Предимствата на оптичния пренос на данни при употреба в автомобили 

Класическите медни проводници достигат своите граници в мултигигабитовия диапазон

Изискванията за пренос на данни в съвременните автомобили нарастват бързо, но „информационните магистрали“ все още се базират на традиционни технологии. Класическите медни проводници достигат своите граници от гледна точка на материала и технологията. Това повдига ключов въпрос: Време ли е да се премине към нова технология за пренос? Оптичният пренос на данни би могъл да бъде решението. Научете как се е развила тази технология, какви предимства предлага и защо все повече се превръща във фокус на автомобилната индустрия.

Защо оптичният пренос на данни не се е наложил отдавна в автомобилната индустрия?

Оптичният пренос на данни е повсеместен в световен мащаб: От първото използване на оптични влакна в телекомуникациите през 1980 г. всяка година повече от 1,5 милиона домакинства само в Германия се свързват към оптичната мрежа и вече са положени над 750 000 km оптични кабели. Освен възможността за пренос на данни с много високи скорости (Petabit/s), преносът на интернет чрез оптични влакна позволява намаляване на консумацията на енергия с коефициент около 17 в сравнение с класическите медни проводници.

Причината тази технология все още да не се е наложила в автомобилната индустрия вероятно се дължи на MOST шината, която е разработена през 90-те години. Тя се използва главно за информационно-развлекателни приложения в автомобилите и носи със себе си някои ограничаващи фактори, като напр. разделена честотна лента или температурно ограничение от макс. 85°C.  В допълнение, MOST шината беше проприетарно решение, което направи използването на алтернативни протоколи невъзможно

Оттогава обаче индустрията е постигнала голям напредък в областта на оптичния пренос на данни. Не само скоростите за пренос на данни са увеличени от 150 Mbps (MOST) на 50 Gbps (Ethernet), но и влакната и кабелната структура също са оптимизирани, така че съществуващите автомобилни спецификации или възможните радиуси на огъване вече не представляват пречка за използване в автомобила. Преносът на много дълги разстояния също е възможен с тази технология, което прави оптичния пренос на данни все по-интересен за приложения в ремаркета на камиони.

Какви подобрения има в областта на оптичния пренос на данни?

През последните години се случиха много събития в развитието на оптичните компоненти. Ако разгледаме проводниците, например, можем да видим, че оптичното затихване е намалено с голям процент, което позволява пренос на много дълги разстояния. Работи се и върху здравината на влакната и кабелите, така че да могат да издържат на високите изисквания на автомобилната индустрия. Но не само в технологията на свързване, но и в технологията на пренос беше постигнато много. Тук се използват системи, които могат да пренасят двупосочно и също така да контролират няколко различни приложения, използвайки различни дължини на вълните на даденото влакно. Ако пренесем това в автомобилната индустрия, можем да видим, че то отваря възможността за използване на технология от бъдещето, която е подходяща и за изискванията днес. 

Има ли компании, които инвестират в оптичен пренос на данни за автомобилни приложения?

За да се отговори на този въпрос, е необходимо глобално проучване, тъй като няма много компании, работещи в автомобилния сектор, които се занимават с тази тема. Поглеждайки към Европа, става ясно, че освен MD ELEKTRONIK, само няколко компании са започнали фундаментални проекти за тази технология. Една от тези компании работи върху „сърцето“ на преноса – трансивъра – от години. Това е испанска стартъп компания, наречена „KD“, която е разработила нов метод за монтиране на трансивъра (предавателно и приемащо устройство) с интегрална схема (IC) върху субстрат. С помощта на тази нова технология, комбинирана с предимствата на оптичния пренос на данни, ще бъде възможно да се интегрират високопроизводителни автомобилни Ethernet връзки в бъдещите поколения автомобили. За тази цел KD има значителен принос и в завършването на оптичния мултигигабитов стандарт IEEE 802.3cz.

Welche Eigenschaften sprechen für den Einsatz der optischen Datenübertragung?

Vergleicht man die Dämpfung, die maximal 35 dB (bei 11m) betragen darf, als kritisches Element der Datenübertragung über Kupfer, so wird deutlich, dass die optische Dämpfung (ca. 2,5dB/km) einen sehr geringen Wert aufweist. Bei Neuentwicklungen im Rechenzentrum wurde diese Eigenschaft noch weiter verbessert, so dass derzeit Dämpfungswerte kleiner 0,1 dB/km erreicht werden. Neben diesem wesentlichen Vorteil können noch viele weitere positive Aspekte aufgezeigt werden. So lassen sich durch den Einsatz von Lichtwellenleitern gegenüber einer vergleichbaren Kupferleitung ca. 2/3 des Gewichts und ca. 10% des Platzbedarfs einsparen. Darüber hinaus sind Lichtwellenleiter weniger temperaturanfällig und ermöglichen eine EMV-sichere Datenübertragung über sehr lange Strecken, was z.B. bei LKW-Anhängern und Bussen von besonders großem Nutzen ist. Bei der Betrachtung der Datenübertragung ergeben sich weitere wesentliche Vorteile. Angefangen bei den geringen Übertragungsverlusten im Vergleich zu Kupfer können EMV-kritische Themen wie „Übersprechen“ bei der optischen Übertragung als nicht vorhanden betrachtet werden. Im Gegensatz dazu ist für eine vergleichbare Übertragung mit Kupferleitungen ein hoher Aufwand für die Schirmung erforderlich. Für zukünftige Anwendungen bietet die optische Datenübertragung eine weitere sehr nützliche Eigenschaft, nämlich die Möglichkeit der bidirektionalen Übertragung bei gleicher Bandbreite.

Bei den Neuentwicklungen für den automobilen Einsatz dieser Technologie wurden die wichtigsten Themen wie Robustheit gegenüber mechanischen Zugkräften, Biegewechselbeanspruchung im Kabelaufbau sowie in den Steckverbindern bereits berücksichtigt und automobiltaugliche Muster verschiedenen Zulieferern und OEMs zur Verfügung gestellt.