Automobil-Netzwerk-Architekturen der nächsten Generation

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Für welche Anwendungen wird Gigabit-Ethernet genutzt?

Das kommt ganz darauf an. Ein Fahrzeug besteht heute aus mehreren separaten Bereichen, wie Infotainment, Fahrerunterstützung (ADAS) und Steuerungssysteme. Jedes dieser Systeme nutzt verschiedene dedizierte Schnittstellen und vordefinierte Konnektivitätstechnologien. Das fehlende Glied, das diese verschiedenen Domänen miteinander verbindet, ist ein High-Speed-Bus mit niedriger Latenz. Das Single-Pair-Gigabit Ethernet auf der Basis der 1000BASE-T1 Spezifikation kann diese Lücke schließen.

Gigabit Ethernet ermöglicht neue Anwendungen wie HD-Videostreams, zum Beispiel zwischen dem Infotainment-System und dem Rücksitz-Bildschirm, oder auch zwischen einer hochauflösenden Kamera und bestimmten Fahrerunterstützungssystemen, die Objekte rund um das Fahrzeug identifizieren.

Dabei bietet Gigabit Ethernet nicht nur eine höhere Bandbreite, es macht auch die Datenkomprimierung in manchen Fällen entbehrlich. Das ist besonders für zeitkritische Anwendungen wichtig: Verzögert sich die Übertragung, weil die Daten erst noch komprimiert und dekomprimiert werden müssen, kann das in manchen Fällen ein Risiko darstellen, z. B. bei ADAS.

Meines Wissens nach war das auch der Hauptgrund, warum Ethernet für ADAS als ungeeignet angesehen wurde. Die Automobil-OEMs wollten sich nicht auf komprimierte Videodaten verlassen, um beispielsweise Objekte vor einem Fahrzeug zu identifizieren.

Das stimmt. Gewöhnlich akzeptieren die Automobilhersteller komprimierte Videodaten für Vision-Anwendungen, aber nicht, wenn eine Analyse dieser Daten erforderlich ist. Deshalb werden für Letzteres immer noch LVDS-Verbindungen (Low-voltage differential signaling) bevorzugt, um nicht-komprimierte Videodaten zu übertragen.

Ein HD-Video hat in der Regel eine Datenrate von mehr als 100 Megabit pro Sekunde. Sogar bei der100BASE-T1 Lösung mit 100 Mbps muss ein Video deshalb komprimiert werden. Das Ergebnis ist eine schlechte Bildqualität und eine durch den Komprimierungsalgorithmus verursachte Verzögerung. Diese Latenz ist es, die Ethernet für gewisse Anwendungen unbrauchbar macht.

Ganz anders die 1000BASE-T1 Chips. Mit 1 Gigabit pro Sekunde können mehrere Kameras innerhalb eines Fahrzeugs angeschlossen werden, die mit geringer Komprimierung auskommen, oder sogar ganz darauf verzichten können. So zum Beispiel der 88Q2112 von Marvell. Er basiert auf dem Entwurf der IEEE 1000BASE-T1-Spezifikation und unterstützt eine Bildübertragung mit höherer Qualität für die Bildverarbeitung, HD-Konsolen und Kombiinstrumente. Auch nicht komprimierte 720p30-Videodaten von Kameras können so problemlos transportiert werden. Gleichzeitig unterstützt er mehrere komprimierte HD-Videostreams mit einer Auflösung von bis zu 4K.

LVDS ist im Grunde eine serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Automotive-Gigabit-Ethernet – das in ein Modul implementiert ist – schafft hingegen mehrere Videostreams einer größeren Zahl von Kameras im Auto.

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