Sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng automotive, ang pagiging kumplikado ng mga automotive electronic system ay patuloy na tumataas, at ang mga kinakailangan para sa mga sistema ng komunikasyon ay nagiging mas mahigpit. Ang mga fiber optic harness, bilang isang advanced na signal transmission carrier, ay ginagamit nang higit at mas malawak sa industriya ng automotive. Ang fiber optics, na may mga bentahe ng mataas na bilis, mataas na pagiging maaasahan, mababang pagkawala, at paglaban sa electromagnetic interference, ay unti-unting nagbabago sa paraan ng pagpapadala ng data sa mga sasakyan, na nagpapakita ng napakalaking potensyal na aplikasyon sa larangan ng komunikasyon sa sasakyan. Tinatalakay ng artikulong ito ang mga pangunahing katangian ng fiber optic harnesses at ang kanilang mga aplikasyon sa mga sasakyan, na sinusuri ang kanilang mga pakinabang at mga prospect ng pag-unlad.
Sa pagtaas ng katalinuhan at pagkakakonekta ng teknolohiyang automotive, lumalaki ang pangangailangan para sa komunikasyon at paghahatid ng data, na ginagawang pangunahing pokus ng pananaliksik ang seguridad at katatagan ng mga elektronikong sistema ng komunikasyon sa sasakyan. Ang teknolohiya ng komunikasyon ng fiber optic, bilang isang advanced na teknolohiya ng komunikasyon, ay nagbibigay ng mga bagong ideya para sa pagbuo ng mga sistema ng elektronikong komunikasyon sa sasakyan. Sinusuri ng papel na ito ang mga katangian ng teknolohiya ng komunikasyon ng fiber optic, sinusuri ang mga aplikasyon nito sa hinaharap na mga sasakyan mula sa maraming pananaw, ginalugad ang mga pakinabang nito, at hinuhulaan ang mga uso sa pag-unlad nito.

1. Teknikal na Pangkalahatang-ideya ng Mga Fiber Optic Harness

Gumagamit ang mga fiber optic cable ng mga light wave bilang carrier at optical fibers bilang transmission medium, na nag-aalok ng mga pakinabang tulad ng mataas na bilis, mataas na pagiging maaasahan, mababang pagkawala, at paglaban sa electromagnetic interference. Ang kanilang mga rate ng paghahatid ay malayong mas mataas kaysa sa tradisyonal na mga copper wire o coaxial cable, na nakakatugon sa mataas na volume, real-time na mga kinakailangan sa komunikasyon ng mga system sa loob ng sasakyan. Ang fiber optic na link ng komunikasyon ay pangunahing binubuo ng mga optical connector at fiber optic carrier upang makamit ang high-speed signal transmission.
①Fiber Optic Connector
Ang mga fiber optic connector ay mga passive optical device na nagbibigay-daan sa mga movable na koneksyon sa pagitan ng mga optical fiber. Pangunahing binubuo ang mga ito ng fiber reinforcement, fiber alignment, flexible mating, connector locking, cable fixation, ferrule anti-rotation, at cable buffering (tingnan ang Figure 1). Ang mga fiber optic connector ay karaniwang gumagamit ng ceramic ferrule at ceramic sleeves para sa fiber alignment, na may mga spring na tinitiyak ang flexible mating ng ferrule ends. Bago mag-asawa, ang tagsibol ay nasa pre-compressed na estado, na pumipigil sa ferrule mula sa paglipat dahil sa locking force. Sa panahon ng pagsasama, ang pagbawi ng ferrule ay bumubuo ng pangalawang compression, na nagpapabalik ng puwersa ng tagsibol sa ferrule, na tinitiyak na ang dalawang ferrule ng pagsasama ay mananatiling magkadikit at magkakadikit sa buong proseso ng pagsasama.

②Optical fiber conductor
Ang mga optical fiber ay cylindrical at pangunahing binubuo ng isang core, cladding, at coating (tingnan ang Figure 2). Ang prinsipyo ng paghahatid ng optical fibers ay gumagamit ng kababalaghan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni. Iyon ay, kapag ang ilaw ay nagmula sa isang optically denser medium (na may medyo mataas na refractive index) patungo sa isang optically less dense medium (na may relatibong mababang refractive index), kung ang angle of incidence ay mas malaki kaysa sa critical angle para sa kabuuang internal reflection, ang liwanag ay hindi na mare-refracted, ngunit ganap na maipapakita pabalik sa orihinal na medium, na tinitiyak na ang optical signal ay makakapag-propaganda ng fibers.

Ang optical fiber ay may mga sumusunod na katangian:
(1) Mataas na bilis ng paghahatid, mahabang distansya, at mataas na nilalaman: Ang optical fiber ay may napakataas na bilis ng paghahatid, maaaring magpadala ng data sa malalayong distansya, at maaaring magpadala ng malaking halaga ng data sa parehong oras.
(2) Hindi apektado ng electromagnetic interference: Ang optical fiber ay nagpapadala ng mga optical signal at hindi apektado ng electromagnetic waves, kaya ang kalidad ng signal ay mas matatag.
(3) Malapad na bandwidth: Ang optical fiber ay may napakalawak na bandwidth, na maaaring suportahan ang mataas na bilis ng paghahatid ng data.
(4) Mababang pagkawala: Ang pagkawala ng transmission ng optical fiber ay napakababa, at ayon sa teorya ay maaari itong magpadala ng daan-daang kilometro o kahit na mas mahabang distansya nang walang pagkawala ng kalidad ng signal.
(5) Mataas na seguridad: Ang paghahatid ng optical fiber ay hindi bumubuo ng electromagnetic radiation at hindi maaaring ma-eavesdrop ng mga panlabas na electromagnetic wave, kaya mas angkop ito para sa ilang mga sitwasyong may mataas na kinakailangan sa seguridad ng data.
(6) Maliit na sukat at magaan ang timbang: Kung ikukumpara sa tradisyonal na mga cable na tanso, ang optical fiber ay mas maliit at mas magaan, na ginagawang mas madaling i-deploy at mapanatili. Ang kalamangan na ito ay mas halata sa malakihang mga network ng komunikasyon.

2. Mga kalamangan ng fiber optic harnesses sa intelligent na automotive applications

Kapag umabot sa 10GB/s o higit pa ang transmission rate ng mga copper wire, kakailanganin ang mas makapal na copper wire para matugunan ang mga kinakailangan sa rate. Gayunpaman, sa kapaligiran ng automotive layout, ang pampalapot ng mga wire na tanso ay humahantong sa pagtaas sa bigat ng sasakyan at ang gastos ng sasakyan, na hindi nakakatugon sa mga kinakailangan ng high-speed at low-weight na layout ng kapaligiran ng sasakyan. Ang teknolohiya ng fiber optic cable ay maaaring makabuluhang mapabuti ang kalidad at pagiging maaasahan ng komunikasyon at mabawasan ang electromagnetic interference nang hindi nagdaragdag ng dagdag na timbang, kaya pagpapabuti ng kaligtasan at katatagan ng sasakyan.
(1) Ang transmission rate ng fiber optic cable ay mas mataas kaysa sa tradisyunal na tansong wire o coaxial cable. Maaari itong magpadala ng milyun-milyong megabytes ng data bawat segundo, na maaaring matugunan ang mga pangangailangan sa komunikasyon ng mga modernong sasakyan para sa malaking dami ng data at mataas na real-time na pagganap. Ang pinakamataas na bilis ng tradisyonal na mga network ng copper wire ay maaari lamang umabot sa 10GB/s, na mahirap matugunan ang mga kinakailangan ng high-speed transmission.
(2) Ang pagkawala ng transmission ng optical fiber ay napakababa. Ang pagkawala sa bawat kilometro ay karaniwang mas mababa sa 0.0035 dB/m, na maaaring matiyak na ang signal ay nagpapanatili ng mataas na kalidad sa panahon ng long-distance transmission. Sa kabaligtaran, ang pagkawala ng transmission ng mga tradisyunal na copper wire network ay 0.5 dB/m, na malaki sa panahon ng long-distance transmission.
(3) Ang teknolohiya ng komunikasyon ng optical fiber ay gumagamit ng mga light wave upang magpadala ng mga signal sa optical fibers, na may malaking kaligtasan sa interference ng electromagnetic kumpara sa tradisyonal na copper wire transmission.
(4) Kung ikukumpara sa tradisyonal na mga wire ng metal, ang plastic optical fiber (POF), bilang isang uri ng automotive optical fiber, ay maaaring makabuluhang bawasan ang bigat ng sasakyan at mapabuti ang ekonomiya ng sasakyan.

3.Application scenario ng fiber optic harnesses sa mga sasakyan

Ang mga fiber optic harness ay kasalukuyang malawakang ginagamit sa larangan ng medisina, komunikasyon, Internet, at industriya. Gayunpaman, ang kanilang aplikasyon sa larangan ng automotive ay nahaharap sa ilang mga hamon, kabilang ang kakulangan ng mga pangunahing teoretikal na pundasyon, mga teknikal na pagtutukoy at pamantayan, hindi malinaw na mga pamantayan sa pagsubok, at kakulangan ng praktikal na karanasan sa mga aplikasyon ng automotive.

①Paglalapat ng mga bundle ng fiber optic cable sa mga deployment area
Ang paggamit ng fiber optic harnesses sa mga sasakyan ay naiiba sa iba pang larangan, at ang mga katangian ng kapaligiran ng lugar ng paggamit ay dapat na ganap na isaalang-alang. Halimbawa, ang mga kinakailangan sa vibration ay kasangkot sa mga lugar tulad ng engine at chassis; kailangang isaalang-alang ang pagganap na hindi tinatablan ng tubig sa mga lugar tulad ng kompartamento ng engine at undercarriage; at mga kinakailangan sa pagganap ng mataas na temperatura ng mga konduktor at konektor ng fiber optic ay kailangang isaalang-alang sa mga lugar na may mataas na temperatura. Ayon sa iba't ibang mga kapaligiran sa paggamit ng mga sasakyan, ang mga lugar ng layout ng buong sasakyan ay maaaring halos nahahati sa mga basang lugar, mga potensyal na basang lugar at mga tuyong lugar.
(1) Ang mga basang lugar ay tumutukoy sa mga lugar kung saan ang mga wire at connector ay malamang na madikit sa mga likido sa mga normal na sitwasyon ng paggamit, tulad ng mga harness connector sa mga lugar sa labas ng kompartamento ng pasahero gaya ng chassis at engine compartment. Sa maulan o maniyebe na panahon, ang mga lugar na ito ay makakadikit sa iba't ibang mga likido sa ilang lawak, sa panahon man ng pagmamaneho o kapag nakaparada.
(2) Ang mga lugar na potensyal na basa ay tumutukoy sa mga lugar kung saan ang mga harness connector ay maaaring magkaroon ng contact sa mga likido sa ilang partikular na sitwasyon sa pang-araw-araw na paggamit, tulad ng kapag nabuksan ang mga pinto sa ulan, natapon ang mga tasa ng tubig, natutunaw ang mga frozen na item, o tumutulo ang condensation. Halimbawa, ang sahig ng kompartimento ng pasahero, mga armrest ng pinto, mga ibabaw ng upuan, atbp.
(3) Ang mga ganap na tuyong lugar ay tumutukoy sa mga lugar kung saan ang mga wiring harness connector ay malamang na hindi madikit sa mga likido sa ilalim ng normal na mga sitwasyon ng paggamit ng sasakyan, tulad ng interior ng dashboard at interior ng headliner. Dapat pansinin na ang mga kinakailangan sa waterproof sealing para sa mga wiring harness connectors ay bumababa nang sunud-sunod mula sa mga basang lugar, potensyal na basa na mga lugar patungo sa mga tuyong lugar.

②Fiber optic harness application solutions
Bilang karagdagan sa pagtugon sa mga kinakailangan sa pagganap ng kuryente, ang paggamit ng mga fiber optic cable sa mga sasakyan ay kadalasang nangangailangan ng pagtugon sa mga kinakailangan sa pagganap ng mekanikal. Kinakailangang isaalang-alang ang rating ng temperatura, mga kinakailangan sa vibration, at mga kinakailangan na hindi tinatablan ng tubig ng mga fiber optic cable. Ang mga solusyon ay ang mga sumusunod:
(1) Fiber optic cable: Una, ang disenyo ng pagwawaldas ng init ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpili ng mga materyales na lumalaban sa mataas na temperatura at pag-optimize sa pangkalahatang layout ng sasakyan. Halimbawa, pinipili ang mga wire na lumalaban sa mataas na temperatura gaya ng silicone wire at XLPE wire. Ang mga materyales na ito ay maaaring mapanatili ang pagkakabukod sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura. Pangalawa, ang mga espesyal na proseso ay ginagamit, tulad ng double-layer coating at ultraviolet curing technology. Sa wakas, na-optimize ang layout sa sasakyan. Halimbawa, iniiwasan ng layout ng wiring harness ang daanan ng pipe ng tambutso ng engine at lugar ng vortex na may mataas na temperatura. Ang isang mas na-optimize na layout ay nakuha sa pamamagitan ng thermal management.
Kasabay nito, ang high-temperature resistant heat insulation wrapping ay maaari ding gamitin sa layout ng mga wiring ng sasakyan.Halimbawa, ang high-temperature resistant aluminum foil fiberglass tube ay ginagamit upang balutin ang labas ng fiber optic cable, na maaaring epektibong matiyak ang paggamit ng fiber optic cable sa mga high-temperature na kapaligiran sa mga sasakyan at mapabuti ang aging resistance.
Kasabay nito, upang matiyak na ang mga fiber optic na mga cable ay maaaring gamitin sa mahalumigmig na kapaligiran, ang optical cable ay maaari ding idisenyo na may isang multi-layer na proteksiyon na istraktura upang epektibong hindi tinatablan ng tubig. Sa partikular, ang pinakalabas na layer ng optical cable ay karaniwang isang plastic sheath. Ang kaluban na ito ay hindi lamang nagbibigay ng mekanikal na proteksyon ngunit mayroon ding isang tiyak na function na hindi tinatablan ng tubig. Sa loob ng plastic sheath ay isang metal jacket, na higit na nagpapahusay sa pressure resistance at waterproofing ng optical cable. Sa loob ng metal jacket ay may water-swellable barrier layer, isang mahalagang hadlang laban sa moisture penetration. Kung ang moisture ay pumapasok, ang barrier layer ay mabilis na lumalawak, tinatakan ang intrusion path at pinipigilan ang karagdagang pagkalat. Ang cable core ay nagsasama rin ng mga waterproofing measures. Ang optical fiber ay mahigpit na nakabalot sa grasa at nakakabit sa iba pang bahagi sa loob ng core. Ang grasa na ito ay hindi lamang nagpapadulas ngunit, higit sa lahat, sumisipsip at nagla-lock sa mga bakas na dami ng kahalumigmigan sa loob ng core, na pumipigil sa pinsala sa hibla.
Sa pamamagitan ng multi-layered protective structure na ito, ang optical cable ay maaaring mapanatili ang pagkatuyo at katatagan ng fiber sa iba't ibang malupit na kapaligiran, na tinitiyak ang maayos na paghahatid ng mga signal ng komunikasyon. Halimbawa, ang quartz multimode fiber sa automotive optical harness solution na inilabas ng Yangtze Optical Fiber and Cable ay nakakatugon sa mga pamantayan ng automotive-grade sa mga tuntunin ng baluktot (radius 10 mm), lakas ng tensile (150 N), katangian ng temperatura (-40 ℃~125 ℃), pagtanda (125 ℃, 3000 h), at vibration.
(2) Mga Konektor ng Fiber Optic: Ang mga pangunahing pamamaraan upang mapabuti ang paglaban sa temperatura ng mga konektor ng fiber optic ay kinabibilangan ng pagdidisenyo ng mga istrukturang naglalabas ng init at pagpili ng mga materyales na lumalaban sa mataas na temperatura. Sa pamamagitan ng makatwirang disenyo ng pagwawaldas ng init at paggamit ng mga materyales na lumalaban sa mataas na temperatura, ang pagganap at habang-buhay ng mga konektor ng fiber optic sa mga kapaligirang may mataas na temperatura ay maaaring epektibong mapabuti. Una, ang pagdidisenyo ng istraktura ng pagwawaldas ng init ay susi sa pagpapabuti ng paglaban sa temperatura ng mga konektor ng fiber optic. Ang mga fiber optic connector ay bumubuo ng init sa panahon ng operasyon; ang isang makatwirang disenyo ng pag-alis ng init ay maaaring makatulong na mabawasan ang temperatura ng connector at matiyak ang matatag na operasyon nito.

Narito ang mga tiyak na pamamaraan:
① Magreserba ng mga bahaging metal upang maglipat ng init at makatulong sa pag-alis ng init.
② Magdisenyo ng mga palikpik sa pagwawaldas ng init: Isama ang mga palikpik sa pagwawaldas ng init sa shell ng connector upang bigyang-daan ang mas magandang air contact at pag-alis ng init sa pamamagitan ng mga bentilador o natural na hangin.
③ Gumamit ng metal shell: Gumamit ng mga metal na materyales na may mas mahusay na pagganap ng pag-alis ng init upang mapabuti ang kahusayan sa pag-alis ng init. Pangalawa, ang pagpili ng mga materyales na lumalaban sa mataas na temperatura ay mahalaga din para sa pagpapabuti ng paglaban sa temperatura ng mga konektor ng fiber optic.
Ang mga ordinaryong materyales ay madaling kapitan ng pagtanda o pagpapapangit sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura, habang ang mga materyales na lumalaban sa mataas na temperatura ay mas mahusay na makatiis sa mga epekto ng mataas na temperatura.
① Mataas na kalidad na mga plastik na pang-inhinyero: Gumamit ng mga de-kalidad na plastik na pang-inhinyero na lumalaban sa katamtaman at mababang temperatura upang mabuo ang shell ng connector at panloob na istraktura, na mapabuti ang pangkalahatang pagtutol sa temperatura.
② Mga espesyal na materyales na haluang metal: Gumamit ng mga espesyal na materyales na haluang metal upang bumuo ng mga pangunahing bahagi ng connector, na nagpapahusay sa kanilang mataas na temperatura na resistensya at deformation resistance. Halimbawa, nag-aalok ang Lytas Optics ng mga non-contact optical connector, na nagtatampok ng mas mataas na mating repeatability, mas matagal na mating life, mas mababang mating loss, at mas mababang dust sensitivity kumpara sa tradisyonal na optical connectors.
③ Maaaring gamitin ang heat shrink tubing para sa waterproofing: Ilapat ang heat shrink tubing sa lugar ng koneksyon at gumamit ng heat shrink tubing heater upang paliitin ang tubing. Ang pag-andar ng heat shrink tubing ay upang protektahan ang mga optical fiber at maiwasan ang pagpasok ng kahalumigmigan at mga kontaminant. Siguraduhin na ang heat shrink tubing ay magkasya nang mahigpit sa connector at optical fiber na walang mga puwang. Maglagay ng angkop na dami ng sealant sa labas ng heat shrink tubing upang mapahusay ang hindi tinatagusan ng tubig na pagganap ng connector. Tiyakin na ang sealant ay inilapat nang pantay-pantay at pinupunan ang lahat ng posibleng mga puwang at mga butas, hintayin ang sealant na matuyo at tumigas, at pagkatapos ay magsagawa ng sealing treatment. (3) Ang high-speed na koneksyon ay nakakamit sa pamamagitan ng optical fiber, at ang electrical connection port ay responsable para sa pagpapagana ng sensor. Sa buod, ang teknolohiya ng komunikasyon ng optical fiber ay may malawak na mga prospect ng aplikasyon at malaking potensyal sa mga sistema ng komunikasyon ng sasakyan. Sa hinaharap, ang teknolohiya ng komunikasyon ng optical fiber ay patuloy na magagamit ang mga natatanging pakinabang nito at magbibigay ng malakas na suporta para sa pagbuo ng mga sistema ng elektronikong komunikasyon ng sasakyan. Kasabay nito, sa patuloy na pag-unlad at pagbabago ng teknolohiya at patuloy na pagpapabuti ng sukat, ang gastos ng optical fiber na komunikasyon sa mga aplikasyon ng sasakyan ay higit na mababawasan, ang mga solusyon ay magiging mas mature, at ito ang magiging ginustong solusyon para sa paglutas ng mga pangangailangan ng high-speed na komunikasyon sa pagbuo ng mga matalinong sasakyan.

4.Konklusyon

Ang pagbuo ng mga matalinong sasakyan ay naglalagay ng mga pangangailangan sa mga sistema ng komunikasyon, na nangangailangan ng mataas na bilis, mababang pagkawala, at malakas na paglaban sa interference. Kung ikukumpara sa mga automotive copper wire, ang fiber optic communication wire ay nag-aalok ng ilang mga pakinabang. Ang papel na ito ay maikling pinag-aaralan ang mga sitwasyon ng aplikasyon ng fiber optic na mga bundle at mga kaukulang solusyon. Sa pagbuo ng mga intelligent na sasakyan, ang automotive fiber optics ay malawakang gagamitin sa mga sasakyan.
(Source: [1] Automotive Knowledge. 2024, 24 (11), Author: Jian Zhongjian, Liu Zhiqiang, Wang Dengke. GAC Group Automotive Engineering Research Institute
[2] Wiring Harness China. 2026, 5)