Ethernet is de sleutel tot het autonome voertuig

Een revolutie in de auto-industrie staat voor de deur. Vijftien jaar geleden was de gedachte alleen al aan een commercial met een zelfrijdende auto sciencefiction. Terwijl bedrijven als Waymo grootschalige experimenten hebben uitgevoerd met honderden auto's in veldproeven, wat aantoont dat autonome voertuigen mogelijk zijn, was de veronderstelling dat het 15 tot 20 jaar zou duren om een ​​volwassen technologie te worden. Naarmate de tijd verstrijkt, beginnen mensen zich te realiseren dat deze revolutie eerder vroeger dan later zal plaatsvinden. De investeringen die bedrijven doen in zelfrijdende voertuigen zijn gigantisch. Er wordt ook gewerkt aan wetgeving om het wettelijke en regelgevende kader voor autonoom rijden te creëren.

Toch is de grootste belemmering voor commercieel beschikbare autonome voertuigen vertrouwen, of beter gezegd het wantrouwen dat mensen hebben in door machines aangedreven voertuigen. Volgens de National Safety Council (NSC) zijn er meer dan 100 dodelijke ongevallen per dag in de VS. Dit haalt bijna nooit de krantenkoppen. Een enkel Tesla- of Uber-ongeluk haalt echter de voorpagina en iedereen wordt nerveus. Mensen negeren de kleine lettertjes in het ongevallenrapport van de National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) over Tesla waarin staat dat het eerste jaar dat Tesla AutoPilot (automatische besturing) werd geïntroduceerd, het aantal ongevallen met Tesla-voertuigen met 40% daalde! Dit was zelfs vóór de aanvullende verbeteringen die Tesla in dit systeem aanbracht, nadat deze functie commercieel beschikbaar kwam.

Het Amerikaanse ministerie van Transport schat dat autonome voertuigen het aantal verkeersdoden met 94% kunnen verminderen door ongevallen als gevolg van menselijke fouten uit te sluiten.

Om echt het vertrouwen van mensen in machinaal aangedreven auto's te winnen, moeten autonome autosystemen uiterst betrouwbaar zijn. Het begint met het brein van het systeem, de SoC/GPU die kunstmatige intelligentie (AI)-programma's uitvoert om het 360-gradenbeeld rondom de auto nauwkeurig te analyseren en het juiste rijbeleid te definiëren. Het strekt zich uit tot de ogen en oren van de auto, de camera's en andere sensoren. Deze camera's en sensoren moeten onder alle extreme omstandigheden betrouwbaar werken, of het nu 's nachts, bij slecht weer of bij extreem hoge temperaturen is.

De volgende grote uitdaging is om het zenuwstelsel te bouwen dat alles met elkaar verbindt. Dit is het In-Vehicle Network (IVN) dat gegevens op betrouwbare wijze tussen de verschillende knooppunten van het netwerk vervoert en de redundantie biedt die een systeem zonder storingen oplevert.

Bovendien groeien de snelheid van het IVN en de complexiteit ervan parallel met de overgang van niveau 1-2 naar niveau 3-4 – met niveau 5 in het verschiet – zoals weergegeven in figuur 1.

Figuur 1. Het pad naar volledige autonomie

Terwijl voertuigen van niveau 1-2 met geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS) een tot drie camera's met een lage resolutie bevatten, samen met een basiscontroller die minimale beslissingen neemt, voornamelijk voor remmen en snelheid, is het systeem voor een voertuig van niveau 4-5 meer als een datacenter op wielen. Systemen van niveau 4-5 zullen 10 tot meer dan 20 camera's en sensoren hebben, plus een paar gecentraliseerde computersystemen die verantwoordelijk zijn voor alles, inclusief vision-analyse, rijbeleid, telematica met hoge bandbreedte en geavanceerde opslagsystemen. Al deze knooppunten moeten zijn verbonden met een betrouwbaar netwerk dat de snelheid, quality-of-service (QoS) en beveiligingsniveaus kan bieden die worden verwacht in autonome voertuigen.

In de afgelopen 30 jaar zijn er veel protocollen en oplossingen ontwikkeld voor de IVN op basis van de eisen van Level 1-2 auto's. De afgelopen jaren zijn er een paar nieuwe protocollen geïntroduceerd, die grotendeels in eigendom zijn, met als doel een oplossing te bieden voor toekomstige Level 3-4-5-auto's. Toen de markt eenmaal de vereisten en complexiteit van het netwerk voor toekomstige auto's had vastgesteld, erkenden veel OEM's en Tier-1's dat Ethernet het grootste potentieel had om aan alle behoeften voor deze netwerken te voldoen.