Die Entwicklung von Automotive Ethernet und was es im Fahrzeug leistet

| Redakteur: Hendrik Härter

Automotive Ethernet: Immer mehr elektronische Komponenten in einem Fahrzeug machen es erforderlich, das diese untereinander vernetzt sind. Neben rauen Umgebungsbedingungen sollte der Bus das Gewicht des Fahrzeug nicht unnötig in die Höhe treiben.
Automotive Ethernet: Immer mehr elektronische Komponenten in einem Fahrzeug machen es erforderlich, das diese untereinander vernetzt sind. Neben rauen Umgebungsbedingungen sollte der Bus das Gewicht des Fahrzeug nicht unnötig in die Höhe treiben. (Bild: Teledyne LeCroy)

Es sind vor allem die rauen Umgebungsbedingungen mit hohen Temperaturen sowie die mechanischen Anforderungen in einem Fahrzeug, die einen speziellen Bus erforderlich machen.

Mittlerweile sind moderne Fahrzeuge genauso oder sogar noch mehr vernetzt als unser Zuhause, Büros oder Firmen. Nach einer Schätzung [1] kann der Kabelbaum eines Busses aus einem Luxusfahrzeug, der unterschiedliche (multiplex) Signale transportiert, bis zu 50 kg wiegen. Grund für die mächtigen Kabelbäume, ist, es gibt immer mehr Standards in einem Fahrzeug, um unterschiedliche Komponenten zu vernetzen. Ein solcher Standard ist Automotive Ethernet.

Hier tun sich mehrere Fragen auf: Was ist Automotive Ethernet, wo kommt es her, wohin wird die Entwicklung gehen und was sind die notwendigen Testanforderungen? Der Begriff Automotive Ethernet bezieht sich auf jede Ethernet-basierte Vernetzung elektrischer Systeme in einem Fahrzeug. Es ist ein Oberbegriff sowohl für BroadR-Reach (OPEN Alliance BroadR-Reach) als auch für 100Base-T1 (IEEE 802.3bw-2015). In jedem der beiden Fälle wurde Automotive Ethernet speziell angepasst, um eine schnellere Datenkommunikation in Fahrzeugen zu ermöglichen. Unser Beitrag betrachtet die Entstehung von Automotive Ethernet.

Die Entwicklung von Automotive Ethernet

In den letzten zehn Jahren hat sich die Dichte von elektronischen Komponenten in einem Fahrzeug nahezu verdoppelt. Diese Verdoppelung betrifft sowohl die Komplexität als auch die reine Anzahl an elektronischen Komponenten. Diese Entwicklung zeigt, auf welcher Grundlage Automotive Ethernet fußt. In aktuellen Fahrzeug-Modellen verbauen die Hersteller häufig mehrere Kameras, On-Board-Diagnosesysteme (OBD), Systeme, die den Fahrer unterstützen (ADAS), Infotainment-Systeme und Instrumentenanzeigen. Die damit gestiegene Anzahl an Hard- und Software macht es erforderlich, dass eine höhere Bandbreite im Fahrzeug benötigt wird.

Neben der gestiegenen Bandbreite ist es in modernen Fahrzeugen sinnvoll, wenn sie über eine offene Netzwerkarchitektur verfügen. Im besten Fall lässt sich die Architektur erweitern und damit zukunftssicher gestalten. Die Architektur sollte unterschiedliche Systeme und Geräte unterstützen. Auf keinem Fall darf das Bordnetzwerk ein Flaschenhals sein und Entwicklungen ausbremsen. Außerdem sollte die Verkabelung leicht und nicht zu teuer sein. Ebenfalls wichtig: Das Bordnetzwerk muss die strengen Industriestandards für Temperatur, Energieverbrauch und Zuverlässigkeit erfüllen. Viele der erwähnten Anforderungen gehen über Standard-Ethernet 100/1000Base-T hinaus. Das ist ein Grund, warum dieser Standard sich nur begrenzt im Fahrzeug eignet. Ganz anders im Gebäudemanagement, wo es auf hohe Reichweite und geschirmte Leitungen mit vier Aderpaaren ankommt. In einem Fahrzeug wäre das zu viel Gewicht.

Spezifische Anforderungen an Automotive Ethernet

Es waren gerade die spezifischen Anforderungen, die zum Automotive Ethernet geführt haben. Eine wichtige Anforderung sind die rauen Umgebungsbedingungen in einem Fahrzeug mit Temperaturen von -40 bis 85 °C im Inneren eines Fahrzeugs und bis zu 125 °C an der Karosserie und im Antriebsstrang. Hinzu kommen noch die mechanischen Anforderungen wie Beschleunigung bis 4 g an der Karosserie und im Fahrgastraum. Dabei ist die mechanische Stabilität zwingend notwendig. Denn ein Ausfall einer Kabelverbindung soll nicht zu Problemen führen.

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Referenz

[1] https://www.caranddriver.com/news/it-takes-a-lot-of-wiring-to-keep-a-modern-vehicle-moving-witness-this-bentleys-harness
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