Światłowody: ZF wprowadza prędkość światła do systemów elektrycznych pojazdów definiowanych programowo
W domu lub w biurze, sieci danych z wykorzystaniem światłowodów są już powszechnie stosowane, gdy wymagana jest wysoka prędkość transferu danych. Jednak w sektorze motoryzacyjnym technologia światłowodowa jest dopiero o krok od przełomu.
www.zf.com
Firma technologiczna ZF udoskonaliła swój wysokowydajny komputer ProAI umożliwiając wykorzystanie optycznego, wielogigabitowego Ethernetu w zastosowaniach motoryzacyjnych. Nowo opracowane chipy i złącza umożliwiają przesyłanie danych przez światłowody klasy motoryzacyjnej zgodnie ze standardem IEEE 802.3cz. „Ta ultraszybka transmisja jest kluczową technologią dla przyszłych systemów elektrycznych pojazdów definiowanych programowo” - wyjaśnił Oliver Briemle, szef działu Cross-Domain Computing w ZF. Technologia ta umożliwia zarówno krótko-, jak i długodystansowe transmisje na odległość do 40 metrów. Produkcja seryjna jest możliwa już w przyszłym roku.
Optyczny wielogigabitowy Ethernet oferuje znaczne korzyści dla różnych klas pojazdów. Intensywne testy potwierdziły przydatność tej technologii do użytku w samochodach osobowych, ciężarowych, autobusach i wahadłowcach oraz udowodniły jej wytrzymałość w różnych warunkach pracy. Wyniki pokazują, że optyczny wielogigabitowy Ethernet jest wszechstronnym i przyszłościowym rozwiązaniem do transmisji danych.
Podstawy optycznej transmisji danych
Optyczna transmisja danych jest kluczową technologią wykorzystywaną w wielu nowoczesnych systemach komunikacyjnych, w tym w sektorze motoryzacyjnym. Opiera się ona na transmisji sygnałów świetlnych za pośrednictwem światłowodów szklanych (GOF) lub plastikowych (POF). Kable światłowodowe oferują wysoką przepustowość i niskie straty. Propagacja światła w tych światłowodach opiera się na zasadzie całkowitego wewnętrznego odbicia. Kiedy światło wchodzi do światłowodu, jest odbijane na styku rdzenia i okładziny światłowodu, co powoduje, że pozostaje zatrzymane w rdzeniu i rozchodzi się wzdłuż światłowodu.
Optyczna transmisja danych w sektorze motoryzacyjnym
Wysoka szybkość transmisji danych i niezawodność to zalety optycznych systemów transmisji danych w sektorze motoryzacyjnym. Systemy optyczne, takie jak "Media Oriented Systems Transport" lub w skrócie MOST, zostały wprowadzone w motoryzacji około 20 lat temu. Te starsze systemy opierały się na włóknach polimerowych jako warstwie fizycznej do transmisji danych. Z kolei nowe standardy, takie jak optyczny wielogigabitowy Ethernet zgodny z IEEE 802.3cz-2023, opierają się na światłowodach szklanych, które oferują wyższą przepustowość i niższe straty.
ZF dostrzega następujące istotne korzyści wynikające z zastosowania optycznego wielogigabitowego Ethernetu w sektorze motoryzacyjnym:
1. Wysokie prędkości transferu danych: Standard obsługuje prędkości transferu danych na poziomie 2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 25 Gbit/s i 50 Gbit/s. Te wysokie prędkości są kluczowe, aby poradzić sobie z rosnącą ilością danych generowanych przez nowoczesne zastosowania, takie jak autonomiczna jazda (ADAS), infotainment (IVI) i połączone sieciowo usługi.
2. Zwiększona odległość transmisji: Nowe standardy umożliwiają znacznie większą odległość transmisji w porównaniu do starszych systemów optycznych lub opartych na miedzi systemów transmisji danych wykorzystywanych w zastosowaniach motoryzacyjnych. Optyczny wielogigabitowy Ethernet może przesyłać dane na odległość do 40 metrów, co jest korzystne zarówno w zastosowaniach krótko-, jak i długodystansowych we wszystkich typach pojazdów.
3. Redukcja ciężaru: W porównaniu do kabli miedzianych, zastosowanie światłowodów pozwala zaoszczędzić znaczną część wagi, co z kolei pomaga zmniejszyć zużycie floty.
4. Niezawodność i trwałość: Zastosowanie światłowodów (OM3) zgodnych ze standardem IEEE 802.3cz-2023 zwiększa niezawodność i trwałość systemów transmisji danych. Światłowody nie są podatne na zakłócenia elektromagnetyczne i zapewniają stabilną transmisję danych nawet w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Można również zrealizować galwanicznie izolowaną transmisję danych między różnymi poziomami napięcia. Są one również bardziej odporne na problemy związane ze starzeniem się, co pozwala na ich długotrwałe użytkowanie.
5. Efektywność energetyczna: Optyczne systemy transmisji danych oparte na standardzie IEEE 802.3cz-2023 są bardziej energooszczędne niż konwencjonalne systemy miedziane. Wymagają mniej energii do transmisji danych, co prowadzi do zmniejszenia ogólnego zużycia energii w pojeździe. Jest to szczególnie ważne w przypadku nowoczesnych samochodów, gdzie efektywność energetyczna odgrywa decydującą rolę.
6. Skalowalność i przyszłe zastosowania: Optyczny wielogigabitowy Ethernet jest przyszłościowy i skalowalny, ponieważ możliwa jest modernizacja nowych wysokowydajnych komputerów (HPC), elektronicznych jednostek sterujących (ECU) i komputerów wielodomenowych (MDC) do wyższych prędkości transmisji danych bez konieczności zmiany istniejących komponentów okablowania optycznego. Ułatwia to integrację nowych technologii i funkcji w przyszłych generacjach pojazdów i zapewnia, że systemy spełniają rosnące wymagania.
7. Niższe koszty dzięki wysokiemu wolumenowi produkcji: Światłowody OM3 określone w standardzie IEEE 802.3cz-2023 są szeroko stosowane na całym świecie i są już produkowane w dużych ilościach. Obecne wysokie wolumeny produkcji VCSEL (diod laserowych) i fotodiod do użytku w określonych długościach fal są również bardzo wysokie. Prowadzi to do oszczędności kosztów produkcji i sprawia, że technologia ta jest ekonomicznie atrakcyjna do seryjnego stosowania w sektorze motoryzacyjnym.
8. Ulepszone kanały komunikacyjne: Optyczny wielogigabitowy Ethernet oferuje niemal idealne kanały komunikacyjne o niskiej złożoności warstwy fizycznej. Skutkuje to mniejszą złożonością korekcji, brakiem eliminacji echa, a tym samym niższym zużyciem energii, mniejszymi opóźnieniami i ogólnie bardziej opłacalnymi rozwiązaniami. Specjalnie dedykowany kanał operacyjny, administracyjny i konserwacyjny (OAM) zapewnia również wysoką niezawodność i wydajne zarządzanie łączem.
www.zf.com
