Ajoneuvojen Ethernet : Kilpailukyky autoteollisuudessa
Mäkelä, Santeri (2024)
Mäkelä, Santeri
2024
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-02-26
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202402122241
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202402122241
Tiivistelmä
Tässä työssä tutkitaan Ajoneuvojen Ethernetiä sekä sen kilpailukykyä muiden suosittujen verkkoteknologioiden joukossa. Ajoneuvojen Ethernetillä tarkoitetaan ’T1’-päätteisiä Ethernet standardeja, jotka tunnetaan kaapelointitavastaan johtuen myös nimellä Single-Pair Ethernet (SPE). Ethernetin lisäksi esiteltäviä verkkoteknologioita ovat CAN, LIN, FlexRay ja MOST. Näitä verkkoteknologioita hyödynnetään myös lopullisessa vertailussa. Työn tavoitteena on selvittää, miten Ajoneuvojen Ethernet soveltuu autojen sisäiseen tiedonsiirtoon ja kuinka hyvin se kykenee kilpailemaan muiden verkkoteknologioiden kanssa. Työ on tehty kirjallisuusselvityksenä.
Autoihin lisätään jatkuvasti uusia toimintoja sekä kehittyneempiä järjestelmiä. Nämä modernit järjestelmät vaikuttavat yleisesti myös tiedonsiirron vaatimustasoon. Tiukentuneet vaatimukset ovat osoittaneet perinteisten verkkoteknologioiden rajoittuneisuuden esimerkiksi siirtonopeuksien osalta. Tämä nopeasti kehittyvä ympäristö tarvitseekin suorituskykyisen verkkoteknologian, jolla pystyttään vastaamaan myös tulevaisuuden haasteisiin.
CAN, LIN, FlexRay ja MOST ovat olleet suosittuja verkkoteknologioita autojen tiedonsiirtover koissa. Etenkin CAN-väylät ovat olleet suuressa suosiossa jo useamman vuosikymmenen ajan. Perinteisiä Ethernet-standardeja on hyödynnetty autoteollisuudessa esimerkiksi diagnostiikkateh tävissä, mutta laajempaan käyttöön Ethernet on siirtynyt vasta T1-standardien myötä. T1-stan dardeista esitellään tässä työssä neljä eri versiota: 100BASE-T1, 1000BASE-T1, MultiGBASE T1 sekä 10BASE-T1S.
Työssä tehdyt havainnot osoittavat Ajoneuvojen Ethernetillä olevan selkeitä etuja perinteisiin verkkoteknologioihin nähden. Ethernet pystyy tarjoamaan korkeita siirtonopeuksia, erinomaisia reaaliaikaominaisuuksia (AVB/TSN), joustavia verkkorakenteita sekä törmäyksetöntä viestintää. Kustannustehokkuus on kuitenkin yksi merkittävimmistä tekijöistä autoteollisuudessa. Ethernet toteutukset eivät olekaan halvimpia, mutta hintataso on silti kilpailukykyinen Ethernetin tarjoamiin ominaisuuksiin nähden. Ethernetillä on myös laaja-alaisempia hyötyjä, sillä se kykenee monipuo lisuudellaan yksinkertaistamaan autojen verkkorakenteita ja samalla lisäämään yhteensopivuutta muiden Ethernet-verkkojen kanssa.
Tutkimuksessa huomataan, että Ethernet on pystynyt vaikuttamaan perinteisten verkkotekno logioiden suosioon luomalla kilpailua moniin eri käyttökohteisiin. Esimerkiksi FlexRay- ja MOST toteutusten suosio on kääntynyt laskuun, mikä on ainakin osittain Ethernetin ansiota. Selkeää kilpailua on syntynyt myös CAN- ja LIN-toteutusten kohdalla. CAN-väylät ovat kuitenkin pysyneet relevantteina uusien kehitysaskeleiden myötä ja LIN-väylät kustannustehokkuutensa ansiosta. Ajoneuvojen Ethernet sopii siis autojen tiedonsiirtoon erinomaisesti ja sen kilpailukyky on hyvällä tasolla myös tulevaisuutta ajatellen.
Autoihin lisätään jatkuvasti uusia toimintoja sekä kehittyneempiä järjestelmiä. Nämä modernit järjestelmät vaikuttavat yleisesti myös tiedonsiirron vaatimustasoon. Tiukentuneet vaatimukset ovat osoittaneet perinteisten verkkoteknologioiden rajoittuneisuuden esimerkiksi siirtonopeuksien osalta. Tämä nopeasti kehittyvä ympäristö tarvitseekin suorituskykyisen verkkoteknologian, jolla pystyttään vastaamaan myös tulevaisuuden haasteisiin.
CAN, LIN, FlexRay ja MOST ovat olleet suosittuja verkkoteknologioita autojen tiedonsiirtover koissa. Etenkin CAN-väylät ovat olleet suuressa suosiossa jo useamman vuosikymmenen ajan. Perinteisiä Ethernet-standardeja on hyödynnetty autoteollisuudessa esimerkiksi diagnostiikkateh tävissä, mutta laajempaan käyttöön Ethernet on siirtynyt vasta T1-standardien myötä. T1-stan dardeista esitellään tässä työssä neljä eri versiota: 100BASE-T1, 1000BASE-T1, MultiGBASE T1 sekä 10BASE-T1S.
Työssä tehdyt havainnot osoittavat Ajoneuvojen Ethernetillä olevan selkeitä etuja perinteisiin verkkoteknologioihin nähden. Ethernet pystyy tarjoamaan korkeita siirtonopeuksia, erinomaisia reaaliaikaominaisuuksia (AVB/TSN), joustavia verkkorakenteita sekä törmäyksetöntä viestintää. Kustannustehokkuus on kuitenkin yksi merkittävimmistä tekijöistä autoteollisuudessa. Ethernet toteutukset eivät olekaan halvimpia, mutta hintataso on silti kilpailukykyinen Ethernetin tarjoamiin ominaisuuksiin nähden. Ethernetillä on myös laaja-alaisempia hyötyjä, sillä se kykenee monipuo lisuudellaan yksinkertaistamaan autojen verkkorakenteita ja samalla lisäämään yhteensopivuutta muiden Ethernet-verkkojen kanssa.
Tutkimuksessa huomataan, että Ethernet on pystynyt vaikuttamaan perinteisten verkkotekno logioiden suosioon luomalla kilpailua moniin eri käyttökohteisiin. Esimerkiksi FlexRay- ja MOST toteutusten suosio on kääntynyt laskuun, mikä on ainakin osittain Ethernetin ansiota. Selkeää kilpailua on syntynyt myös CAN- ja LIN-toteutusten kohdalla. CAN-väylät ovat kuitenkin pysyneet relevantteina uusien kehitysaskeleiden myötä ja LIN-väylät kustannustehokkuutensa ansiosta. Ajoneuvojen Ethernet sopii siis autojen tiedonsiirtoon erinomaisesti ja sen kilpailukyky on hyvällä tasolla myös tulevaisuutta ajatellen.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8800]