En el pasado, Ethernet ha derrotado a tecnologías competidoras coexistentes como "FDDI (Interfaz de datos distribuidos por fibra)", "ATM (modo de transferencia asíncrono)" y "100VG-AnyLAN" con su rendimiento de costos absoluto. Conectividad y alta escalabilidad en oficinas y hogares. Ahora, Ethernet se ha introducido en los automóviles.
Hacer que los automóviles sean más abiertos
Con la vinculación de los teléfonos inteligentes y los dispositivos a bordo de los vehículos, la aplicación de la nube y el big data, y la popularización de los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), Se construirá una nueva plataforma electrónica. Una necesidad para una nueva generación de automóviles. La red existente en el vehículo que utiliza el estándar LAN del vehículo "CAN" para conectar las ECU capa por capa sin duda encontrará cuellos de botella en el desarrollo. Los expertos de la industria han analizado que la red en el vehículo que se implementará en el futuro puede utilizar una red de comunicación de mayor velocidad como red de comunicación troncal, y el sistema de información, el sistema de la carrocería, el sistema de control y el sistema de seguridad están conectados a la ECU a través de una puerta de enlace.
La tecnología LAN anterior para vehículos utilizaba básicamente "estándares cerrados" que eran difíciles de conectar a dispositivos externos y servicios de red. La razón es que el actual estándar de LAN automotriz "CAN" y su estándar de nueva generación "FlexRay", así como el estándar de comunicación de alta velocidad "MOST" para datos multimedia, tienen fuertes "estándares de la industria automotriz" y están formulados por y para la industria del automóvil. "Color, que está condenado a las limitaciones de su aplicación.
Sin embargo, debido a sus ventajas de apertura y expansión de la interconexión, Ethernet se vinculará más fácilmente a teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos además del equipo original montado en el vehículo después de su introducción en el entorno automotriz. También puede utilizar fácilmente las comunicaciones móviles para disfrutar de los servicios de red. Por lo tanto, algunos expertos de la industria afirmaron sin rodeos que una de las principales razones por las que la introducción de Ethernet en los automóviles ha llamado la atención es que implica la posibilidad de traer al entorno de Internet de los vehículos el mismo entorno abierto que la industria de TI (tecnología de la información).
Alrededor de 2008, Ethernet se puso en práctica en el autodiagnóstico de fallas de vehículos (OBD). En el futuro, ampliará aún más su alcance de aplicación al tiempo que mejorará el rendimiento en tiempo real, garantizará la seguridad en caso de fallas, reducirá los costos y aumentará la velocidad de transmisión de datos. En Ethernet común, se ha popularizado el estándar de utilizar señales eléctricas para lograr una velocidad máxima de transmisión de datos de 1 GB/s. Si esta tecnología de transmisión de alta velocidad se puede aplicar a las LAN de los vehículos, será más fácil transmitir imágenes de alta calidad y alta definición y transmitir imágenes capturadas por múltiples cámaras de vigilancia periféricas entre dispositivos. Si comenzamos con las aplicaciones de transmisión de datos de sistemas de información como video y voz, a medida que avance el desarrollo, el alcance de aplicación de Ethernet se expandirá a sistemas de transmisión de video (información), sistemas corporales, sistemas de control, sistemas de seguridad y sistemas de información que conectan. Equipo AV en el vehículo. La red troncal de puerta de enlace del sistema.
En el mercado del control industrial, Ethernet ha demostrado ser capaz de lograr un rendimiento sólido en condiciones extremas, como grandes rangos de temperatura, vibraciones severas, alta radiación EMC y ambientes polvorientos o húmedos. Anteriormente, la solución Fast Ethernet PHY de puerto único KSZ8041NLAM lanzada por Mindray Semiconductor puede soportar temperaturas ambiente de hasta 125 °C. En vista de las necesidades del mercado automotriz, la mayoría de los dispositivos Ethernet de nueva generación han mejorado significativamente el rendimiento de ESD (descarga electrostática). Por lo tanto, Ethernet está bien adaptada a los cambios en el entorno automotriz.
Además, a través de la red de par trenzado sin blindaje de un solo par desarrollada por Broadcom, los fabricantes de automóviles pueden reemplazar los costosos y voluminosos cables blindados del pasado, reduciendo en gran medida los costos de interconexión y el peso del sistema de cables. Los datos muestran que el único par de pares trenzados sin blindaje utilizado por BroadR-Reach puede reducir significativamente los costos de interconexión hasta en un 80% y reducir efectivamente el peso del cable en un 30%. Un solo par de pares trenzados sin blindaje no sólo puede aumentar la velocidad de transmisión y reducir los costos, sino que también permite la transmisión de energía.
De hecho, no existe una única forma de que Ethernet, que se ha utilizado ampliamente en muchas aplicaciones, entre en el campo de la automoción. La razón es que los requisitos de rendimiento de la red en el campo del automóvil son diferentes de los de los equipos de oficina y electrodomésticos.
Entre ellos, es particularmente importante garantizar la comunicación en tiempo real y la confiabilidad cuando falla la comunicación. Por lo tanto, la aplicación a gran escala de Ethernet automotriz también debe resolver primero los problemas de confiabilidad y seguridad de las aplicaciones técnicas.
La "AVnu Alliance" creada en 2009 por empresas como Cisco e Intel es un grupo para discutir este punto. Para crear entornos audiovisuales de alta calidad en hogares y automóviles, el Grupo está promoviendo activamente la adopción del "IEEE 802.1 Audio/Video Bridging (Ethernet AVB)". Para los fabricantes de automóviles, se debe mejorar la Ethernet en los vehículos si se quieren adoptar estándares domésticos para su uso en vehículos. En 2011, Toyota y otras empresas propusieron a la Alianza AVnu las condiciones necesarias para los requisitos de uso de vehículos. Con base en estos requisitos, la Alianza AVnu se centró en mejorar la capa de enlace de datos y discutió y formuló estándares para el uso de sistemas de control automotriz de nueva generación.
Alianza importante
En comparación con AVnu Alliance, Open Alliance SIG Alliance juega un papel más importante en el desarrollo de Ethernet automotriz. En 2011, BMW y Hyundai Motor Company formaron un grupo de interés especial (SIG, One-Pair Ether-Net) para impulsar la adopción generalizada de la conectividad automotriz basada en Ethernet. El grupo tiene como objetivo ayudar a la industria automotriz a mejorar la seguridad, la comodidad y la experiencia de infoentretenimiento en el automóvil, al tiempo que reduce significativamente la complejidad de la red y los costos de cableado, y desarrolla estándares relevantes para Ethernet automotriz.
Hoy, dos años después, la membresía de Open (Ethernet Pair) Alliance SIG está aumentando rápidamente. En junio de 2013, más de 140 empresas y grupos se habían unido a Open Alliance SIG, en comparación con aproximadamente 50 hace aproximadamente un año, un número que casi se triplicó. En junio de 2013 se incorporaron al grupo Caterpillar, Peugeot Citroen, Toyota, Volkswagen, Volvo y otras empresas. Actualmente, la alianza no tiene restricciones de entrada y planea agregar más proveedores y fabricantes de automóviles en los próximos meses. El trasfondo del rápido crecimiento de Open Alliance SIG es en realidad una señal de que la industria automotriz está comenzando a cambiar hacia el uso de Ethernet automotriz.
Broadcom, miembro fundador de la alianza abierta SIGBroadcom Alliance y actual líder en el mercado global de Ethernet, dijo que el mercado automotriz será el cuarto mercado más grande de Broadcom después de infraestructura y redes (incluyendo PC personales, centros de datos , etc.) importantes líneas de productos. ), dispositivos móviles portátiles (incluidos teléfonos móviles, tabletas, Bluetooth y otros dispositivos) y el mercado de comunicaciones de banda ancha (Ethernet). Según datos proporcionados por Timothy Lau, gerente senior de línea de productos de redes automotrices en Broadcom, la demanda de semiconductores para automóviles ha ido aumentando desde 2005, y se espera que el tamaño del mercado global alcance los 25 mil millones de dólares estadounidenses en 2014.
Ahora Ethernet ha entrado oficialmente en las filas de redes automotrices como CAN, LIN, FlexRay y MOST. Las fuerzas impulsoras detrás de esto son miembros de la Open Alliance representada por Broadcom, Freescale y BMW. Ahora estamos promoviendo la interconexión Ethernet de 100 Mbps como un estándar de aplicación para redes automotrices y, al mismo tiempo, promovemos soluciones Ethernet de amplio alcance para su uso generalizado en redes automotrices de próxima generación.
Se informa que Broadcom proporcionará una licencia para usar la especificación BroadR-Reach de acuerdo con los términos RAND de Open Alliance, y todos los miembros interesados de Open Alliance pueden obtener una licencia para usar la especificación. . Los automóviles BMW compatibles con Ethernet ya estaban en el mercado en 2008, y su nuevo modelo X5, lanzado en el Salón del Automóvil de Frankfurt de 2013, adoptó esta tecnología. BMW también está estudiando aumentar la velocidad máxima de transmisión de datos de Ethernet en el automóvil, y planea aumentar la velocidad actual de 100 Mbps a 1 Gbps en 2018.
BroadR-Reach es una serie de soluciones automotrices lanzadas recientemente por Broadcom. Hay cinco productos en total, incluido el BCM89500 de siete puertos y cuatro capas físicas, el BCM89501 de siete puertos y cinco capas físicas, el BCM89200 de cuatro puertos y dos capas físicas y el BCM89810 de un solo puerto.
El primer proveedor de semiconductores para automóviles en adoptar el sistema es NXP, que es miembro de Open Alliance y proporciona el transceptor (PHY) para el sistema.
La tecnología BroadR-Reach está diseñada para cumplir con los estrictos requisitos de la industria automotriz y ofrece 100 Mbps de ancho de banda de alto rendimiento a través de un único par trenzado sin blindaje. Al eliminar la necesidad de tender cables blindados costosos y voluminosos, los fabricantes de automóviles pueden reducir significativamente los costos de interconexión y el peso del sistema de cables.
En la alianza no abierta, Renesas Electronics también anunció el lanzamiento de 6 nuevos microcontroladores (MCU) serie S de cuarta generación (generación X4) basados en la serie V850 ya el 8 de junio de 2011. , admite tanto Ethernet como la mayoría de las redes.
Ethernet para vehículos se está volviendo cada vez más popular a medida que muchas industrias participan en el desarrollo de la tecnología. Según el plan de Open Alliance, Ethernet se utilizará para equipos AV (audiovisuales) en vehículos en 2014, y se utilizará para redes troncales después de 2015. La presencia de Ethernet en las LAN de vehículos seguirá aumentando.
Por otro lado, además de la confiabilidad y la seguridad, la aplicación de Ethernet automotriz, como todos los equipos electrónicos, es el desafío más severo al que se enfrentan los equipos eléctricos automotrices Ethernet. Esta es la preocupación actual de la industria sobre el campo electromagnético. Requisitos estrictos de rendimiento de interferencia (EMI). A medida que aumentan las velocidades de datos, las señales se transmiten cada vez más rápido, lo que genera mayores emisiones de energía. El primer desafío que enfrenta la industria es establecer límites de emisiones y ancho de banda requerido para la tecnología Ethernet. En lo que respecta a la transmisión de imágenes de vídeo e imágenes de cámaras, representada por la tecnología BroadR-Reach, la industria sigue siendo controvertida sobre si Fast Ethernet de 100 Mbps es realmente suficiente o si es necesario promover velocidades de transmisión de datos Gigabit Ethernet.
(Este artículo es una reproducción de Electronic Engineering World:/qcdz/2013/1028/article_8088.html)