• Fibrele optice – tehnologie-cheie pentru sistemele electrice ale vehiculelor viitorului
• Computerul de înaltă performanță ProAI, echipat cu Ethernet optic multi-gigabit conform standardului IEEE 802.3cz-2023
• Lungimea cablului de până la 40 de metri pentru autoturisme și vehicule comerciale

Acasă sau la birou, rețelele de date bazate pe fibră optică sunt deja utilizate pe scară largă atunci când este necesară o viteză mare de transfer. În industria auto, însă, această tehnologie abia începe să își facă loc și să își demonstreze potențialul.

Compania de tehnologie ZF a dezvoltat în continuare computerul său de înaltă performanță ProAI, integrând Ethernet optic multi-gigabit pentru aplicații auto. Noile cipuri și conectori permit transmiterea datelor prin fibre optice conforme cu standardele din industria auto, conform standardului IEEE 802.3cz. „Această transmisie ultra-rapidă reprezintă o tehnologie esențială pentru viitoarele sisteme electrice ale vehiculelor definite prin software”, a declarat Oliver Briemle, director al diviziei Cross-Domain Computing din cadrul ZF. Tehnologia permite transmisii pe distanțe scurte și lungi, de până la 40 de metri. Producția în serie ar putea începe chiar de anul viitor.

Ethernetul optic multi-gigabit aduce avantaje semnificative pentru diverse categorii de vehicule. Testele intensive au confirmat că această tehnologie este potrivită pentru autoturisme, camioane, autobuze și vehicule autonome, demonstrându-și robustețea în diverse condiții de operare. Rezultatele arată că Ethernetul optic multi-gigabit este o soluție versatilă și viabilă pe termen lung pentru comunicațiile de date din industria auto.

Principiile transmisiei optice de date

Transmisia optică de date este o tehnologie esențială utilizată într-o gamă largă de sisteme moderne de comunicații, inclusiv în industria auto. Aceasta se bazează pe propagarea semnalelor luminoase prin fibre optice din sticlă (GOF – Glass Optical Fiber) sau fibre optice din plastic (POF – Plastic Optical Fiber), oferind lățime de bandă mare și pierderi minime de semnal. Propagarea luminii în fibre optice are la bază principiul reflexiei totale interne. Atunci când lumina pătrunde în fibră, aceasta este reflectată la interfața dintre nucleu și mantaua fibrei, menținându-se în interiorul nucleului și propagându-se de-a lungul cablului.

Transmisia optică de date în industria auto

Viteza mare de transfer și fiabilitatea ridicată sunt principalele avantaje ale sistemelor de transmisie optică de date în industria auto. Un exemplu este sistemul MOST (Media Oriented Systems Transport), introdus în sectorul auto în urmă cu aproximativ 20 de ani. Aceste sisteme mai vechi utilizau fibre polimerice ca strat fizic pentru transmisia de date. În schimb, noile standarde, precum Ethernetul optic multi-gigabit conform IEEE 802.3cz-2023, sunt bazate pe fibre optice din sticlă, care oferă o lățime de bandă superioară și pierderi de semnal mai mici, asigurând astfel o transmisie mai eficientă și mai fiabilă.

ZF identifică următoarele avantaje majore ale utilizării Ethernetului optic multi-gigabit în industria auto:

1. Rate ridicate de transfer al datelor: Standardul IEEE 802.3cz-2023 permite viteze de transfer de 2.5 Gbit/s, 5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 25 Gbit/s și 50 Gbit/s. Aceste viteze sunt esențiale pentru gestionarea volumelor tot mai mari de date generate de aplicațiile moderne, cum ar fi sistemele avansate de asistență pentru șofer (ADAS), infotainment (IVI) și serviciile conectate.
2. Distanță de transmisie extinsă: Comparativ cu sistemele optice mai vechi sau cu soluțiile bazate pe cabluri de cupru utilizate în industria auto, Ethernetul optic multi-gigabit permite transmisii de date pe distanțe de până la 40 de metri. Această capacitate îl face potrivit atât pentru aplicații pe distanțe scurte, cât și pentru vehicule de dimensiuni mari, precum camioane sau autobuze articulate.
3. Reducerea greutății: În comparație cu cablurile din cupru, utilizarea fibrelor optice contribuie la o reducere semnificativă a greutății totale a vehiculului, ceea ce ajută la scăderea consumului de combustibil sau a consumului de energie în cazul vehiculelor electrice.
4. Fiabilitate și durabilitate: Utilizarea fibrelor optice de tip OM3, conform standardului IEEE 802.3cz-2023, îmbunătățește fiabilitatea și durata de viață a sistemelor de transmisie a datelor. Fibrele optice nu sunt afectate de interferențele electromagnetice, asigurând o transmisie stabilă chiar și în condiții extreme. În plus, permit comunicarea galvanic izolată între diferite niveluri de tensiune, reducând astfel riscurile de deteriorare a componentelor electronice.
5. Eficiență energetică: Sistemele de transmisie optică de date conforme cu standardul IEEE 802.3cz-2023 sunt mai eficiente energetic decât soluțiile bazate pe cabluri de cupru. Consumul redus de energie pentru transmisia datelor contribuie la optimizarea consumului total al vehiculului, un aspect crucial pentru automobilele moderne.
6. Scalabilitate și viabilitate pe termen lung: Ethernetul optic multi-gigabit este o soluție scalabilă și pregătită pentru viitor, permițând actualizarea sistemelor de calcul de înaltă performanță (HPC), a unităților de control electronic (ECU) și a calculatoarelor multi-domeniu (MDC) la viteze mai mari de transmisie a datelor fără a modifica infrastructura existentă de cablare optică. Acest aspect facilitează integrarea tehnologiilor viitoare în următoarele generații de vehicule.
7. Costuri reduse datorită volumelor mari de producție: Fibrele optice OM3 specificate în standardul IEEE 802.3cz-2023 sunt deja utilizate pe scară largă la nivel global, iar producția de diode laser VCSEL și fotodiode pentru lungimile de undă specifice acestui standard este foarte ridicată. Acest lucru conduce la economii de scară, reducând costurile de producție și făcând tehnologia economic viabilă pentru utilizarea în producția de serie a vehiculelor.
8. Canale de comunicație optimizate: Ethernetul optic multi-gigabit asigură canale de comunicație aproape ideale, cu o complexitate redusă a stratului fizic, eliminând necesitatea compensării ecourilor și contribuind la reducerea consumului de energie, a latenței și a costurilor generale ale soluției. De asemenea, un canal dedicat pentru operațiuni, administrare și mentenanță (OAM) asigură o gestionare eficientă a conexiunilor și o fiabilitate ridicată.