نسل جدید ارتباطات دیجیتال در اتومبیل
تا کنون هیچ فناورى به اندازه فناورى اطلاعات و ارتباطات عملکرد اتومبیل‌ها را در سال‌هاى گذشته تحت تاثیر قرار نداده است. در مقاله‌هاى پیشین اشاره شد که چه‌گونه سیستمهاى بر مبناى الکترونیک مى‌توانند بیشینه‌ى امنیت، آسایش، اطلاعات و سرگرمى را براى راننده ایجاد کنند. چنین سیستمهاى الکترونیکى به وسیله تعداد زیادى از سازندگان اتومبیل، مشخص و توسط کارپردازان تولید شده‌اند.تا کنون هیچ فناورى به اندازه فناورى اطلاعات و ارتباطات عملکرد اتومبیل‌ها را در سال‌هاى گذشته تحت تاثیر قرار نداده است. در مقاله‌هاى پیشین اشاره شد که چه‌گونه سیستمهاى بر مبناى الکترونیک مى‌توانند بیشینه‌ى امنیت، آسایش، اطلاعات و سرگرمى را براى راننده ایجاد کنند. چنین سیستمهاى الکترونیکى به وسیله تعداد زیادى از سازندگان اتومبیل، مشخص و توسط کارپردازان تولید شده‌اند.
در حالى که در گذشته استفاده از سیم‌کشى یک روش طراحى رایج در اتومبیل‌ها بود، امروزه به منظور کاهش وزن وسیله نقلیه و مصرف سوخت شبکه‌هاى باس در داخل اتومبیل پیش‌بینى شده‌اند. این مقاله به استانداردهاى ارتباطى جارى و اینده‌ى اتوموتیو اشاره مى‌کند که شامل CAM، LIN، Byteflight و MOST همراه با استاندارهاى ارتباطى اتوموتیو در حال ظهور همچون TFCAN، TTP و Flex Ray
سیستمهاى اتوموتیو امروزه در گروه سیستمهاى توزیعى پیچیده با تقاضاهاى گوناگون از توانمندى‌هاى شبکه قرار مى‌گیرند. کاربرد اتوموتیو شامل چندین واحد کنترل الکترونیکى ECU است. در یک سیستم اتوموتیو که شامل چندین کاربرد باشد، ممکن است بیش از 70 ECU براى توزیع بیش از 2500 سیگنال مورد نیاز باشد. تعدد سیستم‌ها و ارتباطات موجب پیچیدگى در شبکه‌هاى ارتباطى اتومبیل‌ها مى‌شود. براى مدیریت پیچیدگى در صنعتى اتوموتیو چندین کنسرسیوم بزرگ راه‌اندازى شده‌اند تا روى یک معمارى الکترونیکى قابل گسترش و همچنین یک سیستم ارتباطى قابل گسترش مشترک که بتواند از سیستمهاى اتوموتیو آینده پشتیبانى کند، توافق کنند. در آینده‌اى نزدیک سیستمهاى هیدرولیکى اتوموتیو همچون سیستمهاى رانندگى و ترمز با شبکه‌هاى ارتباطى جاى‌گزین سیستمهاى سیمى خواهند شد. راه‌حل‌هاى پیشنهادى سازندگان اتومبیل براى استفاده از سیستمهاى اتومبیل هیدرولیکى در اصطلاح سیستمهاى X-By-Wire یا (XBW) نامیده مى‌شود.
نیازمندى‌هاى ارتباطى اتوموتیو
نیازمندى‌هاى یک شبکه ارتباطى اتومبیل از کاربردهایى که این شبکه باید از آن پشتیبانى کند، ناشى مى‌شود. کاربردهاى عمده اتومبیل که شامل شبکه و کاربرد باس‌هاى میدان مى‌شوند، XBW هستند، که عبارت‌اند از: سیستمهاى کلاسیک، سیستمهاى Power Train، Infotainment یا Multimedia. با نگاهى به سیستمهاى XBW دو نیاز بسیار مهم قابلیت اعتماد و تحمل‌پذیرى خرابى است. اگرچه براى سیستمهاى کلاسیک قطعیت مهم‌تر است در سیستمهاى جدید مهم‌ترین نیاز پهناى باند است. دستگاه‌هاى چند رسانه‌اى به پهناى زیاد باند و توانایى‌هاى plug-n-plexy نیاز دارند. امروزه از چندین زمینه باس مختلف براى توجه به این تقاضاهاى ارتباطى استفاده مى‌شود. مساله بزرگى که تولیدکنندگان سیستم اتوموتیو با آن سر و کار دارند تعدد و تنوع فناورى‌هاى باس است. براى به هم متصل کردن این سیستم‌ها به پهناى بالاى باند به همراه انعطاف‌پذیرى و قطعیت نیاز است. بهترین راه این است که از تعداد کم‌ترى فناورى عمومى استفاده کنیم. براى کاهش پیچیدگى موجود در این سیستم اتوموتیو مدرن بهتر است که روى یک مجموعه از توافق‌هاى شبکه‌اى که مى‌توانند در بسیارى از کاربردها در یک سیستم معمولى اتوموتیو پیدا شوند، اتفاق شود.
فناورى‌هاى رایج
بعضى از رایجترین فناورى‌هاى باس که امروزه ECUها را به هم متصل مى‌کنند، عبارت‌اند از CAN، LIN، Byteflight و MOST.
CAN: شبکه ناحیه‌اى کنترل‌گر براى اولین بار در سال 1981 به وسیله کمپانى بوش ایجاد شد. در 1994 به عنوان یک استاندارد ایزو درآمد و امروزه از پرکاربردترین شبکه‌هاى ویژه وسایل نقلیه است. CAN فریمهاى پیغام را به روشى رخدادگرا انتقال مى‌دهد. این فریم‌ها مى‌توانند با سرعت‌هایى تا 1 مگابایت بر ثانیه انتقال داده شوند اگرچه 500 کیلوبایت بر ثانیه رایجترین انتخاب در سرعت انتقال این فریم‌هاست. براى مثال کنترل موتور، سیستمهاى ABS و کروزکنترل با سرعت‌هاى کم‌تر از 125 کیلوبایت بر ثانیه انتقال داده مى‌شوند. از این فناورى در سیستمهاى مربوط به آسایش اتومبیل استفاده مى‌شود؛ براى مثال کنترل صندلى و پنجره.
LIN: شبکه اتصال محلى یک فیلدباس زمان‌گرا (راه‌اندازى‌شونده به وسیله زمان) است. به وسیله LIN فریمهاى پیغام با سرعتى تا 20 کیلوبایت بر ثانیه انتقال داده مى‌شوند. رسانه فیزیکى در این سیستم یک سیم واحد است. LIN یک استاندارد باز است که در سیستمهاى اتوموتیو براى کنترل دستگاه‌هایى همچون صندلى، حس‌گرهاى نور و کنترل آب و هوا استفاده مى‌شود. LIN اغلب به همراه CAN و به عنوان مکمل آن استفاده مى‌شود. این سیستم ارزان‌تر و ساده‌تر است و هنوز ارتباطات مورد نیاز بسیارى از کاربردهاى اتومبیل را ایجاد مى‌کند.
Byteflight: در 1996، بى‌ام‌‌و شروع به توسعه این سیستم کرد که یک شبکه دست‌رسى چندگانه انعطاف‌پذیر تقسیم زمانى است. رسانه فیزیکى استفاده شده در این سیستم فیبر نورى پلاستیکى است. یکى از توانایى‌هاى پروتکل Byteflight پشتیبانى از انتقال پیام رخدادگراست، اگرچه انتقال فریم پیغام هم به صورت دینامیک و هم به صورت استاتیک ممکن است. این سیستم تاخیرهاى ثابت از پیش تعیین‌شده را براى تعداد محدودى از پیام‌هاى زمان واقعى با اولویت بالا تضمین مى‌کند. افزون بر این فرستاندن پیغام‌هاى غیرواقعى به یک روش اولویت‌‌بندى شده با مکانیسمى خاص امکان‌پذیر است.
کاربردهاى معمول که به وسیله این شبکه پشتیبانى مى‌شوند، شامل سیستمهاى کیسه هوا، کشش‌دهنده‌هاى کمربند ایمنى و سایر سیستمهاى ایمنى درون اتومبیل مى‌شود؛ چرا که این گونه سیستم‌ها به زمان‌هاى پاسخ سریع و انجام ماموریت کوتاه نیاز دارند.
MOST: براى پشتیبانى از ارتباطات کاربردهاى مولتى‌مدیا، MOST یا انتقال سیستمهاى رسانه‌گرا استفاده مى‌شود. این فناورى براى اولین بار در 1997 راه‌اندازى شد و قادر است هم ترافیک زمان‌گرا و هم ترافیک رخدادگرا را با انتقال فریم قابل پشتیبانى، پیش‌بینى کند. MOST در آینده نزدیک با سرعت‌هاى 150 مگابایت بر ثانیه در دست‌رس خواهد بود. در این فناورى از فیبر نورى پلاستیکى براى رسانه‌ى انتقالى استفاده مى‌شود. کاربردهاى عمومى MOST عبارت‌اند از: اتصال میان telematic و infotainment مانند نمایش‌گرهاى ویدیویى، سیستمهاى هدایت جى‌پى‌اس، بلندگوهاى فعال و رادیوهاى دیجیتال. MOST اولین فناورى شبکه بود که به وسیله DVD-CCA براى حمل رشته‌هاى ویدیویى دیجیتال حفاظت‌شده مورد تصویب قرار گرفت.
نویسنده: مریم زمردى مقدم
همکاران سیستم
