I. Desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación en el sector del automóvil

Tradicionalmente, los automóviles eran sistemas mecánicos. Con el desarrollo y la aplicación continua de la tecnología de la información, cada vez se utilizan más tecnologías electrónicas y de la información en los automóviles. Casi todos los conjuntos y sistemas se han convertido en sistemas mecatrónicos-informáticos integrados, y han surgido cada vez más funciones y dispositivos basados en la tecnología de la información. Los sistemas de información a bordo de los vehículos y la tecnología de la información se encuentran entre las partes más importantes de las nuevas tecnologías del automóvil. Casi todos los puntos de crecimiento de las nuevas tecnologías del automóvil están relacionados con la tecnología electrónica y la informática. El creciente número de sistemas electrónicos y de información a bordo de los vehículos ha dado lugar a la tecnología de comunicación en red a bordo de los vehículos. El desarrollo de la Internet de los objetos basada en Internet conducirá inevitablemente a la creación de redes de vehículos que realicen la interconexión entre vehículo-vehículo, vehículo-carretera, vehículo-persona y vehículo-centro de servicio, convirtiendo el automóvil en una red móvil que forme parte de la Internet global, como se muestra en la Figura 1-1. Con el desarrollo de la inteligencia automovilística y la mejora de las capacidades de control inteligente y percepción inteligente, la capacidad de funcionamiento autónomo de los automóviles seguirá mejorando.

1. Desarrollo de la tecnología de redes a bordo de vehículos

Con el continuo desarrollo de la tecnología electrónica del automóvil, el número de dispositivos electrónicos en los automóviles aumenta rápidamente. A medida que disminuyen los precios de los componentes electrónicos, la velocidad de extensión de la tecnología electrónica a los vehículos de gama baja es también muy rápida. En la actualidad, casi todos los conjuntos de un automóvil son dispositivos mecánicos, electrónicos y de información integrados. En los sistemas, el papel que desempeñan las piezas electrónicas y de información es cada vez más importante, hasta el punto de que hay quien opina que los automóviles se están transformando de sistemas mecánicos con un gran número de tecnologías y dispositivos electrónicos a sistemas electrónicos de información apoyados por ciertos dispositivos mecánicos. El continuo aumento de dispositivos electrónicos de información en los vehículos ha hecho que los circuitos electrónicos que conectan estos dispositivos se amplíen rápidamente. Por lo tanto, la realización efectiva de la interconexión de estos dispositivos bajo la condición de dispositivos electrónicos en continuo aumento se ha convertido en un problema que debe ser resuelto. El uso del método tradicional de conexión paralela punto a punto obviamente no puede escapar a este predicamento, y las estructuras de red basadas en la transmisión de información en serie se han convertido en una opción inevitable.Por otra parte, con la profundización de la electronización del automóvil, la tecnología Control By Wire (CBW) basada en la comunicación por red se utilizará ampliamente en los automóviles, lo que constituye otra razón para la demanda de tecnología de red. El llamado control por cable significa utilizar la transmisión electrónica de información para sustituir las piezas de transmisión conectadas anteriormente por sistemas mecánicos, hidráulicos o neumáticos, como las varillas de cambio, los cables del acelerador, los mecanismos de transmisión del engranaje de dirección, los sistemas de circuito de aceite de freno, etc. La tecnología de control por cable implica no sólo cambios en estos métodos de conexión, sino también cambios en los mecanismos y métodos de control, así como cambios en los actuadores (electrificación). La aplicación generalizada de la tecnología de control por cable conformará una estructura automovilística completamente nueva. La figura 1-2 muestra el principio básico del proceso de control por cable. Las intenciones de control se convierten en señales eléctricas a través de la interfaz hombre-máquina y se transmiten a los actuadores, que controlan los dispositivos funcionales; los sensores perciben el estado de los dispositivos funcionales y transmiten señales eléctricas a la interfaz hombre-máquina, proporcionando retroalimentación al conductor. Los sistemas de control por cable necesitan transmitir grandes cantidades de información entre las interfaces hombre-máquina, los actuadores y los mecanismos de detección, así como con otros sistemas. La tecnología de redes basada en la comunicación serie es la mejor estructura para implementar esta función de comunicación. La tecnología de control por cable requiere redes con un buen rendimiento en tiempo real y una alta fiabilidad, y algunas piezas de control por cable requieren una "implementación de funciones" redundante para garantizar que las funciones básicas del dispositivo (conjunto) puedan seguir realizándose cuando se produzcan fallos (Fail-Operational). Al igual que el ABS (sistema antibloqueo de frenos) y la dirección asistida actuales, siguen teniendo funciones básicas de frenado y dirección cuando fallan los circuitos. Esto requiere que las redes utilizadas para el control por cable tengan altas velocidades de transmisión de datos, buenas características temporales (el momento en que se producen los eventos de comunicación es determinista), alta fiabilidad y la necesaria tecnología redundante, que también son características de las redes de automoción.La razón fundamental para utilizar redes en los automóviles es la demanda social de redes informáticas y la interconexión de diversas cosas basada en dichas redes. La tendencia al desarrollo de vehículos inteligentes interconectados en el marco del sistema de transporte inteligente convertirá inevitablemente a los automóviles en puntos finales o redes móviles en Internet. En los sistemas de transporte inteligentes, un automóvil debe tener la función de recibir y proporcionar información relevante, como recibir señales de posicionamiento, proporcionar servicios de información geográfica, recibir información de gestión, enviar información sobre el estado del vehículo y realizar solicitudes de servicios de seguridad. Con la tendencia de los sistemas de transporte inteligentes hacia la integración ciberfísica, también seguirán mejorando funciones como el acceso remoto a los vehículos, el control remoto, la combinación de multiinformación obtenida a través de redes con el control del vehículo y el funcionamiento autónomo inteligente. Para completar los requisitos de estas funciones, se necesitan sólidas capacidades de comunicación, capacidades informáticas y funciones de intercambio de datos, que son también las funciones más básicas de las redes informáticas. La comunicación basada en redes informáticas y las nuevas tecnologías y aplicaciones basadas en dichas capacidades se han convertido en una de las tecnologías clave más importantes para los vehículos y se están desarrollando rápidamente, cambiando los "genes" de los automóviles.Actualmente, en los vehículos, la parte de servicio de información suele compartir una red con el sistema de medios de a bordo, a saber, la red de medios e información, mientras que la parte de control tiene una red relativamente independiente. Con la integración ciberfísica, la división del trabajo en las redes a bordo de los vehículos se rompe y reorganiza continuamente, y las redes portadoras para el flujo de información y el flujo de control pueden integrarse.Las primeras redes a bordo de vehículos no desarrollaron sus propios estándares universales de red, sino que adoptaron algunos estándares convencionales ya existentes, como el UART (Receptor/Transmisor Asíncrono Universal). Los fabricantes de automóviles también siguieron principalmente el modelo de desarrollo tradicional de la tecnología automovilística, desarrollando sistemas de red basados en las necesidades y en sus propios fundamentos, con escasa cooperación externa y poca apertura. Los sistemas de redes de automoción y las unidades de control e información que aplican las redes suelen tener múltiples fuentes distintas, con especificaciones diferentes según las regiones o los fabricantes. Sin embargo, la propia tecnología de redes tiene características que dependen de las normas. Para reducir los costes de instalación y mejorar la comodidad del diseño y el mantenimiento, es inevitable exigir que las redes a bordo de vehículos formen y adopten normas industriales y cooperen estrechamente con las industrias de la información y la electrónica para formar una estructura abierta. A medida que aumenta la confianza en la cooperación y se incrementan los beneficios generados por ésta, se hace cada vez más evidente esta tendencia a adoptar normas abiertas mediante la cooperación dentro de la industria del automóvil y con las empresas de componentes electrónicos y tecnologías de la información. Los productos conectados a redes en los automóviles, como sensores, actuadores y unidades de control, pueden proceder de fabricantes de muchas industrias diferentes. Esta normalización es beneficiosa para la integración de productos de distintos fabricantes de componentes o dispositivos y también para la operatividad del diseño, el montaje y el mantenimiento. Con normas unificadas, pueden reservarse interfaces para dispositivos que aún no existen o dispositivos sustituibles durante el diseño, entre los que destacan las interfaces de software para automóviles (el nivel actual de hardware de sistemas integrados en los automóviles es suficiente para soportar software relativamente independiente, que debe considerarse un componente o conjunto en los automóviles). Esta normalización ha dado lugar a la llamada Arquitectura Abierta, es decir, a determinadas normas técnicas y al reconocimiento y cumplimiento de las mismas.Las redes a bordo empezaron a aplicarse realmente en los vehículos a partir de los años ochenta. En los años 90, las redes de carrocería y las redes de control que conectan algunas unidades de control electrónico, incluidos los sistemas de diagnóstico de averías, empezaron a utilizarse de forma generalizada en distintos modelos de vehículos. Los estándares más utilizados y con más tecnologías y componentes de apoyo son CAN (Controller Area Network) y SAE J1850. En los años 90, las redes de medios a bordo, las redes de sistemas de control por cable y las redes de sistemas de transporte inteligentes se encontraban todavía en sus primeras fases, con protocolos de red, tecnologías de software y hardware de apoyo y componentes en su mayoría en fases de producción de prueba. Algunas grandes empresas de automoción han elegido diferentes estándares de protocolos de red por razones técnicas y de interés colectivo. Existen principalmente dos opciones para los protocolos de red del sistema de control por cable: una es TTP/C (Time Triggered Protocol, SAE Class C, es decir, un protocolo de activación por tiempo que cumple con las redes SAE Clase C), actualmente Audi, Volkswagen, Honeywell y Delphi tienden a elegir este protocolo como el estándar de protocolo para las redes de control por cable; la otra es FlexRay, que es un protocolo que admite métodos de acceso activados por tiempo y activados por eventos. En la actualidad, BMW, Motorola, Philips Semiconductor, Bosch y GM tienden a elegir este protocolo como estándar para las redes de control por cable. Para compensar los defectos de los métodos de acceso CAN activados por eventos en las aplicaciones de control en tiempo real, Bosch también lanzó TTCAN, un protocolo CAN que admite métodos de acceso activados por tiempo. En algunos vehículos de gama alta se han utilizado los estándares MOST (Media Oriented System Transport) para las redes de medios dedicadas a los vehículos.Con el continuo aumento de los dispositivos electrónicos de control e información a bordo de los vehículos y de la demanda de servicios de información, también crece continuamente la demanda de instalaciones de red a bordo mejores, más rápidas y más fiables. Especialmente con la aplicación de información multimedia, mapas electrónicos, información de redes de Internet, etc. en los automóviles, las redes de autobuses apenas pueden satisfacer los requisitos de ancho de banda y formato de transmisión de la información. En este contexto, han empezado a surgir tecnologías de redes a bordo de vehículos que soportan la transmisión multimedia y de grandes volúmenes de datos. ethernet para automoción siendo un representante típico.La ethernet para automoción hereda las ventajas de la velocidad de transmisión rápida y la gran escalabilidad de Ethernet, y ha recibido una amplia atención desde su introducción. El número de miembros del "OPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance SIG", un grupo que promueve la formulación y popularización de normas ethernet para automoción, aumenta rápidamente.El rápido crecimiento de OPEN Alliance SIG se basa en la creciente tendencia de la industria automovilística a utilizar ethernet para automóviles. Ethernet comenzó a aplicarse de forma práctica en el diagnóstico a bordo (DAB) de vehículos en torno a 2008. En el futuro, al tiempo que mejora el rendimiento en tiempo real, garantiza la seguridad durante los fallos, reduce los costes y mejora la velocidad de transmisión de datos, ampliará aún más su ámbito de aplicación. El ámbito de aplicación de Ethernet puede extenderse a las redes troncales que conectan las pasarelas de diversos sistemas, como los sistemas de transmisión de imágenes (información) de los equipos audiovisuales de los vehículos, los sistemas de la carrocería, los sistemas de control, los sistemas de seguridad y los sistemas de información. En la actualidad, han surgido algunos estándares de redes de automoción basados en Ethernet que se mejoran y despliegan continuamente, entre los que destacan AVB (Audio Video Bridging) para sistemas de información y medios y TTE con buenas características de tiempo real.La aplicación de redes a bordo de los vehículos implica no sólo conexiones de hardware entre diversos dispositivos electrónicos de los automóviles, sino también software relacionado con las redes que inevitablemente debe pasar a formar parte del software de cada unidad de control. Los sistemas de software para automóviles pronto se convertirán en una parte relativamente independiente, y su relación con los automóviles (sistemas electrónicos en ellos) evolucionará gradualmente hacia la misma relación que los actuales sistemas informáticos de software y hardware. Los sistemas de aplicaciones de a bordo podrán llamar directamente a los programas de servicio de funciones de red y a otros software de funciones de servicio general (o firmware) de los sistemas operativos integrados. El diseño de software en los automóviles será tan importante en el diseño de automóviles como el diseño del motor, el diseño del chasis o el diseño de la carrocería.Aunque la tecnología de redes a bordo de vehículos se ha aplicado ampliamente, aún queda mucho trabajo por hacer para cumplir otros requisitos. En la actualidad, no existe ningún sistema de red que cumpla los requisitos de bajo coste, rendimiento muy fiable, capacidad de tolerancia a fallos, buenas características temporales (incluido el rendimiento en tiempo real y el tiempo de respuesta determinista a eventos) y buena escalabilidad. Debido a la gran variación en los niveles y propósitos de las aplicaciones de red a bordo de vehículos, los distintos niveles o propósitos tienen requisitos muy diferentes en cuanto al rendimiento de la red. Los propios automóviles son muy sensibles al precio. Si se utilizan sistemas de red de alto rendimiento para cubrir aplicaciones de bajo nivel, el coste es inaceptable. Por lo tanto, los automóviles tendrán múltiples estándares de red a diferentes niveles. Esto determina que las redes de automoción serán una estructura de red interconectada multinivel.

2. Desarrollo de la tecnología de la información a bordo

Los sistemas de infoentretenimiento a bordo son sistemas de software y hardware basados en tecnologías informáticas, de posicionamiento por satélite, comunicación en red, electrónica y control que ofrecen funciones y servicios de seguridad, protección del medio ambiente, confort y entretenimiento para automóviles. Se han convertido en componentes de los automóviles modernos y desempeñan papeles cada vez más importantes en la ingeniería y las aplicaciones automovilísticas.Los sistemas de información a bordo pueden dividirse en cuatro niveles, de alto a bajo: capa de cliente, capa de servicio, capa de comunicación y capa de vehículo. En la actualidad, la tecnología de la información electrónica en los vehículos se utiliza principalmente para los sistemas de seguridad del vehículo, los sistemas de red, comunicación y navegación, los sistemas multimedia móviles y los sistemas de interacción hombre-máquina.(1) Sistemas de seguridad para vehículosAplicando la tecnología de la información electrónica, los vehículos alcanzan un alto grado de inteligencia, lo que mejora enormemente la seguridad de los sistemas hombre-máquina del vehículo, evita accidentes y reduce el grado de lesiones.

1. Sistema de control de crucero adaptativo: El sistema de control de crucero adaptativo controla el vehículo y, tras establecer la velocidad de conducción deseada con tráfico más lento, utiliza un radar, un sonar o rayos láser para escanear la carretera por delante. Cuando es necesario, el sistema de control de crucero adaptativo reduce automáticamente la apertura del acelerador, reduce la marcha o incluso aplica los frenos para mantener una distancia de seguimiento segura. El modelo Mercedes-Benz Clase S 2000 fue el primer vehículo del mundo equipado con un sistema de control de crucero adaptativo, y desde entonces otras empresas han lanzado sus propios sistemas de control de crucero adaptativo.

2. Sistema de aviso de colisión y sistema de notificación de colisión: Su principio de funcionamiento es similar al del sistema de control de crucero adaptativo, ya que utiliza un radar, un sonar y rayos láser para escanear posibles obstáculos. Cuando hay riesgo de colisión, emite señales de advertencia y frena automáticamente. Cuando se utilizan en combinación con receptores GPS, los sistemas de aviso de colisión también pueden proporcionar información precisa sobre la ubicación del vehículo a los organismos de rescate.

3. Sistema Integrado de Seguridad: Este sistema consta de 50 tecnologías, incluidos equipos electrónicos, microcontroladores, sensores y otras tecnologías y productos que se han lanzado o se lanzarán. Basado en tecnología electrónica avanzada y conocimientos de integración, este sistema se centra en todos los aspectos de la conducción, como los airbags de cortina para la cabeza, los dispositivos de pretensado y sobretensado de los cinturones de seguridad, las columnas de dirección adaptativas con absorción de energía y los protectores activos para las rodillas, movilizando todos los factores de seguridad del vehículo para ofrecer una protección integral y completa a sus ocupantes.

4. Sistema de recuperación de vehículos robados: Esta tecnología proporciona un método antirrobo basado en el seguimiento automático de vehículos. Algunos sistemas de recuperación de vehículos robados requieren la autorización del propietario del vehículo para iniciar el transmisor para el seguimiento automático del vehículo, mientras que otros sistemas inician automáticamente el transmisor para el seguimiento del vehículo cuando este es objeto de intrusión o se aleja sin permiso.

(2) Sistemas de red, comunicación y navegación

1. Sistemas de red y comunicación: Este sistema permite a los conductores recibir noticias de la red, correos electrónicos y otra información a través de ordenadores portátiles y teléfonos inalámbricos sin apartar la vista de la carretera ni las manos del volante, y transmite esta información a los conductores mediante control por voz. Basta con tocar el botón del volante para activarlo. Esta comunicación en red dentro del vehículo puede lograrse por dos métodos: uno es la lectura del texto del correo electrónico a través de pantallas digitales, y el otro es la conversión de archivos de texto en archivos de voz y la lectura del contenido del correo electrónico en voz electrónica. Las respuestas al correo electrónico pueden enviarse en formato de archivo de audio o convertirse en archivos de texto mediante sistemas de reconocimiento de voz antes de enviarlas.

2. Sistema de navegación electrónica: La función de navegación GPS del sistema de navegación integrado en el vehículo es excepcional y puede ayudar a los conductores a llegar a sus destinos a tiempo y rápidamente en la compleja red de carreteras de tráfico urbano. Mediante menús guiados multicapa, los destinos pueden seleccionarse cómodamente por región, ciudad y clasificación de funciones de las instalaciones. El sistema de navegación calcula inmediatamente la ruta de conducción más corta y la muestra en forma de líneas en mapas electrónicos bidimensionales o tridimensionales. Una vez que el coche se pone en marcha, el símbolo que representa la posición del coche en tiempo real se desplaza automáticamente por la ruta establecida. Cuando se produzcan atascos más adelante o situaciones inesperadas que requieran cambios en la ruta de conducción, el sistema de navegación por satélite se reiniciará automáticamente y establecerá una nueva ruta de conducción en cuestión de segundos, restableciendo la función de navegación.

3. Sistema de consulta de información sobre el tráfico en tiempo real: El sistema de consulta de información de tráfico en tiempo real es un dispositivo de navegación de vehículos adecuado para personas familiarizadas con las rutas de tráfico. Existen varios métodos para transmitir información sobre el tráfico en tiempo real. El sistema RDS, que se basa en escuchar la información del tráfico en tiempo real a través de sistemas de audio, existe desde hace mucho tiempo. Ahora las empresas han lanzado servicios de seguimiento de la información del tráfico en tiempo real en Internet que pueden consultarse mediante ordenadores antes de salir de la oficina o de casa. El sistema más avanzado de consulta del tráfico en tiempo real que se está desarrollando en la actualidad consiste en que el sistema de navegación del vehículo envía información digital sobre el pulso, que se muestra en mapas regionales o se utiliza para calcular otras rutas viables.

(3) Sistemas multimedia móvilesLa tecnología multimedia móvil se utiliza principalmente para desarrollar sistemas de entretenimiento para los asientos traseros. Esta tecnología audiovisual para los asientos traseros incluye pantallas a todo color, dispositivos de juego, reproductores de DVD, fuentes de alimentación, reproductores de CD, grabadoras de vídeo y reproductores. La tecnología multimedia móvil también se refleja en los productos inalámbricos inteligentes, los equipos de comunicación a distancia y los productos de procesamiento de la información, como los sistemas de reconocimiento de voz compatibles con varios idiomas, que permiten a los conductores controlar los sistemas inteligentes de información/entretenimiento sin necesidad de accionarlos manualmente, liberando las manos para controlar el volante. También puede integrar funciones de Internet en los vehículos, permitiendo navegar por la web, enviar y recibir correos electrónicos y realizar transacciones bursátiles en el coche. Al mismo tiempo, gracias a los métodos "plug and play", los consumidores de automóviles pueden actualizar cómoda y rápidamente sus productos multimedia y disfrutar de nuevos servicios más completos.(4) Sistemas de interacción hombre-máquinaEl sistema más clásico de interacción hombre-máquina en los vehículos son los instrumentos de automoción y los sistemas de control de diversos dispositivos de a bordo. Con la mejora continua de la informatización de los vehículos, tanto la información obtenida por los conductores como las formas de obtenerla han cambiado significativamente. En los vehículos surgen continuamente cuadros de instrumentos basados en diversas tecnologías de visualización digital y nuevos métodos de suministro de información, y los métodos de control han evolucionado de diversos botones interruptores a pantallas táctiles, voz y otros métodos.El gran desarrollo y la superioridad de la futura tecnología de la información a bordo de los vehículos se reflejan no sólo en las funciones y la tecnología de software y hardware del vehículo, sino también en la creación de experiencias de usuario totalmente nuevas. Los automóviles se convertirán en dispositivos móviles ricos en diversas funciones de información y son otro campo con amplias perspectivas de aplicación para la tecnología de la información. El nivel de desarrollo de la tecnología de la información y su estado de aplicación en el campo de la industria automovilística determinan la posición en la futura competencia mundial de la industria automovilística. La tecnología de la información a bordo de los vehículos se convertirá en un importante indicador del nivel general de la tecnología automovilística y también en la base de la tecnología automovilística inteligente.

II. Introducción a In-Red de vehículoss

La Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE) clasifica los sistemas de red a bordo de vehículos de bajo a alto rendimiento como redes de Clase A, Clase B y Clase C. Con la aplicación de sistemas de navegación, multimedia y seguridad en los automóviles, se han propuesto mayores requisitos de fiabilidad y ancho de banda de la red. Siguiendo el método de clasificación de SAE, se han añadido las redes de Clase D y Clase E, como se muestra en la Tabla 1-1.Cuadro 1-1 Clasificación de la red a bordo

1. Las redes de clase A se aplican principalmente en situaciones que requieren precios bajos, baja velocidad de transmisión de datos, rendimiento en tiempo real y requisitos de fiabilidad, como los sistemas de red de puertas, ventanas y maleteros en carrocerías. Las redes de clase A también se utilizan como buses de conexión local de nivel inferior para algunas aplicaciones a nivel de sensores y actuadores.

2. Las redes de clase B se utilizan para sistemas con mayores requisitos de velocidad de transmisión de datos, incluidos algunos sistemas de control de la carrocería, paneles de instrumentos, sistemas de control de bajo nivel en tiempo real y sistemas de diagnóstico de averías (OBD).

3. Las redes de clase C se utilizan principalmente para sistemas con elevados requisitos de fiabilidad y tiempo real, como los sistemas de control de alto nivel en tiempo real para motores y cadenas cinemáticas, así como los sistemas de control de cables.

4. Las redes de clase D están orientadas principalmente a los ámbitos multimedia y de sistemas de navegación. En la actualidad, los principales protocolos de las redes de clase D son IDB-1394, MOST y Automotive Ethernet AVB.

5. Las redes de clase E se aplican principalmente a sistemas de control con mayores requisitos de seguridad y tiempo real. Las redes principales son FlexRay y Automotive Ethernet TTE.

Local Interconnect Network (LIN) es un protocolo de red de gama baja para automóviles iniciado conjuntamente en 1998 por los fabricantes de automóviles Audi, BMW, DaimlerChrysler, Volvo y Volkswagen con el fabricante de componentes Motorola y la empresa de herramientas de desarrollo VCT (Volcano Communications Technologies). La norma LIN no sólo define protocolos de comunicación, sino también interfaces de herramientas de desarrollo e interfaces de software de aplicación (API). Su objetivo es proporcionar estándares de red local de bajo coste a nivel de sensores y actuadores. El consorcio LIN no sólo propone normas de protocolo, sino que también incluye herramientas de desarrollo y normas API, lo que facilita el trabajo a los usuarios de diseño de automóviles y proporciona un modelo para futuros trabajos de normalización de redes de automoción. Las normas de protocolo de LIN se basan en la interfaz de comunicación serie (SCI), con capas físicas adaptadas a la norma ISO 9141 de diagnóstico de fallos en automoción, y cumplen los requisitos de compatibilidad electromagnética (EMC) y descarga electrostática (ESD) en entornos de vehículos. Las piezas que tradicionalmente utilizan redes de bus LIN están siendo sustituidas cada vez más por redes CAN de baja velocidad.La norma CAN, propuesta por Bosch, fue la primera en adoptarse ampliamente en los automóviles europeos. Más tarde, las empresas automovilísticas de Estados Unidos y Japón también la utilizan como redes de clase B o clase C a bordo de vehículos. CAN es uno de los estándares de redes de automoción más utilizados y también es adoptado por muchas otras industrias.MOST y Ethernet para automoción AVB son normas orientadas a las conexiones de sistemas multimedia a bordo de vehículos. Debido a la gran cantidad de datos transmitidos por la información multimedia de audio y vídeo, se requieren mayores velocidades de transmisión (ancho de banda) en comparación con las redes de control en los vehículos. Generalmente, se requieren cables de fibra óptica o coaxiales como medios de capa física, y los pares trenzados también se utilizan ampliamente teniendo en cuenta factores de coste.Las normas FlexRay y Automotive Ethernet TTE proporcionan normas de red en el vehículo activadas por tiempo, que son más adecuadas para los sistemas de control por cable en el vehículo en términos de rendimiento en tiempo real y seguridad.La tecnología de comunicación local inalámbrica tiene algunas aplicaciones en los sistemas de control de la carrocería del automóvil o en los sistemas multimedia, como los dispositivos a bordo basados en la tecnología Bluetooth.Automotive Ethernet conserva las características de velocidad de transmisión rápida y gran escalabilidad de Ethernet. Las futuras velocidades de transmisión de señales de Ethernet para automoción pueden aumentar hasta 1 Gbit/s. En cuanto a la escalabilidad, al ser compatible con TCP/IP, utilizado habitualmente por los dispositivos de comunicación y los productos de consumo, las conexiones con dispositivos de red externos y los servicios de red son muy convenientes en las funciones de comunicación y aplicación. A medida que los protocolos sigan mejorando en los requisitos de las aplicaciones de automoción, se utilizarán cada vez más en los sistemas de control e información de los vehículos.Debido a la variedad de tipos de vehículos y al continuo desarrollo de la tecnología de redes a bordo de vehículos, existen múltiples normas para los sistemas de redes aplicados a los vehículos. Si se incluyen aviones, barcos, maquinaria agrícola y otras herramientas de desplazamiento y transporte independientes con algunas características comunes a los automóviles (desplazamiento a larga distancia, relativa independencia, fuentes de energía autónomas), existen no menos de decenas de normas de redes. Muchas de estas redes se aplican en distintos campos. Por ejemplo, CAN se utiliza en automóviles, vehículos todoterreno, aeronaves y otros campos. La Tabla 1-2 muestra algunos estándares de sistemas de red aplicados en sistemas de tipo vehículo.

III. Características de las redes y los sistemas de información a bordo de vehículos

Los automóviles exigen seguridad, facilidad de uso, funcionamiento sencillo, fiabilidad y son sensibles al precio. El entorno de aplicación de los automóviles puede ser duro, con casi todos los posibles entornos de carretera, electromagnéticos y climáticos. Basándose en estos requisitos de uso de los automóviles, deben tenerse en cuenta los siguientes factores en el diseño de sistemas de automoción:

1. El rango de temperatura generalmente requerido es de -40~125°C.

2. Efectos del aceite, agua, niebla salina, polvo y posibles sustancias químicas corrosivas.

3. Efectos de las vibraciones mecánicas, los choques y los impactos.

4. Cuestiones de compatibilidad electromagnética. El sistema debe tener la capacidad de soportar interferencias electromagnéticas externas y no debe causar interferencias electromagnéticas en el entorno (los campos electromagnéticos en entornos domésticos son de 3V-m-¹, los campos electromagnéticos en entornos de fábrica son de 10V-m-¹, y los campos electromagnéticos en entornos de automoción pueden ser superiores a 200V-m-¹).

5. Cuestiones de protección medioambiental. Las emisiones durante el funcionamiento (incluidas las sonoras, lumínicas, electromagnéticas, de aceite y de gas) deben cumplir los requisitos de protección medioambiental, así como las cuestiones relativas a la eliminación de componentes y vehículos en caso de desguace.

6. Las posibles averías y el mal funcionamiento, como la conexión inversa de la alimentación, los extremos sueltos de los cables, los cortocircuitos/circuitos abiertos, la fricción, etc., deben minimizar las pérdidas.

7. Deben tenerse plenamente en cuenta las medidas de protección o los efectos sobre la seguridad en caso de accidente.

8. Cualquier componente debe garantizar una alta fiabilidad con una probabilidad de fallo suficientemente pequeña dentro de la vida útil requerida.

9. Costes de producción en serie.

Los sistemas de red a bordo de vehículos también deben tener en cuenta los siguientes factores:

1. Características eléctricas y mecánicas de las cabeceras de conexión de nodo a bus y número de cabeceras de conexión.

2. Métodos de evaluación y comprobación del rendimiento de sistemas de red y sistemas de aplicación.

3. Problemas de tolerancia y recuperación de fallos.

4. Características temporales de las redes de control en tiempo real.

5. Seguridad de los procesos de producción de cableado de red y de los procesos de mantenimiento de uso.

6. Adición de nodos de red y actualizaciones de software/hardware (escalabilidad).

7. Protocolos de comunicación y seguridad de la información.