GMSL

Wofür steht GMSL?

Die Abkürzung steht für „Gigabit Multimedia Serial Link“ und bezeichnet eine Technologie, bei der das Videosignal digital und unkomprimiert über ein Koaxialkabel übertragen wird. Dank der Gigabit-Verbindung und der hohen Bandbreite ist mit GMSL die Übertragung digitaler HD-Videodaten für Fahrzeuge möglich. Da das Videosignal unkomprimiert verschickt wird, sind Verzögerungen ausgeschlossen. Das Bild wird in Echtzeit und verzögerungsfrei auf dem Monitor angezeigt. Die Zusammenarbeit von Serialisierern und Deserialisierern innerhalb der Familie ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Schnittstellen an jedem Ende der Verbindung.

Welche Chiphersteller gibt es hierfür?

Entwickelt wurde GMSL von Maxim Integrated, einem US-amerikanischen Hersteller von integrierten Schaltungen (ICs). Der Hauptsitz des Unternehmens befindet sich in San Jose im Bundesstaat Kalifornien. Am 13. Juli 2020 wurde bekannt gegeben, dass Analog Devices die Gesellschaft für 20,91 Milliarden Dollar übernehmen will. Die Übernahme wurde am 26. August 2021 finalisiert.

Was sind die Anwendungen?

Fahrassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, kurz: ADAS) und Infotainment sind die Anwendungsgebiete von GMSL. Es lassen sich verschiedenen Protokolle über den gleichen Link übertragen. Beispielsweise Video und Ethernet. Dies vereinfacht die Infrastruktur. Außerdem können mehrere Datenströme kombiniert werden. Dazu gehört die Möglichkeit, Videostreams aufzuteilen, um die vielen Displays in einem Auto, wie dem Information Cluster (IC) und dem Central Information Display (CID), zu versorgen.

Wie kam GMSL ins Fahrzeug?

Zu Beginn wurden bei GMSL geschirmte Zweidrahtleitungen verwendet. Die Impedanz des Übertragungssystems liegt daher bei 100 Ω. Koaxialleitungen kamen zum ersten Mal im Jahr 2016 bei der E-Klasse von Daimler zum Einsatz. Dabei wurden die negativen differentiellen Ein- und Ausgänge durch 50 Ω Widerstände mit Masse verbunden. Die Koaxialleitungen sind kostengünstiger und ermöglichen auch die Spannungsversorgung der peripheren Kameras über Power-over-Coax, kurz PoC. Das Frequenzspektrum wird dabei aufgeteilt. Steuerungssignale besitzen eine niedrigere Datenrate und werden im unteren Spektrum übertragen. Durch die Kodierung mit 8B10B, beziehungsweise 9B10B bei neueren Versionen werden die Daten für den Downlink in den oberen Bereich des Spektrums verschoben. Die Modulation erfolgt dabei mit Non-Return to Zero, kurz NRZ, einschließlich der Generation GMSL 2. Ab der Generation GMSL 3 wird PAM4 (Pulsamplitudenmodulation mit vier Stufen) verwendet. Die Übertragungsgeschwindigkeit hat sich in den letzten Jahren gesteigert. Die Generation mit GMSL 3 ermöglicht eine Datenrate von 12 Gbit/s. Es gibt verschiedene Serialisierer und Deserialisierer-Chips, welche eine Vielzahl von Video- und Steuerschnittstellen ermöglichen. Unterstützt werden dabei MIPI CSI-2 (mit C-PHY oder D-PHY), MIPI DSI, OpenLDI, eDP und HDMI. Nicht alle Chips sind untereinander kompatibel.

Kommt LVDS zum Einsatz?

Tatsächlich gibt es verschiedene Chip-Varianten, von denen auch welche mit LVDS betrieben werden. Das SerDes-Portfolio beinhaltet aber auch andere Varianten mit CML, HDMI oder CMOS/LVCMOS.

Lassen sich Kabeleinflüsse ausgleichen?

Die GMSL-SerDes-Technologie ermöglicht eine Langstreckenübertragung bis zu einer Entfernung von 15 m. Die Kameras können über das 50-Ω-Koaxialkabel oder das 100-Ω-Shielded Twisted Pair (STP) 15 m vom Host-Prozessor entfernt aufgestellt werden, um mit voller Geschwindigkeit zu arbeiten und dennoch eine hohe Bildrate und weniger Latenz zu unterstützen. Außerdem kann eine höhere Kabeldämpfung bei höheren Frequenzen durch Verwendung eines adaptiven Leitungsentzerrers in GMSL kompensiert werden. Dieser Kabel-Equalizer verfügt über 12 Kompensationsstufen für bis zu 30 m Koax- und 15 m STP-Kabel. Am anderen Ende beträgt die maximale Kabellänge für eine standardmäßige MIPI® CSI-2-Kameraverbindung 30 cm.