Dziesięć lat temu nikt nawet nie myślał o tym, że producenci samochodów staną kiedyś przed dylematem dotyczącym… urządzeń multimedialnych. Jednak tak się właśnie dzieje – inżynierowie planują wyposażyć pojazdy w wiele różnego rodzaju wyświetlaczy elektronicznych, a następnie podłączyć je do: odtwarzaczy DVD, systemów nawigacyjnych oraz kamer
Zgodnie z tą wizją samochody jutra będą otoczone przez „video bity” płynące z kamer 
zamontowanych z przodu, z boku oraz z tyłu, będą odbierały sygnały z satelity GPS, o których informacja będzie pojawiać się na wyświetlaczach tablicy rozdzielczej, a kolejny odcinek „Na dobre i na złe” będzie można śledzić na wielu ekranach zamontowanych na tylnych siedzeniach.
NISSAN testuje miedź oraz sieci światłowodowe do wspomagania przepustowości dla systemów wbudowanych w samochody, jak również bazujących na kamerach systemów bezpieczeństwa przyszłej generacji
Taka jest wizja przeciążonego sprzętem wideo świata motoryzacyjnego. Wizja, która jest już coraz bliżej pojazdu stojącego obok ciebie…
Jednak zanim do tego dojdzie, producenci oraz sprzedawcy samochodów muszą opracować sposoby realizacji tego wszystkiego. Aż do chwili obecnej rozwiązanie było proste: włożyć odtwarzacz DVD do deski rozdzielczej i poprowadzić pojedynczy przewód instalacji elektrycznej przez wiązkę biegnącą we wzmocnieniach dachu do tyłu nadwozia. Takie rozwiązanie nie jest jednak najlepsze w świecie pochłaniających bity multimediów. Po prostu – jest za dużo okablowania, a przepustowość przestała być wystarczająca.
– Dla takich aplikacji potrzeba wielokanałowej sieci oraz bardzo wysokiej przepustowości – zauważa Ricardo Wong, zastępca dyrektora ds. planowania multimediów w Centrum Wysoko Rozwiniętej Inżynierii Nissana. – Musimy opracować infrastrukturę, aby rozwiązać problem złożoności wiązek przewodów.
Rzeczywiście, problemy związane z zespołami przewodów stanowią sedno sprawy, w głównej mierze dlatego, że jest już masa czekających w pogotowiu wyspecjalizowanych układów dla systemów bezpieczeństwa, elektryczno-elektronicznych systemów sterowania, oświetlenia, zamków drzwiowych itp. dedykowanych właśnie dla pojazdów. Nie zapominajmy przy tym o naszej starej rezerwowej szynie transmisyjnej – Controller Area Network (CAN), która faktycznie spełnia wszystkie pozostałe funkcje. Zatem magistrala multimedialna – jakąkolwiek przyjmie ona formę – jest kolejną siecią czekającą na swoje miejsce wewnątrz już zatłoczonej karoserii samochodu.
Niemniej jednak wśród producentów samochodów wciąż najistotnijeszą pozostaje kwestia, jakie medium zastosować: technikę światłowodową, miedź czy obie naraz? Europejscy producenci samochodów już ponad dziesięć lat zajmują się projektowaniem przy użyciu plastikowego włókna optycznego (POF), ale skoro oczywiste staje się zapotrzebowanie na większą przepustowość, miedź zyskuje na znaczeniu jako potencjalny dodatek do plastikowego włókna optycznego bądź… jako jego zamiennik.
– Wykonujemy prototypy zarówno na bazie miedzi jak i POF – mówi Wong. – I nauczyliśmy się, że każde z nich ma swoje zalety i swoje wady.
Radzenie sobie z zakłóceniami elektromagnetycznymi
Jednak nie zawsze tak było. Pięć lat temu wielu inżynierów żywo argumentowało, że miedź jest podatna na zakłócenia elektromagnetyczne i dlatego nie może być stosowana w takich aplikacjach. Faktycznie taka logika wydawała się przekonywująca, w szczególności biorąc pod uwagę fakt, iż środowisko motoryzacyjne jest pełne potencjalnych problemów związanych z zakłóceniami elektromagnetycznymi pochodzącymi z kabli baterii, pomp, silników, radia, telematyki i innych źródeł.
Jednak niektórzy eksperci twierdzą, że zakłócenia elektromagnetyczne przypisywane miedzi nigdy nie powinny były stwarzać problemu. – Odkryliśmy wiele sposobów na to, aby miedź dobrze funkcjonowała – mówi Michael Teener, który brał udział w opracowaniu miedzi typu „Firewire” w Apple Computer Inc. na początku lat dziewięćdziesiątych i który obecnie pełni urząd dyrektora ds. technicznych Broadcom Corp. – Była to tylko kwestia zapytania właściwych ludzi jak ten problem rozwiązać – dodaje.
Teener mówi, że na początku lat dziewięćdziesiątych większość inżynierów w branży komputerowej chciała stosować okablowanie optyczne zamiast miedzi, ponieważ obawiali się oni, iż miedź będzie powodowała problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi. Był w grupie tych inżynierów, którzy twierdzili, że okablowanie optyczne jest koniecznością, aż do chwili, gdy jego współpracownik przekonał go o tym, że miedź jedynie wymaga „paru banalnych technik modulacyjnych,” aby stała się opłacalna.
– Trochę to trwało zanim uwierzyłem – wspomina. – Gdy jest się pochłoniętym określoną technologią, nie chce się przyznać, że może nie być ona wcale konieczna. To trudny krok.
Ostatecznie Teener brał udział w opracowaniu sieci okablowania standardu IEEE 1394 bazującego na miedzi, często zwanego „FireWire.” Technologia ta od tamtej pory stała się niezbędną w aplikacjach począwszy od domowych urządzeń peryferyjnych do komputera osobistego, aż po kamery do systemów kontroli przemysłowej.
Idąc za wskazówką Teenera, wielu w branży samochodowej twierdzi teraz, że miedź może bez żadnych problemów pełnić swoją funkcję w samochodach. Ponieważ miedź zapewnia przepustowość zbliżoną do 400 Mbitów/sekundę – i z uwagi na fakt, iż sprzedawcy tworzą infrastrukturę kabli, konektorów i silikonowych kontrolerów, które również wspierają przepustowość 400 Mbitów/sekundę – inżynierowie samochodowi stają się otwarci na miedź. Fujitsu Ltd. wprowadziła ostatnio na rynek mikrokontroler o przepustowości 400 Mbitów/sekundę zaprojektowany zgodnie z normą motoryzacyjną IEEE 1394 (FireWire). Ponoć produkt ten, który obejmuje warstwę fizyczną zawierającą urządzenie nadawczo-odbiorcze, jest pierwszym rozwiązaniem jednoukładowym do wykorzystania w połączeniu z miedzią 1394 w multimediach samochodowych. Podobnie Molex Corp. opracowało miedziany rdzeń konektora w standardzie 1394b, który zawiera osłonę samochodowych aplikacji multimedialnych odporną na wstrząsy i drgania. Wszystkie nowe produkty zaprojektowane są tak, aby mieścić się w wymaganym w motoryzacji przedziale temperatury: -40 do 85°C.
Niewielu producentów samochodów mówi o swojej pracy w tej dziedzinie, ale Nissan potwierdził fakt, iż testuje tę technologię, podczas gdy Ford, PSA Peugeot Citroen wraz z innymi anonimowymi azjatyckimi producentami… rzekomo ją rozważają.
Większość obserwatorów twierdzi, iż producenci samochodów będą stosowali w swych pojazdach ekranowaną skręconą parę przewodów z miedzi 1394 razem z plastikowymi włóknami optycznymi. Zasadniczo dłuższy przebieg plastikowego włókna światłowodowego pełniłby w takich aplikacjach funkcję rdzenia, z miedzią 1394 stosowaną w krótszych przebiegach pomiędzy rdzeniem a określonymi modułami kontrolera. Inżynierowie mówią, iż powodem tej konfiguracji jest fakt, iż miedzi wciąż nie można stosować na długości powyżej około 4,5 m z uwagi na zakłócenia elektromagnetyczne, podczas gdy plastikowe włókno światłowodwe ma maksymalną długość 18 m. Tymczasem panele dachu nie są dobrym miejscem dla plastikwego włókna światłowodowego, gdy temperatura wzrasta, i dlatego w tym miejscu miedź jest korzystniejsza. Inżynierowie pracujący w przemyśle samochodowym doszli zatem do wniosku, iż połączenie tych dwóch technologii jest najlepszym rozwiązaniem.
– Naszym zadaniem jest stosowanie zarówno włókna jak i miedzi – zauważa Bob Fust, kierownik marketingu produktu strategicznego Molex. – Wdrożenie najlepszego połączenia pozostawiamy producentom oryginalnego sprzętu.
Przepustowość, przepustowość, przepustowość
Z tego powodu Stowarzyszenie Handlowe IEEE 1394 po latach promowania miedzi sporządziło specyfikację plastikowego włókna światłowodowego. Tymczasem MOST Cooperation (Media Oriented Systems Transport), która mocno wspierała stosowanie plastikowego włókna światłowodowego, niedawno ukończyła specyfikację własnej technologii w wersji z zastosowaniem miedzi. Specyfikacja ta, znana pod nazwą „ePhy,” obejmuje elektryczną wersję, która do przekazu sygnałów stosuje nieekranowaną skrętkę o przepustowości 50 Mbitów/sekundę.
Chociaż przepustowość tego systemu stanowi jedną ósmą przepustowości miedzi 1394, propagatorzy technologii MOST mówią, że ma ona przewagę, ponieważ protokół MOST, będąc synchronicznym, nie wymaga osłony chroniącej przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
– Główną zaletą jest brak w samochodzie kabli emitujących sygnały – zauważa Henry Muyshondt, Dyrektor ds. Rozwoju Standard Micro System Corp. (SMSC) oraz współpracy z USA dla MOST Cooperation.
Zwolennicy 1394 udowadniają, że ich technologia jest szybsza niż MOST, a jej konektory nie są tak kosztowne, ponieważ nie muszą wykonywać konwersji z optycznej na elektryczną.
Europejscy producenci samochodów – włącznie z BMW, Mercedesem, Porsche, Volvo i Audi – nadal pozostają zagorzałymi zwolennikami protokołu MOST i już wdrożyli go w ponad 37 modelach pojazdów. Ponadto kolejne dziewięć pojazdów bazujących na technologii MOST ma w tym roku wyjechać na drogi, podwyższając liczbę stosowanych elementów MOST do 30 milionów. Muyshondt dodaje, że pierwsze pojazdy, które stosują miedź MOST, trafią na rynek do roku bądź dwóch od chwili obecnej.
Eksperci również przyznają, że technologia MOST cieszy się przewagą, z uwagi na 10 letni rozwój i dlatego nie będzie tak trudna do wdrożenia… jak miedź, w szczególności na początku.
Szybko, szybciej…
Pozostaje kwestia prędkości, dlatego niektórzy producenci pojazdów mówią, że będą kontynuować swe badania dotyczące standardu 1394 bazującego na miedzi. Mówią oni, że z warstwą fizyczną 1394b mogą ostatecznie osiągnąć przepustowość ponad 400 Mbitów/sekundę. Taka prędkość byłaby decydująca dla kolejnego etapu rozwoju multimediów samochodowych, które domagają się kamer pracujących w czasie rzeczywistym, z widokiem z tyłu i z boku, co pomagałoby zapobiegać wypadkom. Ponadto eksperci przewidują dzień, w którym kamery montowane z przodu będą stosowane w takich aplikacjach jak adaptacyjna kontrola jazdy, autonomiczne utrzymywanie pasa ruchu oraz zapobieganie zderzeniom. Wszystkie takie systemy prawdopodobnie będą stosowały sieci wideo.
– Na tym etapie sieć wciąż służy komunikacji – mówi Wong z Nissana. – Ale w przyszłości zajdzie potrzeba podłączenia sieci 1394 do kamer pracujących w czasie rzeczywistym dla aplikacji (bezpieczeństwa).
Obserwatorzy branży dodają, że takie środki bezpieczeństwa mogą być kiedyś obowiązkowe w samochodach ciężarowych i naczepach, co sprawi, iż sieci wysoko prędkościowe staną się koniecznością. – Przemysł samochodów ciężarowych może być w końcu zmuszony przepisami do wprowadzenia systemów utrzymywania pasa ruchu – zauważa Max Bassler z Interactive Technology, konsultant przemysłu globalnych standardów w branży elektronicznej. – To nie jest zwykła technologia dla samochodów osobowych…
Z tych względów obserwatorzy twierdzą, że akceptacja miedzi jest z biegiem czasu nieunikniona. Zwracają oni uwagę na fakt, że technologia miedzi wcześniej skutecznie oparła się sceptycyzmowi.
– Miedź jest stosowana w przemyśle lotniczym, satelitach oraz w magistralach diagnostycznych radarów, gdzie użytkownik nie może być narażonym na problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi – mówi Teener. – Jeśli może być ona stosowana w tych branżach, może również dobrze się spisywać w przemyśle motoryzacyjnym – podsumowuje.
Autor: CHUCK MURRAY
