نسل جدید ارتباطات دیجیتال در اتومبیل

تا کنون هیچ فناوری به اندازه فناوری اطلاعات و ارتباطات عملکرد اتومبیل‌ها را در سال‌های گذشته تحت تاثیر قرار نداده است. در مقاله‌های پیشین اشاره شد که چه‌گونه سیستم‌های بر مبنای الکترونیک می‌توانند بیشینه‌ی امنیت، آسایش، اطلاعات و سرگرمی را برای راننده ایجاد کنند. چنین سیستم‌های الکترونیکی به وسیله تعداد زیادی از سازندگان اتومبیل، مشخص و توسط کارپردازان تولید شده‌اند.
در حالی که در گذشته استفاده از سیم‌کشی یک روش طراحی رایج در اتومبیل‌ها بود، امروزه به منظور کاهش وزن وسیله نقلیه و مصرف سوخت شبکه‌های باس در داخل اتومبیل پیش‌بینی شده‌اند. این مقاله به استانداردهای ارتباطی جاری و اینده‌ی اتوموتیو اشاره می‌کند که شامل CAM، LIN، Byteflight و MOST همراه با استاندارهای ارتباطی اتوموتیو در حال ظهور همچون TFCAN، TTP و Flex Ray
سیستم‌های اتوموتیو امروزه در گروه سیستم‌های توزیعی پیچیده با تقاضاهای گوناگون از توانمندی‌های شبکه قرار می‌گیرند. کاربرد اتوموتیو شامل چندین واحد کنترل الکترونیکی ECU است. در یک سیستم اتوموتیو که شامل چندین کاربرد باشد، ممکن است بیش از ۷۰ ECU برای توزیع بیش از ۲۵۰۰ سیگنال مورد نیاز باشد. تعدد سیستم‌ها و ارتباطات موجب پیچیدگی در شبکه‌های ارتباطی اتومبیل‌ها می‌شود. برای مدیریت پیچیدگی در صنعتی اتوموتیو چندین کنسرسیوم بزرگ راه‌اندازی شده‌اند تا روی یک معماری الکترونیکی قابل گسترش و همچنین یک سیستم ارتباطی قابل گسترش مشترک که بتواند از سیستم‌های اتوموتیو آینده پشتیبانی کند، توافق کنند. در آینده‌ای نزدیک سیستم‌های هیدرولیکی اتوموتیو همچون سیستم‌های رانندگی و ترمز با شبکه‌های ارتباطی جای‌گزین سیستم‌های سیمی خواهند شد. راه‌حل‌های پیشنهادی سازندگان اتومبیل برای استفاده از سیستم‌های اتومبیل هیدرولیکی در اصطلاح سیستم‌های X-By-Wire یا (XBW) نامیده می‌شود.
● نیازمندی‌های ارتباطی اتوموتیو
نیازمندی‌های یک شبکه ارتباطی اتومبیل از کاربردهایی که این شبکه باید از آن پشتیبانی کند، ناشی می‌شود. کاربردهای عمده اتومبیل که شامل شبکه و کاربرد باس‌های میدان می‌شوند، XBW هستند، که عبارت‌اند از:
▪ سیستم‌های کلاسیک،
▪ سیستم‌های Power Train
▪ Infotainment
▪ Multimedia.
با نگاهی به سیستم‌های XBW دو نیاز بسیار مهم قابلیت اعتماد و تحمل‌پذیری خرابی است. اگرچه برای سیستم‌های کلاسیک قطعیت مهم‌تر است در سیستم‌های جدید مهم‌ترین نیاز پهنای باند است. دستگاه‌های چند رسانه‌ای به پهنای زیاد باند و توانایی‌های plug-n-plexy نیاز دارند. امروزه از چندین زمینه باس مختلف برای توجه به این تقاضاهای ارتباطی استفاده می‌شود. مساله بزرگی که تولیدکنندگان سیستم اتوموتیو با آن سر و کار دارند تعدد و تنوع فناوری‌های باس است. برای به هم متصل کردن این سیستم‌ها به پهنای بالای باند به همراه انعطاف‌پذیری و قطعیت نیاز است. بهترین راه این است که از تعداد کم‌تری فناوری عمومی استفاده کنیم. برای کاهش پیچیدگی موجود در این سیستم اتوموتیو مدرن بهتر است که روی یک مجموعه از توافق‌های شبکه‌ای که می‌توانند در بسیاری از کاربردها در یک سیستم معمولی اتوموتیو پیدا شوند، اتفاق شود.
● فناوری‌های رایج
بعضی از رایج‌ترین فناوری‌های باس که امروزه ECUها را به هم متصل می‌کنند، عبارت‌اند از CAN، LIN، Byteflight و MOST.
▪ CAN: شبکه‌ ناحیه‌ای کنترل‌گر برای اولین بار در سال ۱۹۸۱ به وسیله کمپانی بوش ایجاد شد. در ۱۹۹۴ به عنوان یک استاندارد ایزو درآمد و امروزه از پرکاربردترین شبکه‌های ویژه وسایل نقلیه است. CAN فریم‌های پیغام را به روشی رخدادگرا انتقال می‌دهد. این فریم‌ها می‌توانند با سرعت‌هایی تا ۱ مگابایت بر ثانیه انتقال داده شوند اگرچه ۵۰۰ کیلوبایت بر ثانیه رای‍ج‌ترین انتخاب در سرعت انتقال این فریم‌هاست. برای مثال کنترل موتور، سیستم‌های ABS و کروزکنترل با سرعت‌های کم‌تر از ۱۲۵ کیلوبایت بر ثانیه انتقال داده می‌شوند. از این فناوری در سیستم‌های مربوط به آسایش اتومبیل استفاده می‌شود؛ برای مثال کنترل صندلی و پنجره.
▪ LIN: شبکه اتصال محلی یک فیلدباس زمان‌گرا (راه‌اندازی‌شونده به وسیله زمان) است. به وسیله LIN فریم‌‍‌های پیغام با سرعتی تا ۲۰ کیلوبایت بر ثانیه انتقال داده می‌شوند. رسانه فیزیکی در این سیستم یک سیم واحد است. LIN یک استاندارد باز است که در سیستم‌های اتوموتیو برای کنترل دستگاه‌هایی همچون صندلی، حس‌گرهای نور و کنترل آب و هوا استفاده می‌شود. LIN اغلب به همراه CAN و به عنوان مکمل آن استفاده می‌شود. این سیستم ارزان‌تر و ساده‌تر است و هنوز ارتباطات مورد نیاز بسیاری از کاربردهای اتومبیل را ایجاد می‌کند.
▪ Byteflight: در ۱۹۹۶، بی‌ام‌‌و شروع به توسعه این سیستم کرد که یک شبکه دست‌رسی چندگانه انعطاف‌پذیر تقسیم‌ زمانی است. رسانه فیزیکی استفاده شده در این سیستم فیبر نوری پلاستیکی است. یکی از توانایی‌های پروتکل Byteflight پشتیبانی از انتقال پیام رخدادگراست، اگرچه انتقال فریم پیغام هم به صورت دینامیک و هم به صورت استاتیک ممکن است. این سیستم تاخیرهای ثابت از پیش تعیین‌شده را برای تعداد محدودی از پیام‌های زمان واقعی با اولویت بالا تضمین می‌کند. افزون بر این فرستاندن پیغام‌های غیرواقعی به یک روش اولویت‌‌بندی شده با مکانیسمی خاص امکان‌پذیر است.
کاربردهای معمول که به وسیله این شبکه پشتیبانی می‌شوند، شامل سیستم‌های کیسه هوا، کشش‌دهنده‌های کمربند ایمنی و سایر سیستم‌‌های ایمنی درون اتومبیل می‌شود؛ چرا که این گونه سیستم‌ها به زمان‌های پاسخ سریع و انجام ماموریت کوتاه نیاز دارند.
▪ MOST: برای پشتیبانی از ارتباطات کاربردهای مولتی‌مدیا، MOST یا انتقال سیستم‌های رسانه‌گرا استفاده می‌شود. این فناوری برای اولین بار در ۱۹۹۷ راه‌اندازی شد و قادر است هم ترافیک زمان‌گرا و هم ترافیک رخدادگرا را با انتقال فریم قابل پشتیبانی، پیش‌بینی کند. MOST در آینده نزدیک با سرعت‌های ۱۵۰ مگابایت بر ثانیه در دست‌رس خواهد بود. در این فناوری از فیبر نوری پلاستیکی برای رسانه‌ی انتقالی استفاده می‌شود. کاربردهای عمومی MOST عبارت‌اند از: اتصال میان telematic و infotainment مانند نمایش‌گرهای ویدیویی، سیستم‌های هدایت جی‌پی‌اس، بلندگوهای فعال و رادیوهای دیجیتال. MOST اولین فناوری شبکه بود که به وسیله DVD-CCA برای حمل رشته‌های ویدیویی دیجیتال حفاظت‌شده مورد تصویب قرار گرفت.

http://ictworld.blogsky.com/
نویسنده: مریم زمردی مقدم