Der Beitrag gliedert sich in drei Themenbereiche:
Koaxialkabel – Anwendungen und Entwicklungen
Koaxialkabel sind heute aufgrund der zunehmenden Integration von Kameras und Sensoren ein zentraler Bestandteil moderner Fahrzeugarchitekturen. GG erweitert sein Portfolio kontinuierlich um Produkte, die sowohl hohe Datenraten als auch hohe mechanische Belastbarkeit bieten. Darüber hinaus werden Innovationen vorgestellt, die einen Einsatz bei Temperaturen bis zu 125 °C ermöglichen.
Ethernet-Kabel (STP & UTP)
Der zweite Teil behandelt die Zukunft differenzieller Datenübertragung und den steigenden Bedarf an höheren Ethernet-Datenraten im Gigabit-Bereich. Ein zentraler Aspekt ist die Rückwärtskompatibilität neuer Kabelgenerationen, damit bestehende Steckverbinder und Systemarchitekturen weiterhin genutzt werden können.
Außerdem wird die Entwicklung neuer Standards für ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel (UTP) beleuchtet, die es ermöglichen, traditionelle Bussysteme wie CAN und LIN schrittweise durch Ethernet zu ersetzen. Dadurch entsteht ein einheitliches Netzwerk für hohe und niedrige Datenraten innerhalb des Fahrzeugs.
Lösungen für lange Fahrzeugverbindungen
Der dritte Abschnitt widmet sich Nutzfahrzeugen, bei denen Übertragungsstrecken von bis zu 40 Metern und Datenraten von bis zu 2 Gbit/s erforderlich sind. Diese Anwendungen stellen besondere Anforderungen an Signalintegrität und Standardisierung.
Koaxialkabel – Anwendungen und Entwicklungen
Moderne koaxiale Übertragungsstrecken im Fahrzeug sind für hohe Datenraten sowie für starke mechanische Belastungen durch Biegen und Verdrehen ausgelegt. Typische Anwendungen sind Infotainment-Systeme, GPS, Radio, Telematik, Sensorik, Gateways und Kameras.
Insbesondere Kameras in Heckklappen, Spiegeln oder Türen müssen sowohl große Datenmengen im Gigabit-Bereich übertragen als auch hohen mechanischen Belastungen standhalten.
Eine optimale Leistung wird durch die Kombination der Kabeltypen CoSpeed® 5031 und CoSpeed® 5174 erzielt. Das CoSpeed® 5031 ist für die Hochgeschwindigkeitsübertragung über längere Distanzen ausgelegt, während das CoSpeed® 5174 speziell für Anwendungen mit extremen Biege- und Torsionsbelastungen entwickelt wurde. Beide Kabel erfüllen die wichtigsten internationalen Automobilstandards und werden von führenden Fahrzeugherstellern weltweit eingesetzt.
Diese Kombination bildet die Grundlage für neue Fahrzeugarchitekturen wie Ethernet-over-Coax- und SERDES-over-Coax-Lösungen.
Automobil-Koaxialkabel werden nach mechanischer Belastbarkeit, Datenrate und Dämpfung klassifiziert. Dabei gilt grundsätzlich: Je flexibler ein Kabel ausgelegt ist, desto höher sind die Signalverluste und desto geringer die maximalen Datenraten.
Das neue CoSpeed® 5031/6 schließt die Lücke zwischen hoher Flexibilität und hoher Datenübertragungsleistung. Es basiert auf dem CoSpeed® 5031, bietet jedoch zusätzlich eine deutlich höhere mechanische Belastbarkeit. Dadurch können Anwendungen wie Heckkameramodule auch in größeren Fahrzeugen eingesetzt werden, ohne dass erhöhte Signalverluste entstehen. Dies vereinfacht die Komponentenvielfalt, verkürzt Entwicklungszeiten und ermöglicht Skaleneffekte.
Power over Coax (PoC)
Koaxialkabel können neben Daten auch elektrische Energie übertragen. Dieses Konzept wird als „Power over Coax“ (PoC) bezeichnet. Dabei wird Spannung über den Innenleiter oder die Abschirmung geführt.
Während herkömmliche Koaxialkabel bei Temperaturen bis 105 °C für reine Datenübertragung geeignet sind, führt die zusätzliche Leistungsübertragung zu weiterer Erwärmung. Für einen zuverlässigen Betrieb müssen die Kabel daher höhere Temperaturbereiche unterstützen.
Neue Versionen der CoSpeed®-5031- und CoSpeed®-5174-Kabel sind für Betriebstemperaturen bis 125 °C ausgelegt. Dadurch kann mehr elektrische Leistung übertragen werden. Gleichzeitig reduziert PoC die Systemkomplexität, das Kabelgewicht und den Verdrahtungsaufwand.
Ethernet-Kabel (STP & UTP)
Ethernet hat sich in den vergangenen Jahren zur zentralen Datenübertragungstechnologie im Fahrzeug entwickelt. Anwendungen reichen von Front- und Rückfahrkameras über Infotainment-Systeme bis hin zu Gateways und Fahrerassistenzsystemen.
Die Datenübertragung erfolgt dabei typischerweise über verdrillte Leitungspaare (Twisted Pair). Die entsprechenden Produkte der GG Group werden unter der Marke „GG 2Speed®“ angeboten.
Für hohe Datenraten im Gigabit-Bereich sind geschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP) erforderlich. Das 2Speed® 251 gilt als Referenzlösung in diesem Bereich und wird für zahlreiche Datenprotokolle eingesetzt. Gleichzeitig bildet es die Basis für kommende Generationen mit Datenraten von 25 Gbit/s (2Speed® 25X) und 50 Gbit/s (2Speed® 35X).
Das 2Speed® 251 ist mit allen wichtigen Steckverbindersystemen der Automobilindustrie kompatibel und bildet gemeinsam mit Standards und Steckverbindern ein umfassendes Ökosystem. Dieses beschleunigt Entwicklungsprozesse, reduziert die Teilevielfalt und senkt Kosten.
Auch die kommenden Generationen werden nach dem Prinzip der Rückwärtskompatibilität entwickelt. Abmessungen und Schnittstellen bleiben unverändert, wodurch bestehende Systeme weiterhin verwendet werden können.
Ethernet-Integration
Trotz großer Fortschritte basiert ein Teil der Fahrzeugkommunikation noch immer auf älteren Protokollen wie CAN, CAN-FD oder LIN. Neue Ethernet-Standards wie OA 10BASE-T1S und SAE J3117/4 schaffen die Grundlage für ein durchgängiges Fahrzeugnetzwerk, das sowohl hohe als auch niedrige Datenraten unterstützt.
Für diese Anwendungen werden ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel (UTP) eingesetzt. Das entsprechende GG-Portfolio basiert derzeit auf zwei Kabeltypen:
- 2Speed® 113 für Leitungslängen bis 25 m
- 2Speed® 132 für Leitungslängen bis 15 m
Ziel ist der Aufbau eines umfassenden Ethernet-Ökosystems für niedrige Datenraten, analog zum bereits etablierten STP-Ökosystem des 2Speed® 251.
Lösungen für lange Fahrzeugverbindungen
Mit den Produktfamilien TruckSpeed® und FarmSpeed® adressiert GG die speziellen Anforderungen von Nutzfahrzeugen. Diese Anwendungen benötigen Übertragungsstrecken von bis zu 40 Metern bei Datenraten von bis zu 2 Gbit/s.
Die großen Leitungslängen stellen hohe Anforderungen an die Signalintegrität. Dies wird durch größere Leiterquerschnitte und hochwertige Dielektrika erreicht, die die Dämpfung reduzieren.
Die Kabel 2Speed® 231 (0,35 mm²) und 2Speed® 234 (0,50 mm²) wurden speziell für diese Anforderungen entwickelt und ermöglichen Datenübertragungen bis 2 Gbit/s.
Neben der Datenübertragung spielt auch die Energieversorgung eine wichtige Rolle. Da viele Systeme parallel versorgt werden müssen, reichen die Datenleitungen allein nicht aus. Die Lösung besteht in hybriden Kabelsystemen, die Daten- und Energieübertragung in einem Kabel bündeln.
TruckSpeed® und FarmSpeed® bieten robuste und vielseitige Lösungen für den Einsatz unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Gleichzeitig reduzieren sie Systemkomplexität und Installationsaufwand.
Eine wesentliche Herausforderung bleibt jedoch die fehlende Standardisierung für Hochgeschwindigkeitsübertragungen über lange Distanzen. Derzeit existiert für Übertragungsstrecken von 40 Metern lediglich der Standard IEEE 802.3bp Type B mit maximal 1 Gbit/s.
Für kürzere Strecken ermöglicht der Standard OA MultiBase T1 Frequenzen bis 4 GHz und damit 10GBASE-T1-Ethernet. Die Unterschiede zwischen kurzen und langen Übertragungsstrecken verdeutlichen den Bedarf an harmonisierten Standards für alle Datenraten und Leitungslängen.
Fazit
Die Weiterentwicklung der automobilen Datenübertragung wird durch Innovationen wie das CoSpeed® 5031/6 vorangetrieben, das hohe Datenraten, größere Leitungslängen und verbesserte mechanische Belastbarkeit kombiniert.
Temperaturbeständige Koaxialkabel ermöglichen eine leistungsfähigere Power-over-Coax-Übertragung und reduzieren gleichzeitig Gewicht, Verkabelungsaufwand und Systemkomplexität.
Neue STP-Kabelgenerationen auf Basis des 2Speed® 251 unterstützen künftig deutlich höhere Datenraten und schaffen die Grundlage für kommende Elektronikgenerationen. Gleichzeitig sorgt die konsequente Rückwärtskompatibilität für Investitionssicherheit.
UTP-Lösungen wie 2Speed® 113 und 2Speed® 132 ermöglichen die Integration von Hoch- und Niedriggeschwindigkeits-Ethernet in ein gemeinsames Fahrzeugnetzwerk und unterstützen den Ersatz bisheriger Bussysteme.
Für Nutzfahrzeuge wurden die Lösungen 2Speed® 231, 2Speed® 234, TruckSpeed® und FarmSpeed® speziell für lange Übertragungsstrecken entwickelt. Dennoch bleibt die Entwicklung einheitlicher Standards eine wesentliche Voraussetzung, um Interoperabilität sicherzustellen, Systemkomplexität zu reduzieren und die breite Einführung leistungsfähiger Datenübertragungstechnologien im Nutzfahrzeugbereich zu ermöglichen.
