Der ultimative Leitfaden zu Automotive Ethernet: Von den Grundlagen bis zur Integration

Herkömmliche Kommunikationsstandards in Fahrzeugen wie CAN und FlexRay wurden für Signale mit geringer Bandbreite wie Sensorwerte oder Steuerungsmeldungen entwickelt. Mit dem Aufkommen von hochauflösenden Kameras, LiDAR, Radarsystemen und Infotainment haben die Datenanforderungen jedoch die Kapazität dieser älteren Protokolle bei weitem überschritten.

Automotive Ethernet löst diese Herausforderung durch folgende Merkmale:

• Hoher Datendurchsatz (von 100 Mbit/s bis zu 10 Gbit/s mit aktuellen Standards)

• Geringe Latenz, unerlässlich für Echtzeit-Entscheidungen in ADAS und autonomem Fahren

• Skalierbarkeit und Flexibilität, da Ethernet-Netzwerke ohne vollständige Neukonzeption um neue Module und Funktionen erweitert werden können

Automotive Ethernet basiert auf der physikalischen Schicht (Schicht 1) und der Datenverbindungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells und gewährleistet die Interoperabilität mit standardisierten Kommunikationsframeworks, während es gleichzeitig die strengen Anforderungen von Automobilumgebungen erfüllt, wie z. B. elektromagnetische Verträglichkeit und Widerstandsfähigkeit gegen raue Bedingungen.

Automobil-Ethernet-Netzwerke verwenden häufig:

• Stern-Topologien, bei denen mehrere Steuergeräte mit einem zentralen Switch oder Gateway verbunden sind

• Daisy-Chain- oder Bus-Topologien, die sich ideal für die serielle Verbindung von Geräten mit minimalem Verkabelungsaufwand eignen

Automobilsteckverbinder unterscheiden sich von herkömmlichen Ethernet-Steckverbindern (RJ45). Sie sind kleiner, robuster und so konstruiert, dass sie hohen Vibrationen, extremen Temperaturen und Feuchtigkeit standhalten. Beispiele hierfür sind H-MTD- und MATEnet-Steckverbinder, die häufig für 100BASE-T1- und 1000BASE-T1-Netzwerke verwendet werden.

• Elektrofahrzeuge (EVs): Verwaltung von Batteriesystemen, energieeffiziente Kommunikation (802.3az) und Unterstützung schneller OTA-Updates (Over-the-Air).

• ADAS und autonomes Fahren: Zentralisierte ECUs verarbeiten Terabytes an Daten von Kameras, Radargeräten und LiDAR-Sensoren

• Infotainment-Systeme: Nahtloses Streaming, Echtzeit-Navigation und hochauflösende Medien auf mehreren Bildschirmen

• Zentrale Gateway- und Zonenarchitekturen: Ethernet verbindet verschiedene Zonen des Fahrzeugs mit einem zentralen Gehirn und vereinfacht so das Netzwerkdesign

STAR ELECTRONICS bietet Hardware- und Softwarelösungen, die diese Anwendungsfälle unterstützen, darunter Gateways, Sonden, Automotive-Ethernet-PHY-Module, T1-Medienkonverter und Evaluierungsboards, die für das Testen von ADAS- und EV-Plattformen optimiert sind.

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Die Zukunft liegt im Multi-Gigabit-Ethernet (2,5G, 5G und 10GBASE-T1), das vollständig autonomes Fahren und Vehicle-to-Everything-Kommunikation (V2X) ermöglichen wird. Die Integration mit AUTOSAR-Ethernet-Stacks in Verbindung mit fortschrittlichen Sicherheits- und Cybersicherheitsstandards wird Automotive Ethernet zum unangefochtenen Standard für Fahrzeugnetzwerke der nächsten Generation machen.