شركة STMicroelectronics السويسرية تطلق حل الصوت عبر الإيثرنت Stellar G6

أخبار ar.wedoany.com، تعمل شركة STMicroelectronics (إس تي ميكروإلكترونيكس) على دفع أنظمة الصوت في السيارات من الجيل القادم للتحول من التوصيلات المخصصة إلى الصوت عبر الإيثرنت (Audio over Ethernet). وقد أطلقت الشركة وحدة التحكم الدقيقة للسيارات Stellar G6، التي تدمج على مستوى الأجهزة تقنية الشبكات الحساسة للوقت (Time-Sensitive Networking - TSN)، واستعادة ساعة الوسائط (Media Clock Recovery)، ومحرك اتصالات مخصص، مما يتيح نقل صوت عالي الدقة وخالٍ من التموج (jitter) عبر شبكة الإيثرنت الأساسية الحالية في المركبة. يلغي هذا الحل الاعتماد على كابلات وأجهزة إرسال واستقبال A2B المملوكة، مما يوفر لشركات تصنيع السيارات حوالي 70 دولارًا لكل مركبة، ويدعم وظائف جديدة مثل إلغاء الضوضاء النشط في الوقت الفعلي على المستوى المنطقي (Active Noise Cancellation). وقد حقق الحل المشترك بين STMicroelectronics وAutoCore زمن انتقال من طرف إلى طرف أقل من ملي ثانيتين، وتقوم الشركة بعرض تقني مباشر في معرض Embedded World 2026 المقام في ألمانيا بمدينة نورنبرغ.

في مقصورة السيارة، يعتبر الصوت حساسًا للغاية لدقة التوقيت. فوجود تأخير بمقدار خمس ملي ثوانٍ فقط بين مكبري صوت يمكن أن يؤدي إلى تأثير هاس (Haas Effect)، مما يجعل المستمع يحدد موقع الصوت في مكبر الصوت الذي يصدر الصوت أولاً؛ بينما يمكن لفرق قدره ملي ثانيتين أن يزيح مجال الصوت إلى جانب واحد من المقصورة، مما يدمر مركز الصورة الصوتية. عندما لا تكون مكبرات الصوت متزامنة، تنتج الموجات الصوتية تداخلاً هدامًا، مما يؤدي إلى ظهور انخفاضات في استجابة التردد، ويجعل الصوت يبدو أجوف أو حادًا، وهي ظاهرة تعرف باسم الترشيح المشطي (comb filtering). تشرح هذه التحديات سبب اعتماد صناعة السيارات لفترة طويلة على التوصيلات المخصصة مثل ناقل الصوت للسيارات (Automotive Audio Bus - A2B). فرغم فعالية A2B، إلا أنه يتطلب كابلات وأجهزة إرسال واستقبال مستقلة، مما يزيد من وزن حزمة الأسلاك وتعقيدها وتكلفتها. مع تحول الصناعة نحو السيارات المعرفة بالبرمجيات (Software-Defined Vehicles) والهياكل المنطقية (zonal architectures)، يصبح السؤال الجوهري: هل يمكن لشبكة إيثرنت أساسية واحدة أن تحمل في آن واحد إشارات التشخيص والتحكم والصوت عالي الدقة، مع تلبية الدقة المطلوبة بمستوى الملي ثانية التي تحتاجها الأذن البشرية؟

زمن الانتقال (latency) هو مجرد رقم، أما التموج (jitter) فهو العدو الحقيقي. بالنسبة للصوت في السيارات، فإن التموج، أي التغير في زمن الانتقال، هو أكثر تدميراً من زمن الانتقال الثابت. على شبكات الإيثرنت القياسية، قد تتعطل حزم الصوت بسبب انفجار بيانات الاستشعار. حتى التموج في وقت الإرسال بمقدار بضع ميكروثوانٍ يمكن أن يؤدي إلى تشوه طوري، مما يجعل الموسيقى غير واضحة. بالنسبة لتطبيقات مثل إلغاء الضوضاء النشط، يجب عكس إشارة الميكروفون وتشغيلها عبر مكبر الصوت في الوقت الفعلي تقريبًا، والتموج يمكن أن يدمر تأثير إلغاء الضوضاء تمامًا. يتطلب حل هذه المشكلة الحتمية (determinism)، أي ضمان وصول حزم البيانات بدقة في الوقت المحدد مسبقًا، واتساق الساعة (clock coherency)، مما يضمن أن كل عقدة تشترك في نفس التوقيت على مستوى النانو ثانية. هذه مشكلات تحتاج إلى حل على مستوى الأجهزة.

صُمم Stellar G6 ليعالج الصوت كتيار حرج زمنيًا (time-critical stream). يدعم محول الإيثرنت المدمج من المستوى L2+ مجموعة كاملة من معايير TSN: يقوم IEEE 802.1AS (gPTP) بمزامنة كل عقدة مع ساعة رئيسية بدقة دون الميكروثانية؛ يقوم IEEE 802.1Qbv (حركة المرور المجدولة) بإنشاء فتحات زمنية محمية للصوت وبيانات الميكروفون؛ ويوفر IEEE 802.1CB تكرارًا سلسًا عبر طوبولوجيا الإيثرنت الحلقية. حتى مع مزامنة الشبكة بشكل مثالي، قد تظل ساعة عينة الصوت تنجرف. يحتوي Stellar G6 على أجهزة مخصصة لاستعادة ساعة الوسائط، والتي تستعيد ساعة الصوت الرئيسية (Audio Master Clock) مباشرة من تيار الإيثرنت عبر حلقة رقمية مخصصة على مستوى الأجهزة، مما يحافظ على طور مثالي لمكبرات الصوت والميكروفونات مع تموج يقترب من الصفر. بالإضافة إلى ذلك، يقوم محرك الاتصالات المخصص بتفريغ جميع مهام نقل البيانات والمزامنة من وحدة المعالجة المركزية الرئيسية، مما يحقق عزلًا على مستوى الأجهزة.

في الهياكل المنطقية القائمة على الإيثرنت، يعمل Stellar G6 داخل كل مركبة كوحدة تحكم منطقية (Zonal Controller)، مما ينشر قدرة حاسوبية كبيرة بالقرب من كل مكبر صوت وميكروفون. يتيح ذلك وظائف مثل إلغاء ضوضاء المقصورة وإلغاء ضوضاء الطريق، حيث تتم المعالجة على الحافة (المنطقة) دون الحاجة إلى الذهاب والعودة من الوحدة المركزية. من حيث التكلفة، من خلال إلغاء كابلات وأجهزة إرسال واستقبال A2B المخصصة، وإعادة استخدام شبكة الإيثرنت الأساسية الحالية، يمكن لشركات تصنيع السيارات توفير حوالي 70 دولارًا لكل مركبة.

في يناير 2026، أعلنت STMicroelectronics عن تعاونها مع AutoCore لتطوير حل صوتي موزع يعتمد على وحدات التحكم المنطقية عبر الإيثرنت. يجمع هذا الحل المشترك بين استعادة ساعة الوسائط من Stellar G6 ومكدس بروتوكول TSN من AutoCore، محققًا زمن انتقال للصوت من طرف إلى طرف أقل من ملي ثانيتين، وهو ما يكفي لتشغيل إلغاء الضوضاء النشط عالي الأداء على شبكة إيثرنت أساسية قياسية. في معرض Embedded World 2026، عرضت STMicroelectronics هذه التقنية من خلال عرض مباشر: تم توصيل وحدتي تحكم منطقيتين (Zonal Controller Unit) مبنيين حول Stellar G6 بطوبولوجيا حلقية، حيث تنقل كل وحدة أربع قنوات من الصوت بجودة 24 بت عبر الإيثرنت، مما يشغل ثمانية تيارات عالية الدقة. تضمن العرض اختبارات الفصل والإدخال المباشر، مما أظهر قدرة الطوبولوجيا الحلقية على تحمل الأخطاء دون انقطاع الصوت.