Transmisión óptica de datos en la red de a bordo

Entrevista con Helmut Pritz acerca de las ventajas y las posibilidades de la transmisión óptica de datos en el sector automovilístico, tasas de transmisión de hasta 100 Gbps y los proyectos de innovación del ámbito de «fibra óptica» en MD.

Helmut, cuéntame un poco sobre ti. ¿Qué es lo que más te gusta de tu trabajo?

Soy Helmut, tengo 53 años, estoy casado y soy padre de dos hijos, que ya son adultos. Llegué a MD en 2013, he desempeñado diferentes funciones y ahora soy responsable del área de transmisión óptica de datos en el departamento de Technical Product Management. Este trabajo es especialmente atractivo para mí porque me ofrece la posibilidad de influir en el desarrollo de nuevos sistemas de transmisión y de estar en contacto directo con los clientes. En el ámbito personal, soy voluntario y presidente de un club de esquí y me gustan los vehículos históricos.

¡Muchas gracias por esta información personal, Helmut! Ahora, vamos a hablar sobre tu área de producto: la transmisión óptica de datos. En tu opinión, ¿cuál es la mejor solución para la transmisión de datos en el vehículo pasando de 10 Gbps: la óptica o la eléctrica?

Esa es una pregunta realmente difícil. Como todo en esta vida, ambos sistemas tienen ventajas y desventajas. En mi opinión, ambos tienen razones que justifican su existencia, ya que su uso está destinado a determinadas aplicaciones en el vehículo. Si, por ejemplo, nos fijamos en la transmisión eléctrica de datos, funciona bien en áreas con pocas interferencias electromagnéticas y con solo unas cuantas medidas adicionales. Sin embargo, si se usa esta tecnología en áreas con muchas interferencias electromagnéticas, el esfuerzo de procesamiento de las señales aumentará exponencialmente. En este caso, la transmisión óptica de señales ofrece ventajas notables, ya que no es propensa a las interferencias electromagnéticas.

¿La transmisión óptica de datos soluciona los problemas físicos de la transmisión eléctrica en el vehículo?

La transmisión óptica de datos se conoce en la industria automotriz desde hace más de 20 años. Debido a su gran ventaja en lo que respecta a la compatibilidad electromagnética, en el pasado ya se ha utilizado para aplicaciones seguras y para sistemas de “Infotainment”. El inconveniente de esta tecnología era que no era suficientemente robusta, y además era demasiado grande y costosa.

Un problema considerable de la transmisión eléctrica de datos es la tendencia a las interferencias electromagnéticas, que aumenta con la creciente electrificación de los vehículos y las elevadas tasas de transmisión de datos. Para contrarrestar estos efectos, se utilizan componentes electrónicos para el procesamiento de señales con el fin de hacer legible la señal recibida. Para ello se utilizan componentes como ecualizadores, “common mode choke” y filtros CEM.

Otro problema es que, al aumentar las tasas de datos, también debe aumentar la frecuencia de transmisión y, por lo tanto, la atenuación de señales en los cables y los conectores crece exponencialmente. Esto requiere un nuevo diseño de los cables y los conectores con el fin de minimizar la atenuación. A su vez, la consecuencia de ello es que hay que aumentar las geometrías para crear condiciones más óptimas. Las investigaciones realizadas por IEEE802.3cz han demostrado que a unos 25 Gbps se alcanzan los límites físicos con un costo razonable.

Dado que todas estas medidas conllevan más y más gastos, resulta necesario crear una alternativa. La transmisión óptica de datos es capaz de solucionar todos los problemas técnicos, pero actualmente aún no está disponible para la industria del automóvil.

En tu opinión, ¿cuáles son los desafíos a la hora de integrar la transmisión óptica de datos en el vehículo?

Al igual que con todas las tecnologías nuevas, los OEM son escépticos en principio, porque la introducción de nuevos sistemas se percibe como un riesgo. Además, la transmisión óptica de datos tiene una connotación negativa de los tiempos del bus MOST, ya que este no era un sistema óptimo para el mundo del automóvil. En este caso, existían muchos problemas de calidad que no tenían por qué atribuirse necesariamente a la tecnología.

Por lo tanto, uno de los desafíos más importantes es generar confianza en la nueva tecnología, y en un segundo paso, implementarla en la próxima generación de redes de a bordo. Además, los proveedores de sistemas deben considerarse como impulsores de la tecnología, ya que estos se han de familiarizar con la integración de los cables de fibra óptica en el mazo de cables, así como con los cabezales ópticos de PCB. Asimismo, es importante que todas estas empresas participen en la estandarización de la capa física para garantizar una integración perfecta en la red de a bordo del automóvil.

¿Cuáles son las ventajas principales de la transmisión óptica de datos en la red de a bordo?

En mi opinión, la ventaja principal de la transmisión óptica de datos es la flexibilidad. A través del mismo hardware puedo transferir a una velocidad de 1 Gbps como de 100 Gbps y más, sin tener que cambiar nada en la unidad de control ni en los cables. Otro extra considerable es que esta tecnología es completamente resistente frente a CEM y al mismo tiempo ofrece un aislamiento galvánico. Otro gran factor es que en el futuro aumentará bastante la demanda de cobre, pero los recursos son cada vez más escasos. Por tanto, la transmisión óptica de datos también contribuiría a solucionar el problema de recursos que se avecina.

Para los escépticos en lo que se refiere a la resistencia, hay que añadir que la fibra OM3 que se utiliza actualmente en la tecnología de los centros de datos ya ofrece valores de extracción superiores a 200 N y radios de flexión inferiores a 7,5 mm. Por lo tanto, ya no hay que preocuparse por la resistencia de los futuros sistemas.

¿Cuáles son los siguientes pasos para llevar esta tecnología al vehículo?

Desde mi punto de vista, los pasos más importantes son imponer la estandarización, promover esta tecnología entre los OEM y colaborar intensamente con los fabricantes de chips y las empresas Tier1 para conseguir que esta tecnología se establezca de forma generalizada.

¿Qué está haciendo MD para prepararse para ello?

Esto es un punto importante. MD ELEKTRONIK trabaja desde hace más de 20 años con la transmisión óptica de datos y desde 2020 con la tecnología óptica de Ethernet. En aquella época se inició un primer proyecto de innovación en el que se desarrolló un primer sistema de enchufe para Gigabit Ethernet. Este producto ya se está debatiendo y probando con diferentes OEM y empresas Tier1. Actualmente hay otro proyecto de innovación en curso para el desarrollo de la próxima generación en el ámbito de Multigigabit. Para tener en cuenta los requisitos necesarios durante el desarrollo, MD también trabaja con las organizaciones correspondientes, como IEEE802.3cz, que se ocupan de la especificación de tasas de transmisión de datos de hasta 100 Gbps.

Helmut, ¡muchas gracias por esta charla tan interesante!