車載Ethernet：最新の車載通信のバックボーン

最新の自動車は、単純な移動手段という枠をはるかに超えて進化し、今やインテリジェントで、ネットワークに接続され、ソフトウェア駆動のプラットフォームとなっています。自動車の自動運転化やデータ中心化が進むにつれ、高速でスケーラブルかつ信頼性の高い車載通信バックボーンへのニーズは、かつてないほど高まっています。この進化の最前線にあるのが車載Ethernetであり、先進的な車両サブシステム間でシームレスかつリアルタイム通信を可能にする基盤技術です。

インフォテイメントやADAS（先進運転支援システム）からV2XコネクティビティやOver-The-Air（OTA）アップデートに至るまで、シングルペアEthernet（SPE）は次世代自動車における主要な通信規格として急速に普及しています（図1）。軽量な配線、優れた帯域幅、コスト効率を提供する車載Ethernetは、車両内でのデータの流れを再定義し、自動車をこれまで以上にスマートで高速、かつ高度に接続されたものへと変革しています。

図1：車載用シングルペアEthernetの技術的優位性。（画像提供：iWave Global）

車載Ethernetの理解

車載Ethernet（100BASE-T1および1000BASE-T1規格に基づく）は、1対の非シールドツイストワイヤを介してデータを送受信することで、従来のEthernetを車載通信用に適合させたものです。

複数のワイヤペアを必要とする従来のEthernet（10BASE-Tまたは100BASE-TX）とは異なり、車載Ethernetは1対のツイストペアで全二重通信を実現し、配線の複雑さ、重量、コストを削減します。

この技術革新の中核となるのは、100BASE-T1から派生した物理層規格であるOpen Alliance BroadR-Reach（OABR）であり、これにより、複数の電子制御ユニット（ECU）が同じ軽量ケーブルを介して同時に通信できるようになっています。その結果、配線重量が30%削減され、設置コストは最大80%軽減され、効率と車両性能の両方が向上します。

• 100BASE-T1（100Mbps）は4B3BおよびPAM3変調方式を採用し、EMIを最小限に抑え、全二重動作を実現しています。
• 1000BASE-T1（1Gbps）は、エコーキャンセレーションとイコライゼーションを備えたPAM8変調方式を採用し、車載グレードのリンクにおいて信頼性の高いデータ伝送を保証します。

どちらの規格も、堅牢なPHY層の符号化および復号化に依存しており、データ駆動型車載システムに不可欠な信号の完全性と低レイテンシを保証します。

高精度同期：マスタースレーブアーキテクチャ

車載Ethernet通信は、マスタースレーブモデルを採用することで、リアルタイムの車載操作に不可欠な高精度な同期を確保します。マスターノード（通常はドメインコントローラまたはゲートウェイ）がクロック信号を生成し、スレーブノード（センサ、カメラ、ECU）はGeneralized Precision Time Protocol（gPTP）を使用して同期します。

このクロック同期により、レイテンシとジッタが最小限に抑えられ、ADAS、自律制御、リアルタイム診断などのシステムにおいて重要な要素である、正確かつ決定論的な通信が保証されます（図2）。

図2：車載Ethernetは多くのシステムで重要な構成要素となっています。（画像提供：iWave Global）

テレマティクスデバイスにおいて車載Ethernetが重要な理由

テレマティクスゲートウェイは、コネクテッドカーの通信の中枢として機能し、ECUからのデータを集約し、クラウド接続を管理し、リアルタイム更新を可能にします。データ量と帯域幅の要件が高まるにつれ、CAN、LIN、FlexRayといった従来の車載用プロトコルではもはや不十分となっています。

車載Ethernetは、最新のテレマティクスアプリケーションが求める高帯域幅、低レイテンシ、およびスケーラビリティを提供します。これにより、V2X通信、GPS追跡、OTAアップデート、クラウド分析のための高速データ交換を可能にする一方で、暗号化、セキュアブート、およびTime-Sensitive Networking（TSN）により強固なセキュリティを確保します。

つまり、車載Ethernetは、インテリジェントで、コネクテッドかつセキュアなモビリティの基盤を提供し、次世代のテレマティクス設計において不可欠なものになっています。

車載Ethernetに対応したiWaveのテレマティクスソリューション

iWave Globalは、高度な有線および無線接続機能を備えた車載グレードのテレマティクスソリューションの包括的な製品ラインアップを開発しました。

テレマティクスゲートウェイ - iW-RainboW-G41G

• 搭載プロセッサ：NXP i.MX 8XLite MPU
• コネクティビティ：CAN Fdポート × 5、車載Ethernetポート × 2
• ワイヤレス機能：LTE Cat 4および5Gセルラー、Wi-Fi 6、Bluetooth
• 測位：高精度GNSSモジュール
• I/Oサポート：RS232、RS485、アナログおよびデジタルI/O
• セキュリティ：統合ハードウェアセキュアエレメント
• エンクロージャ：IP67定格準拠、外部アンテナ対応

過酷な自動車環境向けに設計されたiWaveのテレマティクスゲートウェイ（図3）は、Ethernet、5G、エッジコンピューティング機能を組み合わせることで、妥協のない信頼性を持って、リアルタイムの自動車データ集約、分析、およびリモート更新を実現します。

図3：iWave Globalのテレマティクスゲートウェイ - iW-RainboW-G41G。（画像提供：iWave Global）

車載Ethernetを採用することで、iWaveのテレマティクスプラットフォームは、高帯域化、標準化、およびIPベースのネットワークを実現し、以下のような機能をサポートします。

• 360°カメラシステム
• 予知保全および診断
• V2X（Vehicle-to-Everything）通信
• 安全なOver-The-Air（OTA）アップデート

まとめ

性能、効率性、スケーラビリティの融合により、iWaveは次世代コネクテッドカー開発を支える、中核的な役割を担う地位を確立しています。

iWave Globalは、自動車、産業、IoT市場における深い専門知識を持つ、組み込みシステムおよびODM設計サービスの信頼できるプロバイダです。同社はテレマティクス制御ユニット（TCU）、ゲートウェイ、およびコネクティビティプラットフォームを専門としており、OEMや1次サプライヤが堅牢で安全かつ高性能な自動車ソリューションを構築できるよう支援しています。

長期的な製品供給、設計サービス、グローバルなパートナーシップにより、iWaveはコネクテッドモビリティエコシステムにおけるイノベーションを推進し続けています。

詳細情報やカスタムテレマティクスソリューションについてご検討の際は、www.iwave-global.comをご覧いただくか、mktg@iwave-global.comまでお問い合わせください。