Verifizierung von 10BASE-T1S-Schnittstellen für Automotive-Ethernet

10BASE-T1S Ethernet ermöglicht die Integration von verschiedenen Sensoren in ein Automotive-Ethernet-Fahrzeugbordnetz, beispielsweise Nahbereichsradar-Sensoren für die Erkennung von toten Winkeln oder Ultraschallsensoren für den Parkassistent. Für einen zuverlässigen Betrieb dieser Funktionen muss die Datenübertragung über 10BASE‑T1S Ethernet zu jeder Zeit und in allen klimatischen Umgebungen sichergestellt sein. Die Funktionalität muss während der Entwicklung und in der Produktion getestet werden. Ausschließlich 10BASE-T1S-Ethernet-Schnittstellen, welche die Konformitätsprüfungen gemäß IEEE 802.3cg erfolgreich bestanden haben, können in Fahrzeugen installiert werden. Folglich benötigen Fahrzeughersteller und ihre Zulieferer Messtechnik, mit der diese Tests rasch und zuverlässig durchgeführt werden können.

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Ihre Anforderung

10BASE-T1S Ethernet ermöglicht die Integration von verschiedenen Sensoren in ein Automotive-Ethernet-Fahrzeugbordnetz, beispielsweise Nahbereichsradar-Sensoren für die Erkennung von toten Winkeln oder Ultraschallsensoren für den Parkassistent. Für einen zuverlässigen Betrieb dieser Funktionen muss die Datenübertragung über 10BASE‑T1S Ethernet zu jeder Zeit und in allen klimatischen Umgebungen sichergestellt sein. Die Funktionalität muss während der Entwicklung und in der Produktion getestet werden. Ausschließlich 10BASE-T1S-Ethernet-Schnittstellen, welche die Konformitätsprüfungen gemäß IEEE 802.3cg erfolgreich bestanden haben, können in Fahrzeugen installiert werden. Folglich benötigen Fahrzeughersteller und ihre Zulieferer Messtechnik, mit der diese Tests rasch und zuverlässig durchgeführt werden können.

Hintergrund

Automotive-Ethernet ermöglicht mit seiner Single-Twisted-Pair-Netzwerktechnologie eine schnelle und kostengünstige Datenkommunikation in Fahrzeugen. Somit können elektronische Steuergeräte (ECU), eine breite Palette an Sensoren, Rückfahrkameras und weitere Geräte in Fahrzeugbordnetze integriert werden. Mit dem neuen Standard IEEE 10BASE‑T1S lassen sich Geräte per Multi-Drop-Konfiguration besonders einfach in Automotive-Ethernet einbinden. Im Gegensatz zur Sterntopologie von 100BASE-T1 werden keine zusätzlichen Switches benötigt, der Verkabelungsaufwand ist geringer. Fahrzeugbussysteme wie CAN oder LIN lassen sich durch 10BASE‑T1S einfach ersetzen. Gateways zur Verbindung verschiedener Bussysteme werden überflüssig. 10BASE-T1S kommuniziert im Halbduplex-Modus über ein verdrilltes Leitungspaar und ermöglicht eine Datenübertragung mit 10 Mbit/s. Eine Datenkollision, verursacht durch das gleichzeitige Senden mehrerer Geräte, wird durch die Kollisionsvermeidung auf der Bitübertragungsschicht PLCA (Physical Layer Collision Avoidance) verhindert. Zur Schnittstellenverifizierung sind im Standard IEEE 802.3cg Konformitätsprüfungen mit sechs Testfällen spezifiziert.

Lösung von Rohde & Schwarz

Die Oszilloskope der Serien R&S®RTO und R&S®RTP eignen sich dank ihrer exzellenten Signaltreue und der Möglichkeit zur Testautomatisierung ideal für 10BASE‑T1S-Konformitätsprüfungen. Mit den Optionen für 10BASE-T1S-Ethernet-Konformitätstests (R&S®RTO-K89 und R&S®RTP-K89) können die Messungen gemäß dem Standard IEEE 802.3cg entweder massebezogen oder mit einem differenziellen Tastkopf auch differenziell durchgeführt werden. Zum Anschließen der 10BASE-T1S-Schnittstelle an den Messaufbau steht ein Prüfadapter zur Verfügung. Eine vollständige Konformitätsprüfung erfordert zusätzlich zum Oszilloskop einen Vektornetzwerkanalysator wie den R&S®ZND für MDI-Return-Loss- und MDI-Mode-Conversion-Loss-Messungen. Die Steuerung der Messgeräte, die Berechnung der Ergebnisse und die Dokumentation lassen sich mit der R&S®ScopeSuite Testsoftware automatisieren. Ein Test-Wizard führt den Anwender Schritt für Schritt mit bebilderten Anweisungen durch das Testverfahren (Abb. 1). Fehlmessungen aufgrund von Bedienfehlern sind dadurch nahezu ausgeschlossen. R&S®ScopeSuite ist eine eigenständige Anwendung, die auf einem separaten PC oder auf einem R&S®RTO oder R&S®RTP Oszilloskop installiert werden kann.

Abb. 1: Ein bebilderter Wizard führt Sie durch die Testfälle.

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Abb. 1: Ein bebilderter Wizard führt Sie durch die Testfälle.

Anwendung

Der Fokus von Ethernet-Konformitätsprüfungen liegt auf der Qualität des Senders. Für die Konformitätsprüfungen sind spezielle Testsignale vom Sender erforderlich. Jeder Kommunikations-Chipsatz muss in der Lage sein, diese selbst zu erzeugen. Die Testsignale werden über einen Rechner mit einer Testsoftware vom Hersteller, beispielsweise über eine USB-Schnittstelle, aktiviert. Nach Auswahl eines Tests zeigt die R&S®ScopeSuite zunächst den bebilderten Testaufbau. Anschließend – noch vor dem Teststart – stellt sie zur Kontrolle das zu erwartende Testsignal dar. Damit lässt sich das vom Oszilloskop gemessene Signal auf Plausibilität überprüfen. Falls nötig, können der Messaufbau und das eingestellte Testsignal angepasst werden. Dann wird der Test gestartet und automatisch ausgeführt. Die Konformitätsprüfung erfolgt sehr schnell und liefert zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse.

Mit dem Limit Editor lassen sich die Testgrenzen verändern, um verschiedene Qualitätsanforderungen für das Testen der Signalintegrität während der Produktentwicklung zu erfüllen. Das Prüfprotokoll dokumentiert die Testgrenzen und sämtliche Testergebnisse. Der Anwender kann auf einen Blick sehen, ob alle Tests erfolgreich waren.