La quantité de données que doivent traiter les processeurs dans les véhicules industriels ne cesse d’augmenter. Si les micro-processeurs gagnent en capacité de traitement, la question du transport du signal devient de plus en plus sensible. Pour cette raison, ZF s’intéresse à la fibre optique.
ZF poursuit le développement de son supercalculateur ProAI pour l’Ethernet optique multi-gigabit. De nouvelles puces et connecteurs permettent désormais la transmission de données via des fibres optiques de qualité automobile, conformément à la norme IEEE 802.3cz. « Cette transmission ultra-rapide est une technologie clé pour les futurs systèmes électriques des véhicules définis par logiciel », explique Oliver Briemle, Head of Cross-Domain Computing chez ZF. La production en série pourrait démarrer dès 2026. Ce sont tous les véhicules qui sont potentiellement concernés, voitures particulières, autocars, autobus et camions.
Cette technologie prend tout son sens évidemment dans les véhicules autonomes. La norme prend en charge des vitesses de transfert de 2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 25 Gbit/s et 50 Gbit/s. Ces vitesses élevées sont essentielles pour gérer les volumes de données croissants générés par les applications modernes telles que la conduite autonome (ADAS), l’infodivertissement (IVI) et les services connectés. Les temps de latence, stratégiques pour les véhicules autonomes ou les systèmes de sécurité des véhicules actuels (AEBS par exemple) seraient également réduits.
Selon les tests réalisés par ZF, l’Ethernet optique multi-gigabit s’affirmerait comme une option polyvalente et pérenne pour la communication des données. On sait que les systèmes multiplexés par BUS-CAN arrivent parfois à leurs limites de traitement, au point que les constructeurs hiérarchisent les signaux et la vitesse de traitement des données selon les fonctions concernées (sécurité du freinage, gestion moteur et dépollution, équipements de confort).
Une vieille connaissance sur le retour
La transmission de données optiques est une technologie clé utilisée dans de nombreux systèmes de télécommunication. De façon plus anecdotique, la fibre optique fut utilisée pour l’éclairage de la planche de bord des Fiat 131 dès 1974. Elle repose sur la transmission de signaux lumineux à travers des câbles en fibre optique de verre (GOF – Glass Optical Fiber) ou en fibre optique plastique (POF – Plastic Optical Fiber). Les câbles à fibre optique offrent une large bande passante et de faibles pertes. La propagation de la lumière dans ces fibres repose sur le principe de la réflexion totale interne. Lorsque la lumière pénètre dans la fibre, elle est réfléchie aux interfaces entre le noyau et la gaine de la fibre, ce qui la maintient piégée dans le noyau et lui permet de se propager le long de la fibre. Argument choc pour l’industrie automobile, ce type de câblage offre une grande fiabilité, une bande passante plus large et des pertes réduites.
Argument intéressant pour les camions, les autocars et autobus, et tous les véhicules ferroviaires, ces systèmes à fibre optique permettent une distance de transmission nettement supérieure à celle des anciens systèmes à base de cuivre. L’Ethernet optique multi-gigabit peut transmettre des données sur des distances allant jusqu’à 40 mètres.
L’utilisation de la fibre optique, comparée aux câbles en cuivre, permet de réduire considérablement le poids.
Une application privilégiée sur les véhicules électriques à batteries ?
Un autre aspect sécuritaire mis en avant par ZF concerne la résistance aux perturbations électromagnétiques. Les fibres optiques (OM3) conformes à la norme IEEE 802.3cz-2023 amélioreraient la fiabilité et la durabilité des systèmes de transmission de données. Elles ne seraient pas sensibles aux interférences électromagnétiques et assureraient une transmission stable, même dans des conditions environnementales extrêmes. De plus, elles permettent une communication de données galvaniquement isolée entre différents niveaux de tension et sont plus résistantes au vieillissement, assurant ainsi une utilisation prolongée. Ce dernier point prend toute sa valeur à bord des véhicules électriques à batteries de traction.
Les fibres optiques OM3 spécifiées dans la norme IEEE 802.3cz-2023 sont largement utilisées dans le monde entier et sont déjà produites en grandes quantités. Les volumes de production actuels de VCSEL (diodes laser) et de photodiodes, destinés à être utilisés dans les longueurs d’onde spécifiées sont également très élevés. Cela permet de réduire les coûts de production et rend la technologie économiquement intéressante pour une utilisation en série dans l’industrie automobile.
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