نسل جديد ارتباطات ديجيتال در اتومبيل

گپ

همكاران سيستم: تاكنون هيچ فناورى اى به اندازه فناورى اطلاعات و ارتباطات عملكرد اتومبيل ها را در سال هاى گذشته تحت تاثير قرار نداده است. در مقاله هاى پيشين اشاره شد كه چگونه سيستم هاى بر مبناى الكترونيك مى توانند بيشينه امنيت، آسايش، اطلاعات و سرگرمى را براى راننده ايجاد كنند. چنين سيستم هاى الكترونيكى به وسيله تعداد زيادى از سازندگان اتومبيل، مشخص و توسط كارپردازان توليد شده اند. در حالى كه در گذشته استفاده از سيم كشى يك روش طراحى رايج در اتومبيل ها بود، امروزه به منظور كاهش وزن وسيله نقليه و مصرف سوخت شبكه هاى باس در داخل اتومبيل پيش بينى شده اند. اين مقاله به استانداردهاى ارتباطى جارى و آينده اتوموتيو اشاره مى كند كه شامل CAM، LIN، Byteflight و MOST همراه با استاندارهاى ارتباطى اتوموتيو در حال ظهور همچون TFCAN، TTP و Flex Ray است.سيستم هاى اتوموتيو امروزه در گروه سيستم هاى توزيعى پيچيده با تقاضاهاى گوناگون از توانمندى هاى شبكه قرار مى گيرند. كاربرد اتوموتيو شامل چندين واحد كنترل الكترونيكى ECU است. در يك سيستم اتوموتيو كه شامل چندين كاربرد باشد، ممكن است بيش از ۷۰ ECU براى توزيع بيش از ۲۵۰۰ سيگنال مورد نياز باشد. تعدد سيستم ها و ارتباطات موجب پيچيدگى در شبكه هاى ارتباطى اتومبيل ها مى شود. براى مديريت پيچيدگى در صنعتى اتوموتيو چندين كنسرسيوم بزرگ راه اندازى شده اند تا روى يك معمارى الكترونيكى قابل گسترش و همچنين يك سيستم ارتباطى قابل گسترش مشترك كه بتواند از سيستم هاى اتوموتيو آينده پشتيبانى كند، توافق كنند. در آينده اى نزديك سيستم هاى هيدروليكى اتوموتيو همچون سيستم هاى رانندگى و ترمز با شبكه هاى ارتباطى جاى گزين سيستم هاى سيمى خواهند شد. راه حل هاى پيشنهادى سازندگان اتومبيل براى استفاده از سيستم هاى اتومبيل هيدروليكى در اصطلاح سيستم هاىWire By-- X يا (XBW) ناميده مى شود.
• نيازمندى هاى ارتباطى اتوموتيو
نيازمندى هاى يك شبكه ارتباطى اتومبيل از كاربردهايى كه اين شبكه بايد از آن پشتيبانى كند، ناشى مى شود. كاربردهاى عمده اتومبيل كه شامل شبكه و كاربرد باس هاى ميدان مى شوند، XBW هستند كه عبارتند از سيستم هاى كلاسيك، سيستم هاى Power Train، Infotainment يا Multimedia. با نگاهى به سيستم هاى XBW دو نياز بسيار مهم قابليت اعتماد و تحمل پذيرى خرابى است. اگرچه براى سيستم هاى كلاسيك قطعيت مهم تر است در سيستم هاى جديد مهم ترين نياز پهناى باند است. دستگاه هاى چندرسانه اى به پهناى زياد باند و توانايى هاى plug-n-plexy نياز دارند. امروزه از چندين زمينه باس مختلف براى توجه به اين تقاضاهاى ارتباطى استفاده مى شود. مسئله بزرگى كه توليدكنندگان سيستم اتوموتيو با آن سر و كار دارند تعدد و تنوع فناورى هاى باس است. براى به هم متصل كردن اين سيستم ها به پهناى بالاى باند به همراه انعطاف پذيرى و قطعيت نياز است. بهترين راه اين است كه از تعداد كمترى فناورى عمومى استفاده كنيم. براى كاهش پيچيدگى موجود در اين سيستم اتوموتيو مدرن بهتر است كه روى يك مجموعه از توافق هاى شبكه اى كه مى توانند در بسيارى از كاربردها در يك سيستم معمولى اتوموتيو پيدا شوند، اتفاق شود.
• فناورى هاى رايج
بعضى از رايج ترين فناورى هاى باس كه امروزه ECUها را به هم متصل مى كنند، عبارتند از CAN، LIN، Byteflight و MOST.ت:CANشبكه ناحيه اى كنترل گر براى اولين بار در سال ۱۹۸۱ به وسيله كمپانى بوش ايجاد شد. در ۱۹۹۴ به عنوان يك استاندارد ايزو درآمد و امروزه از پركاربردترين شبكه هاى ويژه وسايل نقليه است. CAN فريم هاى پيغام را به روشى رخدادگرا انتقال مى دهد. اين فريم ها مى توانند با سرعت هايى تا ۱ مگابايت بر ثانيه انتقال داده شوند اگرچه ۵۰۰ كيلوبايت بر ثانيه رايج ترين انتخاب در سرعت انتقال اين فريم هاست. براى مثال كنترل موتور، سيستم هاى ABS و كروزكنترل با سرعت هاى كمتر از ۱۲۵ كيلوبايت بر ثانيه انتقال داده مى شوند. از اين فناورى در سيستم هاى مربوط به آسايش اتومبيل استفاده مى شود؛ براى مثال كنترل صندلى و پنجره.
:LINشبكه اتصال محلى يك فيلدباس زمان گرا (راه اندازى شونده به وسيله زمان) است. به وسيله LIN فريم هاى پيغام با سرعتى تا ۲۰ كيلوبايت بر ثانيه انتقال داده مى شوند. رسانه فيزيكى در اين سيستم يك سيم واحد است. LIN يك استاندارد باز است كه در سيستم هاى اتوموتيو براى كنترل دستگاه هايى همچون صندلى، حس گرهاى نور و كنترل آب و هوا استفاده مى شود. LIN اغلب به همراه CAN و به عنوان مكمل آن استفاده مى شود. اين سيستم ارزان تر و ساده تر است و هنوز ارتباطات مورد نياز بسيارى از كاربردهاى اتومبيل را ايجاد مى كند.
:Byteflight در ،۱۹۹۶ بى ام و شروع به توسعه اين سيستم كرد كه يك شبكه دسترسى چندگانه انعطاف پذير تقسيم زمانى است. رسانه فيزيكى استفاده شده در اين سيستم فيبر نورى پلاستيكى است. يكى از توانايى هاى پروتكل Byteflight پشتيبانى از انتقال پيام رخدادگرا است، اگرچه انتقال فريم پيغام هم به صورت ديناميك و هم به صورت استاتيك ممكن است. اين سيستم تاخيرهاى ثابت از پيش تعيين شده را براى تعداد محدودى از پيام هاى زمان واقعى با اولويت بالا تضمين مى كند. افزون بر اين فرستادن پيغام هاى غيرواقعى به يك روش اولويت بندى شده با مكانيسمى خاص امكان پذير است. كاربردهاى معمول كه به وسيله اين شبكه پشتيبانى مى شوند، شامل سيستم هاى كيسه هوا، كشش دهنده هاى كمربند ايمنى و ساير سيستم هاى ايمنى درون اتومبيل مى شود؛ چرا كه اينگونه سيستم ها به زمان هاى پاسخ سريع و انجام ماموريت كوتاه نياز دارند.
:MOST براى پشتيبانى از ارتباطات كاربردهاى مولتى مديا، MOST يا انتقال سيستم هاى رسانه گرا استفاده مى شود. اين فناورى براى اولين بار در ۱۹۹۷ راه اندازى شد و قادر است هم ترافيك زمان گرا و هم ترافيك رخدادگرا را با انتقال فريم قابل پشتيبانى، پيش بينى كند. MOST در آينده نزديك با سرعت هاى ۱۵۰ مگابايت بر ثانيه در دسترس خواهد بود. در اين فناورى از فيبر نورى پلاستيكى براى رسانه انتقالى استفاده مى شود.