Standard für optisches Kfz-Multigigabit-Ethernet IEEE 802.3cz-2023: Glasfaser in Fahrzeugen

Der neue Standard IEEE 802.3cz-2023 ist jetzt offiziell und definiert Physical-Layer-Spezifikationen und Management-Parameter für optisches Multigigabit-Ethernet über Glasfaser in Fahrzeugen. Damit soll die Kommunikation in Fahrzeugen einen Auftrieb bekommen.

Die endgültige Veröffentlichung ist erfolgt: „IEEE Standard for Ethernet Amendment 7 – Physical Layer Specifications and Management Parameters for Multi-gigabit Glasfaser Automotive Ethernet“. Der Standard IEEE 802.3cz-2023 (nGBASE-AU) wurde entwickelt, um die hohen Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen. Der Einsatz von Glasfaser verbessert den Energieverbrauch. Außerdem ist er resistenter gegen Alterungsprobleme. Glasfaser ist zudem absolut zukunftssicher, da Steuergeräte mit dem gleichen Kabelbaum auf höhere Geschwindigkeiten aufgerüstet werden können.

Der Standard spezifiziert Geschwindigkeiten von 2,5, 5, 10, 25 und 50 Gbit/s pro Lane. Er erfüllt die Temperaturanforderungen für den Automobilbereich von -40 bis 105 °C und die OEM-Zuverlässigkeitsanforderungen mit einer Mindestbetriebsdauer von 15 Jahren bei 10 FIT. Die maximale Verbindungslänge beträgt 40 m mit vier Inline-Anschlüssen.

OM3-Fasern sind weit verbreitet

Glasfaseranwendungen sind relativ kostengünstig, da die höhere optische Leistung einfachere und billigere Steckverbinder ermöglicht. Außerdem ist die OM3-Faser weit verbreitet. Ein nahezu idealer Kommunikationskanal ermöglicht eine einfachere physikalische Schicht mit geringerer DSP/Equalizer-Komplexität und ohne Echokompensation, was zu geringerem Stromverbrauch, geringerer Latenz, weniger Siliziumfläche und einer kostengünstigeren Lösung führt.

Ein spezieller Seitenkanal für Betrieb, Verwaltung und Wartung (OAM: Operations, Administration, Maintenance) sorgt für Zuverlässigkeit und Link-Management.

Der Glasfaser im Fahrzeug gehört die Zukunft

Die Anforderungen der Automobilindustrie erfordern für höhere Geschwindigkeiten den Wechsel von Kupfer- auf optische Datenübertragung. Optische Ethernet-Verbindungen eignen sich aufgrund ihrer hohen elektromagnetischen Verträglichkeit, Zuverlässigkeit und geringen Kosten gut für den Einsatz im Fahrzeug und sind weniger anfällig für elektrische Störungen:

• EMV: Glasfaser ist von Natur aus immun gegen elektromagnetische Störungen und sendet keine Interferenzen aus, was eine immense Menge an zusätzlicher Entwicklungszeit und Kosten spart.

• Temperatur: Glasfaserkabel halten im Betrieb extremen Temperaturen von -40 bis 105 °C stand.

• Stromverbrauch: Ein einfacher Kanal ermöglicht einen geringeren Stromverbrauch als bei Kupferkabeln, was zu einer einfacheren DSP-Entzerrung führt und keine Echokompensation erfordert.

• Zuverlässigkeit/Haltbarkeit: Durch die Wahl der Wellenlänge von 980 nm können die VCSEL-Bauteile die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Lebensdauer in der Automobilindustrie erfüllen.

• Inline-Steckverbinder: Da keine Abschirmung erforderlich ist, sind die Steckverbinder kleiner und mechanisch robuster.

• Leistungsbudget: Verlustreiche/kostengünstigere Inline-Stecker vorausgesetzt: vier Inline-Stecker für 40 Meter bei bis zu 25 GBit/s und zwei Inline-Stecker für 40 Meter bei 50 GBit/s. Im Vergleich dazu können bei Kupfer zwei Inline-Steckverbinder mit einer maximalen Länge von elf Metern für bis zu 25 GBit/s eingesetzt werden.

• Kosteneffizient: Der geringere Durchmesser und das niedrigere Gewicht der OM3-Faser senken die Kosten. Im Vergleich sind die für 25GBASE-T1 vorgeschlagenen abgeschirmten Kupferdifferenzialpaare (SDP) AWG26 (0,14 mm²) und AWG24 (0,22 mm²). Als Referenz: Cat 6A-Kabel haben normalerweise AWG23.

„Die IEEE 802.3cz-Standardtechnologie ist derzeit die einzige existierende Lösung für 25 und 50 Gbit/s Single-Lane-Verbindungen mit vier Inline-Steckern und einer maximalen Länge von 40 Metern im Auto über OM3-Multimode-Faser“, sagt Luis Manuel Torres, Principal System Architect bei KDPOF und aktives Mitglied der IEEE Standards Association.

Dieser Beitrag stammt von unserem Schwesterportal Elektronikpraxis.

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