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Koordinator

David Ihle
TU Dresden

Projektpartner

TU Dresden
TU Dresden
Ethernet-PHY-Entwurf in 28nm CMOS
Bosch Group
Bosch Group

Bosch:
Entwurf einer Data-Engine (LIN/CAN/FlexRay to Ethernet)
Bosch Sensortech:
Evaluierung von MEMS-Sensoren in Technologien mit Strukturbreiten unter 100 nm
pwpSystems
pwpSystems
Entwurf einer Smartphone-App zur Fusion/Visualisierung/Auswertung der Sensordaten

Kontakt

Echtzeitfähige, leistungseffiziente EthernetTechnologien für das Auto der Zukunft.

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Problemstellung & Stand der Technik

Die Vernetzung in modernen Autos wird immer vielfältiger und  komplexer. Bussysteme agieren dabei als Nervenbahnen, die Sensoren, Aktoren, Rechen- und Steuereinheiten innerhalb eines Fahrzeuges verbinden. Neue Trends im Bereich Infotainment und die fortschreitenden Entwicklung von ADAS (advanced driver assistance systems) sind Treiber für höhere Datenraten bis in den Bereich von Gigabits pro Sekunde bei niedrigen Latenzen im unteren Mikrosekundenbereich. Die aussichtsreichsten Übertragungsstandards für hohe Datenraten sind  Ethernet und MOST.

Das klassische Ethernet, wie es aus Heim-/Büro- und Datencenternetzen bekannt ist, hat sich bisher hauptsächlich wegen  dem hohen Verdrahtungsaufwand (vier unshielded-twisted-pair Kupferkabel) und den damit verbundenen Kosten und Gewicht  nicht durchgesetzt. Die Reduzierung des Verdrahtungsaufwands ist eine zwingende Konsequenz um Ethernet für den Einsatz im Kfz-Bereich attraktiv zu machen.  Dieser Herausforderung  haben sich die OPEN Alliance und die IEEE TaskForce 802.3bp angenommen. Die OPEN Alliance hat mit BroadR-Reach bereits einen 100 Mbit/s Ethernet Quasi-Standards über nur ein ungeschirmtes Kupferadernpaar (UTP) etabliert. Die IEEE TaskForce 802.3bp hat die Entwicklung des neuen standardkonformen Ethernets 1000BASE-T1 vorangetrieben, der bereits 1000 Mbit/s über nur ein  UTP ermöglicht.

ADAS (advanced driver assistance systems) benötigen breitbandige Sensordatenströme(z.B. Kamera, Radar, Ultraschall) in Echtzeit

  • Ansatz: 4-adriges-UTP (unshielded twisted pair) Gigabit Ethernet (GE) als neues Kfz-Bussystem
  • Problem: Kabelbaum ist drittteuerste und drittschwerste Kfz-Komponente
  • Lösung: 1-adriges UTP GE nach neuem 1000BASE-T1 Ethernet Standard

 

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Technische Ziele & Lösungen

  • Entwicklung des ersten IEEE 802.3bp konformen 1000BASE-T1 PHY
  • Hardware-beschleunigtes Gateway von Kfz-Standardbussystemen auf Ethernet (Data-Engine)
  • Verkürzung von Latenzen
  • Datenfusion des Sensornetzwerkes und Auswertung auf Softwareebene

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Innovationen & Ergebnisse

carnet3Innovationen/Verbesserung des Standes der Technik

  • Nutzung einer moderne 28 nm CMOS Technologie ermöglicht schnelle, leistungsfähige, effiziente digitale Signalverarbeitung
  • 10-fache Verbesserung der Bandbreite gegenüber BroadR-Reach
  • Lösungsansätze für 10 Gb/s Ethernet im Automobilbereich
  • erster EMV-konformer Gigabit-Ethernet-PHY
  • angestrebte Latenz < 1 ms

Markt und sozialer Einfluss

  • Aktualisierte Studie der Robert Bosch GmbH:
    • 2012: ca. 270 Millionen Ethernet-Knoten in 2019
    • 2014: ca. 400 Millionen Ethernet-Knoten in 2019

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  • dynamische Konkurrenzsituation: OPEN Alliance (100 Mbps BroadR-Reach) mit namenhaften Mitgliedern (BMW, Broadcom, NXP, GM …), Marvell
    –> 100 Mbps Kompatibilität muss vorhanden sein, um Marktrelevanz zu sichern

Projektübergreifende Kooperation

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