sistema telemàtic i multimèdia en fibra Òptica per...
TRANSCRIPT
Sistema Telemàtic i Multimèdia en Fibra Òptica perl'Automòbil
AUTOR: Luís Miguel Muñoz GarcíaDIRECTOR: Lluís F. Marsal Garví
DATA: Setembre / 2002
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 1
ÍNDEX GENERAL.
ÍNDEX GENERAL Pàg 1
ÍNDEX ESPECÍFIC Pàg 2
AGRAÏMENTS Pàg 4
CONVENIS DEL DOCUMENT Pàg 5
0.- INTRODUCCIÓ Pàg 6
1.- ESCENARI ACTUAL I TECNOLOGIA A L’AUTOMÓBIL Pàg 9
2.- FUNCIONS I ARQUITECTURES Pàg 23
3.- SISTEMA COMPATIBLE MOST Pàg 39
4.- DISSENY DEL SISTEMA GLOBAL Pàg 54
5.- CONNEXIONAT EN FIBRA ÒPTICA Pàg 101
6.- TESTS DE LABORATORI Pàg 132
7.- CONCLUSIONS Pàg 157
8.- BIBLIOGRAFIA Pàg 158
ANNEXE 1: ESPECIFICACIONS I NORMATIVES
ANNEXE 2: CÀLCUL DEL PES DEL CABLEJAT
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 2
ÍNDEX ESPECÍFIC.
ÍNDEX GENERAL Pàg 1
ÍNDEX ESPECÍFIC Pàg 2
AGRAÏMENTS Pàg 4
CONVENIS DEL DOCUMENT Pàg 5
0.- INTRODUCCIÓ Pàg 6
0.1- Qué és un sistema telemàtic i multimèdia? Pàg 6
1.- ESCENARI ACTUAL I TECNOLOGIA A L’AUTOMÓBIL Pàg 9
1.1.- Problemàtica associada al fil de coure Pàg 11
1.2.- Problemàtica associada a la fibra òptica Pàg 14
1.3.- Conclusió Pàg 14
1.4.- Tecnologies i protocols Pàg 15
2.- FUNCIONS I ARQUITECTURES Pàg 23
2.1.- Introducció Pàg 23
2.2.- Assumpcions generals Pàg 23
2.3.- Gama baixa Pàg 24
2.4.- Gama mitja Pàg 26
2.5.- Gama alta Pàg 27
2.6.- Escalabilitat i flexibilitat Pàg 28
2.7.- Resum de les especificacions Pàg 38
3.- SISTEMA COMPATIBLE MOST Pàg 39
3.1.- Cooperació MOST Pàg 39
3.2.- Evolució de la tecnologia MOST Pàg 40
3.3.- Arquitectura MOST Pàg 41
3.4.- Tipus de dades Pàg 47
3.5.- Topologia i cablejat físisc Pàg 48
3.6.- Aspectes a tenir en conta al disseny del sistema Pàg 52
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 3
4.- DISSENY DEL SISTEMA GLOBAL Pàg 54
4.1.- Introducció Pàg 54
4.2.- Sistema telemàtic i multimèdia en un vehicle de
gama baixa Pàg 65
4.3.- Sistema telemàtic i multimèdia en un vehicle de
gama mitja Pàg 72
4.4.- Sistema telemàtic i multimèdia en un vehicle de
gama alta Pàg 81
4.5.- Estudi comparatiu del pes del sistema Pàg 91
4.6.- Estudi comparatiu del cost del sistema Pàg 99
5.- CONNEXIONAT EN FIBRA ÒPTICA Pàg 101
5.1.- Introducció Pàg 101
5.2.- Generalitats del disseny d’un connector per FO Pàg 102
5.3.- Disseny d’un connector per fibra òptica Pàg 110
5.4.- Disseny d’un connector híbrid Pàg 118
5.5.- Connector SMART Pàg 123
6.- TESTS DE LABORATORI Pàg 132
6.1.- Introducció Pàg 132
6.2.- Tests de laboratori per connectors de FO Pàg 134
6.3.- Tests de laboratori per la fibra òptica Pàg 146
7.- CONCLUSIONS Pàg 157
8.- BIBLIOGRAFIA Pàg 158
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 4
AGRAÏMENTS.
Agraeixo a totes aquelles persones que em van donar la oportunitat i que han fet
posible la ralització d’aquest projecte final de carrera. La seva paciència amb mi i el seu
inestimable ajut han fet d’aquest treball un èxit personal. Crec que la millor manera de
demostrar el meu agraïment i de que en quedi constància, és fer que els seus noms
apareguin en aquest document.
Les persones a les que em refereixo són, el meu director de projecte Lluís
Marsal, i el meu company de feina Jordi Torres, ambdos m’han proporcionat la
informació necessària que ha fet possible aquest projecte, la meva familia que han
aguantat totes les hores que havia de dedicar-li lal treball i els meus amics que m´han
donat suport durant tot aquest temps. A tots ells moltes gràcies de tot cor.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 5
CONVENIS DEL DOCUMENT.
Els següents convenis són els que s’han de tenir en conta duan es llegeixi aquest
document.
Lletra normal Explicacions normals sense cap comentari.
Lletra cursiva Paraules adaptades de l’anglés o directament en
aquest idioma.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 6
0.- INTRODUCCIÓ.
Desde temps enrere, els vehicles han sofert un gran canvi. No en la mecànica, i
molt menys al concepte, sino per la ,cada vegada més present a les nostres vides,
electrònica.
És veritat que tota la mecànica dels vehicles ha canviat, o ha millorat. Els motors
cada vegada són més potents, tant els de gasolina con els dièsel, la relació consum-
potència ha millorat molt i són cada vegada més respectuosos amb el medi ambient.
Però l’autèntica revolució al mon de l’automoció ha sigut l’electrònica. Si fem
una restrospectiva, podem veure com primer va apareixer l’electrònica de potència dins
dels cotxes, després va venir l’electrònica de control i seguretat i per últim l’electrònica
multimèdia i d’entreteniment.
L’electrònica de potència seria tota la part d’alimentació de motors per accionar
elements, com els motors dels aixecavidres, netejavidres..., caixes pasives on només
trobem fusibles i relés, etc.
L’electrònica de control, és tota aquella electrònica, tant de seguretat com de
control d’elements actius. Exemples d’electrònica de control tenim als mòduls d’ABS,
control d’estabilitat, control d’injecció...
Però dintre de l’electrònica de l’automòbil, el que resulta atractiu, és tot l’entorn
multimèdia i d’entreteniment, que cada cop més s’està imposant al món de l’automòbil.
0.1.- Qué és un sistema telemàtic i multimèdia?
Començarem explicant el que és un sistema telemàtic, ja que a priori, és menys
conegut que un sistema multimèdia, que simplement és incloure funcions que ja tenim a
casa, al nostre cotxe.
Un sistema telemàtic és un conjunt de prestacions basades en la telecomunicació.
Un sistema telemàtic destinat a l’automoció inclou les següents característiques:
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 7
0.1.1.- Telefonia mòbil.
La raó principal que la majoria de conductors donen a l’hora de comprar-se un
telèfon mòvil, és la seguretat de poder contactar amb els sistemes d’emergència quan
tenen alguna avaria al cotxe o han sofert un accident (grua, ambulància...).
Els fabricants d’automòbils s’han donat conta d’aquesta necessiat i és per això
que cada dia més s’està integrant la telefonia mòbil al sistema d’alta fidelitat dels
vehicles, fent que el propi radiocaset del cotxe, a més d’oferir les prestacions a les que
estem acostumats, també incorpora un sistema de telefonia.
Anant un pas endavant, aprofitant aquest sistema de telefonia integrada, s’obren
nous camins i noves possibilitats, com pot ser la seva utilització amb objectius
comercials i d’informació (e-mail, web).
0.1.2.- Sistema de navegació per satel.lit (GPS).
Actualment, potser, és el sistema telemàtic més extès i conegut. Es tracta del
control de la posició del vehicle mitjançant satel.lits. Serveix per guiar al conductor
pe’ls llocs on ha de passar fins arribar al punt final, per informar de l’estat del transit i
buscar vies alternatives.
0.1.3.- Notificació automàtica de col.lisió (ACN).
En cas de col.lisió amb el vehicle, aquest sistema integrat al de navegació per
satel.lit, infoma, automàticament. a totes les autoritats (ambulància, policia...) de la
situació exacta del cotxe i els guia fins al lloc de l’accident.
0.1.4.- Seguiment de vehicles robats.
Aprofitant el mateix sistema de navegació per satel.lit, també es poden seguir els
cotxes que hagin sigut robats, ajudant a la policia a trobar la localització exacta del
vehicle robat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 8
0.1.5.- Diagnòstic remot.
Potser és el sistema que més crida l’atenció dintre dels que són controlats per
satèl.lit. Gràcies a aquest control de navegació per satèl.lit, ordinadors centrals situats
als tallers oficials del concecionaris, poden seguir l’estat general del cotxe, avisant en
cas d’anomalies de funcionament d’alguna part del vehicle i que poden donar lloc a una
avaria.
Un sistema multimèdia és el que anomenen d’entreteniment. Inclou sistemes
complexes d’audio (carregadors de CD, sistemes d’amplificador i altaveus), sistemes de
video amb pantalles on es poden visionar DVD’s i internet. Simplement és incloure
sistemes que actualment utilitzem a casa, al cotxe.
Com a conclusió d’aquest repás al que és un sistema telemàtic i multimèdia
podríem dir que cada vegada més passem més estona dintre dels cotxes, ja sigui per anar
a la feina o per anar de vacances, i és per això que cada vegada més s’inclouen
prestacions que pretenen fer passar aquesta estona el més agradable, còmoda i segura
possible.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 9
1.- ESCENARI ACTUAL I TECNOLOGIES A L’AUTOMÒBIL.
Fa pocs anys l’equipament d’entreteniment que portava un vehicle ara tan simple
com, dos o quatre altaveus, un radio/cassette, una alarma i com a molt un ordinador
d’abord que donava informació d’uns quants paràmetres, més que no pas controlar
(figura 1-1).
Figura 1-1.- Parifèrics electrònis tradicionals.
Però si fem ara una mirada ràpida al nostre voltant i ens fixem als aparells
electrònics que tenim, veurem com han canviat:
Discos de vinil ⇒ Compact disks
Cintes VHS ⇒ DVD
Telèfons mòbils analògics ⇒ Telèfons mòbils digitals a 900 i 1800 MHz, GSM
i cada dia estan canviant, cada dia trobem nous productes més complexos però que,
alhora donen qualitat de vida.
El mateix ha passat als cotxes. El nombre de perifèrics està augmentant
ràpidament i és fàcil trobar avui en dia, un cotxe que equipi sis o vuit altaveus, un
sistema complex d’amplificador, equip d’alta fidelitat amb carregador per CD’s, sistema
de navegació GPS, i molts altres perifèrics.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 10
A la figura 1-2 podem trobar una configuració de vehicle actual, ja que els
perifèrics que avui tenim als nostres cotxes s’aproximen amb fidelitat al de la figura.
Figura 1-2.- Perifèrics electrònics actuals.
No és difícil pensar que si cada vegada la component electrònica a l’automòbil
està augmentant de manera tan considerable, ha d’haver un canvi en algun component
més, no pot ser que el canvi sigui només als perifèrics electrònics. Aquest canvi ve
donat al tot el cablejat clàssic dels cotxes.
Fins ara tota la component electrònica dels vehicles teníem com a medi de
transmissió el fil de coure. Pero quan hem d’implementar aquests sistemes amb el
tradicional cable de coure, ens trobem amb problemes.
Degut a les ceracterístiques del sistemes telemàtics i d’entreteniment, velocitat
de transmissió, qualitat de dades..., es fa molt difícil implementar un sistema com aquest
amb fil de coure ja que no proporciona els requeriments necessaris, encara que s’han
implementat sistemes buscant diverses topologies amb fil de coure, parells trenats
(UTP), cable coaxial, etc, però el sistema es veu molt afectat econòmicament per que
funcioni d’una manera correcta. Actualment, en vehicles de molt alta gama, troben una
primera intenció d’integració de sistemes multimèdia, i encara que n’hi ha que utilitzen
cable de coure, veurem quins són els problemes que presenta, i quina serà l’alternativa
cap a la que està derivant.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 11
1.1.- Problemàtica associada al fil de coure.
Els principals problemes que té el coure per implementar aquest tipus de
sistemes són:
a.- Volum i velocitat d’informació.
b.- Pes.
c.- Interferències electromagnètiques.
d.- Derives térmiques.
e.- Possibilitat d’ampliació del sistema.
1.1.1.- Volum i velocitat d’informació.
Una de les característiques principals dels sistemes telemàtics i d’entreteniment,
és la qualitat, de les dades als telemàtics i tant de so com d’imatge als d’entreteniment.
Per obtenir aquesta qualitat, el volum d’informació que ha de passar a través del medi,
ha de ser gran i a una velocitat també elevada.
El cable de coure (parell) té un ampla de banda limitat, i en molts casos, ens
trobarem que no té suficient ampla de banda per transmetre la informació necessària.
Una manera d’augmentar aquest ampla de banda és utilitzar cable coaxial per
aquelles aplicacions en que l’ampla de banda sigui més gran i les propietats de la senyal
no s’hagin de veure modificades per interferències exteriors. Però una de les
desaventetges que té el cable coaxial, és que incrementa considerablement el pes del
metre de cable, degut a les característiques de construcció.
Una altra solució seria utilitzar cable de fibra òptica que reduiríem el pes i
augmentaríem an ampla de banda.
A la gràfica que es pot veure a la següent pàgina (figura 1-3) hi ha una
comparativa entre el parell de coure, el cable coaxial i la fibra òptica de l’atenuació (en
dB per km) en funció de la freqüència. Es pot veure com el parell trenat de coure (UTP)
té una ateruació, que tendeix a l’infinit, al voltant de d’ 1 MHz.
El cable coaxial (que el podríem aplicar en video) arriba fins al GHz i a partir
d’aquí l’atenuació es fa també infinita.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 12
El medi físic que ofereix una atenuació més petita a una freqüència elevada és,
sens dubte, la fibra òptica.
Figura 1-3.- Atenuació en funció de la freqüència.
1.1.2.- Pes.
El pes en un vehicle és molt important. Aquesta magnitud va relacionada
directament amb el consun de combustible del cotxe, i més indirectament amb altres
sistemes, com poden ser el sistema d’amortiguació, el sistema de frenada, a l’espai
habitacle per les persones, etc...
Sens dubte, la única solució que podem trobar per reduir el pes al vehicle, és
utilitza fibra òptica, ja que, com em dir abans, el cable coaxial, que podria ser l’altra
alternativa, l’augmenta.
En capítols posteriors es veurà un estudi de l’impacte que tindria al pes del
vehicle, treure el coure y sustituir-lo per fibra òptica, segons les prestacions que porti el
cotxe. De forma general el metre de fil del parell de coure té un pes que supera en un
45% al de fibra òptica.
Si a més tenim en conta que per algunes aplicacions, el parell de coure no ens
donaria les sufucients prestacions, i que hauríem d’utilitzar cable coaxial, el pes pot
arribar a ser un 55% més gran que el de la fibra òptica.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 13
1.1.3.- Interferències electromagnètiques i interferències creuades (crosstalk).
Un tercer problema, que presenta el fil de coure per implementar aquests
sistemes, és la susceptibilitat que té el fil de coure a captar les interferències
electromagnètiques. Qualsevol fil de coure és com una antena, i per tant, emet i capta
les ones electromagnètiques produïdes per canvis de nivell als components electrònics,
controladors dels motors, relés. Degut a aquestes interferències, a l’electrònica s’haurà
de posar filtres de freqüència, per que no ens afecti a la resta del circuit, el que implicarà
un major espai a la placa de circuit imprés, un major cost i més pes.
Una manera d’evitar aquesta susceptibilitat del coure es substituir-lo per cable
coaxial, pero com em dit abans, queda molt agravat el pes del vehicle. Per tant una
vegada més serà la fibra òptica la més indicada per evitar aquests efectes.
1.1.4.- Derives tèrmiques.
Una altra problemàtica del fil de coure són les derives tèrmiques. La variació de
la resistència en funció de la temperatura és molt important, ja que això modifica les
caigudes de tensió,que si s’incrementen, pot ser que les senyals no arribin als
controladors o als perifèrics en bones condicions per ser tractades.
1.1.5.- Possibilitat d’ampliació del sistema.
A priori semble molt més fàcil fer una ampliació del sistema utilitzant cable de
coure, però si ho pensem amb profunditat, trobarem molts problemes.
Pensem per exemple que volem ampliar l’equipament del nostre cotxe amb un
carregador de CD’s. Si el posem al maleter del cotxe, hem de portar cables fins a la part
de davant on tenim l’equip d’àudio. Però a més, per tenir una bona qualitat de so,
haurem de posar més altaveus, el que implica més cable de coure que haurem de portar
fins allà on volguem els altaveus.
Amb tot el cable de coure que em posat, el pes del cotxe ha augmentat, el perill
d’interferències electromagnètiques també i la possibilitat d’acoplament també.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 14
Per tots aquest problemes que implica construir un sistema complex
d’entreteniment al vehicle, diversos fabricants d’automòbil estan liderant la investigació
per tal de canviar els vells cablejats de coure per cablejats de fibra òptica.
La fibra òptica corretgeix tots el problemes que té el fil de coure per ser medi de
transmissió en aquests sistemes multimèdia i telemàtics. Per exemple el pes de la fibra
és considerablement menor al del coure, la possibilitat de ser afectada per interferències
electromagnètiques és nula, el volum d’informació que pot transmetre és molt més
elevat, etc.
1.2.- Problemàtica associada a la fibra òptica.
Però no tot són ventatges amb la fibra òptica, també tenim incovenients. Els
incovenients venen derivats bàsicament de la fragilitat de la pròpia fibra. Per exemple la
fibra òptica té un radi màxim de curvatura, el que implica que el rutejats del cablejat
dintre del vehicle, serà complicat i haurà de complir amb aquests radis. Per minimitzar
la criticitat del radi de curvatura la fibra que es posarà serà de plàstic (té un radi de
curvatura menor), però per contra té una atenuació més gran.
Un altre incovenient són les microcurvatures, que són les forces larerals al llarg
de la fibra. El fenòmen pot ser provocat per esforços al procès de manufactura o
instal.lació (algun operari trepitja el cable de fibra, o queda aplastat entre dos parts del
vehicle...).
A més el procés de manipulació i connexió de la fibra òptica és molt delicat,
doncs s’ha d’evitar totalment que la fibra s’embruti, quedi deformada o aprisionada, ja
que provocaria grans pèrdues i atenuacions.
1.3.- Conclusió.
Tots aquests inconvenients, que té la fibra òptica, es poden minimitzar tornant a
educar a les persones que estan involucrades en el procesos de manipulació i instal.lació
de la fibra als rutejats, fent que prenguin consciència de que ja no estan treballant amb
cablejat de coure, sino que són de fibra òptica i la seva manipulació ha de ser diferent.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 15
Degut a que les avantatges superen als inconvenients, cada dia més els fabricants
de cotxes estan implementant el cablejat en fibra òptica dintre dels seus productes, si a
més a més tenim en conta que les propietats per transmetre dades són molt millor a la
fibra òptica que al coure, queda totalment justificada, de manera tècnica, la substitució
del cable de coure per la fibra.
1.4.- Tecnologies i protocols.
Derivat de la investigació que han dut a terme molts fabricants d’automòbils per
tal de sustituir els cablejats de coure per xarxes fibra òptica, han vist la llum diverses
tecnologies i protocols, del quals en veurem tres amb una mica més de profunditat.
1.4.1.- D2B – Digital Data Bus.
La xarxa de comunicació òptica D2B és el resultat del desembolupament d’un
programa que va iniciar Daimler-Benz al voltant dels noranta. El principal objectiu era
la realització d’una xarxa de comunicació i informació que interconnectès diversos
aparells distribuits (carregador de CDs, unitat control de velocitat i telefonia) amb una
Figura 1-4.- Topologia de la xarxa D2B.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 16
unitat de control, que actua com a màster. Aquesta unitat de control inclou aplicacions
com MMI, ràdio i navagació per satel.lit. La xarxa, construida en fibra òptica, té les
particularitats d’habilitar funcionalitats complexes i minimitzar els problemes d’EMI’s,
disminuir el pes i el cost dels cablejats i conseguir una bona qualitat de les dades
(Figura 1-4).
La xarxa òptica D2B està composta per un bus sincron en estructura d’anell en la
que, és suficient connectar dos aparells l’ anell. Les dades de control i les dades font,
són trasmeses multiplexades en el temps en una sola direcció. El rang de dades
trasmeses és de 5.6 Mbit/s.
1.4.1-1.- Components del D2B (Capa física).
Cada aparell D2B està compost per un chip transceiver que fa de capa física.
Com una definició simple del que sera la capa física, podriem dir que és el conjunt de
tots els components actius i pasius entre la xarxa i el chip transceiver de tots els
aparells. Aquesta capa física la dividirem en dos grups.
HEADER ÒPTIC. Situat a cada aparell interconnectat a la xarxa. Consisteix en
un transmitter d’intefase digital (paràmetres típics sota condicions normals: Pic
d’excurció d’ona a 660 nm, potència a la fibra –13 dBm com a mínim), Un receiver
(potència mínima rebuda típicament a –27 dBm) i un allotjament metàl.lic per allotjar-
los (al transmitter i receiver). El header òptic està soldat a la placa de circuit imprès
aprop de l’entrada de l’aparell.
CABLE ÒPTIC. Per interconnectar tots els aparells dintre del cotxe. Es tracta
d’un cable de fibra òptica (PMMA amb core d’1.0 mm PA, jacket 2.2 mm,
0.46<NA<0.5, atenuació a 660 nm <0.2 dB/m). L’insert, el qual acaba la POF
(policarbonat amb un acabat de gran qualitat final) i un index matching gel per
disminuir les pèrdues per insersió. El gel es col.loca entre la cara final de l’insert i la
POF tallada i té un índex de refracció similar al PMMA. A més sútilitzen dos
connectors (a 90º i 180º) per mantenir els inserts, i un in-line per connectar fibra-fibra
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 17
1.4.1-2.- Model software D2B.
En la figura 1-5 podem veure la estructura que segueix el protocol D2B,
comparant-la amb el protocol de cominucació OSI.
Es veu clarament la simplificació soferta al model òptic. Això respon al fet que
la comunicació entre els aparells dintre d’un vehicle (sobre tot els aparells relacionats
amb la seguretat), ha de tenir una bona fiabilitat en la correcció de les dades, i per tant
com menys capes hi hagi, menys possibilitat d’error hi haurà.
Figura 1-5.-Comparació entre el model OSI i l’òptic D2B.
1.4.2.- Byteflight.
Aquest protocol, pensat per ser implementat a sistemes de seguretat dintre del
vehicle, el van desenvolupar conjuntament BMW, Motorola, Infineon i Tyco
Un sistema de bus de dades que s’utilitzi en una àrea relacionada amb la
seguretat ha de complir requeriments, referents a la transmisió, molt durs, i ha de tenir
una fiabilitat i una inmunitat a les interferències, molt elevades.
Per fer aixó possible, el protocol de dades ha de ser tolerant a fallades i
determinístic i ha de tenir una excelent integritat de dades.
Un altre prerrequisit fonamental, és que el temps desenvolupament, i ampliació o
actualització d’aquest sistema, estigui d’acord amb l’escenari que actualment hi ha als
nous desenvolupament dels cotxes (ràpida reacció als nous requeriments de mercat...).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 18
Fins ara els busos de dades utilitzats als vehicles eren de dos tipus. Controlats
per events (asíncrons, com per exemple el bus CAN). Aquests només transmeten dades
quan l’aparell demana permís i li és donat. Aquest tipus de control és impensable en
sistemes crítics de seguretat (ABS airbag...), però té l’avantatge que utilitza un ample de
banda flexible per cada node.
Un altre mode de bus és el controlat per temps (síncron, com per exemple el
TTP) on cada node té una finestra de temps definida en la que ha de transmetre les
dades. Aquests busos tenen l’incovenient que tots els nodes tenen un temps determinat
per transmetre i van un rere l’altre, a més la inclosió de nous nodes implica la
reconfiguració del sistema. Per contra és un bon sistema determinístic.
El protocol byteflight uneix les aventatges dels sistemes síncrons i dels
asíncrons. Garanteix unes latències deterministes per un nombre específic de missatges
de prioritat elevada, i utilitza un ample de banda flexible per missatges de baixa
prioritat. A més, per aplicacions especials, es pot configurar el software per tal que el
sistema es comporti totalment síncron o totalment asíncron. Amb aquesta característica,
el protocol permet l’expansió amb nou nodes i la variació de diferents equipaments i
funcions.
La transmisió dintre del sistema es fa a 10 Mbps.
1.4.2-1.- Capa física.
El medi físic de transmisió de dades (bus) és de fibra òptica de plàstic (POF), i
implementa una topologia en estel. Gràcies a aquesta topologia, si un dels components
fallés, la resta de components continuarien funcionant dintre del sistema (aixó és molt
importat, sobretot els relacionats amb la seguretat, que el seu funcionament és vital).
Els nodes individuals (connectables fins a 22 nodes) estan connectats entre ells
per cables de fibra òptica i un acoplador actiu. Les línies de fibra òptica tenen un
funcionament bidireccional utilitzant una transmisió half-duplex. Per tal de connectar
cada node a la fibra, hi ha un mòdul òptic que anomenem transceiver (ELMOS) situat a
l’acoplador òptic.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 19
Aquest mòdul transceiver (figura 1-6) conté tant el chip transceiver com els
diodes receptors i transmisors amb el circuit driver pel LED i un amplificador receptor-
amb detecció de pic. Per transformar la fotocorrent a nivells digitals. També té
integrades diverses funcions lògiques (per exemple control d’emisió contínua i la
detecció de sincronització de pulsos). També hi ha integrat sistemes de diagnòstic òptic
per monitoritzar la qualitat de la transmisiò òptica.
Figura 1-6.- Transceiver òptic.
1.4.2-2.- Capa software.
Als sistemes determinístics de control en llaç tancat i relacionats amb la
seguretat és molt important un rellotge de sincronització per a tots els nodes.
El protocol de bus byteflight té un temps base de 100ns. Amb aquesta senyal es
sincronitzen el hardware i el software a tots els nodes de la xarxa. En la figura 1-7 es pot
veure com el pols SYNC, s’utilitza per iniciar les rutines de software sincronitzades
(que tenen més prioritats), mentre que les rutines asíncrones (menys prioritat)
s’ecxecuten al temps de cicle restant. A la porció de temps síncron no es permenten
interrupcions, només estan permeses a la parts asíncrona.
Per suportar el processament de les dades de les rutines d’alta prioritat, d’una manera
ràpida, els missatges d’elevada prioritat es reben a uns buffers dedicats, mentre que les
de baixa prioritat es reben de manera FIFO. Els buffers dedicats a la recepció, sempre
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 20
tenen la dada més actualitada i un bit del registre de control indica l’arribada d’un nou
missatge.
Figura 1-7.- Estructura del software.
Quan un missatge no es trasmet (per exemple quan un node falla), només
passarà un periode de temps igual a un slot, fins que es transmet el següent missatge.
Gràcies al comportament determinístic del sistema per missatges d’alta prioritat
(que es transmeten a cada cicle), el jitter (espai de temps sense comunicació que ha
provocat una fallada) receptor provocat per la fallada del missatge, és insignificant.
El comportament de nivell de comunicació sense cicles de comunicació és
independent del comportament del temps de l’aplicació software.
1.4.3.- MOST.
La tecnologia MOST va ser desembolupada originalment per aplicacions
multimèdia a l’automòbil, on per implementar una xarxa d’aquestes característiques, ha
de ser capaç de suportar condicions extremes i a més ha de tenir un cost baix.
La tecnologia MOST és la succesora de la xarxa òptica D2B, que també em vist
en aquest apartat, i que ja satisfeia els requeriements bàsics multimèdia per l’entorn de
l’automòbil. Tant el D2B com el MOST estan ideats per, des dels seus inicis, estalviar
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 21
el cost dels cablejats que els fabricants d’autolmòbils han de pagar per posar aplicacions
multimèdia als vehicles.
La tecnologia MOST està basada en una xarxa de comunicacions síncrona ideal
per aplicacions en temps real com per exemple sistemes d’audio de gran qualitat, so
envolvent i video d’alta qualitat.
MOST suporta dos sistemes bàsics d’arquitectura. El primer és la unió punt a
punt d’una sola direcció, que només requereix un emisor a una banda i un receptor a
l’altra. Aquesta arquitectura és extremadament efectiva per realitzar connexions
síncrones, com per exemple la connexió entre l’aparell d’audio digital i els altaveus, o
un video digital i el monitor.
El segon sistema és una xarxa amb topologia en anell. Aquesta arquitectura pot
tenir des de dos nodes, suficients per fer un anell, fins a 64 nodes. A partir de les dos
topologies principals es poden fer variacions amb la combinació de les dos, com per
exemple fer sortir branques a una arquitectura en anell, de manera que tindríem una
connexió punt a punt, o fer una arquitectura d’estel d’anells, o una doble estructura
d’anell, per sistemes que requereixen una gran fiabilitat.
Una xarxa amb tecnologia MOST, encara que estigui optimitzada per funcionar
de manera síncrona, també es poden fer transferència de dades de manera asíncrona.
1.4.3-1.- Capa física.
En la tecnologia MOST la capa física serà fibra òptica de plàstic (POF), encara
que també pot ser de cable de coure UTP o coaxial, però em de dir que MOST està
pensat i optimitzat per funcionar amb fibra òptica.
Els cables de fibra òptica són els estàndar utilitzats a aplicacions d’audio d’1 mm
de diàmetre i els podem trobar al mercat fabricats per Mitsubushi, Toshiba, Torray i
altres. Aquesta POF permet una distància internodal de 100 m (degut a les propietats
intrínsiques de la fibra que proboquen pèrdues).
La tecnologia MOST especifica un màxim 20 dBm de pèrdues per unions
òptiques, assegurant una comunicació a 24 Mbits/s en 100 m amb diversos connectors.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 22
Hi ha molts fabricants de connectors que actualment estan preconitzant
connectors totalment compatibles amb MOST (AMP, Framatome...). Els LED’s i el
receptor estan també optimitzats per MOST.
Tots els aparells elèctrics han de tenir un convertidor AD/DA per audio i el
transceiver òptic anirà integrat a un mòdul que es connectarà directament a l’aparell. Hi
ha aparells com altaveus i monitors que ja estan preparats per connectar directament els
connectors de fibra òptica.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 23
2.- FUNCIONS I ARQUITECTURES.
2.1.- Introducció.
Habitualment quan anem a comprar un cotxe, escollim la marca i el model que
més ens agrada, o el que s’adapta millor al nostre pressupost, i dintre d’aquesta marca i
model de cotxe, podem escollir entre diferents games amb uns equipaments i unes
prestacions que van augmentant amb el preu del vehicle.
Dintre del model, diferenciarem entre tres games diferents: gama baixa, gama
mitja i gama alta. Les diferents games aniran equipades amb prestacions diferents (i
obviament tindran, al mercat, preus diferents).
L’equipament a cada una de les games anirà composat per unes prestacions de
sèrie - pròpia de la categoria vehicle -, i un equipament opcional. Amb aquest
equipament opcional es vol cobrir un ventall de possibilitats de combinacions que
s’hauran de tenir en conta més endevant, quan es dissenyi tot el sistema.
2.2.- Assumpcions generals.
Per les característiques del sistema, tots els components del sistema seran
electrònics (GPS, telefonia, Hi-Fi...), cada part la dividirem en mòduls, per fer-ho més
escalable i flexible. Així, per exemple, tindrem un mòdul de radiocassette, un mòdul de
telefonia, etc..
Per començar a fer el disseny de tot el sistema, necessitarem saber diverses
coses, com per exemple:
- El model de cotxe (necessari a l’hora d’implementar el cablejat, les longituts
de cables,etc..).
- La previsiò de volum de producció anual (per fer un càcul de la quantitat
d’elements que seran necessaris), total i dividida per games.
- On es situaran els moduls, per saber per on han de passar els cables quines
formes tindran...
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 24
- Quins són els cablejats. Els cablejats són conjunts de cables que porten
senyal i potència a parts determinaldes del vehicle (llums, mòduls
electrònics, motors...). Aquests cablejats pasen per determinats llocs del
vehicle guardant sempre un ordre per mo trobar-se amb diferents cables
arreu del cotxe i tenir-los sempre conjuntats a una zona. Els cablejats,
normalment, tenen un nom per identificar-los, que usualment correspont a la
zona del vehicle on estan ubicats (Driving serà la zona frontal del cotxe,
Rear la part de darrera,...)
Això ens servirà per calcular la longitud de cable que anirà, els metres per cotxe,
si hem d’utilitzar elements auxiliars (connectors, canals…), etc, i fer una previsió del
const que suposa el cablejat al cotxe.
El vehicle sobre el que farem el disseny del sistema serà un VOLVO XC90, amb
un volum de producció anual de 340.000 cotxes repartits en totes les games.
Per games de vehicles tindrem la següen divisió:
- Gama baixa.
- Gama mitja.
- Gama alta.
2.3.- Gama baixa.
El volum de producció per un vehicle, d’aquesta marca, de gama baixa, s’ha
estimat en 71.000 cotxes per any.
L’equipament que portarà de sèrie serà un radiocassette o radio cd i un mòdul de
control de fums (ORBCOM – només pels vehicles d’Estats Units).
L’equipament opcional serà un mòdul de telefonia i un carregador de CD’s.
La situació al vehicle del components, tant els de sèrie com els opcionals, serà la
següent (Figura 2-1):
- El radiocassette o radio CD, estarà situat a la consola central entre al
conductor i l’acompanyant.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 25
- El mòdul de control de fums, que només es muntarà al vehicles amb
destinació al mercat estadounidenc, anirà muntat a la part davantera,
sota de l’acompanyant.
- El mòdul de telefonia es situarà al sostre del vehicle, conjuntament
amb l’antena, mentres que el micròfon estarà situat a la consola
central anirà controlat, al igual que els altaveus, per la ràdio.
- Per últim el carregador de CD’s estaria a la part de darrera, situat al
maleter.
Figura 2-1.- Situació dels components a un vehicle de gama baixa.
Derivat de la situació real dels elements al vehicle, aprofitarem cablejats
convencionals actuals per insertar els nous mòduls.
Aprofitar aquest rutejat implicarà un estalvi econòmic, ja que utilitzarem la
mateixa estructura per on pasen els cables actuals, canals, clips de subjecció… Així
doncs, com es veu a la figura pel radiocassete i el mòdul de telefonia, el cable de fibra
òptica anirà conjuntament amb el cablejat anomenat Driving1 mentres que el mòdul
carregador de CD’s degut a que la seva situació és a la part darrere del vehicle,
aprofitará el cablejat anomenat Rear2.
1 Conjunt de cables situats a la part davantera del vehicle i que comunica elements o móduls situatsigualment en aquesta part,2 Conjunt de cables situats a la part de radera del vehicle i que comunica elements o móduls situatsigualment en aquesta part
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 26
2.4.- Gama mitja.Per la gama mitja tindrem un volum de producció anual estimada de 128.000
cotxes. L’equipament de sèrie que inclourà el radiocassette o radioCD amb càrrega per a
quatre discs compactes, el mòdul de telefonia, un amplificador i un mòdul de control de
fums (ORBCOM – només pels vehicles d’Estats Units).
Com equipament opcional portarà un monitor de televisiò amb un CD-ROM i un
carregador de CD’s.
La situació al vehicle del components, tant els de sèrie com els opcionals, serà la
següent (Figura 2-2):
- Els elements comuns entre aquesta gama i la gama anterior
(radiocassette o radio cd, el mòdul de control de fums, el mòdul de
telefonia i el carregador de CD’s), tenen la mateixa situació física i
utililitzaran el cablejats que ja hem comentat a la gama antetrior.
- L’amplificador es situarà sota del seient de l’acompanyant.
- El monitor de televisiò estarà ubicat a la consola central del vehicle,
entre el conductor i l’acompanyant, mentre que el mòdul que
controlarà el monitor estarà a la part de radera amb el carregador de
CD’s i el reproductor de CD ROM.
Figura 2-2.- Situació dels components a un vehicle de gama mitja.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 27
Pel que fa al cablejat que utilitzarà la fibra òptica, seguint la mateixa premisa
que al cas de gama baixa, quedarà: l’equipament comú a l’anterior gama utilitzarà el
mateix cablejat que la gama anterior, mentre els elements nous quedaran, l’amplificador
utilitzarà el mateix cablejat que el mòdul de control de fums (ORBCOM), el monitor de
televisiò pasarà pel cablejat Driving i el mòdul electrònic de control del monitor i el
reproductor de CD ROM pasaran pel Rear.
2.5.- Gama alta.
Per la gama alta tindrem un volum de producció anual estimada de 141.000
cotxes. L’equipament de sèrie que inclourà el radiocassette o radioCD amb càrrega per a
quatre discs compactes, el mòdul de telefonia, un amplificador, un sintonitzador de
televisió,un reproductor de CDROM i un mòdul de control de fums (ORBCOM –
només pels vehicles d’Estats Units).
Com equipament opcional portarà un carregador de CD’s adicional.
Figura 2-3.- Situació dels components a un vehicle de gama alta.
La situació al vehicle del components, tant els de sèrie com els opcionals, serà la
següent (Figura 2-3):
- Els elements comuns entre aquesta gama i la gama anterior
(radiocassette o radio cd, el mòdul de control de fums, el mòdul de
telefonia, el carregador de CD’s, el monitor de televisió i reproductor
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 28
de CDROM), tenen la mateixa situació física i utililitzaran el
cablejats que ja hem comentat a la gama antetrior.
- Pel que fa al mòdul de sintonització de televisió es situarà a la part
trasera del vehicle.
El component que s’ha afegit a la part de darrera (mòdul de sintonització de
telelvisió) tidrà un cablejat propi, mentres que els altres que són comuns a les games
anteriors, mantenen la seva posició,
2.6.- Escalabilitat i flexibilitat.
Per tal de veure l’equipament que portarà cada vehicle d’una manera més
entenedora, farem una taula per games, de manera que es vegi, d’un sol cop d’ull i de
manera intuitiva, qué és el que va a cada cotxe.
A la taula 2-1, es representa, per cada versió, l’equipament, tant de sèrie com
opcional que portarà cada gama (baixa, mitja, alta), així com la posició física que
ocuparà cada element i el cablejat al que pertanyerà (Driving, Rear, TV...).
Taula 2-1.- Resum d’equipament de sèrie i opcional.
Una de les premises importants a l’hora de fer el disseny del sistema, és la
modularitat i la flexibilitat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 29
Aquesta flexibilitat s’ha de deixar veure quan es vulguin fer canvis al sistema,
que es pugui modificar de manera senzilla, sense implicar un alt cost ni en mà d’obra ni
en components.
Una altra raó per fer un sistema flexible és la disminució de referències pel
client. Si es fa un sistema enfocat per cada gama, al client l’hi implica un cost adicional
(tothom sap que les coses a mida són més cares). Però si per contra s’aconsegueix un
sistema estàndar (comú atots els vehicles del nostre client) al que només se li afegeixen
algunes funcionalitats (a gust de cada comprador del vehicle), i aquest afegit té un cost
de manipulabilitat baix (com em comentat abans), el cost que tindrà el nostre client serà
més baix.
Per una altra banda, segons hem explicat als apartats anteriors i a la vista de la
taula 2-1, veiem que hi ha una forta component opcional a les tres games. Degut a
aquesta opcionalitat, el sistema a dissenyar haurà de ser molt flexible per poder afegir,
tant fora de casa del client (tallers petits), com a la pròpia casa del client, les opcions
que cada comprador vulgui.
Així doncs, el disseny del sistema, es començarà per una estructura estàndar,
comuna a totes les games i la resta d’equipament s’afegirà de manera escalada i
modular.
El vehicle de gama baixa sense cap opció, només ofereix com a equipament el
radio cassette CD. Aquest equipament no comporta la construcció de cap sistema per si
sol, així que començarem directament amb els vehicles de gama baixa amb opcions.
Per aconseguir aquesta modularitat hem de buscar arquitectures del sistema que
ho permeti, i les dos arquitectures més flexibles que ens permeten tenir una modularitat
dintre del sistema són l’arquitectura en estel i l’arquitectura en anell.
2.6.1.- Arquitectura en estel versus arquitectura en anell.
Una arquitectura en estel està composada per un mòdul central, des d’on penjen
la resta del mòduls. Se li diu estel, perque tan físicament com funcionalment, té aquesta
forma.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 30
Figura 2-4.- configuració en estel.
Aquest mòdul central – ECU (electronic central unit) – és el que gestiona la
xarxa, està dotat d’intel.ligència i controla el transit d’informació entre els diferents
mòduls i entre aquestos i la pròpia ECU.
-Les ventatges d’una configuració en estel són:
1.- Facilitat d’ampliació del sistema. En qualsevol moment es pot afegir un
mòdul més, només cal connectar-ho a la ECU. La ECU detecta automàticament
els mòduls nous que s’han afegit
2.- Rapidesa d’informació.L’intercanvi d’informació entre la ECU i el módul és
molt ràpida, doncs passa directament pel seu ramal sense haver de passar per
altres mòduls som passa en altres configuracions, com veurem més endavant a
l’arquitectura en anell.
3.- Continuitat de funcionament en cas de trencar-se un ramal. Si es trenca un
ramal, el mòdul que connecta aquest ramal deixarà de funcionar, però la resta
funcionaran sense cap problema.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 31
- Els inconvenients d’una arquitectura en estel són:
1.-Dificultat de rutejat. Sempre que volguem ampliar el sistema s’haurà d’afegir
un conductor desde la ECU al mòdul. Això es complica molt si el mòdul està
situat molt allunyat de la ECU.
Si mirem el sistema que hem posat com exemple a la figura 2-4 i volem
afegir, per exemple, una unitat de CDROM, primer hem de buscar un lloc per
instal.lar la unitat, que per raons d’espai serà al maleter del cotxe. Per connectar-
ho a la ECU haurem de passar els fils necessaris fins aquesta, que normalment
estarà a la consola central.
Figura 2-5.- Configuració en estel amb un mòdul nou.
2.- Augment del pes i longitud dels cables. En aquesta configuració la quantitat i
la longitud dels cables no es pot optimitzar. Cada mòdul necessita connectar-se a
la ECU, per tant sempre hauran fils entre el mòdul i la ECU. Si la majoria de
serveis estan situats a la part de darrera del vehicle, encarà estarà més agreujat,
doncs com hem dit abans la ECU normalment està situada a la consola central.
3.-Augment del pes del sistema. Derivat de l’inconvenient anterior, longitud i
quantitat de cables, el pes es veurà afectat d’una menera directament
proporcional, i per tant, ja ho veurem més endavant, però també augmentarà el
cost.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 32
En una arquitectura en anell, tots els mòduls incloent el mòdul de control (ECU)
formen part del mateix ramal, cap mòdul penja de cap altre.
Figura 2-6.- Arquitectura en anell.
La informació circula per tots els mòduls, i cada mòdul, dotat d’intel.ligència, és
capaç de discriminar si la informació que està circulant per l’anell és per ell o no. Si la
informació és per ell, actuarà en conseqüència, i si no ho és, la deixarà passar cap el
següent mòdul.
- Les ventatges d’aquesta arquitectura en anell són els inconvenients de
l’anterior:
1.- Rutejat més senzill. Per ampliar el sistema només cal desconnectar un mòdul
de l’anell i insertar el que nosaltres volguem, en mig. Això evita haver de passar
tot el cablejat per tot el vehicle si el mòdul està situat en una zona oposada d’on
està la ECU.
Si per exemple, al sistema anterior afegim una unitat de CDROM, al
igual que hem fet amb l’arquitectura en estel, aquest CDROM el situarem a la
part de darrera del vehicle. Per connectar-ho a l’anell nomé cal desconnectar un
mòdul, connectar el que volem introduir i fer un pont entre el nou i que ja
existia.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 33
A la figura 2-7 es pot veure com quedaria el sistema, i es pot comprobar
com només caldria afegir el tros de cable que va entre el carregador de CDs i el
CDROM.
Figura 2-7.- Configuració en anell amb un nou element.
2.- La longitud de cable afegit disminueix. Només farà falta posar el tros de
cable entre els dos mòduls, si busquem sempre una situació propera a qualsevol
mòdul exitent, la longitud de cable utilitzat serà mínima.
3.- L’augment de pes serà el propi del mòdul. Al minimitzar la longitud del
cable en una ampliació del sistema, l’increment del pes serà propiament
l’increment de pes que suposa el mòdul.
- Els inconvenients d’una arquitectura en anell son:
1.- La informació triga més en arribar als mòduls. Encara que la velocitat a la
que circulen les dades pels cables és molt elevada, hi ha un retràs desde que
l’envia la ECU i arriba a l’ultim mòdul, doncs ha de passar per la resta de
mòduls que componen l’anell.
2.- En cas de trencar-se l’anell, el sistema no funciona. Si l’anell es trenca entre
qualsevol dels mòduls, el sistema deixa de funcionar parcial o totalment, doncs
la continuitat entre mòduls es perd.
Una solució a aquest problema seria fer les línies bidireccionals, així si
l’anell es trenca entre dos mòduls, la ECU ho detectaria i el sistema passari a
funcionar con un estel amb dos ramals.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 34
En la figura 2-8 representem el que passaria en cas de que es trenqués
algun ramal de l’anell.
Figura 2-8.- Un anell trencat passa a estel.
- Conclusió:
El que més es busca en un vehicle és que els components dels sistemes
tinguin un preu raonablement baix. Això vol dir que els fabricants d’automòbils
sempre busquen abaratir costos sense perdre la funcionalitat i seguretat del
sistema.
A la vista de les aventatges i inconvenients d’ambdues arquitectures,
veiem que els inconvenients d’una arquitectura es estel repercuteixen
directament al cost del sistema (increment del seu preu), qüestió sol.lucionada
passant a una arquitectura en anell.
Per contra, els inconvenients de construir una arquitectura en anell són
fàcilment sol.lucionables. En el cas que es trenqui l’anell, es passaria a funcionar
com estel amb dos branques, i en el cas de la velocitat, ja hem dit que és prou
elevada com per que no es notin retards, a més a més els serveis que
s’implementes en aquests tipus de sistemes no son de seguretat, i per tant no són
crítics dintre del vehicle.
La configuració amb la que es dissenyarà el sistema, degut a les conclusions que
hem extret, serà una arquitectura en anell.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 35
2.6.2.- Versió baixa amb equipament opcional.
Començarem primer pel sistema més senzill i anirem afegint mòduls per tal de
veure la flexibilitat que ofereix aquesta configuració a l’ampliació. Seguint la taula 2-1
presentada anteriorment, un vehicle de gama baixa sense opcions, no implicaria cap
arquitectura.
Un vehicle de gama baixa amb tot l’equipament opcional instalat portaría, el
radio cassette CD, el mòdul de telefonia mòbil i el carregador de CD’s.
Figura 2-9.- gama baixa + equipament opcional.
Recordem que el radio cassette i CD està situat a la consola central amb el
mòdul de telefonia. Aquest dos serveis pertanyeran al cablejat Driving, per tant la unió
entre ells serà continua.
La unitat de CDROM estarà a la part de darrera del vehicle pertanyent al cablejat
Rear. La unió entre els elements dels dos cablejats en farà amb un sistema
d’interconnexió in-line.
Un sistema d’interconnexió in-line és una connexió aérea entre un mascle i una
femella, on l’entrada són fils conductors i la sortida també. Aquest element pot ser
passiu – tot el que entra surt en les mateixes condicions – o actiu – les condicions de la
senyal es modifiquen -, això ho veurem més endavant en un altre apartat.
Aquesta connexió in-line entre el dos cablejats per tal de facilitar les futures
ampliacions i la focalització a les necessitas de qualsevol client. Per ampliar quest
sistema només cal desconnectar l’in-line i connectar enmig el mòdul amb el que volem
ampliar el sistema.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 36
2.6.3.- Versió gama mitja.
La següent configuració serà la versió de gama mitja. Farem el mateix que a la
gama baixa, considerarem la totalitat d’equipament tant de sèrie com opcional. A més
de l’equipament que portaria l’anterior gama, tindrem un carregador de CDs situat a la
part posterior.
Figura 2-10.- Pas de gama baixa a gama mitja.
Aquest nou servei afegit, degut a la situació física on estarà muntat, es
connectarà al cablejat Rear.
En aquesta situació podrem veure com són d’útils els sistemes d’interconnexió
in-line que hem previst a l’anterior situació. Tant si el carregador de CDs s’afegeix a la
línia de muntatge, com si es fa al concesionari o fora ( aftermarket ), per poder afegir el
nou mòdul, només caldrà desconnectar el connector in-line (2) que en gama baixa uneix
el cablejat Driving i el Rear i en mig s’hafegeix el carregador de CDs.
Figura 2-11.- Muntatge del modul.
Si en qualsevol moment l’usuari del vehicle vol afegir més serveis, només ha de
desconnectar aquests in-lines per afegir-ho.
12
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 37
2.6.3.- Versió gama alta.
La versió més equipada portarà, a més a més de tots els serveis de la gama mitja,
un monitor de televisiò i RTI, amb els seus respectius mòduls.
Figura 2-12.- Pas de gama mitja a gama alta.
Recordem que el monitor de televisió i RTI estarà muntat a la consola central,
per tant compartirà Driving cablejat amb el radio cassette CD i el mòdul de telefonia
mòbil. Per afegir aquets mòdul només cal desconnectar el connector in-line (2) i a un
extrem connectaren l’entrada del monitor de televisió i RTI i l’altre extrem de l’in-line a
la resta de mòduls afegits.
La resta de mòduls afegits que penjen de l’altre extrem de l’ in-line (2), seran:
El mòdul de sintonització de televisió, que estarà situat a la part de darrera de
vehicle i es connectarà amb un cablejat propi TV.
El mòdul de control RTI també estarà a la part de darrera del cotxe i es
connectarà al cablejat Rear.
Aquests dos mòduls formen un sistema on l’entrada estarà connectada a la
sortida del monitor de TV i RTI i la sortida penjarà del connector in-line (2).
A la figura 2-12 es pot veure la complicació del sistema final, en cas d’un
vehicle de gama alta. És per això que s’ha de mantenir una flexibilitat completa buscant
la facilitat i l’economia tant d’implementació com d’ampliació.
1
32
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 38
2.7.- RESUM DE LES ESPECIFICACIONS.
Farem un resum de totes les especificacions de disseny per tenir clars els punts
claus per tancar el disseny.
El vehicle sobre el que farem el sistema multimedia serà un VOLVO XC90 amb
un volum de vendes estimades de 340.000 cotxes a l’any divides entre tres games
d’equipament – baixa, mitja i alta-.
A les tres games hi haurà un equipament de sèrie i un opcional que es podrà
afegir al gust del client. Aquest equipament opcional també s’ha estimat en vendes i a la
taula 2-2 tenim aquesta previsió de vendes.
Taula 2-2.- Estimació de vendes segons equipament.
Degut a la component d’opcionalitat present, es buscarà un sistema que tingui
per premisa la flexibilitat. Per això i per altres raons com pes, economia, etc, s’ha
escollit una arquitectura en anell, ara s’haurà de buscar un protocol existent al mercat
que permeti aquesta arquitectura.
Derivat del tipus d’arquitectura escollida, s’introdueix al sistema uns connector
in-line capaços de facilitar les futures ampliacions i mantenir l’estandaritat dels mòduls.
Amb totes aquestes especificacions es dissenyarà el sistema telemàtic i
multimèdia presentat.
P23+P24+P26Sales Vol.(cars / year) 340.000
Modules Sales (%)After
Sales (%)Sales (%)
After Sales (%)
Sales (%)After
Sales (%)Modules / year
Radio 100 --- 100 --- 100 --- 336.420CD Changer 11,4 2 --- --- --- --- 9.105Phone 10 30 6,7 20 13,7 30 122.758RTI + CD-ROM + Display 5,5 15 6 10 12,7 17 76.143TV Tuner 1 3 2 2 2 4 16.268Amplifier 11 4 7 3 13 5 48.285OCM (only US) 2 --- 2 --- 2 --- 6.728
P23 P24 P2671.000 128.000 141.000
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 39
3.- SISTEMA COMPATIBLE MOST.
Amb les especificacions que tenim dels apartats anteriors, un sistema en fibra
òptica, amb estructura en anell i amb flexibilitat i facilitat d’ampliació, la tecnologia i
protocol que hem escollit a l’hora d’implementar el nostre sistema es MOST (Media
Oriented Systems Transport).
3.1.- COOPERACIÓ MOST.
La cooperaciò MOST està basada en una associació de fabricants de vehicles,
fabricants de components i implementadors d’arquitectures. La principal funció de la
cooperació MOST es definir i desembolupar un protocol de xarxa multimèdia comú.
Tots el membres de la cooperació MOST tenen accés a informació tècnica i a
especificacions que surten com a resultat del treball en comú. La feina dels components
de MOST va desde la verificació de resultats fins a l’anàlisis de fiabilitat de sistemes.
Per generar els productes basats en tota la informació comú dels associats cal tenir una
llicència, obtinguda per cada membre de la cooperació.
La motivació de la tecnologia MOST, prové dels requeriments de tenir una xarxa
multimèdia punt a punt de baix cost i alta velocitat sense la necessitat d’estar
connectada a un PC o a qualsevol altre mòdul central d’inteligència per operar, per tal
de tenir una important reducció de cost, flexibilitat i fiabilitat. L’opció d’utilitzar un
suport òptic com a capa física, forma part també de les consideracions de s’han tingut en
conta a l’hora d’implementar una xarxa MOST, així com la necessitat d’ampliació
senzilla del sistema amb components plug and play. La definició de multimèdia inclou
audio, video, telecomunicacions i porcés de dades i control.
La xarxa MOST està basada en una comunicació de dades de mode síncron,
ideal per aplicacions en temps real com qualitat d’audio CD, so surround i vídeo d’alta
qualitat, també suporta dades de control i dades de transferència per latència. Pot operar
sense PC en un sistema amb un o diversos masters i amb un total de 64 nodes plug and
play.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 40
3.2.- EVOLUCIÒ DE LA TECNOLOGIA MOST.
La tecnologia MOST ve ser originalment desembolupada per aplicacions
multimèdia a l’entron de l’automoció, on els sitemes han de ser extremadament robusts
y efectius a nivell de cost. La xarxa MOST està reemplaçant, cada dia més, els pesats i
cars cablejats que els fabricants d’automòbils utilitzaven al pasat per satisfer la
necessitat d’interconnexió de sitemes multimèdia. La xarxa Most basada en fibra òptica
plàstica, no només té una manera d’ensamblatge substancialment millor que els vells
cablejats sino que a més a més és molt més robusta (no té llaços de massa) i el seu cost
és més baix.
La tecnologia MOST està especificada per ser un estàndar de baix cost amb un
ample de banda prou gran per comunicacions de dades de consum, telecomunicació i
aplicacions de càlcul, basat en fibra òptica de tipus plàstica com a capa de transport. Les
següents premises foren esencials per definir l’arquitectura d’un sistema MOST:
- Aplicable a aplicacions de consum amb o sense necessiat de control
central d’un PC.
- Solució de baix cost amb una valocitat de dades de 24.8 Mbps.
- Optimitzat per la utilització de Fibra Òptica de Plàstic (POF).
- Fàcil d’utilitzar amb una excelent fiabilitat.
- Capacitat de suportar d’audio i video comprimit en temps real.
- Transferència de dades tant en mode síncron com asíncron.
- Interfase de protocol obert per ser utilitzat amb altres protocols.
- Gestió virtual de la xarxa inclós en el sistema.
- Integració d’una tecnologia fàcil.
- Escalabilitat a nivell de components.
- Proporcionar especificacions de components per la fàcil
implementació.
- Funcions de xarxa el més transparent possible.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 41
3.3.- ARQUITECTURA MOST.
MOST és una xarxa punt a punt que pot ser implementada en anell, estrella o en
cadena. Els components connectats tenen diferents canals de comunicació, síncrons o
asíncrons i diferents mecanismes d’accés pels diferents tipus de dades (cadena, paquet,
control...).
El sistema MOST és molt flexible i ofereix la possibilitat de suportar diverses
tasques administratives en dos modes diferents:
- Centralitzat.
- Descentralitzat.
El mode centralitzat concentra la gestió de tasques especials administratives a un
node de la xarxa. Si algun altre node necessita aquest servei, haurà de contactar amb
aquest node central.
El mode descentralitzat no necessita centralitzar cap tasca especial a cap node.
3.3.1.- Descripció del sistema MOST.
El sistema MOST està descrit per les següents àrees:
- Interconnexió MOST.
- Sistema de serveis MOST.
- Components MOST.
La interconnexió MOST és la manera per la que les comunicacions són
establertes dintre del sistema quan aquest arrenca. Durant aquest procedimemt cada
component obté la seva adreça i aquesta serà única. La comunicació entre components
será possible després d’un procediment d’interconnexió satisfactori. L’adreça de cada
component estarà relacionada amb la seva posició física dintre del sistema.
Una cadema síncrona de bits, interconnecta cada component i proporciona
sincronisme a cada node. Cada dada que arriba al node, la acompanya un sistema de
resincronització del node.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 42
Els sistema de serveis MOST estan definits per tres capes:
- Serveis de sistemes de baix nivell.
- Capa bàsica de sistemes de serveis.
- Aplicació.
El rutejat de les dades, en temps real flexible a través de la xarxa, està gestionada
automàticament pel servei de sistemes de baix nivell integrat. Aquest algoritme gestiona
el canal de localització i proporciona etiquetes (canal, ID’s) als canals trobats com a
resultat d’una búsqueda. Els canal no utilitzats seran marcats i poden ser reubicats en
cas d’una desintal.lació o desconnexió del component. Les dades en temps real poden
tenir una o més destinacions. Tots els canals en temps real estaran abilitats per tots els
nodes de la xarxa.
Per temes de control, cada node té una direcció de xarxa i una direcció de
posició per la gestió a nivell de sistema, així com una detecció de retard i reconeixement
d’errors. El control de missatges pot ser un a un o per grups. El canal de cotrol té una
velocitat de 700 kbit/sec.
El MOSTNet services, el qual compren la capa bàsica de sistemes de serveis i
l’aplicació, proporciona un interfase estàndar d’accés a les funcions de gestió de la
xarxa i enviament i recepció del diferents tipus de dades.
Els MOSTDevices, poden ser desde simples displays a les aplicacions més
complexes. Aquest components tenen capacitat per accedir a la missatgeria del sistema
MOST així com als canals síncrons en grups de bytes o paquets asíncrons.
3.3.2.- Components MOST.
Els components MOST poden inter-operar entre ells punt a punt. Mentres que
les cadenes de dades son enviades per difusió, els missatges de control i els paquets són
enviats també punt a punt. Els components MOST poden ser aplicacions complexes
com per exemple Man Machine Interfaces (MMI’s), reproductors i receptors de video, i
aplicacions tan simples com displays, teclats i control d’entrada/sortida. La gestió de
xarxa integrada, en combinació amb les operacions remotes, permeten a tots els
components interactuar en tre ells i amb el sistema.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 43
Els components MOST poden ser:
- Components físics i entrades i sortides físiques.
- Hubs que proporcionen extensions adicionals al sistema. En una
xarxa MOST els Hubs són transparents.
Els components MOST proporcionaran una interfase estàndar en termes de:
- Resposta a funcions de gestió i configuració de xarxa, reset,
localització de canals i operacions de seguretat.
- Mecanismes de comunicacions.
- Interfase física.
3.3.2-1.- Composició lògica.
Desdel punt de vista lògic, un component MOST consisteix en diversos blocs
funcionals, una interfase estàndar (NetServices, Basic Layer) per la comunicació entre
diferents blocs funcionals, una unitat que proporciona la funcionalitat MOST (p.e. chip
MOST transceiver) i la interfase física de la xarxa MOST (Physical interfase).
Figura 3-1.- Esquema d’un component MOST.
Un bloc funcional representa una aplicació, com per exemple un sintonitzador,
un amplificador o un reproductor de CD. Hi ha un bloc funcional especial que funciona
en tots els components MOST. Aquest bloc funcional es el NetBlock, es primordial per
a tots els components. Es possible trobar un component MOST amb diferents blocs
funcionals.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 44
Quan implementem una aplicació, com per exemple un reproductor de CD,
necessita fucnions com “Play”, “Stop”, “Eject” o el temps de reproducció, així doncs
cada block funcional conté un set de funcions accessibles externament del sistema
MOST. Hi ha dos tipus de funcions:
- Propietàries.
- Mètodes.
Les propietàries són funcions que proporcionen determinacions o canvis en el
estatus dels blocks funcionals. Els mètodes són funcions que s’executen i proporciones
un resultat dintre d’un temps determinat.
Si hi ha algun canvi en qualsevol dels components, es notificarà amb una senyal
a tots els altres components, que mantindran registrat la peticio del canvi.
Per poder distinguir entre els diferents blocks funcionals (FBlocks) i les funcions
(Fkt) d’un component, cada funció i block funcional té un nom o un identificador (ID).
Quan s’accedeix a una funció hi hauran operacions que seran propietaries o mètodes.
Aquest tipus de funcions són especificades per “OPType”. Per diferenciar blocs
funcionals del mateix tipus en una xarxa MOST, per exemple la funció “Play” pot ser
d’un reproductor de CD o de video, hi ha un altre identificador anometar ID instància
(InstID). Un protocol que ens donaria accés a un cert bloc funcional, seria:
FblockID.InstID.FktID.OPType(Data)
El MOSTTransceiver OS8104 de OASIS SilicomSystems pot suportar totes les
tasques de interfase entre la interfase física i el MOSTNetServices. Conté totes les
funcionalitats dels Serveis de sitemes de baix nivell excepte la interfase física (Media i
connectors).
L’OS 8104 suporta una gran varietat de dades sèrie, i diferents conçmponents
hardware, per exemple tasquest per audio I/O. La comunicació amb el transceiver es pot
fer tant via sèrie com paral.lel.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 45
3.3.2-2.- Hardware.
Un component MOST pot estar implementat en dos configuracions. El
d’aplicacions estàndars per un component MOST amb microcontrolador.
Figura 3-2.- Configuració típica d’un component MOST.
Per tasques simples, és suficient combinar, per exemple un transceiver MOST i
una interfase òptica amb una font d’alimentació. Aquest tipus de components es diuen
components en mode individual, i ofereixen la possibilitat de ser controlat remotament
per un MMI remot.
Figura 3-3.- Configuració bàsica d’un component MOST.
Cada node és responsable de les següents funcions:
- Seguiment d’un clock (o generar-ho en cas de fallada del clock
master).
- Identificació i decodificació de la direcció de node.
- Gestió del control del transit de dades entre components.
- Detecció d’arrancada del sistema i reconfiguració.
- Gestió de potència.
- Inicialització de memòries no volàtils (EEPROMS, ROMS..)
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 46
3.3.2-3.- Zòcals.
Per aplicacions amb tecnologia MOST que requereixen zòcals per la
interconnexió dels components a la xarxa, existeixen connectables elèctrics i òptics. La
sol.luciò òptima dependrà de la implementació i de l’estructura que hi hagi. Ja he dit
que nosaltres ho farem via òptica. En sol.lucions MOST es poden interconnectar,
directament a la xarxa òptica, altaveus, reproductors multimèdia, controladors...
3.3.2-4.- Mèdia.
Com hem dit diverses vegades en aquest document, la manera més òptima
d’implementar un sistema MOST és amb fibra òptica de plàstic, oferint un gran nombre
d’aventatges incloent el cost, encara que també es pot implementar amb cable coaxial o
parell trenat (UTP). La fibra òptica és inmune a les interferències electromagnètiques
(EMI) i curtcircuits. Un dels problemes que té la fibra és la pèrdua de potència òptica
per les distàncies internodal i a les connecxions.
Si les pèrdues per inserció són molt elevades, el sistema es pot implementas
utilitzant Fibra de Silici de Coverta Dura (HCSF – Hard Clad Silica Fiber), que suporta
distàncies entre nodes de fins 250 metres, impensable al nostre sistema.
3.3.2-5.- Cables POF i connectors.
La fibra òptica de plàstic estàndar, d’ 1 mm de diàmetre, tipicament utilitzada en
aplicacions d’audio, és perfectament utilitzable en un sistema basat en MOST. Aquest
tipus de fibra òptica està al mercat venuda per fabricants com Mitsubishi, Toshiba,
Torray... Molts altres tipus de cables i connectors poden funcionar amb aquesta
tecnologia.
Un gran nombre de connectors estan desembolupats per aquesta tecnologia,
fabricants com HP, Framatome, AMP..... tenen al seu catàleg connexionat per MOST.
Els LED’s i els receptor òptics també són totalment estàndars.
Com a connectors estàndars tenim el connector simplex JIS F05 POF per
aplicacions digitals d’audio. Un altre seria el connector duplex JIS F07 POF, també
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 47
acceptat dintre de MOST. Aquest dos connector no són cars, el seu preu és totalemnt
competitiu amb un RJ-45 molt utilitzat en aplicacions amb UTP.
El tall i la terminació del cable és facilment automatitzable en quealsevol planta.
Les pèrdues per inserciò són menys de 1.5 dB per la fibra i el connector. La
tecnologia MOST especifica unes pèrdues totals menors a 20 dB en tot el sistema, el
que permetria tenir la sufucient potència per una velocitat de 24 Mbits/s amb una
distància internodal de 100 m.
3.4.- TIPUS DE DADES.
Un sistema MOST suporta una gran varietat de tipus de dades com dades de
control, dades en paquets, cadenes síncrones de dades... Els tipus bàsics de dades de
transferència que suporta són:
- Dades de control de tranferència entre el component i el sistema de
gestió:
Aquest tipus de dades es transporta en paral.lel en temps real per un
bus asíncron.
- Dades de transferència per events en paquets asíncrons amb un ample
de banda variable.
- Transferència de dades en temps real amb un ample de banda fixe per
mantenir la qualitat de les mateixes.
Si les dades en temps real s’envies directament a la xarxa MOST, tots els nodes
tenen accés a elles. El nombre de nodes que “escolten” les dades en temps real, només
està limitat pel nombre màxim de nodes de la xarxa.
“Eject CD”
010001
01000110010001
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 48
3.5.- TOPOLOGIA I CABLEJAT FÍSIC.
Una de les més grans ventatges de la tecnologia MOST és la seva flexibilitat
amb respecte a la topologia de la xarxa. Això permet combinacions entre topologies en
anell i estrella deixant als disenyadors dels sistemes escolli amb total llibertat una o una
altra o la combinació de les dues.
Encara que ja hem escollit una arquitectura en anell per fer el nostre sistema, és
interesant veure com MOST ofereix totes le possibilitats. A més les topologies que
veurem a continuació són totalmemt aplicables al nostre sistema, doncs són
complementàries a una arquitectura en anell.
3.5.1.- Punt a punt. Unidireccional i bidireccional.
La connexió punt a punt unidireccional és la manera més simple de connectar
dos aparells. Aquesta topologia es pot utilitzar si només necessitem transmisió de
dadesen un sol sentit. Aquest seria el cas d’interconnexió entre una font d’audio o video
i l’altaveu, on, l’altaveu no ha de passar cap informació cap a la font d’audio o video.
Aquesta configuració bàsica és fàcilment extensible afegint branques o línies
bidireccionals. Una línia bidireccional seria per exemple la que hi hauria entre un
reproductor de CD, un amplificador d’audio, etc, i un altaveu actiu, on la comunicació
és recíproca. Aquest tipus de connexió es coneix com S/PDIF (Sony Philps digital
interfase for digital audio).
La tecnologia MOST suporta aquests tipus de connexió i té 12 canals S/PDIF.
Figura 3-4.- Topologia punt a punt.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 49
3.5.2.- Topologia en anell.
MOST funciona, a un nivell òptim, amb una topologia en anell. Les ventatges
d’utilitzar una arquitectura en anell amb tecnologia MOST són:
- Baix cost global i node a node degut a que no hi ha Hubs, interruptors
o qualsevol altre component típic dúna xarxa.
- Mínima utilització de capa física, el que implica una reducció de pes.
- Facilitat d’expansió sense provocar cap canvi a l’arquitectura global
del sistema (com pasaria amb un sistema cablejat convencional).
- Compatibilitat amb tots els components del sistema (Audio digital,
etc.).
Figura 3-5.- Topologia en anell.
Una topologia en anell ha tingut, històricament, la desventatge de ser una xarxa
gran, sobredimensionada i poc tolerant a fallades. En topologies en anell tradicionals, la
fallada d’un node, provocava la caiguda de tota la xarxa. La tecnologia MOST
soluciona aquest problema de diferents maneres.
Respecte a la funcionalitat del sistema, cada transceiver MOST té un mode de
bypass que entra en funcionament quan el node ha fallat o està en mode de baix consum
de energia. Aquest mode de bypass implica que les dades no són analitzades en el node
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 50
en qüestió, sino que passa totalment transparent al component connectat. Molts
mecanismes de fallada, pèrdues de potència, pèrdues de connexions... també faran que
el transceiver entri en mode de bypass per que la resta de la xarxa no es vegi afectada.
Hi ha algun mode de fallada que pot afectar a tota la xarxa com és el tall en una
fibra. Si es dona aquest mode de fallada, ja hem vist en capítols anteriors quina seria la
sol.lució, la xarxa passaria a funcionar com una estrella amb dos branques fins que no es
repari. Una altra manera de sol.lucionar-ho seria implementant un segon anell
redundant, cosa totalment impensable al món de l’automòbil, degut al alt cost.
En qualsevol cas si l’accessibilitat dels nodes és molt complicada, la clau pel
bon funcionament de la xarxa està als diagnòstics i al manteniment.
3.5.3.-Topologia en anell amb branques.
També és possible fer connexions punt a punt desde una xarxa en anell cap a un
component incorporant connectors actius o pasius a la fibra de la xarxa.
Aquesta aplicació s’aplica típicament per la connexió de displays i/o altaveus
actius, components que no necessiten donar un resposta al sistema, sino que simplement
interpreten les dades que els hi arriben.
Una de les més grans aventatges d’aquesta implementació és la reducció de cost
ja que hi ha un estalvi en transmisors.
Figura 3-6.- Topologia en anell incorporant branques.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 51
3.5.4.- Topologia en anell-estrella.
Més que una configuració de la xarxa en estrella, el que veurem en aquest
apartat serà una combinació de topologies anell i estrella, especialment aconsellable en
cas de tenir una xarxa gran.
L’arquitectura bàsica d’aquesta topologia és un anell on estan les funcions
principals i les més sensibles a la fiabilitat i funcionalitat. Des d’aquí es derivaran
branques amb components que no siguin tan crítics pel sistema.
Aquesta estructura ofereix més flexibilitat a sistemes complexos amb més
facilitat de detecció de fallades i un més gran ampla de banda.
Figura 3-7.- Topologia anell-estrella.
Totes les estructures comentades anterioment es poden convinar entre sí per
afavorir una flexibilitat més gran en termes d’implementació de xarxes depenent de la
situació particular de cada fabricant, requeriments i funcions.
La migració de tenir simplement dos nodes a una estrucutura més complexa és
una feina senzilla, sense necessitat de fer grans canvis.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 52
3.6.- ASPECTES A TENIR EN CONTA AL DISSENY DEL SISTEMA.
Al sector de l’automoció el càlcul d’energies consumides pel vehicle és molt
important, doncs implica una reducció en pes i en cost. Per això hem se ver quin és el
consum que tindrà el nostre sistema. A continuació oferirem unes pautes i un esquema a
tenir el conta a l’hora de calcular aquesta energia necessaria.
Figura 3-8.- Càlcul de l’energia necessaria per les condicons dels vehicles.
L’esquema de la figura 3-8 es representa en dos parts, una per l’emisor i una
altra pel receptor.
Centrant-nos a l’emisor podem conporvar quina és la distribució de potència
emesa, tipus campana de Gauss, depenent de les condicions a les que està el sistema al
nostre vehicle, així, en cas de funcionament ideal a 25º C i 5 V, tenim aquest distribució
centrada a una potència òptica (Popt) de –12.5 dBm. Si s’empitjoren les condicions, la
distribució de potència de l’emisor es fa més ampla i pot arribar a la degradació.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 53
Des del punt de vista del receptor tenim dos distribucions a tenir en conta, la
distribució de sensibilitat i la de distribució.
La distribució de sensibilitat està centrada a una potència òptica de –29 dBm i la
de saturació a –8 dBm. Però ambdues es veuen empitjorades quan les condicions de
funcionament surten de 25º C i 5 V, arribant fins i tot a la degradació.
Per tot això, al calcular l’energia necessaria del nostre sistema, haurem de tenir
en conta aspectes com:
- Un rang de temperatura de –40º C a +80º C te efectes sobre la
desviació i la gradual degradació dels paràmetres òptics dels
components (Figura 3-8).
- La màxima desviació permisible d’energia d’alimentació dels
components dintre de la xarxa va de 4.75 V a 5.25 V (Figura 3-8). La
dependència que tenen els paràmetres òptics del voltatge, tant al
receptor com a l’emisor, fa que varïi el seu comportament.
- Les toleràncies típiques dels paràmetres a components fabricat en
processos en sèrie.
- Degut a consideracions de cost, la selecció i ajust dels components no
és possible. Les conseqüències serien per exemple: el pitjor
transmisor ha de treballar amb la fibra més llarga a la més elevada
temperatura o el millor transmisor ha de treballar amb la fibra més
curta a la temperatura més baixa.
- La influència dels valors al final de la seva vida.S’han d’estimar els
valors que tindran tots els components al final de la vida del vehicle
de com a minim 10 anys a les pitjors condicions climàtiques
químiques i mecàniques.
- L’atenuació originada durant el procés de muntatge, sobretot la
causada per la forma i rutejat del cablejat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 54
4.- DISSENY I CÀLCUL DEL SISTEMA GLOBAL.
4.1.- INTRODUCCIÓ.
Fins ara hem vist quins eren els requeriments del sistema, quines funcions
haurien d’implementar-se, quina arquitectura seguirà i amb quina tecnologia
desenvoluparem el nostre sistema telemàtic i multimèdia.
A continuació, en aquest apartat, dissenyarem tot el sistema amb fibra òptica.
Recordem que tenim tres games de vehicles (gama baixa, mitja i alta), per les que hem
presentat quines son les funcions que inclourien cadascuna, tant de sèrie com opcionals.
També caldria fer esment una altra vegada que l’arquitectura que tindrà el nostre
sistema serà en anell i que la tecnologia utilitzada per implementar-ho serà MOST.
També farem una comparativa en preu del que representaria implementar el
mateix sistema amb cable de coure convencional enlloc de la fibra que utilitzarem.
El disseny es farà de les tres games, doncs una de les màximes que busca el
nostre client és la flexibilitat del sistema, i això ho demostrarem partint d’una estructura
estàndar i afegint tots els mòduls que ens demanin per completar l’equipament dessitjat.
L’estructura que seguirem en el disseny del sistema, serà:
- Definir el cablejat i el rutejat.
- Sistemes d’interconnexió a components.
- Altres sistemes d’interconnexió.
Figura 4-1.- Cablejat convencional a un vehicle.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 55
Un cablejat és un conjunt de cables que estan interconnectant diferents mòduls
en diferents parts del vehicle. Per exemple, totes les llums del darrera d’un cotxe han de
funcionar, per això s’ha de fer arribar potència d’una manera adecuada, doncs tindrem
un conjunt de cables que aniran desde un mòdul central (on normalment es situaran tots
els fusibles i relés i es distribueix la potència), fins al darrera on cada cable es
connectarà amb la seva llum.
El rutejat és el camí que segueixen els cablejats per arribar al seu destí. Per anar
de la part davantera a la trasera del vehicle (per portar potència a les llums traseres, per
exemple), no es pot pasar pel mig de l’habitacle, s’han de buscar llocs òptims per on
passin correctament. Per exemple, un lloc per on es pot passar per arribar a la part
trasera del cotxe és el terra, sota de la moqueta. El cablejat tampoc seguirà un camí
directe, sino que potser, passarà pel pont de roda per sobre d’una viga del cotxe etc. A
la figura 4-1 es pot veure un cablejat.
Tant per definir un cablejat com un rutejat òptim del nostre sistema, hem de
saber on estan ubicats els mòduls dintre del vehicle.
La localització dels mòduls és molt important, doncs depenent de la seva
situació, els cables hauran de seguir un camí o un altre o inclús s’hauran de fer forats a
la xapa per passar el cablejat.
Figura 4-2.- Estructura tridimensional d’un vehicle.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 56
A mode d’exemple podem veure el cablejat de la fotografia de la figura 4-1, hi
ha un maç de cables principal des del que penjen altres conjunts de cables més petits. El
maç de cables creua tot el cotxe de davant al darrera, per portar potència des de la
bateria (passant pel mòdul central) fins a tots els serveis que hi ha en aquesta
localització (llums, presa de tensió...). Les derivacions petites són per funcions que es
troven a mig camí, com per exemple, mòduls de seient lums de cortesia als cendrers,
etc, i que també necessiten energia elèctrica.
Però els cablejats no es deixen directament sobre la xapa del cotxe, sinó que
passen per dintre d’unes canals agafades al vehicle.
Figura 4-3.- Canal passacables.
Aquestes canals serveixen per portar el maç de cables més protegit fins al seu
destí, per que no es pugui fer malbé amb la xapa. A més a més les canals també eviten
els soroll per vibració o per cops que pot provocar el cablejat, i per guiar correctament
els cables.
Per totes aquestes qüestions és de vital importància saber la localització dels
mòduls que al nostre sistema cablejarem amb fibra òptica.
Fer un cablejat nou amb un rutejat també nou, que només porti la fibra òptica és
impossible. Fer això implicaria buscar llocs al cotxe per poder passar la fibra, que a més
a més aquests camins fossin òptims, per emprar la menor quantitat de fibra possible,
implicaria la fabricació de nous canals per fer-la passar.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 57
Totes aquestes necessitats per fer un cablejat nou que només porti la fibra,
repercuteix directament al cost del vehicle. Si fem un cablejat nou implica un cost de
desenvolupament i un cost de manufactura i muntatge a la planta del client. Un nou
rutejat és, potser, rectificar la xapa del vehicle. La fabricació de noves canals també
implica costos de desenvolupament del producte, manufactura i manipulació, etc.
Com a conclusió, podem dir que la fibra òprtica que s’utilitzarà al nostre
sistema, haurà de respectar, i haurà d’anar amb el cablejat convencional del vehicle, un
mateix cablejat, rutejat, i passar per les mateixes canals, per així abaratir al màxim els
costos del nostre sistema al vehicle final.
Però utilitzar el mateix cablejat, rutejat, i canals que un cablejat convencional,
implica que la fibra haurà de soportar tots els tractaments que suporten aquestos, i l’únic
que la fibra pot demanar al seu favor, és respectar radis de curvatura i una mica més de
compte a la manipulació.
4.1.2.- Sistemes d’interconnexió a components.
Desde el punt de vista de sistemes d’interconneció al mòduls, hi ha dos modes
de connexió de la fibra òptica al servei.
Una seria l’interconnexió directa de la fibra al mòdul electrònic. Simplement
vindria el connector a connectar-se al mòdul amb un connexionat estàndar (figura 4-4), i
llavors el propi mòdul faria la conversió òptica-electrònica.
Figura 4-4.- Sistema d’interconnexió derecte a mòdul.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 58
Aquest sistema de connexió directe, és una solució més económica des del punt
de vista del cablejat, ja que la quantitat de fibra utilitzada es la mateixa que en altres
casos (que veurem més endavant amb la solució Pig-Tail), doncs el rutejat és el mateix,
però el connexionat resulta més barat. És un connexionat “pasiu” estàndar MOST, que
simplement fa l’interconnexió de la fibra amb el servei.
Pel que fa a l’electrònica, aquest mode de connexió encareix el mòdul de servei.
Degut a que l’electrònica de traducció de senyal òptic a elèctric ha d’anar directament al
mòdul, en aquest, hem de tenir en compta, el cost d’incloure el transceiver, i a més
l’increment d’àrea de PCB, que també estarà directament relacionat amb el preu final.
Una altra solució, seria la connexió del servei a al sistema per mitjà d’una
connexió amb Pig-Tail.
Aquest sistema presenta la possibilitat de treure del mòdul tota l’electrònica que
se n’encarrega de fer la traducció de senyal de la placa de PCB, ja que ho fa el propi
Pig-Tail. Per tant tindrem l’estalvi de components a la placa del servei i d’àrea de PCB
que ens sancionava en l’anterior solució.
Per contra aquesta solució encarirà el preu del cablejat ja que és necessari la
inclosiò de connectors in-line, en tot el sistema, el que es afavorirà, per altra banda, a
tenir una major flexibilitat del sistema a l’hora d’afegir qualsevol mòdul fora de
l’estàndar.
Figura 4-4.- Solució Pig-Tail.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 59
Un Pig-tail és un allotjament soldat a la placa PCB d’on surten les fibres fins a
un connector òptic. Aquest allotjament (a la figura es veu com FOT Unit 180º), és el
que se n’encarrega de rebre la senyal òptica i fer la traducció a una senyal elèctrica que
es tractarà al nostre mòdul.
A l’altre extrem de la fibra posarem un conector estàndar (que per similitut a un
sistema elèctric podem anomenar mascle) que es connectarà a un altre connector òptic
(que anomenarem femella).
Figura 4-5.- Part connectada al PCB.
Per explicar-ho d’una manera més estenedora, si volem utilitzar un Pig-Tail
(figura 4-4), necessitarem per connectar, cada mòdul entre sí, uns metres de fibra òptica
i a cada extrem un connector allotjament (femella), on es connectarà el connector òptic
propi del Pig-Tail. Per això hem comentat abans que es necessitaria una connexió in-
line per implementar aquesta solució.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 60
Una altra qüestió que hem de tenir en conta de la solució Pig-Tail, és que per la
pròpia construcció del Pig-Tail, i degut a l’utilització de connexions in-line al sistema,
tindrem unes caigudes de potència òptica inherents al sistema.
Figura 4-6.- Sistema de connexió amb Pig Tail.
A la figura 4-7 podem veure dos gràfiques comparatives de les pèrdues que
esdevenen de l’utilització d’una solució o una altra.
a) Sol.lució comparativa sense Pig Tail
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 61
b) Sol.lució comparativa amb Pig Tail.
Figura 4-7.- Pèrdues aplicables a cada solució
Abans de comentar les gràfiques, seria interesant explicar que s’entén per una
línea passiva i una activa. Una línea pasiva és aquella que només es limita a deixar
passa la informaciò a travès d’ella. No hi ha cap regeneraciò de la senyal i per tant les
pèrdues augmenten linealment amb la logitud de la fibra.
Una línea activa, per contra, és una línea en la que hi ha una regeneraciò de la
senyal i per tant es recupera el nivell d’energia que tenia al sortir de l’emisor.
Tenint en conta això, escollint la solució d’interconnexiò directa entre mòduls
(recordem que la electrònica és la que patirà econòmicament), les pèrdues en dB
augmenten, més o menys, linealment, arribant a un màxim, que hem establert a 4 m de
longitud de la fibra (més endavant veurem per qué), de 14.32 dB amb una línea passiva.
Si enlloc d’una linea passiva utilitzem una activa, es pot veure com hi ha una
regeneració de la senyal, que es farà abans d’arribar als 4 metres, i per tant, l’energia
òptica torna valor original de quan va sortir del primer emisor. Això ens implicarà que
la longitud entre mòduls pot ser més gran.
Si adoptem la solució amb Pig-Tail, tenim que a la distància de 4 metres, les
pèrdues s’acumulen en 16.32 dB, amb una linea pasiva, i que la utilització d’una línea
activa torna a millorar les condicions d’energia òptica.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 62
Aquesta 2 dB de diferència entre les dos solucions (no Pig Tail i Pig Tail) no és
molt gran. La importància d’aquests 2 dB de diferència de pèrdues entre una solució i
una altra, estaria en la problemàtica que implicaria la introducció d’altres elements que
també provocarien pèrdues al sistema òptic.
Per exemple, si tenim en conta que un connector de fibra òptica, introdueix unes
pèrdues de 2 dB, i que el nombre, màxim de pèrdues, entre dos mòduls del nostre
sistema és de 17 dB, podem concluir que la diferència més gran entre una soluciò i una
altra (exceptuant les econòmiques), és que a la primera es pot incloure un connector més
que a la segona (Pig-Tail).
Aquesta conclusió té una gran influència a l’hora de fer qualsevol mena de
reparació al sistema òptic que impliqui afegir un connector, per exemple.
A l’ANNEX 1 es poden veure totes les dades interesants sobre les pèrdues entre
la solució de connexiò directa i la connexiò per Pig-Tail, per qué el nombre màxim de
pèrdues és de 17 dB, etc.
Ja que hem parlat de línies actives i passives, seria molt interessant veure una
comparativa entre els dos tipus de línies i les dos solucions per l’interconnexió de
mòduls i quin és el màxim de pèrdues que pot suportar el nostre sistema (Figura 4-8).
a) Comparativa de la sol.lució amb línies pasives.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 63
b) Comparativa de la sol.lució amb línies actives.
Figura 4-8.- Comparativa entre solucions d’interconnexió i línies.
Entre dos mòduls del nostre sistema, no pot haver-hi més de 17 dB de pèrdues,
com hem comentat abans (referència ANNEXE 1).
Si tenim una línia passiva, ens trovem que al sobrepassar els quatre metres de
longitud entre mòduls, les pèrdues esdevingudes també sobrepassen el màxim establert
pel sistema (17 dB).
Això serà un requeriment a l’hora de dissenyar el sistema, quan utilitzem una
línia passiva, no podrà haver-hi més de quatre metres entre dos mòduls
Si el que utilitzem és una línia activa, podem veure com abans d’arribar als
quatre metres, la senyal es regenera i per tant la longitud entre els mòduls pot
augmentar.
En ambdues gràfiques veiem que encara que la pendent és la mateixa (les
pèrdues a la fibra són lineals), la solució amb Pig Tail, sempre tindrà aqueste diferència
de pèrdues de 2 dB més.
4.1.3.- Altres sitemes d’interconnexió.
La part més important de connexionat és la que ja hem comentat anteriorment, el
connexionat a components.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 64
Però a un vehicle no només hi ha connexionat a components si no que hi ha
altres clases de connexionat que sorgeix per diferents necessitats. Per exemple, tot un
cablejat no pot ser sempre continu, per que s’han de travesar vigues, ha de passar d’un
compartiment a un altre, o simplement per que manipular un cablejat de segons quines
dimensions és imposible per a una persona, es divideix en dos i llavors s’ha de buscar la
manera de lligar-ho.
Figura 4-9.- Exemples de connexionat per fibra òptica.
Per aquestes raons sorgeix el connexionat in line. Anteriorment, hem explicat
que una de les solucions era el Pig Tail, i que aquesta necessita connexions in line, o
aèris, al sistema.
Aquest tipus de connexionat, és un conjunt format per una part ‘mascle’ i una
‘femella’ als que els hi arriben cables (al nostre cas de FOP), per una banda a cada un i
els connecten entre sí, fent un acoplament entre el mascle i la femella. Aquest tipus de
connexionat és molt útil al nostre cas, ja que volem que el nostre sistema sigui totalment
obert i flexible.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 65
4.2.- SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN UN VEHICLE DEGAMA BAIXA.
A mode de recordatori, escriurem quines són les funcions del nostre sistema en
un vehicle de gama baixa.
- Radiocaset o radio CD situat a la consola central del vehicle.
- Mòdul de control de fums muntat a la part davantera (només per
vehicles venuts a Estats Units).
- Mòdul de telefonia repartit entre la consola central (mòdul electrònic
amb l’aparell de Hi-fi) i el sostre (antena, micròfons...).
- Carregador de CDs a la part de darrera del vehicle.
Aquest equipament que hem presentat, és l’equipament d’un vehicle de gama
baixa amb totes les opcions. Ho hem fet així per veure més clarament l’escalabilitat del
nostre sistema.
Figura 4-10.- Equipament d’un vehicle de gama baixa.
Recordem també que el volum estimat de producció de cotxes anual, per aquesta
gama d’equipament serà de 71.000 vehicles. Aquesta dada és molt important a l’hora de
buscar al mercat preus competitius pel que fa a la fibra òptica i als components associats
a ella (connexionat, maquinaria...).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 66
4.2.1.- Cablejat i rutejat.
Ja hem dit que per tal d’estalviar molts diners al nostre client, aprofitarem els
cablejats i el rutejats que actualment té en cable convencional per afegir la fibra òptica,
tenint només cura dels radis de curvatura.
Presentarem a continuació una taula amb els cablejats del nostre sistema, la
longitud que tindrà cada cable de fibra òptica i els serveix als que van connectats (Taula
4-1). Per seguir-ho amb més claredat, es recomana tenir present la figura 4-1 de la
pàgina anterior.
Número Color Cablejat al que
pertany
Components que uneix Longitud de la
fibra
1Driving Radio amb inline driving w/h-
rear w/h
3450 mm
5Rear Carregador de CDs amb inline
rear w/h-driving w/h
1850 mm
13Driving In line driving w/h-driving w/h
amb el mòdul de telefonia
530 mm
14 Driving Mòdul de telefonia amb la radio 690 mm
17Rear In line driving w/h-rear w/h
amb el carragador de CDs
1850 mm
18
Driving In line rear w/h-driving w/h
amb in line driving w/h-driving
w/h
3290 mm
Tabla 4-1.- Cablejat en fibra òptica pertanyent a la gama baixa.
El cablejat Driving, és el que distribueix la potència per tots els serveis que es
troven a la part davantera del vehicle, més conegut coloquialment com ‘salpicadero’,
com per exemple el sistema Hi Fi (radiocaset o radioCD), a tot el taulell d’instruments,
sistema d’iluminació de cortesia, etc.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 67
Pel que fa el cablejat Rear és el que es distribueix per la part de darrera del
vehicle derivant energia cap a les llums, carregadors de CDs, preses de corrent, etc.
Podem comporbar que tant un com l’altre són cablejats que amb cables
convencionals per la distribució d’energia i nosaltre hem afegit el nostres cables de fibra
òptica per tal de reduir el cost final del cotxe.
Tal com es veu a la taula, hem dissenyat el rutejat i la localització dels
components de manera que mai hi hagi una distància superior als 4 metres, tal com hem
explicat abans.
El que sí que es farà a cada mòrul serà la regeneració de la senya l òptica, per tal
de poder mantenir la distànci màxima de 4 metres entre el mòduls.
4.2.2.- Sistemes d’interconnexió a components.
El sistema d’interconnexió a mòdul que utilitzarem serà la connexió directa a
sevei. Amb aquesta solució ens estalviem les pèrdues que esdevenen del Pig Tail, i a
més podem afegir un connector extra entre dos mòduls.
Afegir aquest connector extra que afegirem serà un connector in line, per tal de
mantenir la flexibilitat del sistema.
Si es vol afegir qualsevol servei al sistema, tant una vegada el cotxe estigui el
carrer com dintre de la pròpia línia de fabricaciò, només caldrà desconnectar el
connector in line i connectar-hi el servei que volguem. Aquest mode d’ampliació, amb
connexionat in line, es pot veure amb més detall a l’apartat 2.6 del capìtol 2 d’aquest
document.
4.2.3.- Altres sistemes d’interconnexió.
A més de fer servir el connexionat a mòdul, utilitzarem també connexionat in
line per fibra òptica. Les raons d’utilitzar aquests tipus de connectors s’han explicat en
punts anteriors.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 68
4.2.4.- Sistema.
Farem, tot seguit, un esquema del sistema en un vehicle de gama baixa i
donarem les dades de la fibra que utilitzem i el connexionat.
Fibra òptica: La fibra òptica que utilitzem és de plàtic, d’1 mm de core.
Connexionat: Utilitzarem connexionat propi que també dissenyarem
expressament pel sistema i que es presenta en el capítol següent.
Figura 4-11.- Esquema òptic del sistema a un vehicle de gama baixa
A l’esquema òptic representat a la figura es poden veure com a cada un dels
mòduls arribarà un connector de dos vies òptiques. Aquestes dos vies òptiques es
representes amb els noms TX i RX.
Cada senyal TX d’un mòdul es connecta amb una senyal RX d’un altre mòdul a
mode d’entrada i sortida, i internament a cada mòdul hi haurà una regenaració de la
senyal òptica.
A més a més d’aquestes connexions òptiques, a cada mòdul també arriben
senyals elèctrics (potència i senyal), no representats a l’esquema ja que no és objecte del
nostre estudi.
A l’esquema òptic es poden veure els tres connectors in line (Driving i Rear)
d’una via òptica cada un, i que, en cas de voler afegir qualsevol servei al vehicle, només
caldrà desconectar i conectar cada part del connector a les senyals TX i RX del nou
mòdul.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 69
4.2.5.- Càlcul del sistema.
Per cada cablejat faren una taula amb el càlcul de la previsiò d’energia òptica
que consumirà (pèrdues). Recordem que cada element del sistema ofereix unes pèrdues,
que no han de ser mai més grans a 17 dB. Totes les dades necessaries per fer aquests
càlculs es troben a l’ANNEX 1.
4.2.5-1. Càlcul de potència òptica entre el radiocaset/CD i el carregador de CDs.
Des del radiocaset/CD al carregador de CDs, trovem dos cablejats diferents
(Driving fibra nº 1 i Rear, fibra nº17) units per un in line.
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 1)
(3450 mm)
1.13 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 17)
(1850 mm)
0.61 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 15.74 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 1.26 dB
Taula 4-2.- Càlcul de pèrdues entre el radiocasset/CD i el carregador de CDs.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 70
4.2.5-2. Càlcul de potència òptica entre el carregador de CDs i el mòdul de
telefonia.
Des del carregador de CDs al mòdul de telefonia, trovem dos cablejats diferents
(Rear, fibra nº 5 i Driving fibra nº 18 i 13) units per dos in line.
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul carregador de CDs
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 5)
(1850 mm)
0.61 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 18)
(3290 mm)
1.08 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 13)
(3290 mm)
0.17 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul de telefonia
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 16.86 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 0.16 dB
Taula 4-3.- Càlcul de pèrdues entre el carregador de CDs i el mòdul de telefonia.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 71
4.2.5-3. Càlcul de potència òptica entre el radiocasset/CD i el mòdul de
telefonia.
Per tancar l’anell, queda calcular la potència òptica entre el radiocasset/CD i el
mòdul de telefonia
Des del radiocasset/CD al mòdul de telefonia, trovem només un cablejat
(Driving fibra nº 14).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul radiocasset/CD
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 14)
(690 mm)
0.23 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul de telefonia
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 12.23 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 4.77 dB
Taula 4-4.- Càlcul de pèrdues entre el radiocasset/CD i el mòdul de telefonia.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 72
4.3.- SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN UN VEHICLE DEGAMA MITJA AMB TOTS ELS COMPONENTS OPCIONALS.
A mode de recordatori, escriurem quines són les funcions del nostre sistema en
un vehicle de gama mitja.
- Radiocaset o radio CD unitats situat a la consola central del vehicle.
- Mòdul de control de fums muntat a la part davantera (només per
vehicles venuts a Estats Units).
- Mòdul de telefonia repartit entre la consola central (mòdul electrònic
amb l’aparell de Hi-Fi) i el sostre (antena, micròfons...).
- Un amplificador Hi-Fi a la part davantera
- Un monitor el sistema de GPS mapes de guia per satèl.lit carregats a
un CDROM, també situat a la consola central.
- Mòdul de control RTI amb una unitat de CDROM.
Aquest equipament que hem presentat, és l’equipament d’un vehicle de gama
mitja amb totes les opcions. Ho hem fet així per veure més clarament l’escalabilitat del
nostre sistema.
Figura 4-12.- Equipament d’un vehicle de gama mitja.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 73
Recordem també que el volum estimat de producció de cotxes anual, per aquesta
gama d’equipament serà de 128.000 vehicles. Aquesta dada és molt important a l’hora
de buscar al mercat preus competitius pel que fa a la fibra òptica i als components
associats a ella (connexionat, maquinaria...).
4.3.1.- Cablejat i rutejat.
Igual que hem fet a l’anterior versiò i farem a la següent, per tal d’estalviar molts
diners al nostre client, aprofitarem els cablejats i el rutejats que actualment té en cable
convencional per afegir la fibra òptica, tenint només cura dels radis de curvatura.
Presentarem a continuació una taula amb els cablejats del nostre sistema, la
longitud que tindrà cada cable de fibra òptica i els serveix als que van connectats (Taula
4-5). Per seguir-ho amb més claredat, es recomana tenir present la figura 4-12 de la
pàgina anterior.
Número Color Cablejat al que
pertany
Components que uneix Longitud de la
fibra
1Driving Radio amb inline A driving
w/h-rear w/h
3450 mm
2Rear Inline A driving w/h-rear w/h
amb el mòdul RTI
1240 mm
3Rear Mòdul RTI amb el reproductor
de CDROM
1050 mm
8Driving In line B driving w/h-rear w/h
amb el monitor RTI
3220 mm
9Driving Monitor RTI amb inline C
driving w/h-rear w/h
1090 mm
12Amplifier Inline D driving w/h-rear w/h
amb l’amplificador Hi-Fi
1120 mm
13Driving In line D driving w/h-rear w/h
amb el mòdul de telefonia
530 mm
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 74
14Driving Mòdul de telefonia amb el
radiocasset
690 mm
15Rear Reproductor de CDROM amb
inline B driving w/h-rear w/h
2010 mm
16Amplifier In line C rear w/h-driving w/h
amb l’amplificador Hi-Fi
3290 mm
Tabla 4-5.- Cablejat en fibra òptica pertanyent a la gama mitja.
A l’igual que vam fer a gama baixa, distribuirem la fibra òptica pel vehicle,
aprofitant el cablejat Driving, és el que distribueix la potència per tots els serveis que es
troven a la part davantera del vehicle. També es torna a profitar el cablejat Rear, que és
el que es distribueix per la part de darrera del vehicle derivant energia cap als diferents
serveis.
Tal com es veu a la taula, hem dissenyat el rutejat i la localització dels
components de manera que mai hi hagi una distància superior als 4 metres, tal com hem
explicat abans. El que sí que es farà a cada mòdul serà la regeneració de la senyal
òptica, per tal de poder mantenir la distància màxima de 4 metres entre el mòduls.
4.3.2.- Sistemes d’interconnexió a components.
El sistema d’interconnexió a mòdul que utilitzarem serà la connexió directa a
sevei. Amb aquesta solució ens estalviem les pèrdues que esdevenen del Pig Tail, i a
més podem afegir un connector extra entre dos mòduls.
Afegir aquest connector extra que afegirem, serà un connector in line, per tal de
mantenir la flexibilitat del sistema.
Si es vol afegir qualsevol servei al sistema, tant una vegada el cotxe estigui el
carrer com dintre de la pròpia línia de fabricaciò, només caldrà desconnectar el
connector in line i connectar-hi el servei que volguem (recordem que qualsevol mòdul
que s’inserti al sistema, haurà de tenir la propietat de regeneració de senyal).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 75
4.3.3.- Altres sistemes d’interconnexió.
A més de fer servir el connexionat a mòdul, utilitzarem també connexionat in
line per fibra òptica. Les raons d’utilitzar aquests tipus de connectors s’han explicat en
punts anteriors.
4.3.4.- Sistema.
Farem, tot seguit, un esquema del sistema en un vehicle de gama mitje i
donarem les dades de la fibra que utilitzem i el connexionat.
Fibra òptica: La fibra òptica que utilitzem és de plàstic, d’1 mm de core.
Connexionat: Utilitzarem connexionat propi que també dissenyarem
expressament pel sistema i que es presenta en el capítol següent.
Figura 4-13.- Esquema òptic del sistema a un vehicle de gama mitja
A l’esquema òptic representat a la figura es poden veure com a cada un dels
mòduls arribarà un connector de dos vies òptiques. Aquestes dos vies òptiques es
representen amb els noms TX i RX. Tot el sistema segueix la mateixa estructura que la
gama anterior però amb més elements. Per qualsevol dubte es pot consultar l’apartat
anterior (4.2)
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 76
4.3.5.- Càlcul del sistema.
Per cada cablejat faren una taula amb el càlcul de la previsiò d’energia òptica
que consumirà (pèrdues). Recordem que cada element del sistema ofereix unes pèrdues,
que no han de ser mai més grans a 17 dB. Totes les dades necessaries per fer aquests
càlculs es troben a l’ANNEX 1.
4.3.5-1. Càlcul de potència òptica entre el radiocasset/CD i el mòdul RTI.
Des del radiocasset/CD al mòdul RTI, trobem un cablejat (Driving fibra nº 1)
connectat amb un inline (inline A) a un altre cablejat (Rear fibra nº 2).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul radiocasset/CD
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 1)
(3450 mm)
1.14 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 2)
(1240 mm)
0.41 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul RTI
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 15.55 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 1.45 dB
Taula 4-6.- Càlcul de pèrdues entre el radiocasset/CD i el mòdul RTI.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 77
4.3.5-2. Càlcul de potència òptica entre el monitor RTI i el reproductor RTI de
CD ROM.
Des del monitor RTI al reproductor de CD ROM, trobem un cablejat (Rear fibra
nº 15) connectat amb un inline (inline B) a un altre cablejat (Driving fibra nº 8).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
monitor RTI
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 15)
(2010 mm)
0.66 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 8)
(3220 mm)
1.06 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
reproductor CD ROM
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 15.72 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 1.28 dB
Taula 4-7.- Càlcul de pèrdues entre el monitor RTI i el reproductor CD ROM.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 78
4.3.5-3. Càlcul de potència òptica entre el monitor RTI i l’amplificador Hi.Fi.
Des del monitor RTI a l’amplificador Hi-Fi, trobem dos cablejats (Driving fibra
nº 9 i Amplifier fibra nº 16) connectats per un inline (inline C).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
monitor RTI
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 9)
(1090 mm)
0.36 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Amplifier (nº
16) (1120 mm)
0.37 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector a
l’amplificador Hi-Fi
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 14.73 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 2.27 dB
Taula 4-8.- Càlcul de pèrdues entre el monitor RTI i l’amplificador Hi-Fi.
En aquest cas, la potència òptica sobrant, encara ens permetria posar un altre
connector amb un tros de fibra (connector 2 dB i 0.27 dB -> 800 mm de fibra).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 79
4.3.5-4. Càlcul de potència òptica entre l’amplificador Hi-Fi i el mòdul de
telefonia.
Des de l’amplificador Hi-Fi al mòdul de telefonia, hi ha dos cablejats (Driving
fibra nº 13 i Amplifier fibra nº 12) connectats per un inline (inline D).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector a
l’amplificador Hi-Fi
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 13)
(530 mm)
0.18 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Amplifier (nº
12) (1120 mm)
0.41 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul RTI
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 14.6 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 2.4 dB
Taula 4-9.- Càlcul de pèrdues entre l’amplificador Hi-Fi el mòdul de telefonia.
A l’igual que en el cas anterior, la potència òptica sobrant, encara ens permetria
posar un altre connector amb un tros de fibra (connector 2 dB i 0.6 dB -> 1.800
mm de fibra).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 80
4.3.5-5. Càlcul de potència òptica entre el mòdul RTI i el reproductor CD ROM.
Entre aquest dos serveis només hi ha un cablejat (Rear fibra nº 3) de petites
dimensions i sense cap connexió pel mig, per això l’hem deixat per l’últim.
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector aa
mòdul RTI
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 3)
(1050 mm)
0.34 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
reproductor CD ROM
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 12.34 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 4.66 dB
Taula 4-10.- Càlcul de pèrdues entre el mòdul RTI i el reproductor RTI.
El cablejat que queda entre el radiocasset/CD i el mòdul de telefonia, és igual
que en la gama anterior (estudi 4.2.5-3), per això no repetirem l’estudi.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 81
4.4.- SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN UN VEHICLE DEGAMA ALTA AMB TOTS ELS COMPONENTS OPCIONALS.
A mode de recordatori, escriurem quines són les funcions del nostre sistema en
un vehicle de gama alta.
- Radiocaset amb un carregador per a quatre CDs unitats situat a la
consola central del vehicle.
- Mòdul de control de fums muntat a la part davantera (només per
vehicles venuts a Estats Units).
- Mòdul de telefonia repartit entre la consola central (mòdul electrònic
amb l’aparell de Hi-Fi) i el sostre (antena, micròfons...).
- Un amplificador Hi-Fi a la part davantera
- Un monitor el sistema de GPS mapes de guia per satèl.lit carregats a
un CDROM i pantalla de televisió, també situat a la consola central.
- Mòdul de control RTI amb una unitat de CDROM per carregar
mapes, jocs...
- Un carregador de CDs adicional a la part trasera del vehicle.
- Un sintonitzador de televisió, que situarem també a la part trasera del
vehicle.
Aquest equipament que hem presentat, és l’equipament d’un vehicle de gama
alta amb totes les opcions. Si fem una mirada enrera en pot veure com em aconseguit
l’escalabilitat que volia el nostre client, doncs per passar d’una gama a una altra, només
cal afegir els mòduls pertinents i fer les connexions als inlines que hi ha en qualsevol
dels sistemes.
A mode d’exemple per afegir el sintonitzador de televisió, nomé cal agafar un
vehicle amb equipament de gama mitja, desconnectar l’inline B (consultar apartat
anterior) i connectar el sintonitzador en mig.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 82
Figura 4-14.- Equipament d’un vehicle de gama alta amb l’equipament opcional.
Recordem també que el volum estimat de producció de cotxes anual, per aquesta
gama d’equipament serà de 141.000 vehicles. Aquesta dada és molt important a l’hora
de buscar al mercat preus competitius pel que fa a la fibra òptica i als components
associats a ella (connexionat, maquinaria de manufactura...).
4.4.1.- Cablejat i rutejat.
Igual que hem fet a l’anterior versió, per tal d’estalviar molts diners al nostre
client, aprofitarem els cablejats i el rutejats que actualment té en cable convencional per
afegir la fibra òptica, tenint només cura dels radis de curvatura.
Presentarem a continuació una taula amb els cablejats del nostre sistema, la
longitud que tindrà cada cable de fibra òptica i els serveix als que van connectats (Taula
4-11). Per seguir-ho amb més claredat, es recomana tenir present la figura 4-14
d’aquesta mateixa pàgina.
Número Color Cablejat al que
pertany
Components que uneix Longitud de la
fibra
1Driving Radio amb inline A driving
w/h-rear w/h
3450 mm
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 83
2Rear Inline A driving w/h-rear w/h
amb el mòdul RTI
1240 mm
3Rear Mòdul RTI amb el reproductor
de CDROM
1050 mm
4Rear Reproductor de CDROM amb
el carregador de CDs
660 mm
5Rear Carregador de CDs amb inline
B rear w/h-TV w/h
1850 mm
6TV inline B rear w/h-TV w/h amb
sintonitzador de TV
1440 mm
7TV sintonitzador de TV amb inline
C TV w/h-Driving w/h
1440 mm
8Driving In line C driving w/h-TV w/h
amb el monitor RTI
3220 mm
9Driving Monitor RTI amb inline D
driving w/h-amplifier w/h
1090 mm
10Amplifier Inline D driving w/h-amplifier
w/h amb ORBCOM
1170
11Amplifier ORBCOM amb amplificador
Hi-Fi
500
12Amplifier Inline E driving w/h-rear w/h
amb l’amplificador Hi-Fi
1120 mm
13
Driving In line E driving w/h-rear w/h
amb el mòdul de telefonia
530 mm
14Driving Mòdul de telefonia amb el
radiocasset
690 mm
Tabla 4-11.- Cablejat en fibra òptica pertanyent a la gama mitja.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 84
A l’igual que vam fer a gama baixa i a gama mitja, distribuirem la fibra òptica
pel vehicle, aprofitant el cablejat Driving, és el que distribueix la potència per tots els
serveis que es troven a la part davantera del vehicle. També es torna a profitar el
cablejat Rear, que és el que es distribueix per la part de darrera del vehicle derivant
energia cap als diferents serveis.
La única diferencia que apareix ara, és un nou cablejat el TV que està relacionat
amb el sintonitzador de televisió.
Tal com es veu a la taula, hem dissenyat el rutejat i la localització dels
components de manera que mai hi hagi una distància superior als 4 metres, tal com hem
explicat abans. El que sí que es farà a cada mòrul serà la regeneració de la senyal òptica,
per tal de poder mantenir la distància màxima de 4 metres entre el mòduls.
4.4.2.- Sistemes d’interconnexió a components.
El sistema d’interconnexió a mòdul que utilitzarem serà la connexió directa a
sevei. Amb aquesta solució ens estalviem les pèrdues que esdevenen del Pig Tail, i a
més podem afegir un connector extra entre dos mòduls.
Afegir aquest connector extra que afegirem, serà un connector in line, per tal de
mantenir la flexibilitat del sistema.
Si es vol afegir qualsevol servei al sistema, tant una vegada el cotxe estigui el
carrer com dintre de la pròpia línia de fabricaciò, només caldrà desconnectar el
connector in line i connectar-hi el servei que volguem (recordem que qualsevol mòdul
que s’inserti al sistema, haurà de tenir la propietat de regeneració de senyal).
4.4.3.- Altres sistemes d’interconnexió.
A més de fer servir el connexionat a mòdul, utilitzarem també connexionat in
line per fibra òptica. Les raons d’utilitzar aquests tipus de connectors s’han explicat en
punts anteriors.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 85
4.4.4.- Sistema.
Farem, tot seguit, un esquema del sistema en un vehicle de gama mitje i
donarem les dades de la fibra que utilitzem i el connecxionat.
Fibra òptica: La fibra òptica que utilitzem és de plàstic, d’1 mm de core.
Connexionat: Utilitzarem connexionat propi que també dissenyarem
expressament pel sistema i que es presenta en el capítol següent.
Figura 4-15.- Esquema òptic del sistema a un vehicle de gama alta.
A l’esquema òptic representat a la figura es poden veure com a cada un dels
mòduls arribarà un connector de dos vies òptiques. Aquestes dos vies òptiques es
representen amb els noms TX i RX. Tot el sistema segueix la mateixa estructura que la
gama anterior però amb més elements. Per qualsevol dubte es pot consultar l’apartat
anterior (4.2).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 86
4.4.5.- Càlcul del sistema.
Per cada cablejat faren una taula amb el càlcul de la previsiò d’energia òptica
que consumirà (pèrdues). Recordem que cada element del sistema ofereix unes pèrdues,
que no han de ser mai més grans a 17 dB. Totes les dades necessaries per fer aquests
càlculs es troben a l’ANNEX 1.
Només estudiarem els cablejats que s’han introduit nous i que no estan a la gama
anterior.
4.4.5-1. Càlcul de potència òptica entre el reproductor de CDROM i el
carregador de CDs.
Des del reproductor de CDROM al carrgador de CDs, només hi ha un cablejat
(Rear fibra nº 4).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
reproductor de CDROM
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 4)
(660 mm)
0.22 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
carregador de CDs
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 14.22 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 2.78 dB
Taula 4-12.- Càlcul de pèrdues entre el reproductor de CDROM i el carragdor de CDs.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 87
4.4.5-2. Càlcul de potència òptica entre el carregador de CDs i el sintonitzador
de TV.
Des del carregador de CDs i el sintonitzador de TV, hi ha dos cablejats (Rear
fibra nº 5 i TV fibra nº 6) connectats per un inline (inline B).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
carregador de cdS
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Rear (nº 5)
(1850 mm)
0.61 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat TV (nº 6) (1440
mm)
0.47 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
sintonitzador de TV
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 15.08 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 1.92dB
Taula 4-13.- Càlcul de pèrdues entre l’amplificador Hi-Fi el mòdul de telefonia.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 88
4.4.5-3. Càlcul de potència òptica entre el sintonitzador de TV i el monitor RTI.
Des del sintonitzador de TV al monitor RTI, trobem dos cablejats (TV fibra nº 7 i
Driving fibra nº 8) connectats per un inline (inline C).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
sintonitzador de TV
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat TV (nº 7) (1440
mm)
0.47 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 8)
(3220 mm)
1.06 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul RTI
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 15.53 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 1.47 dB
Taula 4-14.- Càlcul de pèrdues entre el sintonitzador de TV i el monitor RTI.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 89
4.4.5-4. Càlcul de potència òptica entre el monitor RTI i el módul ORBCOM.
Des del monitor RTI al módul ORBCOM (només a USA), trobem dos cablejats
(Driving fibra nº 9 i Amplifier fibra nº 10) connectats per un inline (inline D).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
monitor RTI
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Driving (nº 9)
(1090 mm)
0.36 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per connexiò al connector in line. 2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Amplifier (nº
10) (1170 mm)
0,38 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector al
mòdul RTI
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 14.74 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 2.26 dB
Taula 4-15.- Càlcul de pèrdues entre el monitor RTI i el mòdul ORBCOM.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 90
4.4.5-5. Càlcul de potència òptica entre el módul ORBCOM i l’amplificador Hi-
Fi
Des del módul ORBCOM a l’amplificador, només hi ha un cablejat
(Amplificador fibra nº11).
Potència Pèrdues Comentari
Potència mínima transmesa pel transmisor òptic -10 dB
Pèrdues màximes per inserció del connector al
módul ORBCOM
2 dB
Pèrdues màximes a la fibra, cablejat Amplifier (nº
11) (500 mm)
0.16 dB 0.33 dB/m
de pèrdues
Pèrdues màximes per inserció del connector a
l’amplificador Hi-Fi
2 dB
Mínima energia detectable al receptor -27 dB
Reparació (una vegada) 2 dB
Manipulació de la fibra i toleràncies de manufactura 4 dB
Dependència tèrmica del receptor i del emisor 2 dB
SUMA DE PÈRDUES 12.16 dB
DIFERÈNCIA DE POTÈNCIA 17 dB
MARGE 4.84 dB
Taula 4-16.- Càlcul de pèrdues entre el módul ORBCOM i l’amplificador Hi-Fi.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 91
4.5.- ESTUDI COMPARATIU DEL PES DEL SISTEMA.
Una de les raons que vam exposar quan es va decidir fer el sistema en fibra
òptica, va ser el pes, doncs els cablejats en fibra òptica pesen menys que els de coure, si
a més afegim que el cable de coure que hauriem d’utilitzar per implementar algunes
funcions seria apantallat o coaxial, l’estalvi de pes es veu més accentuat.
Per realitzar aquest estudi hem implementat unes taules estàndars on es veuen
tots els elements (cables, connectors, i altres elements) que pertanyen als cablejats (cada
cablejat té la seva taula) amb el seu pes, la quantitat d’ells que anirien al sistema, en cas
d’implementar-ho amb cable convencional i per tant el pes total del sistema escollint
aquesta opció.
Per una altra banda, hem utilitzat les mateixes taules per llistar tots els elements
relacionats amb el sistema en fibra òptica (la pròpia fibra, el connexionat, etc...). A
l’igual que en el cas anterior, també es veu representat el pes de cada component, la
quantitat (o longitud) i el pes total.
Aquestes taules estàndars els poden veure a la pàgina següent amb els
comentaris pertinents per tal de fer la seva compresió més fàcil, i que puguin ser
omplertes en cas de voler afegir qualsevol component o comprovar el resultat d’algunes
de les parts.
Per no fer el document molt extens, només mostrarem els quadres resum que
hem fet a partir d’aquestes taules, amb els valors més representatius, i les gràfiques que
hem elaborat a partir de les dades obtingudes
Veurem, més endavant, tres gràfiques derivades de l’estudi. Una, amb la
quantitat de cables que ens hem estalviat, una altra amb la reducció de pes per cada una
de les games, i una última la diferència de pes per cada una de les games i cablejats.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 92
4.5.1.- Fulles de càlcul del pes del sistema.
Taula 4-17.- Fulla 1 de càlcul del pes.
carascterístiques delscables
Pes engrams permetre
Pes totaldelcablejat
Nombre totalde cablessegons tipus
Pes totalde tots elscablejats
Pes engrams perunitat
Pes totaldelconnector
Tipus deconnexionat
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 93
Taula 4-18.- Fulla 2 de càlcul del pes.
Una vegada hem omplert aquests quadres per cada un dels cablejats, el resultat
que s’obté, en termes de reducció de pes, i d’una manera indirecta, de reducció de cost,
tant al client com al consumidor final, s’ha fet un quadre resum on es veu representada
l’optimització en pes obtinguda.
Altrescomponentsdel cablejat
Nombre decomponentsextres delcablejat
Pes de cadacomponent
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 94
Farem una breu explicació per poder entendre i llegir la taula resum.
Taula 4-19.- Taula resum.
A les tres primeres columnes, tenim llistats els pesos dels cables que s’utilitzen a
cada aplicació. La primera columna és el pes dels cables que s’utilitzen (inclosos els de
fibra òptica). La segona columna representa el pes dels cables que s’utilitzarien en cas
de fer tot el sistema en cable convencional. La tercera és l’estalvi en pes de cable
convencional que s’obté.
Per fer-ho més entenedor agafarem com exemple l’amplificador (un cas extrem).
Trobem que el pes de cables que utilitzarà el nostre sistema en fibra òptica és de 12. Si
fem el mateix amb cable convencional pesaríem 194 grams, per tant obtenim un estalvi
de 182 grams. Les taules 4-18 i 4-19 es poden veure amb més detall a l’ANNEX 2
El mateix es pot explicar pels connectors. Mirant el quadre resum es pot veure
com, en alguns casos, l’estalvi en connexionat és molt elevat (22 grams pels connectors
de l’amplificador * OCM), a l’igual que en altres components.
Al final del quadre trobem el total de grams que s’estalvia per cada una de les
games d’equipament.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 95
4.5.2.- Resultats de l’estudi de l’estalvi de pes.
Com hem dit anteriorment representarem tres gràfiques representatives de
l’estalvi que obtenim fent el sistema en fibra òptica. La primera gràfica representativa
serà la quantitat de cables que estalviem.
Figura 4-15.- Optimització del sistema en cables.
Com era d’esperar la gama de vehicle que té més estalvi en quantitat de cables és
la gama alta. El nombre de components que equipa la gama alta és més elevat que les
altres, així doncs es veu com normal aquest resultat. El nombre total de cables que
s’estalvia és de 69.
No obstant les altres dos games també tenen un bon nombre de cables menys.
Veiem que un vehicle de gama baixa, té un estalvi de 10 cables (cada un de diferent
longitud, secció i tipus – trenat, apantallat... - ). Aquests 10 cables són els que hem
pogut treure de la telefonia i el carregador de CDs, degut a l’utilització del protocol
MOST amb fibra
Pel que fa als vehicles de gama mitja, l’estalvi de cables puja a 36, trets també
dels elements que componen l’anell MOST.
Aquest estalvi de cableries incideix directament al pes del vehicle. Si mirem al
quadre resum que hem fet abans, es veu aquesta incidència dirècta.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 96
Una vegada saben el nombre de cables que ens estalviem a cada gama, és molt
interesant saber quin és l’extalvi total en pes del nostre sistema. Per això representarem
la segona gràfica.
Figura 4-16.- Reducció de pes.
Efecte directe de l’estalvi de cables és la reducció del pes del sistema. A la
gràfica hem representat quin és aquest estalvi dividit en versions de vehicles, i per
cablejats.
Igualment al que passava amb l’estalvi de cableries, explicat anteriorment, són
els vehicles de gama alta els que tenen un estalvi major de pes, doncs si mirem al quadre
resum (Taula 4-19) comprovarem que gràcies al sistema MOST en anell, ens hem
estalviat el bus MELBUS que penalitzava molt en pes. Una vegada substituit aquest bus
pe nostre sistema en fibra òptica, també es veu reduit el nombre de componets adjacents
(connectors, terminals...).
Per cablejats, el que obté més estalvi en pes és el Driving w/h. Aquest és un
cablejat que recorre el cotxe de punta a punta i per tent les dimensions són cosiderables.
Si aquest cablejat es veu alleugerit de tot el coure, el resultat é el que hem obtingut, un
estalvi en pes bastant gran.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 97
Els altres cablejats (Rear, TV, etc) no tenen un estalvi tan gran de pes, ja que la
seva longitud no és tan gran, pero fer aquests cablejats en fibra òptica també tenen molta
importància. A més de que hem de tancar l’anell amb fibra òptica, si, per exemple,
agafem el cablejat TV, una manera alternativa de fer-ho seria amb cable apantallat. Una
cable apantallat, a més de tenir un pes elevat, és molt incòmode de manipular, doncs no
té la flexibilitat que té un altre cable, afegit trobem que el connexionat de cable coaxial
és molt fràgil i la seva manufactura és molt complicada. Per aqueste raons, encara que
l’estalvi en pes del cablejat TV no sigui tan elevat, és molt important implementar-ho
amb fibra òptica.
Per acabar, mirarem la comparativa de pes de cada versió en cada cablejat.
Figura 4-17.- Reducció de pes per versió i cablejat.
En un vehicle de gama baixa, tenim un estalvi de 229 grams del cablejat driving
(ja hem dir que era el més gran), però per contra ens penalitza el cablejat Rear afegint
31 grams (degut a que aquest cablejat no existia i l’hem afegit per equipar el carregador
de CDs).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 98
Tot i amb la penalització del cablejat Rear, en els vehicles de gama baixa tenim
un estalvi total de 198 grams, que representa un 1.1% respecte fer-ho amb coure.
Al vehicles de gama mitja, ja ens trobem que en tots el cablejats tenim estalvi de
pes. El cablejat Driving, continua tenint el major estalvi amb 534 grams, seguit pel
Amplifier amb 95 grams i per últim el Rear (que en aquest cas ofereix un estalvi degut a
que en aquesta gama ja teniem cablejat Rear per les funcions del CDROM) amb un
estalvi de 193 grams.
Per últim els vehicle de gama alta són els més atractius desdes punt de vista
d’estalvi. El cablejat Driving, torna a ser el que ofereix el major estalvi amb 534 grams
(recordem que el bus MELBUS ha sigut substituit per la fibra òptica de MOST), seguit
pel Amplifier amb 87 grams el Rear amb un estalvi de 193 grams, el TV amb un estalvi
de 31 grams i per últim un troç del bus MELBUS implementat amb fibra òptica amb un
estalvi de 75 grams.
Si fem un reconte dels pesos del cablejats, trobem que al cablejat Driving ens
estalviem 13.273 grams, al Rear 3.918 grams, el TV 31 g i el MELBUS 75 g, a la
fabricació de tres cotxes, un per cada gama.
4.6.-ESTUDI COMPARATIU DEL COST DEL SISTEMA.
Per acabar l’estudi del nostre sistema, veurem les implicacions que té en cost.
Farem una comparativa del que ens costaria desenvolupar, el sistema presentat per les
tres games, amb cable convencional i amb fibra òptica utilitzant la tecnologia MOST.
Recordem que en el cas d’utilitzar cable convencional, degut als requeriments
que tenen certs senyals, el cable a utilitzar serà especial (en molts casos apantallat – com
al cablejat TV), el que encareix molt el preu, doncs tant el preu del cable com la
manipulació com el connexionat d’aquest tipus de cable és car.
Amb la fibra òptica aquests requeriments es cumpleixen, doncs la senyal òptica
no necessita estar protegida d’altres senyals disturbants externes ja que no es veu
afectada per radiacions.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 99
A priori ens pot semblar que la fibra òptica pot ser més cara que el cable
convencional, pero com demostrarem a continuació això no és així. Representarem amb
una gràfica l’estudi de cost per les tres games.
Figura 4-18.- Cost per les diferents games.
La versió que sur més malparada és la gama baixa de vehicles. Com veiem a la
gràfica, el preu d’implementar el sistema amb tecnologia MOST amb fibra òptica, és
més elevat que implementar-ho amb cable convencional.
La raó d’aquest cost més elevat és per que, a més de que el volum és menys
elevat que a les altres versions, l’equipament que munta no és tan especial com per
necessitar cable de coure especial (apantallat...), sino que pot anar cablejat amb fil de
coure normal.
Si pujem a la versió mitja, veiem que el cost d’implementar el sistema emb
tecnologia MOST amb fibra òptica i el d’implementar-ho amb cable convecional,
s’iguala.
En aquesta versió la quantitat i l’especialització del cable convencional substituit
és més elevada, degut a que els elements que munta són més sensibles a camps externs i
el cable de coure amb el que s’haurien de cablejar és més car.
Un altre element que influeix en el cost és el volum de vendes, en aquest cas és
més elevat i per tant l’influència del cost de la fibra al cost final del vehicle es veu
atenuat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg100
Per últim tenim la versió alta. En aquesta gama es veu clarament com s’han
invertit els resultats. En aquest cas el cost de muntar el sistema amb tecnologia MOST
amb fibra òptica és més baix que fer-ho amb cable convencional.
L’equipament d’un vehicle de gama alta és prou especialitzat (TV, internet,
CDROM,...) com per necessitar especificacions del cable de coure que l’encareixen
molt, i que en canvi la fibra òptica les pot assumir amb facilitat.
Figura 4-19.- Estalvi del cost segons versions.
A més de l’espacialització de l’elements que encareixen al cable de coure, tenim
que el volum de vehicles també és elevat i pertant, a l’igual que passa amb la versió de
gama mitja, fa que el cost baixi.
Com a conclusions a l’estudi podem dir:
- Per fer aquest estudi hem considerat els materials i els temps de
manufactura.
- L’estalvi de cost augmenta amb la versió.
- El pack de televisió té un cost molt més elevat amb cable de coure
que amb fibra òptica (cable d’antena).
- El concepte de sitemes multimedia millora l’escalabilitat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg101
5.- CONNEXIONAT EN FIBRA ÒPTICA.
5.1.- Introducció.
En els capítols anteriors hem definit quin seria el nostre sistema, hem fet una
comparativa entre dissenyar el sistema en fibra òptica o en cable de coure convencional,
hem dissenyat el sistema i l’hem calculat. Per últim, seguint aquest desembolupament
‘top-down’, dissenyarem el connexionat que utilitzarem.
Un bon disseny de connexionat és foça important pel sistema, doncs si fem una
mirada enrera, veurem que és als connectors on es provoquen les més grans caigudes de
potència òptica, cosa que ens interesa reduir al màxim
Hem dividit aquest disseny en tres fases, per tal de seguir amb la filosofia de
desembolupament ‘top-down’ del document:
1.- Disseny d’un connector per fibra òptica.
Mirarem quina sol.lució adoptarem per l’engastadura i com assegurarem
l’alineament entre les dos fibres que connectem.
2.- Disseny d’un connector híbrid.
Un connector híbrid serà un connector composat per les vies de fibra òptica i
vies elèctriques normals.
Amb aquest tipus de connexionat aconseguirem cumplir amb sistemes
complexes.
3.- SMART.
Un connector SMART és un connector ‘intel.ligent’ que transforma la senyal
òptica que li arriba en una senyal elèctrica.
Amb aquest tipus de connector ja no haurem de tenir tanta cura de la zona de
transmisió de senyal entre una fibra i una altra, a més de disminuir les caigudes
de potència òptica a la unió entre fibres.
Tota l’electrònica de transducció de senyal anirà integrada al mateix connector.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg102
5.2.- Generalitats pel disseny d’un connector per fibra òptica.
Quan es comença a dissenyar un connector, es pensa com serà com distribuirem
les vies a fi i efecte d’ocupar el mínim espai, etc. Però en el que no és pensa, gairebé
mai, és en les pèrdues que tindrem i com minimitzar-les.
En tota conexió, tant elèctrica com òptica – i en el cas òptic veurem que és més
crític -, trobem les pèrdues més importants de tots els sistemes. Si mirem una connexió
elèctrica, tenim caigudes de tensiò entre els dos contactes i en la unió estre el cable i el
terminal. Aquestes caigudes de tensió poden ser més elevades que les propies de tot el
sistema, i poden arribar a ser un problema.
El mateix passa a les connexions òptiques. Als contactes òptics es provoquen les
pèrdues més elevades del sistema, només cal mirar el capítol anterior on es veuen els
càlculs del nostre sistema.
5.2.1.- Pèrdues en les connexions òptiques.
Dintre d’una connexiò òptica, poden haver diversos motius que provoquin
pèrdues. A la Figura 5.1 tenim diversos exemples.
Figura 5-1.- Pèrdues a les connexions òptiques.
La separació de les parts finals és un efecte que es produeix quan les fibres no
arriben a tocar-se i hi ha un espai d’aire entre ambdues. Aquest problema sen’s pot
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg103
donar a les connexions si no asegurem que el connector ha arribat fins al final. Per tenir
calculat i minimitzar aquest efecte, farem estudis de toleràncies que ajustar al màxim les
dos parts.
El desalineament angular es produeix quan les dues parts tenen diferent angle
d’incidència. Sen’s pot donar als nostres connectors, aquest efecte, si tenim un mal ajust
de les dos parts.
Un altre problema és el desplaçament lateral. Aquest desplaçament es pot
provocar al nostre connexionat amb un mal desajustament entre les dos parts. Per
minimitzar aquest deslineament farem també un estudi de toleràncies per ajustar el
connector i la contrapart el màxim possible.
Per últim, tindrem le problemàtica de les superfícies rugoses. Aquest efecte es
produeix quan no hi ha hagut un bon puliment de la terminació de la fibra. La única
sol.lució per minimitzar aquest defecte és assegurar que les persones que munten el
cablejats, rebin una formaciò adecuada, per que coneguin i evitin les causes que poden
provocar un funcionament defectuòs del sistema.
Totes les pèrdues que hem vist fins ara eren provocades pels defectes de la
pròpia connexiò, però a més a més d’aquestes pèrdues, tenim unes altres provocades pel
fet d’assegurar la fibra dintre del connector.
Figura 5-2.- Terminal per cables de coure i ferrula per fibra òptica.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg104
Si tornem al símil elèctric – el que més coneixem fins ara -, el connector, tal i
com el veiem per fora, només és una interfase de plàstic, dintre de la qual allotgem uns
terminals metàl.lics que porten ‘enganxats els cables de coure’ (Veure figura 5-2). El
mode en el que es dona aquesta unió entre el cable de coure i el terminal, és mitjançant
un engastat. L’engastat és un atrapament dels fils de coure entre dos aletes del propi
terminal, provocant el contacte per presió.
La part plàstica del connector, només serveix per provocar i assegurar la unió
entre les dos parts, però el traspàs d’informaciò entre les dues branques, realment es fa
pels terminals.
Amb la fibra òptica passa exactament el mateix. Tenim una part plàstica, que és
el que veiem externament, la fibra òptica, propiament dita, i el terminal que en aquest
cas es diu ferrula.
A la unió entre la fibra i la ferrula també tindrem importants pèrdues, i a
continuació veurem com i perqué es donen.
Al igual que passa amb els terminals elèctrics, hi ha moltes maneres d’unir la
fibra òptica amb la ferrula, però degut a que al sector de l’automòvil les especificacions
que han de suportar tots els elements muntats a un vehicle han de ser molt dures, la
millor manera d’assegurar una fibra dintre del connector, és engastant la ferrula igual
que fem amb els terminals i el coure.
Figura 5-3.- Ferrula. Unió fibra òptica-ferrula.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg105
5.2.2.- Manufactura d’un connexionat en fibra òptica.
El procés de manufactura que explicarem a continuació, té també el seu símil
elèctric en el que s’anomena el cablejat del connector. Aquest procés de manufactura no
vol dir res més que agafar la part plàstica i insertar-hi els trerminals ja engastats amb la
longitud de cable de coure necessaria.
Doncs bé, el procés de manufactura del connexionat seria el procés de ‘cablejat’
dels nostres connectors de fibra òptica, amb la fibra. Aquesta manufactura estarà
dividida en cinc passos.
5.2.2-1.- Tallar i pulir la fibra.
El primer que farem serà tallar la fibra a la longitud necessaria. La fibra òptica es
servirà a les plantes de cablejats en rotllos de 1000 m.
Quan es dissenya el cablejat del vehicle, unes de les coses que vam dir que es
defineix és la longitud de tots els cables que van dintre, així doncsen tots els casos
sabrem exactament la longitud de fibra que hem de tallar.
Figura 5-4.- Procés de tall i pulit de la fibra.
Degut a que la fibra arribarà en aquestes bobines de 1000 m, el primer pas que es
fa, quan es comença a desenrotllar, és destensionar la fibra, doncs com està durant
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg106
bastant de temps a la bobiba, agafa la forma i al desenrotllarla no queda perfectament
recta, i això, com ja sabem, ens pot provocar pèrdues importants.
Per aquest procés, a mida que es va traient la fibra de la bobina, es fa passar,
tensionada, per una zona climatitzada a una temperatura de 5º C. Així aconseguirem
tenir una longitud determinada, completament recta.
Un cop tenim tallada la fibra es puleixen les terminacions per evitar les
imperfeccions del tall.
5.2.2-2.- Pelat de la fibra.
Un cop tallada a mida, completament recta i amb les puntes pulides, es passa al
pelat de la fibra.
El pelat de la fibra no és res més que treure el cladding i deixar el core
completament a l’aire.
Figura 5-5.- Procés de pelat de la fibra.
En aquest procés el que hem de tenir en conta és calibrar molt bé, per tal de no
provocar cap desperfecte al core.
5.2.2-3.- Engastat de la fibra òptica a la ferrula.
Com hem dit abans, la unió entre la fibra i la ferrula serà mitjançant una
engastadura.
Si la màquina que fa el pelat de la fibra, havia de tenir molta precisiò i havia
d’estar molt ben calibrada, la que ens fa l’engastadura encara ha de ser millor, ja que és
aquí on ens podem trovar les pèrdues més grans de tot el sistema.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg107
L’engastadura es farà a la part del core, tal i com es veu a la figura 5-6.
Figura 5-6.- Engastadura de la ferrula a la fibra.
L’engastadura de la fibra es farà per quatre punts (Figura 5-7). Aquesta
engastadura té dues misions principals i molt importants. La primera és assegurar que la
fibra quedarà unida a la ferrula, i per tant al connector, cumplit unes especificacions
d’arrancament. La segona misió és evitar, en tot el possible, provocar unes grans
pérdues.
Figura 5-7.- Tall una fibra engastada.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg108
5.2.2-4.- Puliment i acabament superficial del contacte.
Quan ja tenim la fibra engastada amb la ferrula, el següent pas és el puliment de
la superfície de contacte.
Degut als procesos pels que ha hagut de passar la fibra, tallat, pelat i sobre tot
l’engastat, l’acagt de la fibra no es l’ideal. A més, pot ser que la fibra hagi quedat més
sontint del final de la ferrula o al contrari. Amb aquest puliment s’igualarant les dos
superfícies i les deixará completament planes (idealment).
Figura 5-8.- Acabament d’alta qualitat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg109
5.2.2-5.- Test i procés d’acabament.
Per últim, quan ja hem passat per tot el procés. Només ens queda testejar el llaç
per veure que no hi ha hagut cap incorrecció en cap d’ells.
Fent aquest simple test detectarem si hi ha quelcom que no està d’acord a
especificacions, doncs el que fem, és mesurar l’atenuació total del llaç. Aquesta mesura
ens dona informació de l’atenació que s’està donant per longitud de fibra, per
l’engastadura i per l’acabament superficial de la terminació de la fibra.
Figura 5-9.- Test i procés d’acabament.
Si el test d’atenuació ha donat dintre d’especificació, aquell laç es donarà com
OK i es protegiràn les ferrules amb la fibra amb uns caputxons de plàstic per evitar que
la fibra (sobre tot de la part del contacte) es faci mal bé en el procés de transport i
manipulació fins a ser insertada al connector.
Un cop ja hem vist quines són les generalitats que es donen en tots els connector
en fibra òptica, i que s’han de tenir molt en conta, doncs d’ells depenen la funcionalitat
del propi sistema, passarem al disseny propiament dit del connexionat.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg110
5.3.- Disseny d’un connector per fibra òptica.
Un cop hem repassat quina serà la sol.lució adoptada per la unió entre la fibra i
la ferrula, i quin serà el procés de manufactura del cablejat, dissenyarem la part plàstica,
que hem dit que només serà l’interfase, estudiant com la ferrula amb la fibra poden ser
allotjades en el seu interior a fi i efecte d’assegurar el traspas d’informació.
Com hem vist a l’apartat 3, on parlavem del MOST, aquest protocol defineix dos
línies de fibres per on passarà l’informació. Així doncs el connector que dissenyarem
serà un connectors per fibra òptica de dos vies.
Recordem alguns dels requeriments de disseny que seguirem seran:
- Assegurament de la ferrula al connector.
- Assegurament de la fibra òptica al connector.
- Funcionament del conjunt.
Figura 5-10.- Connector MOST per fibra òptica.
El primer pas a l’assemblatge del connector és introduir el conjunt ferrula-fibra
(a partir d’ara només direm ferrula quan ens referim al conjunt) a la part plàstica.
La ferrula s’insertarà fins que les aletes anteriors facin tope al final del
connector, tal com es veu a la figura 5-11.
Un cop s’hagin posat a les seves cavitats corresponents, es posarà una tapa
posterior a fi i efecte de que les ferrules quedin insertades i no puguin escapar.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg111
Farem el mateix a la part femella que a la part mascle, encara que a la part
mascle hi ha alguna diferència que destacarem a continuació.
Si recordem la figura 5-3, veiem que juntament a la ferrula tenim una molla.
Aquesta molla serveix per assegurar la posició de la ferrula dintre del connector i alhora
serveix per assegurar el contacte entre les dos superfícies de la fibra.
Figura 5-11.- Connexió entre el mascle i la femella.
Com es veu a la figura una de les parts que formen el connexionat, concretament
a la part mascle, és on col.locarem aquest tipus de ferrula-fibra-molla.
En condicions de desconnexió, la molla empeny cap a fora la ferrula, deixant el
cap fora, fent tope a les mateixes aletes.
Quan connectem la part femella, arribarà un moment en que aquesta, farà
interferència amb els caps de les ferrules que sobresurten de la part plàstica del mascle
enfrontant-se les quatre ferrules dos a dos.
Però el connector encara no està connectat. Per acabar-ho de connectar hem de
continuar fent presió obligant a que les ferrules de la part mascle retrocedeixin fins que
les dos parts plàstiques quedin encliquetades.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg112
Aquest efecte de fer retrocedir les ferrules afavorirà el contacte entre les dos
parts del connector, doncs com a mínim dels possibles errora que hem explicat al
començament del capítol, haurem eliminat el provocat per deixar zones d’aire entre els
contactes.
El segon punt que estudiarem serà com assegura la fibra dintre del connector.
Degut a que les diverses peces que composen el connexionat han d’entrar unes
dintre de les altres i s’han de poder muntar, han de tenir joc entre elles. Si mirem el cas
les ferrules, han d’entrar amb el suficient joc com per que la seva inserció es pugui fer
per una persona.
No oblidem que juntament amb la ferrula hi ha la fibra i que tot el sistema estarà
muntat a un cablejat de més o menys tamany, que estarà muntat amb cables
convencionals i que per tant rebran el mateix tracte. Això que vol dir, doncs que les
fibres estaran sotmeses a estirament que seran transmesos a la ferrula i que poden
provocar que la fibra surti de la ferrula. Aquests estiraments, a més, es veuran agreujats
pel fet del joc que hi ha a la cavitat on s’inserta la ferrula.
Per evitar això hem d’assegura d’alguna manera que tots els esforços
d’estirament que puguin sofrir les fibre no es comuniquin a la ferrula. Per fer això hi ha
un element que es diu strain relief.
Figura 5-12.- Detall de l’strain relief A.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg113
Al nostre disseny aprofitarem la tapa que hem de posar a part de darrera de les
dues parts dels connector, per fer aquest strain relief.
Simplement als forats que hem deixat per que passi la fibra hi ha un estrinyiment
per a que aquesta quedi atrapada
Figura 5-13.- Detall de l’strain relief B.
Per últim veurem com assegurar el correcte funcionament minimitzant les
pèrdues.
Hem dit al principi del capítol, que la millor manera de fer que les pèrdues es
minimitzin, és controlar el joc que tindran les parts plàstiques entre si per evitar que
aquest potencial moviment es tradueixi en desalineacions o en gaps d’aire.
A continuació es poden veure els planols de les peces de les que farem l’anàilisi.
La primera peça es el que hem anomenat connector femella, la segona és un housing, o
connector mascle, on síntrodueix la primera.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg114
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg115
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg116
Tolerance analisys
Nº Female Male Gap Remarks
0,05 0,051 12.4 -0,1 12,5 -0,05 0,15
0 0,05 0,052 6,7 -0,1 6,8 -0,05 0,15
0 0 0,023 2,9 -0,03 2,95 -0,03 0,09
0,2 0 -0,54 4,4 4,15 -0,05 -0,25
0,1 0,1 0,15 20,3 -0,15 20,5 0 0,45
0 0,26 min 6,6 6,4 0,5 0,7
0 0,05 -0,757 13,4 -0,1 12,5 -0,05 -0,95
0,2 0 -0,18 1,8 0 1,7 -0,2 -0,5
0 0,1 -0,39 1,6 -0,1 2 0 -0,6
Donarem ara un cop d’ull, un a un als resultats que hem obtingut de l’analisis
que hem fet. Per que sigui més fàcil seguir-ho, recomanem tenir presents els dos planols
anteriors.
El primer i el segon resultat representen el jos que tindrà la part femella dintre de
la part mascle.
Figura 5-14.- joc lateral de la part femella dintre del mascle.
Veiem que aquest joc és com a màxim 0.15 mm en ambdós direccions. Aquest
joc ens provocarà unes pèrdues pròpies de desalineaments entre les fibres. En els pitjors
dels casos tindrem unes pèrdues quivalents a un descentrament de 0.15 mm en les dos
direccions.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg117
El tercer i quart resultat ens demostra com el joc que tenim a les parts externes
del connector, es veu minimitzat quan el trasladem a la ferrula-fibra. La part que hem
anomenat femella entra dintre d’un allotjament intern a la part mascle, i el joc que abans
deiem que era 0.15 mm es veu minimitzat a 0.09 mm.
Una altra de les dades important que ens dona quest anàlisi de toleràncies és el
gap que es deixa entre les dos fibres contraposades.
Es despren de l’anàlisi que quan connectem les dos parts, es queda un gap entre
0.1 mm i 0.45 mm. Si recordem apartats anteriors hem explicat que a la part mascle, la
ferrula aniria amb una molla, i que aquesta molla serviria per asegurar el contacte entre
les dos superfícies.
Figura 5-15.- Enfrontament de les dues fibres.
Doncs bé, en aquest anàlisi es veu com queda justificada la utilització d’aquesta
molla.
La resta de dades que hem tret de l’anàlisi de toleràncies simplement són valors
que justifiquen el funcionament en tant que polaritzacions, encliquetatges etc.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg118
5.4.- Disseny d’un connector hibrid.
L’aplicació que hem vist anteriorment serveix tant per connexionat in line com
per connexionat a placa PCB. El connexionat que veurem en aquest capítol només és
vàlid per connexions a placa PCB o a mòdul electrònic. Comencem explicant que és un
connector hibrid.
Anomenem connector hibrid a aquell tipus de connexionat que convinarà vies
òptiques i vies elèctriques. Això vol dir que dintre del mateix plàstic, i la mateixa
operació, conectarem tant electricitat com senyal òptica.
Aquest tipus de connectors s’utilitzaran en el cas de que a més de portar senyal
al mòdul també es necessiti portar potència o simplement dos tipus de senyal – òptica i
elèctrica -.
Aquesta característica es pot donar, per exemple, als aparells d’audio. El
radiocassette del cotxe és un clar exemple de la necessitat d’aquesta barreja de tipus de
vies.
En aquest tipus de connectors es complementes les ventatges que tenim per
utilitzar la fibra òptica, amb els seus inconvenients perfectament sol.lucionats doncs
amb la fibra òptica només podem portar senyal d’un mòdul a un altre, però qué passa
amb la potència?
Així com el senyal es pot transformar en llum – en aquest cas – la potència que
necessiten els mòduls per funcionar no es pot transformar en res, ha d’arribar als mòduls
en forma d’electricitat
La poténcia i inclús alguns senyals de petita potència, han d’arribar o sortir del
mòdul de manera elèctrica, en canvi, el senyal que va cap als altaveus o cap al display –
en cas que vagi separat – serà òptica i conduida a través de la fibra.
El connector que dissenyarem serà un connector de dos vies òptiques i quatre
vies elèctriques. Com hem dit abans, les dos vies òptiques seran per senyal i les quatre
elèctriques seran tant per potència com per senyal.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg119
Estudiarem tres varietats de connector:
- Connector monobloc. On les vies òptiques i elèctriques estaran disposades al
mateix mòdul.
- Connector compacte a les vies elèctriques. Serà un connector elèctric on les
vies òptiques s’afegiran de manera externa.
- Connector totalment modular. Les vies elèctriques i òptiques es connectaran
a un marc formant així un tot.
A continuació veurem una a una les tres varietats.
5.4.1.- Connector monobloc.
El disseny d’aquest connector serà totalment unitari. Això vol dir que les vies
elèctriques i òptiques formaran part de la mateixa part plàstica. A la figura es pot veure
clarament com seria.
Al ser un connector per MOST, la part externa ha de seguir una preconització,
doncs la contrapart, allà on es connectarà té una forma predeterminada. Això ho hauran
de complir tots els connectors que dissenyem.
Figura 5-16.- Connector monoblock.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg120
Però fer un connector monobloc com el de la figura 5-16 té una serie
d’inconvenients
- L’inconvenient més gran és que el volum per aquest tipus de connectors no
és molt elevat i per tant el preu seria molt elevat.
- La reproductibilitat es baixa també degut al volum i només podem utilitzar-
lo per aquella aplicació.
- Connector dissenyat totalment a la mida.
Però tot no són inconvenients. Com a ventatges té el temps de muntatge. Al ser
un conector totalment compacte la única operació de muntatge és la que es fa amb els
terminals i les ferrules.
5.4.2.- Connector compacte a les vies elèctriques.
Un primer pas de descompactació sería aquest connector. És un connector amb
la mateixa forma externa que l’anterior – recordem que això és oblgatori per MOST –
però les vies òptiques es cablegen externament i s’afegeixen a la resta del connector
abans de ser conectat al mòdul.
Figura 5-17.- Connector compacte a les vies elèctriques.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg121
A la figura 5-17 es pot veure com la part plàstica que porta les vies elèctriques té
un allotjament per connectar el connector de dos vies òptiques.
El procés de manufactura d’aquest connector seria el següent.
1.- Preparació del cables tant elèctrics com òptics (engastar).
2.- Cablejat dels connectors tant òptic com elèctric.
3.- Muntatge del connector òptic al frame del connector elèctric. El conjunt està
preparat per ser connectat a la contrapart.
Però aquest disseny també té inconvenients.
- El disseny de la part elèctrica continua tenint un baix volum, així doncs el
preu encara no seria del tot baix.
- Temps de muntatge afegit, degut a que ara tenim una operació més que és la
del muntatge del connector òptic a l’elèctric.
Però ara les ventatges també augmenten, sobre tot la part que implica al preu:
- Connector òptic estàndar MOST. Increment de volum ja que el connector
òptic s’ultilitza a més aplicacions.
5.4.3.- Connector totalment modular.
Per últim dissenyarem un connector totalment modular. Aquest connector estarà
configurat per un marc, que tindrà la forma externa preconitzada per MOST, un
connector elèctric que quatre vies i un connector de dos vies – el mateix que hem
utilitzat amb anterioritat.
Amb aquest sistema guanyem un nombre important de ventatges que abans, als
dos models anterior teniem com inconvenients:
- El connector de quatre víes elèctriques pot tenir un volum més elevat. Aquest
connector es pot utilitzar en altres aplicacions estàndars de una manera
totalment oberta. Això fa que el volum augmenti i les inversions per la
fabricació d’aquest connector estiguin repartides en més nombre de peces,
fent que el preu final sigui del tot competitiu.
- El connector de dos víes òptiques també és del tot estàndar i el podrem
utilitzar, al igual que al cas anterior, en altres aplicacions on només
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg122
necessitem la connexió de dos vies òptiques. Al igual que abans, això fará
que el preu disminueixi molt.
- És un connector totalment reaprofitable i on la reproductibilitat és molt
elevada.
Com inconvenients tindrà:
- Augment dels temps de muntatge. Al ser més mòduls el temps d’assamblatge
d’unes peces a les altres augmentarà.
- El volum del frame continua sent poc, però com ara tenim meny material
plàstic, el preu disminuirà considerablement respecte als casos anteriors.
Figura 5-18.- Connector modular.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg123
5.5.- Connector SMART.
Com sabem dels capítols anteriors, els sistemes en fibra òptica ofereixen unes
prestacions molt bones en la transmisió de senyal amb una gran qualitat i té unes
aventatges molt importants. Però també hi han uns grans inconvenients a l’hora de
treballar amb la fibra, com per exemple pèrdues a les connexions, pèrdues per brutícia
als contactes etc.
Hem intentat reunir totes les aventatges que ens donen els sistemes en fibra
òptica i hem donat sol.lucions a tots els inconvenients que tenen, sobre tot a la part de
connexionat, i això ha donat lloc al connector SMART.
Com hem introduit als primers capítols, hi ha la possibilitat de fer la conversió
òptica-elèctrica a la pròpia placa d’electrònica, on penalitzariem espai i cost final, i
llavors el connector seria purament òptic, o bé, fer aquesta conversió òptica elèctrica al
connector.
Hem anomenat connector SMART a un tipus de connector ‘intel.ligent’.
L’objectiu d’aquest connector és que tingui com entrada senyals òptiques i com a
sortida senyals elèctriques i a l’inrevés. Així doncs un connectors òptic SMART serà
aquell que tenint com a entrada senyals òptiques, les conveteix internament a senyals
elèctriques o a l’inrevés, passant de tenir un sistema purament òptic a tenir un sistema
elèctric virtual.
Utilitzar aquest tipus de connexionat implica unes ventatges molt clares respecte
a un tipus de conexionat purament òptic.
- Les pèrdues produides per les connexions òptiques es minimitzen. Al fer-se
la traducció interior es pot millorar molt aquest contacte, doncs els gaps entre
les connexions, els angles de desviament i els altres paràmetres, també
queden minimitzats
- Les pèrdues als contactes òptics degut a la pols són nules. Al no tenir
contactes òptics no pot haver acumulacions de pols i per tant les pèrdues
degudes a aquest són nules.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg124
Desemboluparem al llarg d’aquest apartat una nova concepció de connexionat
elèctric a un sistema òptic.
Figura 5-19.- Esquema bàsic dún connector SMART
Com veiem a la figura 5-19, i hem explicat anteriorment, la idea és que al mateix
espai, amb les mateixes dimensions on abans teníem un connector de dos vies òptiques,
ara tinguem dos vies elèctriques, amb la particularitat que com entrada al connector
tindrem dos vies òptiques que aniran internament connectades a un conversor òptic
elèctric i tindrem com a sortida dos vies elèctriques.
Figura 5-20.- Pas d’un connector MOST a un SMART.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg125
Però com tot, aquest pas de fer un connector elèctric virtual a un sistema òptic té
els seus ventatges a inconvenients. Com a ventatges tenim:
- A les plantes cablejadores no han de fer cap connexiò òptica, ni de muntatge
dintre del connector, ni de muntatge al frame.
Això representa molt estalvi en quean temps, cura al fer les maniobres de
connexió, i entrenament especial per les persones que manipulin aquest
producte.
També estalviaríem en elements de protecció per les ferrules i connectors
òptics com caputxons, etc...
- Elements òptics totalment testejats. És una altre estalvi per les plantes
cablejadores, doncs s’estavien els tests de continuitat que havien de fer.
- No hi han pèrdues per pols als contactes. Al no ser òptics la pols no tindrà
cap efecte a la connexió.
- Menys pèrdues en dBm. Ja hem comentat abans que és minimitzen per que
ara la unió òptica és més perfecta.
- No hi ha pèrdues de Fresnel per vibracions del vehicle. Les pèrdues de
Fresnel són pèrdues que es donen per la vibració. Aqueste pèrdues poden
esdevindre per diferents freqüències de vibració i pèrdues de continuitat
òptica en microsegons.
Per contra tenim uns inconvenients que introduim ara al utilitzar aquesta
sol.lució:
- Entren en joc més elements com l’electrònica.
- S’han de fer assajos d’EMIS. Al portar electrònica, tots sabem que serà
susceptible tant a l’emisiò com a la recepció d’ones electromagnètiques que
poden influir molt negativament al nostre sistema.
- Per últim el inconvenient més dur i el que més influeix a l’hora de que els
nostres clients comprin el nostre producte és el cost. Més endavant farem un
anàlisi del cost comparant aquest tipus de connectors SMART amb els
connectors normals.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg126
Hi ha dos punts molt crítics en aquest connector. Un és el disseny de
l’electrònica de conversió, i l’altre la unió entre la fibra òptica i l’element de conversió.
Enfoquem-nos ara al primer, el disseny de l’electrònica.
Figura 5-21.- Transceiver.
Per fer el màxim d’eficient aquest sistema electrònic de conversiò, espaial i
econòmicament parlant, el substrat de l’electrònica no serà una típica placa de PCB, si
no que serà una tecnologia nova que es diu MCROMID.
Aquesta tecnologia MICROMID el que fa és, al igual que el coure a les plaques
PCB té com a substrat fibra de vidre o baquelita, ara aprofitem com a substracte el propi
plàstic que comformarà el nostre conector per disposar conductors seguint la forma que
nosaltres volguem, però a més a més això es farà en unes dimensions microscòpiques.
Per fer més entenedora aquesta tecnologia, podem revisar la figura 5-22 mentres
aprofundim una mica en l’explicació.
Amb una premsa petitíssima, matrizarem la forma de rutejat que nosaltres
volem, a una banda de material conductor com per exemple llautò (molt utilitzat al mon
de l’automociò degut a les seves prestacions). El resultat d’aquest matrizat serà unes
pistes que tindran el mateix aspecte que a una placa PCB que li traiem el substracte.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg127
El segon pas serà moldejar les dos parts plàstiques del connector amb un motllo
també de proporcions molt petites. Tindrem dos parts perque una serà on practicarem la
tecnologia MID i l’altre serà la ‘tapa’.
La part plàstica que farà de tapa haurà de tenir un forat per que entri la fibra.
Aquests forats han de ser d’una presició micromètrica, doncs a més de deixar entrar la
fibr òptica, li ha de servir d’alineament per enfocar correctament el fotodetector.
Un cop tenim la part plàstica i la part metàl.lica, les unirem, quedant així , com
hem dit abans, una mena de placa PCB, on el substrat és un plàstic que té una forma
especial, - enlloc de la baquelita plana - i les pistes de coure són ara d’un altre material i
a més no ha esdevingut de cap atac químic.
Figura 5-22.- Porcés de fabricació amb tecnologia MID.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg128
Quan ja tenim la part plàstica i la metàl.lica unida daurarem i reforçarem els
contactes per evitar que les pèrdues pugui ser grans, ja que la senyal que passarà serà
molt feble
L’ultim pas que farem serà el muntage de les dues parts, conformant així el
nostre connector.
A la figura 5-23 es veu una fotografia de com queda realment aquesta ‘placa de
PCB especial’. A la figura hi ha dos seccions per fer dos connectors diferents.
Figura 5-23.- Rutejat MID real.
Dintre d’aquest rutejat inserarem un fotodetector que serà el que ens faci la
conversió òptica a elèctrica. A continuació veurem com tractarem aquest fotodetector i
com serà el seu funcionament, no a la traducció òptica–elèctrica, sino en altres aspectes
més mecànics.
Tindrem també un preamplificador per amplificar la senyal de sortida del
fotodetector.
Afegirem també un condensador per estabilitzar la senyal d’alimentació i un les
que serà testimoni del correcte funcionament de l’alimentació.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg129
El segon punt que hem decidit com a crític és l’alineament de la fibra a l’interior
del transceiver. Hem repetit moltes vegades que una de les ventatges de tenir aquest
sistema, era que es minimitzaven les pèrdues als contactes òptics, ja sigui per que no
entra pols entre ells, o, el punt que tractarem a continuació, el desalineament és ínfim.
Abans, quan explicaven la tecnologia MID, hem comentat de passada que una de
les parts plàstiques del connector, tenia uns forats fets amb una precisió micromètrica
per que eren per fer passar la fibra.
Aquest forats no són només per fer passar la fibra i ja està, sino que serveixen de
suport, fixació i alineament de la mateixa fibra.
Figura 5-24.- Sistema d’alineació.
La part plàstica que porta els microforats és la que, quan explicavem el procés de
fabricació del connector SMART amb tecnologia MID, fa de tapa – al dibuix de color
groc -.
Aquests forats són d’un diàmetre micromètricament més petit que el diàmetre
exterior de la fibra. Això fará que la fibra entri amb una presiò suficient per que li
serveixi de subjecció i de primer alineament i per que les prèrdues que pot provocar
aquesta presió siguin imperceptibles.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg130
D’aquesta manera la terminació de la fibra quedarà completament enfocada cap
al LED o cap al receptor fotodetector.
Un cop la fibra està posicionada a l’interior i enfocada cap al LED, mirarem ara
com es farà la transmisió de llum d’aquest cap a la fibra (recordem que també
considerem a la inversa).
Hi ha dos maneres. La primera és d’una manera directa. La fibra posicionada
sobre el LED i una quantitat de llum despresa per aquest serà la que passi a través de la
fibra. D’aquest sol.lució hem de dir que l’efectivitat no ha estat provada.
No difícil deduir que tindrà una efectivitat molt baixa. Els raigs de llum, sempre
es dispersaran, per molt a prop que es situi la fibra, per tant només una petita porció
entraran al nucli i seran transmesos. Tots el altres raigs seran absorvits pel material
plàstic del voltant.
De la que si tenim dades és de la segona sol.lució, fo rmació del raig per mitjà de
microlens o micromiralls. Aquest micromiralls concentren el raigs lluminosos del LED
cap a la zona central de la fibra, fent així que l’efectivitat sigui molt elevada.
Totes les dispersions xocaran contra els micromirall que estan enfocats de
manera que unifiquen el raig per tal de que entri el màxim per la fibra.
Nosaltres em implementat la segona opció i tenim diverses mostres on es poden
estudiar diferents paràmetres com per exemple l’efectivitat.
Tenint la fibra enfocada i alineada haurem de fer alguna cosa per assegurar la
possició de la fibra en cas d’estrabades i esforços que puguin provocar un arrancament.
Per fer un assegurament total de la fibra, sobremoldejarem la part feta amb la
tecnologia MID juntament amb una longitud de fibra, donant la forma final al
connector.
Aquest sobremoldeig es farà amb un material plàstic que es pugui injectar a una
temperatura relativament baixa, per no fer mal bé cap dels components. El material que
cumpleix amd aquest requisit és un PBT.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg131
Un dels punts més importants d’aquesta proposta és el tema cost. Com hem dit al
revisar les adventatges que tenia un connector SMART, hi ha un estalvi important en
muntatge a les plantes cablejadores, formació de personal, assegurament de la qualitat,
etc, però un cop més surt com a bandera el cost d’aquest conectors.
Simplement representarem l’estalvi total que tindrem utilitzant aquest tipus de
connector, tenint en conta només el cablejat i deixant de banda tots el punts d’estalvi a
les plantes cablejadores.
Figura 5-25.- Estalvi de cost utilitzant un connector SMART.
Com es veu a la gràfica, utilitzar un connector SMART comença a ser rentable
quan la queantitat de fibra utilitzada supera un cert marge.
Així tindrem, que al nostre disseny, a partir d’un equipament de versió mitja, el
cost d’utilitzar aquest tipus de connector o els connectors convencionals MOST,
comença a tenir diferències.
COST Savings for different versions
-30
-20
-10
0
10
20
LOWVERSION
MEDIUMVERSION
HIGHVERSION
Cos
t Sav
ings
in E
uros
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 132
6.- TESTS DE LABORATORI.
6.1.- Introducció.
En aquest capítol es pretén definir tots el assajos necessaris per validar el nostre
sistema dintre del vehicle. Els assajos que es definiran seran tant per la fibra òptica com
per el connexionat dissenyat específicament.
Històricament, els assajos als que es sotmeten els components que es munten als
vehicles, han de passar uns requeriments extremadament durs, només superats per
components militar i aeronàutics.
La fibra òptica de plàstic (POF) s’utilitza en molts i diferents camps,
especialment en xarxes de comunicació dintre del món de l’automòbil, com hem
intentat demostrat en aquest document. Els components d’aquesta xarxa de POF han de
complir uns requeriments ambientals molt durs, no només els que típicament s’apliquen
en components connectables a cable de coure.
Durant la implementació del sistema i el seu servei, s’han de contemplar
condicions específiques. La fibra no és comparable a un cable de coure, es veu més
afectada per les condicions externes com contaminació superficial, liquids o gasos a la
superficie òptica, desaliniaments, etc... per això als tests comuns que es fan als sistemes
integrats als vehicles com temperatura, vibració, choc mecànic, etc, afegirem altres tests
com aplastament de la superfície òptica, contaminació per fums, contacte de la
superfìcie òptica amb pols, etc...
Per fer aquest apartat d’una manera més entenedora, hem dividit els assajos del
sistema en els dos components principals i on es trobaran el major nombre de
problemes.
Farem assajos de laboratori al connexionat i a la fibra òptica de plàstic.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 133
6.1.1.- Especificacions del aparells utilitzats als assajos.
A continuació mostrarem les especificacions dels aparells que hem emprat tant
per fer les mesures pertinents com per la generació d’ona.
6.1.1-1.-Generador òptic.
Marca: Laser 2000
Model: RIFOCS 253B
Potència màxima de sortida: -20 dB
Estabilitat (durant 1 hora): ±0.05 dB
Màxim ample espectral: 25 nm
Longitud d’ona: Normal: 660 nm
Rang: 640 – 680 nm
6.1.1-2.- Potenciòmetre òptic.
Marca: Laser 2000
Model: RIFOCS 253B
Longitud d’ona calibrada: 630 nm
Tipus de sensor: Si (3x3.5 mm)
Rang dinàmic: +3 a –60 dB
6.1.1-3.- Microscòpic electrònic amb càmera integrada.
Marca: Kodak
Model: 20E
Rang: Fins 120 augments.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 134
6.2.- Tests de laboratori a connectors per fibra òptica.
Si no s’indiquen unes especificacions particulars per l’assaig en particular, les
condicions del test seran:
- Temperatura: 23º C ± 5º C
- Humitat relativa: 60% ±15%
- Presiò atmosfèrica: 96 kPa ± 10 kPa
6.2.1.- Inspecció visual.
Amb el mètode d’inspecció descrit a continuació serà possible controlar
l’identificació de producte, l’implementació i l’acabament. Per compovar l’acabament
de la superfície òptica s’utilitzarà un microscopi (x100 augments).
Requeriment: No es permet cap alteració (pols, esquerda,..) a la superficie
òptica.
Resultat: OK.
6.2.2.- Atenuació.
6.2.1-1.- Connector in-line.
La mesura de l’atenuació òptica es farà amb una font òptica i un mesurador òptic
amb les següents carácterístiques:
- Font òptica: longitud d’ona nominal 660 nm.
Ample espectral menor a 25 nm.
Potència de sortida entre -20 dBm i –7 dBm.
- Mesurador òptic: Sensibilitat a una λ 650 nm menor a –30 dBm.
Resolució menor o igual a 0.01 dB.
Requeriment: L’atenuació ha de ser menor a 2 dB.
Resultat:
In lines Connectors a components
Atenuació 0.9 dB OK 0.3 dB OK
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 135
6.2.1-2.- Connexió a component.
Requeriment: L’atenuació ha de ser menor a 1 dB.
Resultat: OK
6.2.3.- Resistència a vibracions amb ciclats de temperatura.
Els connectors han d’estar dintre d’una cambra ventilada tèrmica durant 48 hores
abans de començar el test.
Han d’estar fixes a un plat (veure figura 6-1) i s’han de fer ciclats de temperatura
com els de la figura 6-2.
Figura 6-1.- Instal.lació pel test de vibració. Figura 6-2.- ciclats de temperatura.
- La rampa de variació de temperatura és de 40º C per hora.
- La temperatura màxima vindrà determinalda per la clase de la fibra
- La freqüència està escalada a pasos logarítmics d’1 octau per minut.
- El test durarà 48 per cada eix (total 144 hores).
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 136
6.2.3-1.- Interferències òptiques.
Amb les interferències òptiques degudes a les vibracions mesurem les següents
dades: PWD, jitter, temps de pujada i baixada al punt SP4 del sistema (veure
figura 6-3).
Figura 6-3.- Muntatge del test per mesurar les interferències òptiques.
El transceiver TX/RX serà el que s’utilitzarà a la producció sèrie. Abans de
realitzar el test, les característiques de les senyals dels punts SP1....SP4 seran
iguals a les del bus PS. Les mesures es prendran abans i durant el test i es
posaran en una taula.
Requeriment: Les característiques de la senyal elèctrica del punt SP4 ha de
cumplir, en tota la duració del test, amb el bus PS de la capa física.
Resultat: OK
Característiques de la
senyal SP4
A=0dB A=5 dB A=10dB
PWD (nm) 12 20 28
Jitter 2 4 8
Temps de pujada (ms) 5 7 11
Temps de baixada (ms) 8 10 12
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 137
6.2.3-2.- Rang d’error binari.
Les interferències a la línia de potència degudes a les vibracions del sistema de
connexió serà evaluat mesurant el rang d’error binari (BER). Les mesures es
faran d’acord al diagrama de la figura 6-4.
Figura 6-4.- Muntatge de test per mesurar els error binaris.
El transceiver TX/RX serà el que s’utilitzarà a la producció sèrie. Abans de
realitzar el test, les característiques de les senyals dels punts SP1....SP4 seran
iguals a les del bus PS de la capa física. Les característiques del generador de
patrons i l’aparell que mesurarà l’error binari estan descrits al test de validació
de la capa física. Les mesures es prendran abans i durant el test i es posaran en
una taula
Requeriment: el BER ha se ser sempre menor a 10-9.
Resultat: OK
BER A=0dB A=5 dB A=10dB
1.3E-13 19E-13 25E-13
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 138
6.2.4.- Immunitat a la llum exterior.
L’intenció d’aquest test és comprobar que el canal òptic està totalment aillat de
la llum exterior.
L’increment d’atenuació es mesurarà segons el mètode descrit al paragraf 6.2.2
d’aquest capítol. Pref és la potència en watts mesurada amb un potenciòmetre en una
cambra negra i Pm la potència en watts quan la cambra és irridiada amb una llum capaç
d’emetre un mínim de 100 mW/cm2 (tub de descarga fluorescent).
Requeriment: El 10*log(Pm/Pref) ha de ser més gran a 30 dB.
Resultat: OK
10*log(440 W / 0.1 W) = 36.4 dB.
6.2.5.- Crosstalk.
L’intenció d’aquest test és comprobar que el canal òptic està totalment aillat
d’un altre canal òptic.
El procediment ve definit per l’especificació SDS OF 7797-002 V23
Requeriment: L’aillament ha de ser major a 40 dB.
Resultat: OK
6.2.6.- Immunitat a la pols.
La immunitat a la pols del connector s’asegurarà amb aquest test.
1) Es provocarà una corrent de pols, amb el connector situat al mig d’una
cambra a una temperatura de 23 ºC ± 2ºC, una humitat relativa menor a un
22% i una velocitat d’aire de 530 m/min ± 70.
2) Es para la corrent de pols i es continua amb una corrent d’aire a 90 m/min ±
50 m/min una temperatura de 63º C ± 2º C, i la humitat relativa meny d’un
10%.
3) Es torna a la velocitat de 530 m/min ± 70 m/min. Es torna a provoca un
corrent de pols amb una concentració de 10,6 ± 7.1 g/m3 o 25 ± 5 g/m3
(depenent de la planta). La humitat relativa continuarà per sota del 10%.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 139
4) La duració del test d’1 hora o 24 hores (depenent de la planta).
S’examinarà visualment la fibra després de cada test.
Requeriment: No ha d’existir cap alteració a la superfície òptica de la fibra
(pols, esquerdes...).
Resultat: OK
6.2.7.- Retenció de la connexió òptica depenent d’una força de tracció.
L’objectiu d’aquest test és assegurar la continuitat de la connexió òptica quan se
li ha aplicat un esforç de tracció.
S’aplicarà una força de tracció en una de les fibres connectades a una velocitat
de 50 mm/min, amb l’altra part de la fibra fixada. Es transmetrà una energia òptica a
través de la connexió i és mesurarà amb un potenciòmetre òptic. Pref serà la potència
òptica mesurada sense cap esforç aplicat, i Pm la potència mesurada quan la força de
tracció està aplicada.
Les característiques dels aparells de mesura són les descrites als paràgrafs 6.1.1-
1 i 6.1.1-2.
Figura 6-5.- Muntatge del test per aplicar forces de tracció.
Requeriment: Per una força de tracció TBD aplicada, ∆P = Pm – Pref ha de ser
menor a 0.1 dB.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 140
Resultat: OK
∆P = 1E-3 dB
6.2.7.- Test de doblegament.
Les propietats òptiques no s’han de veure alterades per la modificació de la
posició de la fibra respecte a la que tenia originalment.
Figura 6-6.- Test de doblegament.
El test es farà segons les figures 6-6
- 5 doblegs a 90º en varies direccions distribuides en els 360º (figura A).
- 1 dobleg a 90º seguit d’una rotació de la fibra de 360º sobre l’eix fix
(connector) (figura 6-6 B).
Requeriments: Durant el test, les peces han de satisfer els requeriments dels
paràgrafs 6.2.2 “Atenuació”, 6.2.4 i 6.2.5 “Immunitat a la llum exterior” i “crosstalk”.
Al finalitzar el test, han de satisfer els requeriments dels paràgrafs 6.2.1 “examen
visual” de la superfície de la fibra, 6.2.2 “Atenuació” , 6.2.4 i 6.2.5 “Immunitat a la llum
exterior” i “crosstalk”.
Resultat:
Aspecte visual: OK
Crosstalk: OK
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 141
Atenuació:
In lines Connectors a components
Atenuació 1.35 dB OK 0.65 dB OK
Immunitat a la llum exterior: OK
10*log(165 W / 0.1 W) = 32.17 dB
6.2.8.- Ciclats de temperatura i humitat.
Totes les mostres de connector per realitzar el test han de suportar 10 cicles (24
hores) amb le següent seqüència. La temperatura del test serà de +100º C ± 2º C.
1) Mantenir les mostres a una temperatura de 23º C ± 5º C durant 4 hores amb
una humitat relativa entre 45% i 75%.
2) Pujar la temperatura de la cambra a 55º C ± 2º C i la humitat relativa entre
95% 1 99% en 0.5 hores.
3) Mantenir la temperatura de la cambra en aquestes condicions durant 10
hores.
4) Baixar la temperatura a – 40º C ± 2º C en 2.5 hores.
5) Mantenir les condicions durant 2 hores.
6) Pujar la temperatura al màxim permés pels components en 1.5 hores.
7) Mantenir aquesta temperatura durant 2 hores.
8) Tornar a 23º C ± 5º C en 1.5 hores.
Durant els periodes 4), 5), 6), 7) i 8) l’humitat relativa no es controla. Si la
cambra no pot cumplir l’apartat 6) per que necessita més temps per pujar de – 40º C a la
temperatura màxima, aquest temps es restarà del primer periode.
Si durant l’assaig hi ha cap interrupció, les mostres es quedaran a temperatura
ambient, definida a la primera seqüència.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 142
A continuació representarem els cicles de temperatura i hunitat de l’assaig.
Figura 6-7.- Ciclat de temperatura i humitat.
Requeriment: Després del test les fibres han de ser examinades visualment
segons el paràgraf 6.2.1, i els connectors segons el paràgraf 6.2.11.
Resultat:
Aspecte visual: OK
Atenuació:
In lines Connectors a components
Atenuació 1.23 dB OK 0.59 dB OK
Immunitat a la llum exterior: OK
10*log(308 W / 0.1 W) = 34.8 dB
Crosstalk: OK
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 143
6.2.10.- Resistència climàtica.
Els connectors es posaran, durant 240 hores, en una cambra tancada en la que la
temperatura i la circulació d’aire estarà ajustada per aconseguir una humitat relativa
(HR) de 45% a 95% i una temperatura de + 100 ± 2º C.
Requeriment: Després romandre en aquetes condicions, no han d’apareixer
deformacions ni fisures. A més s’hauran de complir els requeriments dels paràgrafs
6.2.2 i 6.2.4.
Resultat:
Aspecte visual: OK
Atenuació:
In lines Connectors a components
Atenuació 1.65 dB OK 0.78 dB OK
Immunitat a la llum exterior: OK
10*log(265 W / 0.1 W) = 34.2 dB
Crosstalk: OK
6.2.11.- Resistència a fluids.
Aquest test es farà aplicant els fluids que proposi el client (oli, greixos,
combustible....) Una vegada acabat el test, les fibres s’examinaran visualment segons el
paràgraf 6.2.1 “Examinació visual”, i els connectors segons els tests dels paràgrafs 6.2.4
i 6.2.5 “Immunitat a la llum exterior” i “crosstalk”.
Requeriment: Després romandre en aquetes condicions, no han d’apareixer
deformacions ni fisures. A més s’hauran de complir els requeriments dels paràgrafs
6.2.2 i 6.2.4.
Resultat:
Aspecte visual: OK
Crosstalk: OK
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 144
Atenuació:
In lines Connectors a components
Atenuació 1.09 OK 0.5 OK
Immunitat a la llum exterior: OK
10*log(412 W / 0.1 W) = 36.2 dB
6.2.12.- Comportament a la manipulació.
Les codicions que han de suportar els connectors són:
1) 5 muntatges i demuntatges del connector a una temperatura de –30º C; s’ha
de deixar el connector, dintre de la cambra durant 5 segons, després de cada
operació de muntatge-desmuntatge.
2) Per la retenció secundaria del connector s’han de fer 10 operacions a 23º C.
3) Per aplicacions específiques (radio, etc.) s’ha de testejar amb 5000
operacions a 23º C de temperatura.
Requeriment: Al finalitzar el test, s’han de satisfer els requeriments dels
paràgrafs 6.2.1 “examen visual” de la superfície de la fibra, 6.2.2 “Atenuació” , 6.2.4 i
6.2.5 “Immunitat a la llum exterior” i “crosstalk”. A més no s’han de notar variacions a
la força d’encliquetatge.
Resultat:
Aspecte visual: OK
Atenuació:
In lines Connectors a components
Atenuació 1.3 OK 0.65 OK
Immunitat a la llum exterior: OK
10*log(301 W / 0.1 W) = 34.7 dB
Crosstalk: OK
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 145
6.2.13.- Test d’impacte.
Aquest test es farà picant cinc connectors amb un martell que tindrà un pes de
300 g, a una distància de 100 mm i amb una temperatura de la cambra de 23º C.
Requeriment: Al finalitzar el test, s’han de satisfer els requeriments dels
paràgrafs 6.2.1 “examen visual” de la superfície de la fibra, 6.2.2 “Atenuació” , 6.2.4 i
6.2.5 “Immunitat a la llum exterior” i “crosstalk”.
Resultat:
Aspecte visual: OK
Atenuació:
In lines Connectors a components
Atenuació 1.45 OK 0.68 OK
Immunitat a la llum exterior: OK
10*log(289 W / 0.1 W) = 34.6 dB
Crosstalk: OK
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 146
6.3.- TESTS DE LABORATORI PER LA FIBRA ÒPTICA.
6.3.1.- Condicions generals dels tests.
Si el procediment no especifica unes altres condicions, tots els assajos han de
ferse a la temperatura ambient (TA) 23º C ± 5º C.
Totes les fibres òptiques de plàstic (POF) hauran d’estar, al meys durant 16
hores, a temperatura ambient amb una humitat relativa de entre 45% i el 75% abans de
començar l’assaig corresponent.
Els tests es faran sobre un mínim de 5 mostres. El valor nominal serà la mitja
dels valors nominal obtinguts a les mesures de les 5 mostres.
Les toleràncies que s’hauran de tenir en conta són:
- de ± 10% per les mesures òptiques.
- de ± 2% per les longituds indicades.
- de ± 5% per les forces.
6.3.2.- Mesura de l’increment de l’atenuació de la POF.
L’increment de l’atenuació a la POF es donarà com ∆P, i la seva fòmula és:
∆P = P2(dBm)-P1(dBm)
on P1 és la potència òptica detectada a la sortida de la mostra abans de l’assaig i
P2 és la potència òptica mesurada a la sortida després de l’assaig. Un valor típic
acceptable per una POF aplicable a l’automoció, és de 0.5 dB.
Les mesures han de ser realitzades amb una font òptica i un potenciòmetre amb
les característiques següents:
- Font òptica: longitud d’ona nominal 660 nm.
Ample espectral menor a 25 nm.
Potència de sortida entre -20 dBm i –7 dBm.
- Mesurador òptic: Sensibilitat a una λ 650 nm menor a –30 dBm.
Resolució menor o igual a 0.01 dB.
Resultat: OK
∆P = P2(dBm)-P1(dBm) = 0.52 dB
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 147
6.3.3.- Característiques dimensionals.
6.3.3-1.- Diàmetre del nucli.
El diàmetre del nucli s’ha de mesurar segons el mètode CEI 60793-1-2. Aquest
valor es donarà a títol informatiu i haurà d’estar als planols de la fibra.
Requeriment: El nucli de la fibra òptica ha de ser igual a 0.980 ± 0.045 mm.
6.3.3-2.- Diàmetre de la fibra nua.
El diàmetre de la fibra nua s’ha de mesurar segons el mètode CEI 60793-1-2.
Aquest valor es donarà a títol informatiu i haurà d’estar als planols de la fibra.
Requeriment: El nucli de la fibra òptica ha de ser igual a 1 ± 0.045 mm.
6.3.3-3.- Diàmetre exterior de la fibra i no circularitat.
El diàmetre exterior d’una fibra i la seva no circularitat s’ha de mesurar segons
el mètode CEI 60793-1-2 i amb un micròmetre electrónic amb una precisió de
0.001 mm.
Requeriment: El diàmetre exterior de la fibra ha de ser de 2.3 ± 0.07 mm
La no cirularitat de la fibra no ha se superar el 2%.
6.3.3-4.- Error de concentricitat aillant-nucli.
La mesura de l’error de concentricitat entre l’aillant i el nucli, es mesurarà
segons TIA/EIA-455-55C. Si hi ha dos capes d’aillant, la mesura es farà entre el
nucli i la primera capa d’aillant i després entre el nucli i la segona capa.
Requeriment: L’error entre el nucli i la primera capa d’aillant (o única) ha de
ser menor a 0.06 ± 0.001 mm.
L’error entre el nucli i la segona capa d’aillant ha de ser menor a
0.1 ± 0.001 mm.
6.3.3-5.- Massa de la fibra.
La massa de la fibra es determinarà pesant tres mostre de 1000 ± 1 mm de
longitud. Aquesta informació s’inclourà al planol a títol d’informació.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 148
La precisió de l’instrument ha de ser de 0.01 g.
Requeriment: La massa de la fibra òptica utilitzada ha de ser menor a 5 kg/km.
Resultats per les característiques dimensionals: OK
Diàmetre del nucli: 0.992 mm
Diàmetre de la fibra nua: 1.015 mm
Diàmetre exterior de la fibra: 2.32 mm
Massa de la fibra: 2.8 g
6.3.4.- Assaig de tracció.
6.3.4-1.- Tracció temporal.
L’objectiu d’aquest assaig és assegurar que la POF suportarà els esfoços de
tracció a la que estarà sotmesa en el procés de muntatge al vehicle.
L’assaig es farà sobre una fibra d’1 ± 0.001 mm de longitud. La força de tracció
aplicada variarà de 0 a 200 N de 10 N en 10 N. Després de cada assaig es
mesurará:
1) L’elongació ∆l de la POF.
2) L’increment d’atenuació ∆P pel mètode del paragraf 6.3.2.
On I1 és la longitud inicial de la POF i I2 la longitud després de l’assaig.
Els punts de ruptura de la fibra, també s’han de tenir en conta i apuntr-los en
negreta.
Requeriment: Per un esforç de tracció de 60 N ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB ±
0.01 i ∆l inferior al 2%.
6.3.4-2.- Tracció permanent.
L’objectiu de l’assaig és comprovar que el comportament de la fibra no es veurà
alterat per una tracció permanent.
100*(%)1
12
III
I−
=∆
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 149
L’assaig es farà sobre una fibra d’1 ± 0.001 mm de longitud. La força de tracció
aplicada variarà de 0 a 20 N de 5 N en 5 N. Cada assaig de tracció durará 24 h i
la mesura es fará un cop pasades aquestes 24 hores. Amb els resultats s’omplirá
una taula.
Requeriment: Per un esforç de 10 N, ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB.
Resultat: OK
Esforç de tracció (N) ∆l (%) ∆P (dB)
5 0.2 0.02
10 0.6 0.05
15 0.9 0.067
20 1.1 0.09
6.3.5.- Flexibilitat (o radi de curbatura minim temporalment autoritzat).
S’ha de tenir en conta que la fibra anirà integrada al vehicle juntament amb
altres cablejats, per tant s’ha de tenir en conta els radis que ha de fer aquest cablejat i
per on passa.
El principi de l’assaig és fer passar la fibra per un conjunt de politges amb els
seus eixos aliniat al mateix pla.
L’increment d’atenuació es mesurarà segons el mètode descrit al paràgraf 6.3.2.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB per un diàmetre de politges de 10
mm de diàmetre.
Resultat: OK
∆P = P2(dBm)-P1(dBm) = 0.035 dB.
6.3.6.- Assaig de despulla de l’aïllant.
Es comprova l’adherència de l’aillant per una POF de 30 mm de longitud.
Requeriments: Si la POF té doble aïllament, la Fmax per treure el segon aillant
ha de ser superior a 20 N, i per treure el primer aïllant (tocant al nucli) ha de ser
superior a 60N.Si només té una capa d’aïllant, la Fmax ha de ser superior a 60 N
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 150
Resultat: OK
Segon aillant: 35 N
Primer aillant: 80N
6.3.7.- Radi de curvatura permanent.
El radi mínim de curvatura permanent que tindrà la POF depenent de l’estructura
del vehicle. Farem l’assaig amb 10 mostres de 2000 mm. Es doblegarà la mostra
mantenint diferents radis de curvatura i la mateixa distància L i L’ als dos costats de la
curva, tal com es mostra a la figura.
Figura 6-8.- Assaig de mínim radi de curvatura.
Els resultats es presentaran en forma de curva, on les ordenades serà l’atenuació
(dB) i a les abcises el radi (mm). Les atenuacions que es tindran en conta per fabricar la
curva seran: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 i 0.6 dB.
El radim mínim admisible serà aquell la l’atenuació sigui igual 0.2 dB ± 0.01.
Requeriment: El radi mínim adminible ha de ser menor a 20 mm.
Resultat: OK
Radi 10 mm 11.5 mm 13 mm 14 mm 15.5 mm 17 mm
Atenuació 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 151
6.3.8.- Cárrega de compresió.
6.3.8-1.- Compresió temporal.
Assegurarem un bon funcionament de la POF en cas produir-se una compresió
per una persona o objecte en el procés d’assamblatge al vehicle.
Mesurarem l’atenuació produida per l’aplicació d’una càrrega de compresió de
150 kg a una temperatura de 23º C.
L’atenuació residual ∆P es mesurarà segons el mètode descrit al parágraf 6.3.2,
després de treure la càrrega de compresió que haurà estat actuant durent 1 minut.
A la figura 6-9 es representa el muntatge de l’assaig.
Figura 6-9.- Muntatge del test de compresió.
Requeriment: L’atenuació residual ha de ser igual a 0dB ± 0.01.
Resultat: OK
Compresió temporal: 0.001 dB
6.3.8-2.- Compresió permanent.
L’objectiu de l’assaig és assefurar el correcte funcionament de la POF quan està
sotmesa a una compresió permanent dintre del vehicle.
L’assaig es farà seguit l’esquema de l’apartat anterior, Es farà amb dos mostres
amb una càrrega que serà de 100 kg, a unes temperatures de 23º C, 85º C i –40º
C, mantenit-les durant 24 hores.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 152
6.3.8-3.- Assaig de xocs.
Assegurarem les propietats òptiques de la POF quan reb xocs sobre tot de les
eines utilitzades al montatge.
Figura 6-10.- test de xocs.
L’atenuació es mesurarà seguint el mètode del paràgraf 6.3.2.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB.
Resultat: OK
Assaig de xocs: 0.09 dB
6.3.9.- Torsió
6.3.9-1.- Torsió temporal.
La POF ha de mantenir la seva funcionalitat després d’haver estat sotmesa a
forces de torsió.
Figura 6-11.- Muntatge per mesurar la torsió
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 153
Les mostres s’aseguraran tal com es mostra a la figura 6-11, per que no hi hagi
cap moviment que no sigui purament el de torsió de la fibra.Es faran 20 cicles de
torsió, i després de cadaún es tornarà la fibra al seu estat inicial i es mesurarà
l’increment d’atenuació seguint el mètode del paràgraf 6.3.2 despres d’un minut
d’haver provocat la torsió.
Un cicle de torsió correspon a provocar un gir a la fibra de 180º.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB.
Resultat: OK
Torsió temporal: 0.98 dB
6.3.9-2.- Torsió permanent.
Assegurarem les propietats òptiques de la POF quan està sotmesa a una torsió
permanent derivada de l’arquitectura del vehicle.
Les mostres s’aseguraran tal com es mostra a la figura 6-12, per que no hi hagi
cap moviment que no sigui purament el de torsió de la fibra.
Provocarem una torsió de 90º a l’extrem lluire de la fibra deixant-la durant 24
hores i variarem la temperatura desde –40º C, 23º C i 85º C.
Figura 6-12.- Mesura de la potència òptica amb torsions permanents.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB per cada temperatura.
Resultat: OK
Torsió permanent: 0.1 dB
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 154
6.3.10.- Atenuació espectral d’una POF.
Per mesurar l’atenuació espectral d’una fibra òptica de plàstic posarem la mostra
dintre d’una cambra a 85º C i una humitat relativa (HR) d’un 95% durant 240 hores.
L’atenuació es mesurarà per diverses longituds d’ona variant de 640 a 660 nm en
pasos de 5 nm.
Requriment: A la següen taula es representen els requeriment d’atenuació.
λ Atenuació
640 nm < 0.25 dB/m
650 nm < 0.25 dB/m
660 nm < 0.25 dB/m
Resultat: OK
λ Atenuació
640 nm 0.20 dB/m
650 nm 0.22 dB/m
660 nm 0.22 dB/m
6.3.11.- Banda passant.
L’assaig es farà amb una senyal de longitud d’ona de 650 nm.
Requeriment: La banda pasant ha de ser superior a 100 MHz*m (100 MHz per
1 m).
Resultat: OK
6.3.12.- Obertura numèrica.
L’assaig es farà amb una senyal de longitud d’ona de 650 nm ± 25 nm.
Requeriment: L’obertura numèrica ha de ser l’equivalent a ua atenuació de 0.5
dB ± 0.05.
Resultat: OK
Atenuació: 0.51 dB.
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 155
6.3.13.- Assaig s’envelliment amb el calor.
Es prepararan dos sèries de provetes per realitzar l’assaig. La primetasèrie se rà
de dos grups de dos provetes cada un amb fibra de longitud de 600 mm sense aïllant als
dos extrems. La longitud de l’aïllant restant ha de ser superior a 500 mm.
La segona sèrie seran dos provetes amb fibra de longitud 100 mm ± 1mm.
L’assaig es farà de la següent manera:
- 3000 hores a 85º C.
- 1000 hores a –40º C.
- 3000 hores a 85º C i un 85% de HR.
6.3.13-1.- Característiques depenents de l’envelliment.
La variació de la transmisió òptica de les mostres sotmeses a l’assaig de 3000
hores a 85º C amb una HR del 85%, es mesurarà cada hora.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.3 dB.
Inmediatament després de de l’assaig d’envelliment realitzat es treuran les
provetes i es deixaran a tamperatura ambient a un lloc on toqui el sol durant 4
hores.
Requeriment: Les provetes no ha de tenir cap curvatura, deformació o canvi de
color o aspecte.
6.3.13-2.- Assaig industrial.
Es farà un assaig d’envelliment (240 h a la temperatura de la classe d’utilització
del cablejat) sobre un cablejat complet per tal de comprovar la compatibilitat de
la POF amb tots els altres elements. L’increment de l’atenuació es mesurarà pel
mètode descrit a l’apartat 6.3.2.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.2 dB.
Resultat: OK
Característiques depenents de l’envelliment: 0.18 dB
Assaig industrial: 0.14 dB
SISTEMA TELEMÀTIC I MULTIMÈDIA EN FIBRA ÒPTICA PER L’AUTOMÒBIL
Luis Miguel Muñoz Pàg 156
6.3.14.- Inmunitat a la lluminositat exterior.
L’objectiu del test és assegurar que la lluminositat exterior no afectarà ala
propagació de l’ona òptica per la fibra.
L’assaig es realitzarà amb una mostra de POF d’1 m de longitud. L’increment de
l’atenuació es mesurarà pel mètode descrit a l’apartat 6.3.2. Pref serà la potència òptica
detectada en Watts pel potenciòmetre quan la cambra està totalment a les foaques, i Pm
serà la potència òptica detectada en Watts quan la cambra és irridiada amb una font
òptica capaç d’emetre un mínim de 100 mW/cm2 (un tub fluorescent o una l’ampara de
descàrrega).
Requeriment: El resultat de fer 10*log (Pm/Pref) ha de ser inferior a 30 dB.
Resultat: OK
10*log (Pm/Pref) = 18 dB
6.3.15.- Resistència a l’abrasió.
El test es farà sobre una proveta d’aproximadament 1000 mm de longitud i es
mesurarà la variació de transmisió òptica de la mostra.
Requeriment: El nombre mínim de cicles ha de ser 600 per una ∆P igual a 0 dB
± 0.01.
Resultat: OK
6.3.16.- Inmersió en fluids.
Les provetes han de tenir una longitud de 500 mm. La POF es submergirà dintre
del fluids recomants pel fabricant, deixant els extrems a l’aire. Després de l’inmersió es
deixaran les mostres 1 hora a temperatura ambient. Es mesurarà l’increment de
l’atenuació es mesurarà pel mètode descrit a l’apartat 6.3.2, i la inmunitat a la
lluminositat exterior segons l’apartat 6.3.14.
Requeriment: ∆P ha de ser inferior a 0.1 dB ± 0.01. No s’ha de veure cap
deformació aparent o canvi d’aspecte o color.
Resultat: OK.