Ethernet automobile : l’offre en circuits BroadR-Reach tient désormais la route

[EDITION ABONNES] Depuis quelques mois, les annonces de circuits de communication Ethernet qualifiés pour l’automobile et compatibles avec la technologie BroadR-Reach à 100 Mbit/s sur une seule paire de cuivre torsadée se multiplient. ...

Créée en 2011 par BMW, Broadcom, Freescale, Harman, Hyundai Motor et NXP pour promouvoir l’adoption d’Ethernet dans les applications d’aide à la conduite et d’info-divertissement embarquées dans les véhicules, l’alliance Open (One-Pair EtherNet), désormais forte de plus de 300 membres, a récemment annoncé une progression « significative » du nombre de modèles de voitures qui adoptent le standard Open, basé sur la technologie BroadR-Reach de Broadcom. Une technologie qui permet la diffusion de données à 100 Mbit/s sur une seule paire torsadée non blindée, gage de réduction des coûts et du poids des câblages. Et qui sous-tend aussi la norme IEEE 802.3bw 100Base-T1 dont la publication officielle est prévue début 2016.

La BMW Série 7 embarque l'Ethernet à 100 Mbit/s

Parmi les véhicules ayant opté pour l’Ethernet à la sauce BroadR-Reach, l’alliance Open cite les modèles X3, X4, X5, X6, i3, i8, Série 6 et Série 7 de BMW, les modèles XJ et XF de Jaguar et la Passat de Volkswagen. Et le phénomène devrait rapidement s’amplifier. « Les constructeurs automobiles comptent utiliser Ethernet pour un large éventail d’applications et de fonctions, notamment dans les domaines de la sécurité, des systèmes d’information au conducteur, des systèmes d’aide évoluée à la conduite ADAS et du divertissement à bord, note Thilo Koslowski, vice-président en charge de l’automobile pour la société d’études de marché Gartner. Nous estimons que, d’ici à 2023, 162 millions de nœuds Ethernet pour 242 millions de ports seront embarqués dans des véhicules grand public au niveau mondial. »

Pour l’alliance Open, la progression de l’Ethernet à 100 Mbit/s dans les véhicules tient essentiellement au fait que plusieurs fournisseurs majeurs de circuits intégrés ont acquis sous licence ou déjà injecté cette technologie au sein de composants ou de modules pour l’automobile, à l’instar de NXP ou Freescale (qui s’apprêtent d’ailleurs à ne faire plus qu’une seule et même société). Freescale a notamment échantillonné dès 2014 un microcontrôleur 32 bits à architecture Power (le Qorriva MPC5606E) caractérisé par l’intégration d’une couche PHY BroadR-Reach, réalisée dans le cadre d’un partenariat avec Broadcom. Une première dans le domaine des microcontrôleurs dédiés aux systèmes de surveillance par caméras sur 360°.

Tout un portefeuille de circuits BroadR-Reach chez NXP

Premier grand fabricant de semi-conducteurs à dévoiler officiellement un portefeuille de circuits intégrés Ethernet conçus spécifiquement pour les véhicules, NXP, pour sa part, a commencé durant l’été 2015 à échantillonner des émetteurs/récepteurs (TJA1100) et des commutateurs (SJA1105) compatibles avec le standard BroadR-Reach. Pour la firme batave, qui à ce jour a vendu six milliards de circuits d’émission/réception CAN, LIN ou FlexRay sur le marché automobile, Ethernet va constituer à terme l’épine dorsale des réseaux embarqués dans les véhicules autonomes et connectés. Et, dans cette perspective, NXP a bâti son offre sur une approche modulaire à base d’émetteurs/récepteurs et de circuits de commutation pour autoriser des combinaisons qui, selon la société, peuvent convenir à différentes architectures réseau, des voitures bas coût aux véhicules de luxe.

Selon NXP, Ethernet va constituer à terme l’épine dorsale des réseaux embarqués dans les véhicules autonomes et connectés

Dans le détail, les circuits Ethernet PHY TJA1100, proposés en boîtier HVQFN de 6 x 6 mm2, supportent en standard des modes à basse consommation (afin de sauvegarder l’autonomie des batteries lorsque le moteur est éteint). Ils seront lancés en production de volume d’ici à la fin de l’année. Développé dans le cadre d’une collaboration étroite avec l’autrichien TTTech engagée en septembre 2013, le commutateur Ethernet SJA1105 à cinq ports embarque, quant à lui, la technologie Ethernet déterministe pour garantir des délais bornés dans des applications où la sûreté de fonctionnement est indispensable. Le circuit, qui supporte des débits jusqu’à 1 Gbit/s, est compatible avec des standards comme Ethernet (IEEE 802.3), Time-Triggered Ethernet (SAE AS6802), Audio Video Bridging (AVB) et Time-Sensitive Networking (TSN). Selon NXP, les premiers échantillons du commutateur SJA1105 ont déjà été testés avec succès par des constructeurs automobiles.

Broadcom ne lâche pas l'affaire

A l’origine du standard BroadR-Reach, Broadcom n’est pas en reste. Le fabricant de semi-conducteurs qui disposait dès la fin 2012 de circuits d’émission/réception et de commutation ad hoc qualifiés pour un usage dans les véhicules, a annoncé il y a quelques semaines sa nouvelle génération de commutateurs Ethernet automobiles avec couches PHY et filtres passe-bas intégrés. Selon l’Américain, la famille de circuits BCM8953x, gravés en technologie 28 nm (contre 65 nm pour la génération précédente), affiche une empreinte silicium de 50% plus faible pour une consommation abaissée de 30%. Intégrant un cœur ARM Cortex-R4 prévu à cet effet, les commutateurs peuvent aussi prendre à leur charge les mécanismes IEEE 802.1 AVB (Audio/Video Bridging) qui visent à permettre aux réseaux Ethernet de véhiculer des flux audio et vidéo avec une excellente qualité de service.

On notera par ailleurs que la société OmniPHY, fournisseur reconnu de blocs de propriété intellectuelle pour couche physique Ethernet (avec 34 millions d’IP commercialisées à travers divers fabricants de semi-conducteurs), vient d’annoncer la disponibilité d’une IP Ethernet qualifiée pour l’automobile et compatible avec le standard IEEE 802.3 100Base-T1. Une première selon la société indo-américaine qui table sur une intégration rapide de sa technologie au sein de circuits pour capteurs, radars ou caméras.

Le Gbit/s en ligne de mire !

D'autres encore ont les yeux rivés vers un avenir plus lointain. Sous la référence 88Q2112, le fabricant de semi-conducteurs Marvell compte en effet échantillonner dès ce mois de novembre 2015 un circuit PHY d’émission/réception Ethernet à 1 Gbit/s que la société américaine présente comme le premier compatible avec le projet de norme IEEE 802.3bp (1000Base-T1). Ce futur standard vise à permettre la transmission d’un débit bidirectionnel de 1 Gbit/s sur une seule paire torsadée en cuivre. « Marvell a tenu un rôle déterminant  dans le développement du standard IEEE 802.3bp qui vise à répondre aux besoins croissants en bande passante exprimés par les fabricants de systèmes d’aide évoluée à la conduite ADAS de plus en plus sophistiqués », indique Philip Poulidis, vice-président et directeur général des activités Automobile, Sans fil et Internet des objets chez Marvell. Selon la société, le circuit PHY 88Q2112 est capable de transmettre un flux vidéo 720p30 non compressé issu d’une caméra ainsi que plusieurs flux vidéo HD (compressés) jusqu’à une résolution de 4K. Il peut aussi être utilisé pour agréger plusieurs domaines Ethernet à 100 Mbit/s.