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Applikationen & Fachartikel

Multi-Gigabit Automotive Ethernet

für steigende Bandbreiten-Anforderungen implementieren.

Autonome Fahrzeuge mit intelligenten Fahrer-Assistenzsystemen erhöhen die Anforderungen an eine große Bandbreite und kurze Latenzzeiten – auch unter rauen Betriebsbedingungen. Das Automotive Ethernet hat sich zum neuen Backbone für besonders schnelle und zuverlässige Netzwerke entwickelt. Umfassende Tests der Signalintegrität sowie Protokollfunktionen unterstützen Sie bei der erfolgreichen Implementierung.

dataTec Redaktion
16.09.2024
Lesedauer 4 Min.
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Tags :
Automotive Applikationsbericht

Multi-Gigabit-Ethernet für Fahrzeuge.

Die Architekturen der Fahrzeugelektronik werden aufgrund zunehmender Anwendungen immer komplexer – mit mehr Sensortechnologien, Steuerungen (ECUs, Electronic Control Units) und Schnittstellen. Moderne Fahrzeuge übertragen riesige Datenmengen für intelligente ADAS (Advanced Driver Assistance Systems), Kameras, On-Board-Diagnosesysteme sowie Infotainment- und Sicherheitseinrichtungen. Das interne Netzwerk muss hierbei wesentlich höhere Geschwindigkeiten realisieren als konventionelle Bussysteme wie CAN/CAN-FD, LIN, FlexRay, SENT etc. dies bisher ermöglichten. Automotive Ethernet gilt heute als einheitlicher Standard für die gesamte Fahrzeugkommunikation.

Vorteile von Automotive Ethernet.

Bei der Verkabelung für Automotive Ethernet handelt es sich um ungeschirmte, einadrige Twisted-Pair-Kabel, die im Vergleich zu herkömmlichen zweiadrigen Ethernet-Netzwerken zu einem geringeren Fahrzeuggewicht und niedrigeren Kosten führen. Sie sind auf eine PAM3/PAM4-Modulation ausgelegt und erzielen etwa 100-mal höhere Datenraten als z. B. ein CAN-Bus. Automotive Ethernet kann die Anforderungen zukünftiger Automotive-Anwendungen daher besser erfüllen als traditionelle Bussysteme.

Standards für Automotive Ethernet.

Neue Ethernet-Anwendungen bei immer höheren Datenraten führen zu aktualisierten Leistungs- und Prüfanforderungen der Normungsorganisationen, die Automobilhersteller und Zulieferer erfüllen müssen. Der Multi-Gigabit-Standard IEEE 802.3ch regelt den Betrieb mit 2,5 / 5 und 10 Gbps mit dem PAM4-Kodierungssystem (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers). Um die Kompatibilität der Hardware und die Fahrzeugfunktionen unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten, gelten strenge Anforderungen hinsichtlich Signalpegel, Rauschen und Taktcharakteristik.

Automotive-Ethernet-Designs validieren: Debugging und Fehlersuche mit dem Oszilloskop.

Die hohen Daten- und Taktraten im Automotive Ethernet werden durch Rauschen und Leistungsschwankungen empfindlich beeinflusst. Da es sich um einen bidirektionalen Bus handelt, kann die Erfassung der gewünschten Signale schwierig sein. Die Komplexität des Netzwerks erfordert daher innovative Analysetools für effizientes Debugging und eine schnelle Fehlersuche. Mit dem Oszilloskop testen und charakterisieren Sie die Integration Ihres Ethernet-Designs in das Netzwerksystem und stellen sicher, dass es die vorgegebenen Spezifikationen einhält. Moderne Oszilloskope (sowie Spektrum- und Signalanalysatoren) unterstützen die Konformitätsprüfungen für Multi-Gigabit-Ethernet IEEE 802.3ch und weitere Standards.

Bewertung der Signalintegrität mit dem Oszilloskop:

  • Protokolldecodierung im Vollduplex-Modus auf Systemebene
  • Amplituden- und Zeitmessung mit statistischen Analysen
  • Augendiagramme zur schnellen Auswertung von PAM3-/PAM4-Signalen
  • Jitter-Analyse zur Identifizierung von Rauschquellen, inkl. Zeitintervallfehler (TIE), Cycle-to-Cycle- und Rj/Dj-Messungen
  • FFT-Analyse zur Isolierung von Störquellen
  • ESD- und EMV-Konformitätsprüfung nach geltenden IEEE-Standards

Hochgeschwindigkeits-Oszilloskope
für Automotive Ethernet:

Keysight MXR258B | Infiniium MXR B-Serie Real-Time Oszilloskop

Keysight

Serie Infiniium MXR | Echtzeit-Oszilloskop, bis 6 GHz, 4- oder 8-Kanal, optional 16 Digitalkanäle, 16 GSa/s

zum Produkt

Rohde&Schwarz RTO6 Serie | Oszilloskop

Rohde & Schwarz

Serie RTO 6 | Oszilloskop, Bandbreiten bis 6 GHz, 4-Kanal, 1 Mio. wfms/s, 20 GSa/s

zum Produkt

Tektronix

Serie MSO 6 B | Mixed-Signal-Oszilloskop, bis 10 GHz, 8-Kanal, optional bis 64 Digitalkanäle, 50 GSa/s

zum Produkt

Die erfolgreiche Implementierung von Automotive Ethernet erfordert umfassende Tests von Sendern, Empfängern, Verbindungskomponenten und Protokollfunktionen – auch auf den höheren Schichten. Erfahren Sie mehr über Compliance- und Konformitätsprüfungen für Automotive Ethernet in unserem White Paper: Automotive Ethernet – Die Zukunft des autonomen Fahrens www.datatec.eu/keysight-5992-3430en.

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