Esplorare l'importanza di Automotive Ethernet (100BASE-T1 / 1000BASE-T1) e della sua crescente popolarità nei Telematics Gateway

(Immagine per gentile concessione di iWave Systems)

Lo standard Automotive Ethernet, 100BASE-T1 (IEEE 802.3bw) e 1000BASE-T1 (IEEE 802.3bp), è stato studiato per migliorare il throughput e ridurre i costi delle reti nei veicoli. La crescita delle tecnologie per i veicoli, tra cui ADAS, infotainment, diagnostica e reti di sensori, ha portato a un incremento del volume dei dati trasmessi e generati. Le reti tradizionali come CAN, CAN-FD, LIN e FlexRay non sono in grado di assicurare la velocità necessaria.

Il protocollo Automotive Ethernet, 100BASE-T1, utilizza una singola coppia di fili intrecciati non schermati per lo scambio di dati in entrambe le direzioni. A differenza di 10BASE-T e 100BASE-TX, che assegnano coppie dedicate per la trasmissione e la ricezione, 100BASE-T1 introduce un'interfaccia fisica full-duplex che consente di svolgere entrambe le funzioni sulla stessa coppia. L'inclusione di supporti condivisi non solo riduce le spese per i materiali, ma migliora anche l'efficienza nel consumo di carburante, riducendo il peso complessivo dei cavi all'interno del veicolo.

I cavi Automotive Ethernet sono progettati con lunghezze inferiori per resistere alle difficili condizioni ambientali presenti all'interno dei veicoli. Inoltre, utilizzano un metodo di codifica del segnale distinto per trasmettere in modo efficiente la massima quantità di dati riducendo al minimo l'utilizzo della larghezza di banda.

100BASE-T1 ha un approccio di codifica specifico che comprende la conversione da 4 a 3 bit (4B3B), da 3 bit a 2 coppie ternarie (3B2T) e la modulazione dell'ampiezza di impulso a tre livelli (PAM3). Questa strategia di codifica è stata implementata per ridurre al minimo le emissioni rispetto a Fast Ethernet. PHY 100BASE-T1 gestisce tutti i processi essenziali di scrambling e codifica prima di trasmettere i dati su un singolo cavo a doppino intrecciato non schermato.

Confronto tra Ethernet e Automotive Ethernet.

La distinzione tra Ethernet e Automotive Ethernet è dovuta principalmente al loro strato fisico. Mentre Ethernet standard si basa su due cavi a doppino intrecciato, che offrono percorsi separati per la trasmissione e la ricezione, Automotive Ethernet utilizza un singolo cavo a doppino intrecciato per facilitare la comunicazione full-duplex.

La presenza di Ethernet standard nell'ecosistema automotive è stata ostacolata dalla sua dipendenza da due cavi a doppino intrecciato, che pone limitazioni pratiche in termini di spazio e complessità di installazione. Inoltre, la non conformità ai rigorosi limiti di emissioni irradiate stabiliti in CISPR 25 Classe 5 ha ulteriormente ostacolato la sua integrazione nel settore automotive, i cui rigorosi standard di compatibilità elettromagnetica sono fondamentali per garantire l'affidabilità delle prestazioni dei componenti elettronici dei veicoli.

Automotive Ethernet all'interno delle reti di veicoli offre diversi vantaggi:

• Riduzione del peso e dei costi dei cavi rispetto ai tradizionali cablaggi CAN/LIN
• Aumento della velocità di trasmissione dei dati e del throughput grazie all'aggregazione di più bus CAN a un collegamento centrale
• Comunicazione a bassa latenza con ritardi minimi
• Facile riconfigurazione per una connettività ininterrotta
• Possibilità di riutilizzare le tecnologie software Internet Protocol (IP) di altri settori
• Scalabilità nelle reti di veicoli
• Integrazione di funzioni di sicurezza avanzate per migliorare la sicurezza dei dati

(Immagine per gentile concessione di iWave Systems)

Esplorate l'integrazione di Automotive Ethernet nei Telematics Gateway di iWave.

I Telematics Gateway svolgono un ruolo fondamentale come hub centrali di comunicazione ed elaborazione dati nella moderna architettura zonale dei veicoli. Combinando le funzionalità di un gateway tradizionale, che facilita lo scambio di dati tra varie ECU, e di un'unità telematica responsabile della registrazione dei dati, della diagnostica e delle comunicazioni con la rete esterna, Telematics Gateway è un componente versatile.

Questa piattaforma consente uno scambio di dati fluido tra più unità di controllo elettronico (ECU) e server; fungendo da ponte che collega le reti CAN tradizionali con la rete Automotive Ethernet, il Telematics Gateway incorpora moduli di connettività wireless come LTE e Wi-Fi. È un blocco architettonico fondamentale nel panorama in evoluzione delle topologie di ECU e rete di veicoli.

L'introduzione di 100BASE-T1 come tecnologia gateway favorisce ulteriormente lo sviluppo della connettività di rete all'interno del veicolo, consentendo il progresso dei sistemi automotive. Nonostante i notevoli vantaggi apportati da Automotive Ethernet, il settore rimane profondamente fedele alle reti tradizionali come CAN, rendendo improbabile una transizione completa. Il futuro è pronto per un mix di tecnologie tradizionali e nuove, che comprende ECU e gateway sia basati che non basati su Ethernet.