Datové sítě s optickými vlákny se doma nebo v kanceláři již běžně používají, a to všude, kde je vyžadována vysoká rychlost přenosu dat. V automobilovém průmyslu je však technologie optických vláken teprve na pokraji průlomu.

Technologická společnost ZF dále vyvíjí svůj vysoce výkonný počítač ProAI pro optický multigigabitový Ethernet v automobilových aplikacích. Nově vyvinuté čipy a konektory umožňují přenos dat po optických vláknech pro automobilový průmysl podle standardu IEEE 802.3cz.

„Tento ultrarychlý přenos je klíčovou technologií pro budoucí elektrické systémy softwarově definovaných vozidel,“ vysvětlil Oliver Briemle, vedoucí oddělení Cross-Domain Computing ve společnosti ZF.

Technologie umožňuje přenosy na krátkou i dlouhou vzdálenost až 40 metrů. Sériová výroba je možná již v příštím roce.

Optický multigigabitový Ethernet nabízí značné výhody pro různé třídy vozidel. Náročné testy potvrdily vhodnost této technologie pro použití v osobních a nákladních automobilech, autobusech a kyvadlové dopravě a prokázaly její odolnost v různých provozních podmínkách. Výsledky ukazují, že optický multigigabitový Ethernet je všestranným a perspektivním řešením pro datovou komunikaci.

Základy optického přenosu dat

Optický přenos dat je klíčovou technologií používanou v mnoha moderních komunikačních systémech, včetně automobilového průmyslu. Je založen na přenosu světelných signálů prostřednictvím skleněných optických vláken (GOF) nebo plastových optických vláken (POF). Optické kabely nabízejí velkou šířku pásma a nízké ztráty. Šíření světla v těchto vláknech je založeno na principu úplného vnitřního odrazu. Když světlo vstupuje do vlákna, odráží se na rozhraní mezi jádrem a pláštěm vlákna, což způsobuje, že zůstává zachyceno v jádře a šíří se podél vlákna.

Optický přenos dat v automobilovém průmyslu

Výhodou optických systémů pro přenos dat v automobilovém průmyslu je vysoká rychlost přenosu dat a spolehlivost. Optické systémy, jako je „Media Oriented Systems Transport“, zkráceně MOST, byly v automobilovém průmyslu zavedeny přibližně před 20 lety. Tyto starší systémy využívaly jako fyzickou vrstvu pro přenos dat polymerová vlákna. Naproti tomu nové standardy, jako je optický multigigabitový Ethernet podle IEEE 802.3cz-2023, jsou založeny na skleněných vláknech, která nabízejí větší šířku pásma a nižší ztráty.

Společnost ZF vidí v použití optického multigigabitového Ethernetu pro automobilový průmysl následující hlavní výhody:

1. Vysoká rychlost přenosu dat: Standard podporuje přenosové rychlosti 2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 25 Gbit/s a 50 Gbit/s. Tyto vysoké rychlosti jsou nezbytné pro zvládnutí rostoucích objemů dat generovaných moderními aplikacemi, jako je autonomní řízení (ADAS), infotainment (IVI) a síťové služby.
2. Větší přenosová vzdálenost: Nové standardy umožňují výrazně větší přenosovou vzdálenost ve srovnání se staršími optickými systémy nebo systémy přenosu dat na bázi mědi používanými v automobilových aplikacích. Optický multigigabitový Ethernet dokáže přenášet data na vzdálenost až 40 metrů, což je vhodné pro aplikace na krátké i dlouhé vzdálenosti ve všech typech vozidel.
3. Úspora hmotnosti: V porovnání s měděnými kabely šetří použití optických vláken značnou část hmotnosti, což následně pomáhá snížit spotřebu vozového parku.
4. Spolehlivost a dlouhá životnost: Použití optických vláken (OM3) v souladu s normou IEEE 802.3cz-2023 zvyšuje spolehlivost a životnost systémů pro přenos dat. Optická vlákna nejsou náchylná na elektromagnetické rušení a nabízejí stabilní přenos dat i v extrémních podmínkách prostředí. Lze také realizovat galvanicky oddělenou datovou komunikaci mezi různými úrovněmi napětí. Jsou také odolnější vůči opotřebení, což umožňuje jejich dlouhodobé používání.
5. Energetická účinnost: Optické systémy přenosu dat založené na standardu IEEE 802.3cz-2023 jsou energeticky účinnější než konvenční systémy založené na mědi. K přenosu dat potřebují méně energie, což vede ke snížení celkové spotřeby energie ve vozidle. To je důležité zejména pro moderní automobily, kde energetická účinnost hraje rozhodující roli.
6. Škálovatelný a připravený na budoucnost: Optický multigigabitový Ethernet je připravený na budoucnost a škálovatelný, protože je možné modernizovat nové vysoce výkonné počítače (HPC), elektronické řídicí jednotky (ECU) a multi-doménové počítače (MDC) na vyšší rychlosti přenosu dat, aniž by bylo nutné měnit stávající komponenty optické kabeláže. To usnadňuje integraci nových technologií a funkcí do budoucích generací vozidel a zajišťuje, že systémy splňují rostoucí požadavky.
7. Nižší náklady díky vysokým objemům výroby: Optická vlákna OM3 specifikovaná v normě IEEE 802.3cz-2023 jsou celosvětově široce používána a již se vyrábějí ve velkých množstvích. Současné vysoké objemy výroby VCSEL (laserových diod) a fotodiod pro použití v uvedených vlnových délkách jsou rovněž velmi vysoké. To vede k úspoře výrobních nákladů a činí tuto technologii ekonomicky atraktivní pro sériové použití v automobilovém průmyslu.
8. Zlepšení komunikačních kanálů: Optický multigigabitový Ethernet nabízí téměř ideální komunikační kanály s nižší složitostí vrstev. To má za následek nižší složitost vyrovnávání, žádné rušení ozvěny, a tedy nižší spotřebu energie, menší zpoždění a celkově nákladově efektivnější řešení. Speciálně vyhrazený kanál pro provoz, správu a údržbu (OAM) rovněž zajišťuje vysokou spolehlivost a efektivní správu linky.