V zadnjih letih avtomobilska industrija poskuša utrditi širjenje mrežnih tehnologij, ki se uporabljajo v vozilih. Vizija je vzpostaviti tako imenovano “mono tehnološko omrežje”, pristop do te rešitve pa je prilagoditi tehnologijo Ethernet avtomobilskim zahtevam, saj ima dokazano uporabno vrednost tudi na drugih področjih.
S tem pristopom so namreč rešeni številni izzivi avtomobilskega omrežja, ustvarja pa še druge, nove izzive, med katerimi so infotainment in primeri uporabe zvoka, da omenim le nekatere. Zlasti prenos zvočnih signalov je velik izziv in zahteva dodatne drage strojne in programske komponente. Vsi ti ukrepi so zapleteni in dragi ter negativno vplivajo na tveganje, stroške in čas, ki je potreben za razvoj nekega izdelka.
Nova INICnet tehnologija pa ponuja vse potrebne zvočne funkcije, kot je prenos več namenskih avdio in video kanalov, skupaj z visoko kakovostjo storitve in nizko zakasnitvijo, brez potrebe po dodatni strojni ali programski opremi. Poleg tega ponuja še Ethernet / IP kanal, ki omogoča primere uporabe, kot so nalaganje in posodabljanje programske opreme (vključno z OTA) in diagnostiko ter brezhibno povezavo do preostalega omrežja v vozilih, kamor zagotovo spada tudi avtomobilski Ethernet.
Toda zakaj bi potrebovali še en odprt standard v že doslej prenapolnjeni polici z vsemi avtomobilskimi standardi?
Ta odgovor lahko najdemo, če si ogledamo glavne izzive, s katerimi se sooča celotna avtomobilska industrija. Trudi se postati čim bolj inovativna, saj je začela posnemati hitro spreminjajoče se življenjske cikle potrošniških izdelkov, hkrati pa poskuša prihraniti stroške. V središču tega dogajanja je avtomobilska elektronika. Kot je razvidno iz slike 1, se je količina elektronike v tipičnem vozilu izredno povečala, ta rast pa se bo nadaljevala zaradi treh megatrendov: elektrifikacije vozil, vse bolj izpopolnjene pomoči vozniku na poti k popolnoma avtonomni vožnji in povečane povezanost tako znotraj vozila, kot tudi z drugimi vozili in infrastrukturo.
To je povzročilo izmenjavo ogromnih količin podatkov med različnimi komponentami v vozilu ter med vozilom in infrastrukturo, te številke pa se bodo samo še povečevale. To predstavlja novo breme za omrežja v vozilih, ki so tradicionalno domenska omrežja, kot so CAN, Flexray, LIN in MOST, ki zajemajo posebne naloge za različne vrste podatkov, odvisno od pasovne širine in zahtev glede komunikacije v realnem času.
V teh razmerah postajajo vse pogostejši primeri nadomestnih arhitektur, ki jih nadomešča hrbtenični pristop, pri katerem omrežne zahteve pokriva hrbtenica, to je zelo hiter Ethernet, ki temelji na neoklopljeni prepleteni bakreni parici (UTP).
Očitna prednost tega je, da je Ethernet zrela tehnologija, katero množica inženirjev udobno uporablja in je na voljo s poceni izvedbo fizične plasti. UTP lahko pomaga zmanjšati razvojne stroške, projektno tveganje in čas do prodaje novih avtomobilov. Vendar je treba vedeti, da vsi podatki, ki se izmenjavajo v omrežjih vozila, v svoji osnovi niso na voljo v paketni obliki.
Vzemimo na primer zvočne podatke v informacijsko-razvedrilnem sistemu ali v zvočni aplikaciji, kot je aktivno odpravljanje šuma (ANC) ali v komunikaciji med potniki. Izvedba tovrstnih aplikacij z omrežjem Ethernet bi pomenila uporabo posebnih standardov, kot je Audio Video Bridging (AVB), ki izpolnjuje vse zahteve avdio aplikacij, kot so sinhronizacija, nizka zakasnitev in zanesljivost, vendar so zelo zapleteni za uporabo v programski opremi in zahtevajo visoko zmogljivo računalniško zmogljivost že za samo upravljanje omrežja. Stroški za izvedbo kompleksnega sklopa programske opreme na visoko zmogljivem mikrokontrolerju izničijo vse prednosti omrežnega standarda.
Kako se temu izogniti in uporabiti omrežni standard za avdio, akustiko in informacijsko-zabavno vsebino brez visokih stroškov za njihovo izvedbo?
Odgovor na to vprašanje je INICnet tehnologija. Tehnologija INICnet bo leta 2021 postala odprt ISO standard in podpira visokokakovostne storitve avdio in video kanalov, ki se v celoti upravljajo prek INICnet integriranih vezij ali prek razpoložljive vitke (vitki razvoj programske opreme pomeni odstranjevanje vsega nepotrebnega) programske opreme, tako da inženirji ne potrebujejo dodatnih razvojnih prizadevanj za razvoj prometa na omrežju. Tehnologija INICnet zagotavlja delovanje s fizičnim slojem z uporabo UTP ali koaksialnega kabla, je popolnoma združljiv z Ethernetom, saj ima vsako vozlišče svoj MAC naslov in podpira vse mehanizme, povezane z Ethernetom, načine naslavljanja in velikosti paketov.
INICnet tehnologija je na voljo v dveh različnih hitrostnih stopnjah z visoko pasovno širino, več kot 95%: 50Mbit/s ali 150MB / s. Obe možnosti podpirata obliko povezave v obroču ali nanizano (daisy chain). Hitrost 50 Mb/s je na voljo prek UTP kabla, 150Mbit/s pa po koaksialnem kablu.
INICnet tehnologija podpira fantomsko napajanje in zagotavlja celovito diagnozo brez potrebe po dodatnih prožilnih kablih. Slika 2 prikazuje tipičen primer, kako lahko INICnet tehnologija in Ethernet omrežje sobivata. Prednost te omrežne arhitekture je, da lahko aplikacije za zvočni video temeljijo na tehnologiji INICnet, saj obdeluje zvočne ali video podatke v izvorni obliki; razvijalci se lahko osredotočijo na svoje aplikacije, ne da bi jim bilo treba skrbeti za kompleksne naloge za pretvorbo podatkov ali omrežne naloge. Druga prednost je ta, da bi lahko hitro posodabljanje ugnezdene programske opreme v vsaki napravi INICnet potekalo tudi brezžično, saj INICnet tehnologija prav tako podpira tudi izvorne Ethernet pakete in je prek ene od svojih naprav povezana s preostalo hrbtenico vozila, kot je na primer glavna enota. Glavni enoti ni potrebno imeti programskega komunikacijskega prehoda, saj je vsako INICnet napravo mogoče neposredno naslavljati z njenim edinstvenim MAC naslovom.
Upoštevajoč ISO/OSI model INICnet tehnologije Ethernet kanala, ta pokriva samo prvi dve plasti modela, kot je razvidno iz slike 3; zato ga je mogoče popolnoma povzeti iz višjih slojev, tako da lahko programsko opremo, ki je bila napisana za druge tehnologije, po posodobitvi gonilnika ponovno uporabimo. Trenutno so na voljo gonilniki za Linux in QNX, ki jih je mogoče uporabljati skupaj z INICnet integriranimi vezji in ki omogočajo, da se Ethernet kanal z INICnet tehnologijo na povsem pregleden način integrira v že obstoječi sistem, ki temelji na IP-ju, tako da razvojnim inženirjem ni treba skrbeti za osnovno omrežno tehnologijo.
Microchip ponuja popolno družino specifičnih aplikacij za izdelke, ki so usmerjeni v aplikacije z nizko zakasnitvijo, kot so ANC, generiranje zvoka motorja, odpravljanje hrupa na cesti, e-klic in vse druge aplikacije, ki zahtevajo majhno zakasnitev, kot je prikazano na sliki 4. Vsako INIC integrirano vezje je mogoče konfigurirati tako, da deluje kot omrežni nadzornik ali omrežni odjemalec in lahko ta svoj način delovanja samodejno spremeni, če je recimo po prometni nesreči omrežje poškodovano in želi uporabnik avtomobila opraviti e-klic.
Upravljanje omrežnih virov in konfiguracije omrežja tehnologije INICnet lahko izvede poenoten Microchip-ov UNICENS centraliziran omrežni sklad. Vse druge funkcije upravljanja sistema, kot je na primer opravljanje odločanja, lahko podpirajo razpoložljivi IP skladi, kot so SOME/IP sklad ali katere koli druge tehnike daljinskega klica (RPC). UNICENS je odprtokodna aplikacija, ki je na voljo brezplačno in uporabnikom omogoča, da konfigurirajo celotno omrežje iz ene naprave; to omogoča delovanje naprav, ki ne potrebujejo mikrokontrolerja, kot so na primer mikrofonska vozlišča. V primeru, da v omrežju obstajajo vozlišča, ki se ukvarjajo samo z Ethernetnim prometom, kot so na primer pametne antene, sploh ni potrebno, da tovrstna vozlišča vsebujejo kakršno koli omrežno programsko opremo, ali v najboljšem primeru, če so ustvarjeni podatki v izvorni Ethernet obliki, je mogoče tako vozlišče načrtovati brez uporabe vgrajenega mikrokontrolerja.
Trg razume prednosti INICnet tehnologije, kar dokazuje tudi prvo sprejetje te tehnologije v avtomobilski OEM, ki se je začelo sredi leta 2018 in bo začelo izdelovati leta 2020. Ocenjevanje so že začeli tudi OEM in Tier1 v različnih regijah sveta. tehnologije in sodelujejo s strokovnjaki Microchip, da bi o tem ustvarili še eno zgodbo o uspehu.
Za več informacij o tehnologiji INICnet se obrnite na lokalno predstavništvo Microchipa ali z elektronsko pošto na INICnet@microchip.com
Avtorji: Carmelo De Mola, direktor prodaje in marketinga v podjetju Microchip Technology Inc in K2L GmbH & C0. KG.
2021-294
