نام نویسنده: مريم زمردى مقدم
همکاران سیستم – تا كنون هيچ فناورى به اندازه فناورى اطلاعات و ارتباطات عملكرد اتومبيل‌ها را در سال‌هاى گذشته تحت تاثير قرار نداده است. در مقاله‌هاى پيشين اشاره شد كه چه‌گونه سيستمهاى بر مبناى الكترونيك مى‌توانند بيشينه‌ى امنيت، آسايش، اطلاعات و سرگرمى را براى راننده ايجاد كنند. چنين سيستمهاى الكترونيكى به وسيله تعداد زيادى از سازندگان اتومبيل، مشخص و توسط كارپردازان توليد شده‌اند.
در حالى كه در گذشته استفاده از سيم‌كشى يك روش طراحى رايج در اتومبيل‌ها بود، امروزه به منظور كاهش وزن وسيله نقليه و مصرف سوخت شبكه‌هاى باس در داخل اتومبيل پيش‌بينى شده‌اند. اين مقاله به استانداردهاى ارتباطى جارى و اينده‌ى اتوموتيو اشاره مى‌كند كه شامل CAM، LIN، Byteflight و MOST همراه با استاندارهاى ارتباطى اتوموتيو در حال ظهور همچون TFCAN، TTP و Flex Ray
سيستمهاى اتوموتيو امروزه در گروه سيستمهاى توزيعى پيچيده با تقاضاهاى گوناگون از توانمندى‌هاى شبكه قرار مى‌گيرند. كاربرد اتوموتيو شامل چندين واحد كنترل الكترونيكى ECU است. در يك سيستم اتوموتيو كه شامل چندين كاربرد باشد، ممكن است بيش از 70 ECU براى توزيع بيش از 2500 سيگنال مورد نياز باشد. تعدد سيستم‌ها و ارتباطات موجب پيچيدگى در شبكه‌هاى ارتباطى اتومبيل‌ها مى‌شود. براى مديريت پيچيدگى در صنعتى اتوموتيو چندين كنسرسيوم بزرگ راه‌اندازى شده‌اند تا روى يك معمارى الكترونيكى قابل گسترش و همچنن يك سيستم ارتباطى قابل گسترش مشترك كه بتواند از سيستمهاى اتوموتيو آينده پشتيبانى كند، توافق كنند. در آينده‌اى نزديك سيستمهاى هيدروليكى اتوموتيو همچون سيستمهاى رانندگى و ترمز با شبكه‌هاى ارتباطى جاى‌گزين سيستمهاى سيمى خواهند شد. راه‌حل‌هاى پيشنهادى سازندگان اتومبيل براى استفاده از سيستمهاى اتومبيل هيدروليكى در اصطلاح سيستمهاى X-By-Wire يا (XBW) ناميده مى‌شود.
نيازمندى‌هاى ارتباطى اتوموتيو
نيازمندى‌هاى يك شبكه ارتباطى اتومبيل از كاربردهايى كه اين شبكه بايد از آن پشتيبانى كند، ناشى مى‌شود. كاربردهاى عمده اتومبيل كه شامل شبكه و كاربر باس‌هاى ميدان مى‌شوند، XBW هستند، كه عبارت‌اند از: سيستمهاى كلاسيك، سيستمهاى Power Train، Infotainment يا Multimedia. با نگاهى به سيستمهاى XBW دو نياز بسيار مهم قابليت اعتماد و تحمل‌پذيرى خرابى است. اگرچه براى سيستمهاى كلاسيك قطعيت مهم‌تر است در سيستمهاى جديد مهم‌ترين نياز پهناى باند است. دستگاه‌هاى چند رسانه‌اى به پهناى زياد باند و توانايى‌هاى plug-n-plexy نياز دارند. امروزه از چندين زمينه باس مختلف براى توجه به اين تقاضاهاى ارتباطى استفاده مى‌شود. مساله بزرگى كه توليدكنندگان سيستم اتوموتيو با آن سر و كار دارند تعدد و تنوع فناورى‌هاى باس است. براى به هم متصل كردن اين سيستم‌ها به پهناى بالاى باند به همراه انعطاف‌پذيرى و قطعيت نياز است. بهترين راه اين است كه از تعداد كم‌ترى فناورى عمومى استفاده كنيم. براى كاهش پيچيدگى موجود در اين سيستم اتوموتيو مدرن بهتر است كه روى يك مجموعه از توافق‌هاى شبكه‌اى كه مى‌توانند در بسيارى از كاربردها در يك سيستم معمولى اتوموتيو پيدا شوند، اتفاق شود.
فناورى‌هاى رايج
بعضى از رايجترين فناورى‌هاى باس كه امروزه ECUها را به هم متصل مى‌كنند، عبارت‌اند از CAN، LIN، Byteflight و MOST.
CAN: شبكه ناحيه‌اى كنترل‌گر براى اولين بار در سال 1981 به وسيله كمپانى بوش ايجاد شد. در 1994 به عنوان يك استاندارد ايزو درآمد و امروزه از پركاربردترين شبكه‌هاى ويژه وسايل نقليه است. CAN فريمهاى پيغام را به روشى رخدادگرا انتقال مى‌دهد. اين فريم‌ها مى‌توانند با سرعت‌هايى تا 1 مگابايت بر ثانيه انتقال داده شوند اگرچه 500 كيلوبايت بر ثانيه رايجترين انتخاب در سرعت انتقال اين فريم‌هاست. براى مثال كنترل موتور، سيستمهاى ABS و كروزكنترل با سرعت‌هاى كم‌تر از 125 كيلوبايت بر ثانيه انتقال داده مى‌شوند. از اين فناورى در سيستمهاى مربوط به آسايش اتومبيل استفاده مى‌شود؛ براى مثال كنترل صندلى و پنجره.
LIN: شبكه اتصال محلى يك فيلدباس زمان‌گرا (راه‌اندازى‌شونده به وسيله زمان) است. به وسيله LIN فريمهاى پيغام با سرعتى تا 20 كيلوبايت بر ثانيه انتقال داده مى‌شوند. رسانه فيزيكى در اين سيستم يك سيم واحد است. LIN يك استاندارد باز است كه در سيستمهاى اتوموتيو براى كنترل دستگاه‌هايى همچون صندلى، حس‌گرهاى نور و كنترل آب و هوا استفاده مى‌شود. LIN اغلب به همراه CAN و به عنوان مكمل آن استفاده مى‌شود. اين سيستم ارزان‌تر و ساده‌تر است و هنوز ارتباطات مورد نياز بسيارى از كاربردهاى اتومبيل را ايجاد مى‌كند.
Byteflight: در 1996، بى‌ام‌‌و شروع به توسعه اين سيستم كرد كه يك شبكه دست‌رسى چندگانه انعطاف‌پذير تقسيم زمانى است. رسانه فيزيكى استفاده شده در اين سيستم فيبر نورى پلاستيكى است. يكى از توانايى‌هاى پروتكل Byteflight پشتيبانى از انتقال پيام رخدادگراست، اگرچه انتقال فريم پيغام هم به صورت ديناميك و هم به صورت استاتيك ممكن است. اين سيستم تاخيرهاى ثابت از پيش تعيين‌شده را براى تعداد محدودى از پيام‌هاى زمان واقعى با اولويت بالا تضمين مى‌كند. افزون بر اين فرستاندن پيغام‌هاى غيرواقعى به يك روش اولويت‌‌بندى شده با مكانيسمى خاص امكان‌پذير است.
كاربردهاى معمول كه به وسيله اين شبكه پشتيبانى مى‌شوند، شامل سيستمهاى كيسه هوا، كشش‌دهنده‌هاى كمربند ايمنى و ساير سيستمهاى ايمنى درون اتومبيل مى‌شود؛ چرا كه اين گونه سيستم‌ها به زمان‌هاى پاسخ سريع و انجام ماموريت كوتاه نياز دارند.
MOST: براى پشتيبانى از ارتباطات كاربردهاى مولتى‌مديا، MOST يا انتقال سيستمهاى رسانه‌گرا استفاده مى‌شود. اين فناورى براى اولين بار در 1997 راه‌اندازى شد و قادر است هم ترافيك زمان‌گرا و هم ترافيك رخدادگرا را با انتقال فريم قابل پشتيبانى، پيش‌بينى كند. MOST در آينده نزديك با سرعت‌هاى 150 مگابايت بر ثانيه در دست‌رس خواهد بود. در اين فناورى از فيبر نورى پلاستيكى براى رسانه‌ى انتقالى استفاده مى‌شود. كاربردهاى عمومى MOST عبارت‌اند از: اتصال ميان telematic و infotainment مانند نمايش‌گرهاى ويديويى، سيستمهاى هدايت جى‌پى‌اس، بلندگوهاى فعال و راديوهاى ديجيتال. MOST اولين فناورى شبكه بود كه به وسيله DVD-CCA براى حمل رشته‌هاى ويديويى ديجيتال حفاظت‌شده مورد تصويب قرار گرفت.
در بخش بعدى اين مقاله فناورى‌هاى آينده بررسى خواهد شد.
