POF im Fahrzeug

Zwanzig Jahre lang war das Auto der größte POF-Markt der Welt. Wir erklären, wie die Kunststofffaser in den Kabelbaum kam, warum sie funktioniert hat und warum ihre Nachfolge trotzdem aus Glas ist.

Definition

Polymerfaser (POF) wurde im Automobil ab Ende der 1990er-Jahre als Übertragungsmedium für Infotainment-Netze eingesetzt: 1 mm PMMA-Kern, rotes Licht bei 650 nm, ringförmig von Steuergerät zu Steuergerät geführt. Die verbreiteten Systeme waren D2B und später MOST (Media Oriented Systems Transport).

Für Antrieb, Bremse und Lenkung wurde POF nie verwendet – dort liefen und laufen CAN, LIN und FlexRay über Kupfer. POF war das Medium für Audio und Video: Radio, CD-Wechsler, Navigation, Verstärker, Display.

Warum Faser ins Auto kam

Drei Eigenschaften gaben den Ausschlag:

Störfestigkeit. Das Bordnetz ist elektromagnetisch eine der unfreundlichsten Umgebungen überhaupt: Zündanlage, Lichtmaschine, Schaltnetzteile, heute Hochvoltantriebe und Umrichter. Eine optische Leitung koppelt nichts ein und strahlt nichts ab; sie darf ohne Rücksicht auf EMV-Abstände neben Leistungskabeln verlegt werden.

Gewicht. Gegenüber geschirmtem Kupfer spart die Faser deutlich Masse – bei Leitungslängen von mehreren hundert Metern pro Fahrzeug ein echtes Argument.

Potentialtrennung. Steuergeräte an verschiedenen Massepunkten sind optisch entkoppelt; Ausgleichsströme über den Datenbus gibt es nicht. In Hybrid- und Elektrofahrzeugen mit 48-V- und Hochvoltsystemen ist das zusätzlich sicherheitsrelevant.

Dazu kam ein praktischer Punkt, der oft übersehen wird: Alle Leitungen eines Fahrzeugs werden vor dem Einbau zu Kabelbäumen konfektioniert, die beim Verlegen grob gehandhabt und eng gebogen werden. POF verträgt das – sie ist biegefest, bruchunempfindlich und erzeugt keine Glassplitter. Es existieren Hybrid-Kabelbäume, in denen Kupfer- und POF-Leitungen gemeinsam geführt werden.

Die Generationen

D2B (Domestic Digital Bus) kam Ende der 1990er-Jahre in die Oberklasse, unter anderem in der Mercedes S-Klasse.

MOST25 übertrug 25 Mbit/s, ausschließlich optisch über 1-mm-POF im Ring, mit bis zu 15 Stereokanälen und einem separaten Steuerkanal. Ab etwa 2003 in der Oberklasse, später in der Mittelklasse.

MOST50 verdoppelte die Rate und spezifizierte neben der Faser auch eine elektrische Variante; die verfügbaren Controller unterstützten faktisch nur Twisted Pair. Für POF war diese Generation ein Rückschritt.

MOST150 wurde 2007 spezifiziert, kam unter anderem 2012 im Audi A3 zum Einsatz, überträgt 150 Mbit/s wieder über POF und enthält einen Ethernet-Kanal. Bis zu 64 Knoten in einem Ring.

Die drei Generationen sind untereinander nicht kompatibel. MOST war nie ein offener Standard, sondern eine Kooperation aus Herstellern, Zulieferern und Chipanbietern; die Controller kamen im Wesentlichen von SMSC (heute Microchip) und Analog Devices.

Der Umfang

Über rund zwanzig Jahre wurden mehr als 100 Millionen MOST-Knoten für etwa 150 Fahrzeugmodelle ausgeliefert. Damit war das Automobil über lange Zeit der mit Abstand größte Absatzmarkt für Polymerfaser – größer als Industrie, Heimnetz und Unterhaltungselektronik zusammen.

Bemerkenswert ist die Zuverlässigkeit: In einem Beitrag vor der IEEE-802.3-Arbeitsgruppe hielt der Faserhersteller AGC 2020 fest, dass in zwei Jahrzehnten MOST-Einsatz keine kritischen Feldausfälle der Faser beobachtet wurden. POF ist nicht an Qualitätsproblemen gescheitert.

Warum es trotzdem vorbei ist

Gescheitert ist MOST an der Datenrate und am Preis. 150 Mbit/s reichen für ein Infotainment-System von 2012, nicht für ein Fahrzeug mit acht Kameras, einem Dutzend Radar- und Lidarsensoren, 4K-Displays und Head-up-Display. Parallel entstand mit Automotive Ethernet ein offener Standard auf Kupfer – 100BASE-T1, dann 1000BASE-T1 –, der dasselbe billiger und mit einem einzigen Protokoll für das gesamte Fahrzeug leistete. MOST blieb ein proprietäres System für genau eine Domäne; die Branche beschreibt das rückblickend als begrenzte Anwendbarkeit bei hohen Kosten.

Der Übergang zog sich über Jahre. Neue Fahrzeugarchitekturen werden seit etwa Mitte der 2010er-Jahre nicht mehr mit MOST entworfen, laufende Baureihen wurden aber weiter gebaut. POF-Leitungen für das Automobil werden bis heute gefertigt: Der österreichische Hersteller Gebauer & Griller führt sie im aktuellen Programm und nennt als Anwendungen Infotainment und Surround-View-Kamerasysteme. Fahrzeuge mit POF fahren millionenfach, und MOST-Fehlersuche ist in der Werkstatt weiterhin Alltag – der Bus ist Bestand, keine Zukunftstechnik.

Die verlorene Nachfolge

Ab 2019 arbeitete die IEEE-802.3-Studiengruppe OMEGA (Multi-Gigabit Automotive Optical PHYs) an einem optischen Bordnetz für 2,5 bis 50 Gbit/s. Optik statt Kupfer war dabei unstrittig: Bei 25 Gbit/s sind über Twisted Pair nur rund 11 m mit zwei Steckverbindern möglich, über Faser 40 m mit vieren.

Die Frage war, welche Faser. Der japanische Hersteller AGC warb 2020 mit einer automobiltauglichen GI-POF aus perfluoriertem Polymer: 50 µm Kern, biegeunempfindlich, −40 bis +105 °C, 10 Gbit/s über fünf Segmente à 10 m mit vier Steckverbindungen, dazu Nachweise zu Dauerbiegung und einfacher Faserendbearbeitung.

Durchgesetzt hat sie sich nicht. IEEE 802.3cz wurde am 30. März 2023 verabschiedet und setzt auf biegeunempfindliche OM3-Multimode-Glasfaser mit 50 µm Kern bei 850 nm, bis 40 m, ausgelegt für −40 bis +105 °C und 15 Jahre Lebensdauer. In der Arbeitsgruppe saßen BMW, Toyota, Ford, GM und Volvo; treibende Kraft auf Chipseite war KDPOF – dieselbe Firma, die den Gigabit-PHY für POF im Heimnetz liefert.

Damit ist die Lage eindeutig: Das Auto bleibt ein Markt für optische Datenübertragung, aber nicht mehr für Polymerfaser. POF hat die Multi-Gigabit-Schwelle nicht genommen; PMMA dämpft zu stark, und die perfluorierte Alternative war nicht billiger als Glas.

Was bleibt

Der Fahrzeugeinsatz hat POF zwei Dinge hinterlassen, von denen die anderen Anwendungsfelder bis heute leben: eine über zwanzig Jahre im härtesten denkbaren Umfeld nachgewiesene Zuverlässigkeit – und eine Fertigungsinfrastruktur für Faser, Stecker und Transceiver in Millionenstückzahlen, die die Komponenten für Industrie und Heimnetz erst bezahlbar gemacht hat.

Quellen

• N. Ota, Y. Watanabe, H. Hirase (AGC Inc.): Plastic Optical Fiber for Automotive, IEEE 802.3 OMEGA Study Group, Genf, Januar 2020 (Historie, Stückzahlen, Feldzuverlässigkeit, GI-POF-Vorschlag, IEC 60793-2-40 Ed. 5)
• IEEE 802.3cz-2023 (nGBASE-AU, optisches Multi-Gigabit-Bordnetz auf OM3)
• Gebauer & Griller (GG Group): POF-Datenkabel für Automobilanwendungen, Produktseite, Stand 2026
• all-electronics: Trends und Umbruch bei der Vernetzung im Fahrzeug, 2024 (Ablösung von MOST)
• kfz-tech.de: MOST-Bus (Generationen, Einführung Audi A3 2012)
• Wikipedia: MOST Bus (Chipanbieter, Ablösung durch BroadR-Reach)