Eine Grafik zum Ethernet
Das Ethernet ersetzt die meisten BUS-Systeme
 

Ethernet im Auto – Revolution im Auto

Die Datenmengen im Auto schwellen immer mehr an. Deswegen tüfteln die Hersteller an neuen, breiteren Datenautobahnen, die ihre Fahrzeuge durchziehen.

15.10.2013 Press Inform

 

Jetzt soll der nächste Schritt folgen. Das Ethernet. Schon bei der nächsten Generation des BMW 7ers soll es so weit sein. Das große Ziel ist das autonome Fahren.

Zuerst die Parkgarage, dann die Autobahn

Apps, Integration des Tablet-PCs, Vogelperspektiven-Kameras und selbständiges Bremsen und Anfahren im Stopp-and-Go-Verkehr. Moderne Autos können immer mehr und sind mittlerweile zu Rechenmaschinen geworden, von denen Konrad Zuse nicht zu träumen gewagt hätte. Inzwischen sind in Oberklassen-Limousinen, wie dem BMW 7er oder der S-Klasse rund 100 Steuergeräte verbaut, die ein immer größeres Daten-Volumen generieren. Außerdem mutiert das Auto mittlerweile zunehmend zu einer rollenden Multimedia-Einheit. Für das ganz große Ziel der von Mercedes, BMW, Tesla & Co, dem autonomen Fahren müssen die Bits-und-Byte-Ströme deutlich anschwellen.

Eine Grafik zum Ethernet

Das Ethernet ersetzt die meisten BUS-Systeme

Damit dies alles möglich ist, müssen alle Sensoren und Assistenzsysteme im Auto zusammenarbeiten. Angefangen von den Parkpiepsern bis hin zur Stereo-Kamera. Die ersten Schritte zum Autopiloten sind schon in Vorbereitung: Das Valet-Parken, bei dem das Auto in der Parkgarage selbständig rangiert, ist nur noch wenige Jahre entfernt. Dann ist die Autobahn dran. Audi-Chef Rupert Stadler rechnet damit, dass bis zum Ende des Jahrzehnts das autonome Fahren auch in der Stadt realisierbar sein wird. Deswegen sind hohe Übertragungsraten für die Fahrzeuge der Zukunft ein Muss.

Revolution im Auto

Die Lösung kennt jeder PC-Nutzer aus dem Büro und der Einbindung seines Rechners in ein Netzwerk mit einem Kabel: das Ethernet. Mit dieser schnellen Übertragungstechnik können bis zu 100 Mbit/Sekunde durch das Kabel gejagt werden können. Das ist rund zehn Mal so viel, wie ein Flexray-Bus-System bewältigen kann. Damit wäre die immer anspruchsvoller werdende Kommunikation zwischen den verschiedenen Elementen des rollenden Computers Automobil vereinfacht und auch schnell genug. Hersteller wie Mercedes – bei der neuen S-Klasse – und BMW – beim neuen X5 – verwenden schon länger Teile des superschnellen Netzwerkes.

Grafik zu den vernetzten Komponenten in einem Auto

Vernetzte Komponenten im Auto 3.0

Zumeist allerdings nur zu Diagnose-Zwecken oder, wie beim BMW, für die Heckkamera. Die nächste Generation des 7ers, der 2105/16 erscheinen wird soll komplett mit diesem Netzwerk ausgerüstet sein. Für Dr. Kirsten Matheus, die bei BMW die Ethernet-Strategie verantwortet, ist die Umrüstung des Datenübertragungs-Netzes nichts weniger als „eine Revolution im Auto“.

Weniger Gewicht, geringere Kosten

Die Vorteile dieser neuen Verbindungstechnik sind vielfältig. Da das Ethernet schon seit langem in der Computer-Technik eingesetzt wird, kann man auf bekannte Basis-Software zurückgreifen und muss diese nur noch an die automobilen Anforderungen beziehungsweise Prozessoren anpassen. Auch der Kabelsalat des Bordnetzes, eines der teuersten und schwersten Bauteile, des Autos wird drastisch reduziert. Auch wird die Bus-Melange aus CAN-, MOST- und Flexray-Bus, die sich momentan im Auto befindet, zum großen Teil überflüssig werden. Lediglich der CAN-Bus wird für Spezialaufgaben mit kleineren Datenmengen, wie etwa Lenkwinkel- oder Raddrehsensoren, weiterexistieren. Damit sinken die Kosten sowie das Gewicht und letztendlich auch der Verbrauch.

Grafik zur Vernetzung der Sensoren und Assistenzsysteme

Die Vernetzung der Sensoren und Assistenzsysteme

Durch den schnellen Datenfluss kann auch der Antriebsstrang besser angesteuert werden, was ebenfalls zu einer Verbrauchsreduzierung führt. Die Fehlerdiagnose geht ebenfalls schneller von statten. Für den Fahrer bietet das Automobil mit Ethernet-Netzwerk einige Vorteile und Extras: Das Netzwerk kann relativ problemlos mit mobilen Geräten kommunizieren. Also kann auch das Bild der Rückfahrkamera auf das Smartphone übertragen werden. Dazu muss der Fahrer nicht im Auto sitzen. Auch die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen wird dann reibungsloser von statten gehen.

Genaue Abstimmung

Um das zu realisieren, muss ein Datenübertragungs-Standard für die Automobilindustrie gefunden werden, um die Kosten zu senken. Der aktuelle IEEE 802.3-Standard wird vom amerikanischen Halbleiterhersteller Broadcom dominiert, die Automobilisten wollen aber eine offene Version, an der viele mitentwickeln können, um die Kosten zu senken. Ähnlich wie das beim Betriebs-System Linux der Fall ist. Ein Konsortium bestehend aus den großen Autobauern, Halbleiterherstellern und den Top-Zulieferern bastelt jetzt an der Umsetzung der neuen Datenautobahn. Einfach herkömmliche Haushaltskabel in das Auto zu stecken, funktioniert nicht: Zu dick aufgrund der Isolierung und auch zu teuer. Die Isolierung ist aufgrund des elektromagnetischen Impulses nötig, denn eine solche Datenübertragung auslöst. „Es muss sichergestellt sein, dass die Datenübertragung via Ethernet nicht Systeme – wie zum Beispiel das ESP – beeinflusst aufgrund von elektromagnetischen Effekten“, erklärt Thomas Hogenmüller, Teamleiter Elektronik-Architekturentwicklung bei Bosch.

Audi zeigte autonomes Fahren auf der CES 2013

Audi zeigte autonomes Fahren auf der CES 2013

Gewichtreduktion von bis zu 50 Prozent

Die Ingenieure haben den gordischen Knoten der Datenübertragung durchschlagen, indem sie auf eine Kabelart zurückgegriffen haben, die eigentlich für lange Wege und eine Datenrate von 250 MegaBits pro Sekunde konzipiert ist. In einem Automobil muss statt hunderten von Metern nur eine Gesamtlänge von rund zehn Metern überbrückt werden. Da der Datenstrom auf 100 Mbits pro Leitung zurückgedreht und zudem nicht die volle Bandbreite, die das Kabel hergibt, genutzt wird, kann man sich die teure und schwere Ummantelung sparen. Damit wird auch das Signal an sich, sicherer gegen Störungen. Ein weiterer positiver Faktor ist, dass im Gegensatz zu haushaltsüblichen Netzwerkkabeln nur ein Leitungspaar statt zweien verwendet wird. Die Gewichtsersparnis im Vergleich zu einer herkömmlichen MOST-BUS-Leitung beziffert Bosch-Mann Hogenmüller auf bis zu „50 Prozent“.

Firewalls notwendig

Diese Dialogfreude kann auch beim intelligenten Laden eines Elektromobils genutzt werden. Einmal an das Ladegerät angeschlossen, beginnt der Stromfluss nicht einfach. Erst nachdem sich das Automobil mit der Ladestruktur abgestimmt hat, startet das Stromtanken. So kann eine Überlastung des Netzes durch zu viele gleichzeitige Ladevorgänge vermieden werden. Auch die Car2Car-Kommunikation und auch die Einbindung des Autos in das Internet profitieren von der Umstellung. Damit kommt natürlich die Datensicherheit ins Spiel. Dafür werden Firewalls eingerichtet und dafür gesorgt, dass verschiedene Bereiche des Autos und damit des Bordnetze  – zum Beispiel das ESP – und die Multimedia-Einheit nicht miteinander kommunizieren. Was die Datendurchsatzraten anbelangt, ist das Ende der Fahnenstange noch lange nicht erreicht. Kirsten Matheus rechnet mit „Übertragungsraten im Gigabit-Bereich“.

 

  • Ravenbird

    Manchmal denke ich, die Leute wohnen in ihren Kisten. Selbst als begeisterter BMW-Fahrer würde ich diesen Mist aus der Liste streichen, wenn ich könnte.
    Abgesehen davon haben wir in ein paar Jahren den Nachfolger der Handys am oder sogar IM Körper, den viele Schriftsteller heute schon als E-Butler, i-helper oder einfach elektrodiener bezeichnen.
    Dieses Gerät wird uns alle Informationen auf Verlangen oder bei Gefahr ohne Aufforderung in die Augen spiegeln (Laseroptik von Google Glass ist nur der Anfang).
    Also wozu der Aufwand bei der Kfz-Herstellern? Na gut, der Kunde zahlt eh jeden Preis und die Staaten fördern wie die Wilden, das Geld kommt eh aus der Presse, wozu also Gedanken machen?
    Außerdem wird nur eine verschwindend kleine Klientel diese Gimmiks nutzen. Oder soll der Fahrer selbst während eines Überholmanövers im Internet surfen?
    Diese Dinge sind doch hoffentlich nur für die Hinterbänkler gedacht.
    Blöd finde ich nur, daß derlei Schmarrn auch von den Käufern der Basismodelle mitfinanziert werden muß. Die Entwicklungskosten nur den Käufern von Superlimousinen aufzubürden, würde selbst diese Klientel verprellen.
    Ich wünsche mir Autos, die die Klappe halten, leistbar sind, reparierbar ohne Kreditaufnahe sind und unseren Auftaumitteln standhalten.
    Aber da verlange ich wohl zu viel.

    • Ravenbird

      Die Prioritäten sind entscheidend. ZUERST leistbare, gute Autos und DANN das selbstfahrende Superauto.
      Aber Hersteller, die es nicht mal schaffen, Fahrzeuge zu bauen, die länger als 3 Jahre halten ohne auseinander zu fallen, sollten sich gut überlegen, ob sie einen Computer einbauen, der bei voller Fahrt auf der Autobahn mitteilt, daß gerade die Hinterachse weggerostet ist. Und Ersatz dafür gibt es auch keinen mehr und wenn doch ist er mehr wert als das dreijährige Auto. So wie bei Airbags. Bis heute haben wir keine Lösung! Ein Auto um 100.000 Euro, das nach ein paar Jahren einen kleinen Unfall hat, bei dem alle 8 oder mehr Airbags auslösen, ist Schrott, weil die Reparatur pro Airbag mindestens 2000 bis 3000 Euro kostet.
      DAS sind Probleme, nicht das WLAN.

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