Die Synapsen

Die bestimmende Steckverbinder-Schnittstelle für die Verkabelung ist bis heute der RJ45-Steckverbinder, der bekanntlich nicht gegen Wasser und Staub geschützt ist. Für den industriellen Anwendungsbereich wurde dieser Steckverbinder in unterschiedlichen Bauformen robust sowie wasser- und staubgeschützt verpackt. Die weitverbreiteten Bauformen sind hier die Industriesteckverbinderbauform Han 3 A(Variante 5) sowie die kleine Harting-Push-Pull-(Variante-4-) und die Han-Push-Pull-(Variante-14-)Bauformen. Im industriellen Umfeld sind außerdem die vierpolige M12-d-codierte und die achtpolige M12-x-codierte Bauform weit verbreitet. Diese international normierten Steckverbinder sind neben weiteren Vorteilen eine wichtige Voraussetzung für die weltweite Verbreitung und Nutzung von Ethernet.
Bis 100BaseTX erfolgt die Datenübertragung dabei über zwei verdrillte Adernpaare. Dabei dient ein Paar zum Senden und das andere Paar zum Empfangen. Mit 1 000BaseT erfolgte der Übergang auf eine parallele, bidirektionale Datenübertragung über alle vier Adernpaare. Dabei werden dann pro Adernpaar 250 Mbit/s übertragen. Die Broad-Reach-Technologie von Broadcom nutzt diese bidirektionale Datenübertragung zur Übertragung von 100-Mbit/s-Ethernet über nur ein verdrilltes Adernpaar (Bild 2).
Diese Technologie fand zuerst großes Interesse bei der Automobilindustrie, die für die steigenden Datenraten, ­insbesondere für Fahrer-Assistenz-Systeme und zukünftige ­autonome Fahrzeuge aber auch für Infotainment-Systeme, einen kostengünstigen Ersatz für den immer noch dominierenden CAN-Bus benötigt.
Single Pair Ethernet (SPE) über nur ein verdrilltes Adernpaar ist hierfür ideal. Es ist kostengünstig und im Vergleich zum CAN-Bus quasi gewichtsneutral. Somit wurden durch IEEE 802.3 Arbeitsgruppen 100BaseT1 (IEEE 802.3bw) und 1 000BaseT1 (IEEE 802.3bp) spezifiziert. Für die Anwendung im Fahrzeug ist in diesen beiden Standards ein 15-m-Kanal über ein ungeschirmtes verdrilltes Adernpaar definiert. Weiterhin enthalten beide Normen auch die Parameterdefinitionen für einen 40-m-Übertragungskanal, über ein geschirmtes und verdrilltes Adernpaar für den Einsatz in Lkw, Bussen, Flugzeugen, Zügen und industriellen Anwendungen.

Anschluss gesucht

Abweichend zu den Multipaar-Ethernet-Standards mit dem klar definierten RJ45-Steckverbinder (richtige Bezeichnung eigentlich 8P8C-Modularstecker), enthalten die einpaarigen Standards für T1-Ethernet keine Vorgaben zur Ausführung der Steckverbinderschnittstelle. Betrachtet man Fahrzeuge als abgeschlossene Systeme, macht diese Vorgehensweise Sinn, denn auch heute werden in Fahrzeugen verschiedener Hersteller unterschiedliche Schnittstellen verbaut. Für den Einsatz und die Verbreitung von einpaarigem Ethernet in industriellen Applikationen oder der Gebäudeautomation, mit einer Vielzahl von Marktteilnehmern, ist jedoch genauso wie für vierpaariges Ethernet ein klar definierter Steckverbinder-Standard notwendig. Das gilt umso mehr für den aktuell in Arbeit befindlichen neuen Standard 10BaseT1, der die Übertragung von 10 Mbit/s Ethernet über Stecken bis 1 200 m ermöglichen soll. Damit hat dieser neue Standard das Potenzial alle heute verwendeten Feldbussysteme auf lange Sicht vollständig abzulösen (Bild 3).
Dies gilt umso mehr, da analog zu PoE (Power over Ethernet) auch für das einpaarige Ethernet ein Powerstandard mit dem Namen Power over Data Line (PoDL) spezifiziert wird. Dieser Standard IEEE 802.3bu wurde Ende 2016 veröffentlicht. Damit kann ein einzelnes Adernpaar für die Stromversorgung und die Datenübertragung gleichzeitig verwendet werden.
Auch die bisher genormten 1 Gbit/s über ein Adernpaar sind noch nicht das Ende. Ob Radar- und Lidar-Systeme oder hochauflösende Kameras und Displays, die Notwendigkeit höhere Datenraten zu übertragen, besteht sowohl im Fahrzeug als auch in industriellen Anwendungen bereits heute. Diese Anforderungen waren Gegenstand der Diskussionen bei der IEEE 802.3 Plenary Session im November und es wurde eine neue Arbeitsgruppe für die Normung von Multi-Gigabit ins Leben gerufen. Der Wunsch ist es, 10GBaseT1 zu normieren. Es kann allerdings auch sein, dass dieses Ziel mit Zwischenschritten von 2,5GBaseT1 oder 5GBaseT1 erreicht wird.