車載Ethernet（100BASE-T1 / 1000BASE-T1）の重要性とテレマティクスゲートウェイにおける需要の拡大

（画像提供：iWave Systems）

車載Ethernet規格である100 Base-T1（IEEE 802.3bw）および1000 Base-T1（IEEE 802.3bp）は、車両ネットワークにおけるスループット向上とコスト削減を目的としています。ADAS、インフォテイメント、診断、センサネットワークなどの車両技術の成長により、送信および生成されるデータ量が増加しています。CAN、CAN-FD、LIN、FlexRayのような従来のネットワークは、必要な速度を提供することができません。

車載用Ethernetプロトコルである100BASE-T1は、双方向のデータ交換にシングルペアの非シールドツイストワイヤを採用しています。送受信に専用ペアを割り当てる10BASE-Tと100BASE-TXとは対照的に、100BASE-T1は、両方の機能が同じペア上で発生することを可能にする物理的な全二重インターフェースを導入しています。共有メディアの採用は、材料費を削減するだけでなく、車両内のケーブル全体の重量を減らすことで燃費を向上させます。

車載用Ethernetケーブルは、車内の厳しい環境条件に耐えられるよう、長さを短くして設計されています。さらに、帯域幅の使用を最小限に抑えながら最大量のデータを効率的に伝送するために、独自の信号符号化方式を採用しています。

100BASE-T1は、4B3B（4-bit to 3-bit）、3B2T（3-bit to 2-ternaryペア）、PAM3（3-level pulse amplitude modulation）といった特徴的な符号化方式を採用しています。この符号化戦略は、Fast Ethernetと比較してエミッションを最小限に抑えるために実装されています。100BASE-T1 PHYは、非シールドシングルツイストペアケーブルでデータを伝送する前に、すべての重要なスクランブリングと符号化処理を管理します。

Ethernetと車載Ethernetの比較

Ethernetと車載Ethernetの違いは、主に物理層に起因します。標準的なEthernetが2本のツイストペアケーブルを使用し、送受信に別々の経路を提供するのに対し、車載Ethernetは1本のツイストペアケーブルを使用し、全二重通信を実現しています。

車載エコシステムにおける標準的なEthernetは、2本のツイストペアケーブルに依存しているため、スペースや設置の複雑さという点で実用的な制約がありました。また、標準的なEthernetは、CISPR 25 Class 5で規定されている厳しい放射エミッション制限に適合していなかったため、自動車産業での使用が困難でした。自動車産業では、車載電子部品の信頼性の高い性能を確保するために厳しい電磁適合性規格が不可欠です。

車両ネットワーク内の車載Ethernetには、いくつかの利点があります。

• 従来のCAN/LINハーネスに比べ、ケーブルの重量とコストを削減
• 複数のCANバスを中央リンクに集約することで、データレートとスループットを向上
• 遅延の少ない低レイテンシ通信
• 容易な再構成により、中断のない接続を実現
• 他業界のインターネットプロトコル（IP）ソフトウェア技術の再利用が可能
• 車両ネットワークにおけるスケーラビリティ
• 高度なセキュリティ機能の統合により、データセキュリティを強化

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iWaveのテレマティクスゲートウェイによる車載Ethernetの統合

テレマティクスゲートウェイは、現代のゾーン型車両アーキテクチャにおいて、中央通信およびデータ処理のハブとして極めて重要な役割を果たします。テレマティクスゲートウェイは、さまざまなECU間のデータ交換を促進するレガシーゲートウェイと、データロギング、診断、外部ネットワーク通信用のテレマティクスユニットの機能を組み合わせており、汎用性の高いコンポーネントです。

このプラットフォームは、複数の電子制御ユニット（ECU）とサーバ間のスムーズなデータ交換を可能にし、レガシーCANネットワークと車載Ethernetネットワークを接続するブリッジとして機能します。テレマティクスゲートウェイには、LTEやWi-Fiなどのワイヤレス接続モジュールが組み込まれています。ECUと車両のネットワークトポロジが進化する中で、基本的なアーキテクチャブロックとなっています。

ゲートウェイ技術としての100BASE-T1の導入は、車載ネットワーキングの発展をさらに推し進め、車載システムの進歩を可能にしています。車載Ethernetがもたらす大きなメリットにもかかわらず、業界は依然としてCANのようなレガシーネットワークに深く依存しており、完全な移行の可能性は低いままです。将来的には、非EthernetとEthernetベースのECUやゲートウェイを含む、従来技術と新技術の融合が見られるでしょう。