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Wie sich Bilder und Videos optimal im Bordnetz übertragen lassen

| Redakteur: Thomas Kuther

Eine Surround-View-Applikation mit vier Kameras: Ethernet ist hier nicht immer die optimale Lösung
Eine Surround-View-Applikation mit vier Kameras: Ethernet ist hier nicht immer die optimale Lösung (Bild: Texas Instruments)

Das Bordnetz muss immer mehr Bilder übertragen – etwa von kamerabasierten Assistenzsystemen. Aber welche Technik eignet sich besser dazu – Ethernet oder Serializer/Deserializer-Architekturen?

Single-Pair-Ethernet wird in Automobilen derzeit unter Verwendung von UTP-Kabeln (Unshielded Twisted Pair) installiert. Dank seiner großen Verbreitung, des großen Toolangebots, der Modularität und der IP-Unterstützung ist Ethernet eine höchst vielversprechende Netzwerktechnik für das vernetzte Auto. Auch bei einigen Anwendungen mit Infotainment-Displays und kamerabasierten Fahrerassistenz-Systemen (‚Advanced Driver Assistance Systems‘ – ADAS) kam bereits Ethernet zum Einsatz, um diese Technik zu erproben.

Dennoch sind Serializer/Deserializer-Architekturen (SerDes) – gelegentlich fälschlicherweise als LVDS bezeichnet – in der Regel einfacher und bieten eine höhere Videoqualität. Nicht zuletzt erweisen sie sich in diesen Systemen als kostengünstiger. Anhand einer Surround-View-Applikation mit vier Kameras vergleichen wir die beiden Techniken.

Die Kabelkosten bei Ethernet und SerDes sind vergleichbar

Die niedrigeren Verkabelungskosten sind ein wichtiges Argument zugunsten von Ethernet. In der Regel wird dabei allerdings UTP-Kabel mit dem teureren Quad-Star-STP-Kabel (Shielded Twisted Pair) verglichen. Dies aber ist irreführend, denn viele SerDes-Chipsätze können auch weniger teures Koaxialkabel treiben, deren Preis auf dem Niveau konfektionierter UTP-Kabel mit kontrollierter Verdrillungsrate liegt, wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Es ist deshalb korrekter, UTP-Kabel mit Koaxkabeln zu vergleichen (Bild 1).

Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist von größter Wichtigkeit für die Fahrsicherheit. Aus diesem Grund müssen konfektionierte Kabel strenge EMV-Prüfungen bestehen. Twisted-Pair-Kabel enthalten Leiterpaare (engl.: ‚pair‘), die sorgfältig verdrillt (engl.: ‚twisted‘) sind, damit sich die eingestreuten und abgestrahlten elektromagnetischen Felder gegenseitig aufheben.

Bei UTP-Kabeln können schnell EMV-Probleme auftreten

Unter idealen Bedingungen besitzen UTP-Kabel mit kontrollierter Verdrillungsrate hervorragende EMV-Eigenschaften. Faktoren wie ein Biegen des Kabels oder der Einfluss benachbarter Masseflächen können jedoch die Symmetrie des Leiterpaars stören und die Wahrscheinlichkeit elektromagnetischer Probleme erhöhen (Bild 2). Aufgrund dieser Faktoren bestehen möglicherweise strikte Vorgaben, die gewährleisten sollen, dass die Verdrillungsrate des Kabels und die Verlegung des UTP-Kabels im Kabelbaum (sowie im Fahrzeug insgesamt) für die Einhaltung der EMV-Vorschriften optimiert sind.

Spezialanwendungen können weitere Maßnahmen erfordern

Darüber hinaus kann es vorkommen, dass einige Spezialanwendungen das Anbringen einer Schutzhülle oder einer Abschirmung um das Twisted-Pair-Kabel herum erfordern, wodurch die Verkabelungskosten deutlich ansteigen. Bei kurzen Kabelstrecken können zur Unterdrückung gestrahlter elektromagnetischer Störungen außerdem Tiefpassfilter nötig sein. Dies wiederum erfordert das Vorkonfigurieren des Systems für bestimmte Kabellängen. Weitere Probleme können an den Steckverbindern entstehen, wo die ‚End-Verdrillung‘ nicht ideal ist und die Steckverbinder nicht symmetrisch oder geschirmt sind.

Das Kontrollieren der Verdrillungsraten der Leiterpaare und das Anbringen der Steckverbinder an einem UTP-Kabel ist unter Umständen schwierig zu automatisieren, weil sich das Ausrichten der Adern und Klemmen problematisch gestaltet. Demgegenüber wird Koaxkabel seit vielen Jahren erfolgreich im Automobilbereich eingesetzt, und seine Produktion ist weitgehend automatisiert. Trotz des unterschiedlichen Aufbaus von konfektionierten Koax- und UTP-Kabels liegen die Kosten auf sehr ähnlichem Niveau.

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