这些规范（Spec）足以应对未来吗？

大趋势C.A.S.E.描述了汽车行业未来的四个关键主题：互联、自动、共享服务以及电动。数据在其中起着核心作用，并驱动着汽车行业的未来。

它提出了两个关键问题：数据如何掌控车辆中系统的复杂性，以及如何进一步发展？当今的这些规范反映了未来的要求吗？

这些正是我们在这篇博客文章中要探讨的问题。您将在这里了解为什么需要新的数据传输系统，这些系统是如何产生的，为什么有必要提前参与协会，这对产品发展过程有什么影响，以及由此产生的要求会如何转化为规范和设计说明书。

为什么需要新的数据传输系统？

多年以来，像LIN、CAN和FlexRay这些系统已成为车辆中领先且可靠的车载网络系统。这些系统不再能够满足当今的要求。

一方面，这些系统无法再满足对更高数据速率的需求。因此以太网一直被视为车辆中的一个系统。与CAN总线相比，这可以减少10多年前车辆检修时的更新时间，因为与1 Mbit/s的CAN相比，数据速率提高了100 Mbit/s（100BASE-TX）。另一方面，以太网提供了一个具有标准化协议的网络系统来以统一通信。

从那时起，在为汽车应用开发新的以太网标准的过程中做了很多工作。通过采用基于100BASE-T（100 Mbit/s数据速率）的BroadR-Reach技术，以一对数据来发送和接收数据，从而实现了突破。所谓的单对以太网（Single Pair Ethernet，SPE）。与标准以太网（100BASE-TX）的至少两对数据截然不同。

不同的工作组正在为汽车以太网制定标准，但是也在为SerDes（串行器/解串器）应用制定标准，SerDes通过少量线路进行数据的串行传输，以便通过同轴或双绞线连接来传输不对称数据。

需要用于汽车以太网或汽车SerDes的新数据传输系统，以产生以下优点：

• 高数据速率
• 统一通信
• 标准化协议
• 使用共享节点
• 降低成本（取决于应用）

新的数据传输系统是如何产生的？

开发新的数据传输标准是汽车制造商（OEM）或一级汽车供应商开发人员的必要需求，以便通过有市场前景的产品获得尽可能大的生态系统。

车规级数据传输系统源于IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers，电气和电子工程师协会）或MIPI（Mobile Industry Processor Interface Alliance，移动工业处理器接口联盟）这些已成立的行业标准化协会的工作，其标准正在众多行业中实施。

但这并不总是足够的！此外还成立了新的协会，例如OPEN联盟（One Pair Ethernet，一对以太网）或汽车SerDes联盟（ASA），其规范直接考虑了对汽车行业产品和部件的要求。OPEN联盟使用BroadR-Reach技术，并将其确立为汽车网络应用的开放标准。

来自IEEE 802.3 Working Group（工作组）的汽车以太网标准

IEEE标准	名称	数据速率[Mbit/s]
IEEE 802.3bw	100BASE-T1	100	已经出现
IEEE 802.3bp	1000BASE-T1	1000	已经出现
IEEE 802.3ch	2.5GBASE-T1	2500	已经出现
IEEE 802.3ch	5GBASE-T1	5000	已经出现
IEEE 802.3ch	10GBASE-T1	10000	已经出现
IEEE 802.3cy	25GBASE-T1	25000	正在工作

为什么有必要提前参与协会？

车辆制造商（OEM）和供应商有必要通过系统开发人员队伍中能力强大的专家参与专家圈和协会（例如IEEE、OPEN联盟）。

只要将这些领域的专家聚集在一起，才能成功设计出开发数据传输标准所需的规范。在一开始就明确了数据传输标准的目标。在标准的产生过程中，设置了一些框架参数。

有可能通过主动参与，在早期阶段影响物理传输介质的以下重要属性：

• • 传输通道的最大长度
  • 插接系统的最大数量（直列式连接器、到电路板的过渡件）
  • 透射和反射属性
    • Link Segment Insertion Loss（链接段插入损耗）
    • Channel Return Loss（通道返回损耗）
    • 物理传输的其他属性
  • EMC（电磁兼容性）属性
    • 乱真发射
    • 抗干扰性
    • 串话干扰
  • 环境影响规范
    • 温度
    • 湿度
    • 老化
  • 机械影响规范
    • 动态应力
    • 静态应力

参与者在会议和聚会时的定期交流是成功制定标准的基础。标准化机构为此规定了框架条件。

对产品发展过程的作用和影响

这些协会依赖于参与者的积极参与、贡献以及对未来系统属性的建议。

可以在开发合作伙伴或公司进行物料（导线、插接系统）的早期测试。从测试得出的结果构成了未来标准的极限值的基础。

这使得在开发的早期阶段构建完整的链接段成为可能。因此可以提前测试新的导线和新款插接系统，同时开发生产技术。

这样在MD ELEKTRONIK进行

主动参与这些协会能够使我们在标准化阶段测试系统中可能存在的部件，并评估构建新电缆集束解决方案的挑战。

在研发部门，根据相应的应用，有针对性地选择所有必要的部件，例如导线和插接系统。

我们在同轴电缆产品领域为天线连接或SerDes标准（FAKRA、迷你同轴电缆）开发了50 MHz至9 GHz频率传输的解决方案。

双绞线插接系统（H-MTD或HSD）的数据电缆是为LVDS传输或汽车以太网应用而开发的。

电气、热和机械有限元法模拟以及高频模拟在开发部门进行。根据IEC 17025认证的自有检测实验室可以执行汽车制造商（OEM）要求的设计说明书批准所需的所有检测。

同轴导线、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和平行对导线（UTP、STP、STQ和SPP）的可加工性检测在我们位于德国总部的技术中心或者各个生产基地进行。

创新的生产和连接技术与自动化生产系统的开发相结合，使制定和生产面向未来的电缆集束装解决方案成为可能，以应对汽车行业即将出现的问题。

由此产生的要求如何转化为规范和设计说明书？

已公布的标准和规范的内容构成了各个产品规范和客户设计说明书的基础。

例如针对汽车以太网应用，开放联盟TC9对通道和部件的要求进行了非常详细的界定。这种对数据传输的电气和物理属性的描述是专家圈确立的共识。这有利于产品设计说明书的编制，因为这样一方面描述了必要的检测和测量程序，另一方面也描述了部件的具体极限值。

但要小心！各个部件的规定和规范必须保持一致。。实践中的示例表明，与数据电缆（导线）和整个电缆集束的汽车制造商（OEM）规范中的极限值相匹配，是一个挑战。集束电缆的极限值有时比导线的极限值更严格。这一点必须由负责的专家加以考虑、调整，并在必要时予以纠正。需要满足整个链接段的数据传输要求，并确保供应链的相应质量。

如何进一步的发展？

数据传输系统的要求不仅在最大长度和数据速率方面有所提高。除此之外，还需要有办法在同一物理传输通道上传输数据和电力。

这体现在车辆中的区域架构模型。驾驶员辅助系统（ADAS – Advanced Driver Assistant Systems）的进一步扩展为车辆中传感器的增加指明了道路。

除了电源之外，这些传感器还需要连接到车载数据网络。可以通过高性能数据电缆将传感器集成到数据交换中，也可以通过数据电缆供电（Power over Data Line，PoDL）或同轴电缆供电（Power over Coax，PoC）给传感器供电。

我们通过我们的C-KLIC插接系统开发了一个合适的系统，它结合了能够供电和数据传输速率高的优点。

驱动系统向电池驱动（BEV – Battery Electric Vehicle）的转变也对动力总成系统提出了进一步的要求。

电磁兼容性（EMC）是这里的一个巨大挑战。通过在车载数据网络中使用诸如光学汽车以太网（ Optical Automotive Ethernet，IEEE 802.3bv/IEEE 802.3cz）的光传输系统，可以减少这些问题。

我们正在应对这种挑战，并开发通过光纤部件和光纤进行汽车以太网传输的解决方案。

总结与结论

为了把握住时代的脉搏，对未来问题的专注和有条理的思考是汽车行业中公司的一个重要前提条件。通过参与协会和工作组，可以提前得出对新产品的要求。这也尤其适用于物理传输介质，包括插拔连接器和导线，及其在电缆集束中的加工过程。对产品规范的检查以及对各项应用和要求的调整构成了成功的数据传输解决方案的基础。

因此，未来的“规范”不仅足够，而且合适！