Automotive-Ethernet-Empfängertests für Multi-Gigabit-Netzwerke

Die Konformitätsprüfung von Automotive-Ethernet-Empfängern entwickelt sich weiter, um den steigenden Anforderungen an Bandbreite und Zuverlässigkeit in softwaredefinierten Fahrzeugen gerecht zu werden. Keysight Technologies, Inc. stellt neue Validierungslösungen vor, die darauf ausgelegt sind, die Leistungsfähigkeit der physikalischen Schicht und die Interoperabilität in modernen Bordnetzarchitekturen sicherzustellen.

Steigende Validierungsanforderungen im Automotive Ethernet
Der Übergang zu softwaredefinierten Fahrzeugen und zonalen Architekturen führt zu einer Abkehr von domänenbasierten Netzwerken hin zu skalierbaren Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Backbones. Damit steigen die Anforderungen an die Datenübertragung – von Low-Speed-Knoten (10BASE-T1S) bis hin zu Multi-Gigabit-Verbindungen (bis 10GBASE-T1). In diesem Kontext wird die Empfänger-(Rx)-Konformitätsprüfung zu einem kritischen Faktor, um Signalintegrität, elektromagnetische Robustheit und Interoperabilität unter realistischen Bedingungen zu gewährleisten.

Die Validierung von Empfängern stellt sicher, dass physikalische Schichtbausteine (PHYs) Daten auch unter gestörten Signalbedingungen zuverlässig rekonstruieren können, etwa bei Rauscheinkopplung, Kanalbeeinträchtigungen oder in Mehrknoten-Topologien. Entsprechende Anforderungen sind in Spezifikationen wie OPEN Alliance TC14 und IEEE 802.3 definiert und bilden die Grundlage für die Umsetzung im automotive data ecosystem.

Validierung von Multi-Drop-10BASE-T1S-Architekturen
Keysight präsentierte seine 10BASE-T1S-Empfängertestlösung auf dem Automotive Ethernet Congress (AEC) in München. Die Lösung adressiert Multi-Drop-Topologien, wie sie in zonalen Architekturen und Edge-Controllern eingesetzt werden, bei denen mehrere Knoten einen gemeinsamen Kommunikationskanal nutzen.

Die gemeinsam mit BitifEye Digital Test Solutions GmbH entwickelte Plattform integriert automatisierte Konformitätstestsoftware gemäß OPEN Alliance TC14 PMA Test Suite 5.2.1. Sie ermöglicht die Überprüfung der Bitfehlerrate (BER) unter gezielt beeinträchtigten Bedingungen, einschließlich eingekoppeltem Rauschen und simulierten Kanalstörungen.

Die Testumgebung umfasst spezielle Hardwarekomponenten wie Medienkonverter, Ringing-Boards und MDI-Adapter, um realistische Netzwerkbedingungen nachzubilden. Dadurch lassen sich PHY-Leistungen in Multi-Drop-Konfigurationen validieren, in denen Signalreflexionen und Zugriffsmechanismen zusätzliche Komplexität verursachen. Diese Funktionen unterstützen skalierbare Validierungsprozesse in zonalen Architekturen und tragen zur Integration in die digitale Lieferkette der Automobilelektronik bei.

Optisches Automotive Ethernet für Hochgeschwindigkeitsverbindungen
Parallel dazu demonstrierte Keysight seine nGBASE-AU-Testlösung für optisches Automotive Ethernet, die für hochbandbreitige und langreichweitige Kommunikationsverbindungen im Fahrzeug ausgelegt ist. Optische Übertragung wird zunehmend als Alternative zu Kupfer bewertet, insbesondere in Szenarien mit hohen Anforderungen an elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Gewichtsreduktion und Bandbreitendichte.

Das optische Testsystem erfüllt die Anforderungen der IEEE 802.3cz Amendment 7 (2023) sowie der OPEN Alliance TC7-Spezifikationen. Es umfasst eine TDFOM-Messumgebung (Transmitter Dispersion and Eye Closure for PAM4), die eine detaillierte Analyse der Signalqualität anhand von Parametern wie Optical Modulation Amplitude (OMA), Extinction Ratio (ER), Average Optical Power (AOP) und Optical Attenuation Ratio (OAR) ermöglicht.

Die Lösung ist kompatibel mit den DCA-M-Oszilloskopen von Keysight (Modelle N1092A und N1092C) und nutzt das Modul N1077B zur Taktrückgewinnung. Die Testautomatisierung erfolgt über die Softwareumgebung FlexDCA, die sowohl standardkonforme Prüfungen als auch entwicklungsnahe Konfigurationen unterstützt.

Rolle in zonalen und softwaredefinierten Fahrzeugarchitekturen
Die vorgestellten Testlösungen adressieren eine zentrale Herausforderung bei der Einführung moderner Automotive-Ethernet-Netzwerke: die Sicherstellung von Interoperabilität und Robustheit über heterogene Netzwerksegmente hinweg. Durch die Unterstützung sowohl elektrischer (10BASE-T1S) als auch optischer (nGBASE-AU) physikalischer Schichten ermöglichen sie eine durchgängige Validierung innerhalb des gesamten Bordnetzes.

Dieser Ansatz entspricht der zunehmenden Modularisierung von Fahrzeugarchitekturen, bei denen zonale Steuergeräte Daten aus verteilten Sensoren und Aktoren bündeln und über Hochgeschwindigkeits-Backbones weiterleiten. Eine zuverlässige Empfängerleistung auf jeder Netzebene ist entscheidend für deterministische Kommunikation und beeinflusst direkt sicherheitskritische Funktionen wie Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und zentrale Recheneinheiten.

Wettbewerbsumfeld
Lösungen zur Empfänger-Konformitätsprüfung für Automotive Ethernet werden auch von anderen Messtechnik-Anbietern bereitgestellt und anhand von Kriterien wie Unterstützung relevanter IEEE- und OPEN-Alliance-Standards, Genauigkeit der BER-Messung und Automatisierungsgrad bewertet. Der Ansatz von Keysight zeichnet sich durch integrierte Hard- und Software-Testumgebungen sowie die Unterstützung sowohl kupferbasierter als auch optischer PHY-Validierung aus, wodurch eine breitere Abdeckung aktueller und zukünftiger Automotive-Ethernet-Standards ermöglicht wird.

Herausgegeben von Evgeny Churilov, Induportals Media - Angepasst von AI.

www.keysight.com