferkabeln (STP). In Abhängigkeit von Bandbreite und der Kabel/Verbinder-Qualität ist es für Entfernungen bis 100 m reflexionsarm. Der Koaxialstandard funktioniert bereits bis zu mehreren Gigabit und ist voll in den INIC integriert. Damit bietet der Koaxialstandard den EMV-sicheren und kostengünstigen elektrischen Physical Layer für MOST (Bild 2).

Bild 2: Koaxialkabel sind voll symmetrische Leiter für gut kontrollierte Impedanz mit einem inneren Kabel und äußerer Abschirmung, was die automatisierte Steckermontage vereinfacht
Bild 2: Koaxialkabel sind voll symmetrische Leiter für gut kontrollierte Impedanz mit einem inneren Kabel und äußerer Abschirmung, was die automatisierte Steckermontage vereinfacht (Bild: MicroChip Technology)

Das zukünftige Netzwerk im Fahrzeug benötigt eine leistungsstarke und skalierbare Multiplex-Architektur mit freier Topologie-Anordnung. Mit dem erweiterbaren Multiprotokoll-Ansatz können über die unterschiedlichen MOST Kanaltypen verschiedene Datenarten transportiert werden. Für jedes Protokoll stehen entsprechende Schnittstellen zur Verfügung, beispielsweise I2S, RGB, I2C, TSI, PCIe und USB. Darüber hinaus ist der Mechanismus flexibel und kann mit weiteren Kanälen für zukünftige Protokolle erweitert werden.

Bild 3: MOST der nächsten Generation: einfach erweiterbar
Bild 3: MOST der nächsten Generation: einfach erweiterbar (Bild: MicroChip Technology)

Auch in Bezug auf die Topologie ist alles möglich: Von Stern über Kette bis Baum können unterschiedliche Topologien zusammengestellt und auch miteinander kombiniert werden (Bild 3). Der Multiport-Schnittstellencontroller von Microchip weist jedem Zweig die wirkliche, volle Bandbreite zu. Mit bis zu acht MOST150 Netzwerk-Ports und voll unterstützten 150 Mbit/s Datenströmen pro Port steht bereits heute eine Gesamtbandbreite von bis zu 1,2 Gbit/s bereit. Es ist eine zusätzliche Standard-Hochgeschwindigkeitsschnittstelle integriert, die zu allen modernen Schnittstellen kompatibel ist, die von leistungsstarken Mediaprozessoren in Multimedianwendungen oder Fahrerassistenz benutzt werden. Die verschiedenen Zweige können dann in Ringen oder Reihe aufgebaut werden und können hot-plugged oder unterbrochen werden, ohne die Datenkommunikation im Rest des Systems zu beeinflussen.

Bild 4: Der Multiport-Schnittstellencontroller weist jedem Zweig die wahre, volle Bandbreite zu
Bild 4: Der Multiport-Schnittstellencontroller weist jedem Zweig die wahre, volle Bandbreite zu (Bild: MicroChip Technology)

Eine solche Architektur eignet sich auch für Anwendungen wie Fahrerassistenz, die eine reine Sternarchitektur erfordern (Bild 4). Um das Netzwerk weiter zu vereinfachen, ist eine neue „Remote Control“-Funktion implementiert. Damit ist es möglich, die Zahl der Mikrocontroller und Speicher in kleinen und mittleren Systemen zu reduzieren, da sie in Peripheriegeräten wie etwa Displays und Kameras oder auch Verstärkern entfallen können. Die äußeren Knoten können von einem zentralen Mikrocontroller beispielsweise in der Headunit ferngesteuert werden. Der Verzicht auf die weiteren Mikrocontroller und Speicher reduziert die Systemkosten wesentlich. Sitzt die gesamte Steuerung in der Headunit, vereinfacht sich zudem auch der Entwicklungsprozess bedeutend, da nur eine Software entwickelt werden muss.

Bild 5: Fernsteuerungsfunktion macht Mikrocontroller und Software in äußeren Knoten überflüssig
Bild 5: Fernsteuerungsfunktion macht Mikrocontroller und Software in äußeren Knoten überflüssig (Bild: MOST Cooperation)

Diese Art der Gerätearchitektur senkt die Kosten auf der Seite der ferngesteuerten Geräte signifikant und unterstützt die Optimierung in den Bereichen der Systempartitionierung, dem Platzbedarf auf den Leiterplatten oder sogar der Verlustleistung in den Geräten (Bild 5).

Inhalt des Artikels:

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 44919130 / Connected Car)