Processamento de cabos Ethernet automotivos

Jul 12, 2023

A eletrônica nos veículos de hoje é cada vez mais complexa. Com mais sensores, controles e interfaces, todos usando maior largura de banda, são necessárias taxas de transferência de dados mais rápidas e redes mais confiáveis. O peso dos cabos e chicotes no veículo também é uma preocupação.

Os cabos Ethernet resolvem esse problema. Eles são um meio de transferência seguro que pode lidar com grandes quantidades de dados. Além disso, eles são 30% mais leves do que os cabos de rede de área do controlador ou cabos de rede de interconexão local.

Em 2016, o Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) publicou o primeiro padrão Automotive Ethernet, IEEE 802.3bw ou 100Base-T1. Embora a largura de banda de 100 megabits por segundo seja comparável ao padrão 100Base-TX Fast Ethernet para redes de computadores, existem diferenças importantes na versão automotiva, de acordo com Mika Arpe, diretor global de produtos especiais da Aptiv, um fornecedor automotivo especializado em segurança e tecnologia de conectividade.

Ambos os padrões são executados em fiação de par trançado não blindado, na qual dois fios de cobre são trançados juntos ao longo do comprimento do cabo. Isso tem o efeito de produzir menos radiação eletromagnética e diafonia que podem interferir em outros fios ou componentes, ao mesmo tempo em que resiste à interferência de outras fontes.

No entanto, 100Base-TX usa dois pares de fios, enquanto Automotive Ethernet usa um único par, o que economiza peso e custo, explica Arpe. O par é "balanceado", o que significa que os sinais têm voltagens iguais, mas opostas. Os sinais de transmissão e recepção são conduzidos em um único par, em vez de em pares separados de 100Base-TX.

O padrão 100Base-TX também foi especificado para um comprimento máximo de 100 metros, um comprimento que os padrões Ethernet subseqüentes aderiram. A Ethernet automotiva foi especificada para um máximo de apenas 15 metros, uma vez que as aplicações automotivas não precisam de uma distância maior para os componentes de rede dentro de um veículo, e o comprimento menor permite um cabeamento mais leve.

A velocidade de transmissão de dados do padrão IEEE 802.3bw pode abranger muitas aplicações automotivas iniciais, por isso é amplamente utilizada hoje. Mas, como os computadores automotivos incorporam fluxos de vídeo de alta definição e dados de vários sensores, seriam necessárias velocidades mais altas, diz Arpe.

Assim, logo após a finalização do IEEE 802.3bw, o IEEE ratificou o 802.3bp, ou 1000Base-T1, fornecendo velocidades de gigabit em cabeamento de par trançado blindado ou não blindado, diz Arpe. Esse padrão compartilha muitos atributos com seu antecessor, mas a frequência é quase 10 vezes maior, de 600 megahertz. Isso significa que os cabos são mais vulneráveis ​​à diafonia, e os engenheiros devem ter isso em mente enquanto gerenciam o ruído eletromagnético em todo o veículo, testando rigorosamente e protegendo quando necessário. Este padrão fornecerá largura de banda suficiente para as próximas duas ou três gerações de plataformas de veículos.

Em 2020, o IEEE introduziu o 802.3ch, que fornece Ethernet multigigabit a taxas padrão de 2,5, 5 e até 10 gigabits por segundo nos mesmos 15 metros. Fios de par trançado blindados são necessários nessas velocidades, mas frequências elétricas superiores a 7 gigahertz podem exigir o uso de fios de par paralelo blindado para minimizar a interferência eletromagnética.

Um dos principais benefícios da Ethernet é que ela é uma rede flexível, permitindo reconfigurações fáceis, diz Arpe. Se houver uma falha, um roteador Ethernet pode rotear o tráfego de dados de uma maneira diferente. Isso é importante para garantir conectividade ininterrupta para os principais componentes de computação em um veículo.

Também crítico em redes de veículos é a capacidade da Ethernet de transportar energia elétrica junto com o sinal de dados, um recurso chamado power over data lines (PoDL), diz Arpe. O PoDL pode suportar até 500 miliamperes de potência, o suficiente para certos sensores, como uma câmera de satélite otimizada. Isso permite que os fabricantes de veículos passem um único par de fios para alguns sensores para todas as suas necessidades, reduzindo o peso e simplificando o projeto do chicote.