著者序文

技術エキスパートの皆さん、こんにちは！最近、会社のプロジェクトで車載用イーサネットを扱うことになったんだけど、最初はまったく無知だったんだ。半月以上かけて材料やテスト機器を調べ、ようやくコツをつかんだ。インターネットには隠れた才能がたくさんあると思うので、この技術に興味を持っている専門家はたくさんいるはずだ。

前置きが長くなったが、私の結論はこうだ：車載イーサネットは純粋に素晴らしい技術だが、いくつかの落とし穴がある。 もしあなたがカーエレクトロニクスに携わっていたり、コネクテッド・ビークル・テクノロジーに興味があるなら、この記事を辛抱強く読むことをお勧めする。

車載イーサネットはなぜ存在するのか？

これを理解するためには、従来の自動車用ネットワークから始める必要がある。以前は、自動車は主にCANバスやLINバス、それに類似した技術を使用していたが、これらは非常に遅かった：

• CANバス:最大1Mbps。今時のバックアップカメラにも十分ではない。
• LINバス:20kbpsではさらに悪く、基本的にウィンドウのアップ/ダウン機能をコントロールするためだけ
• フレックスレイ:10Mbpsが可能だが、ほとんどのメーカーにとって法外に高価である。

現代の自動車はますますインテリジェント化しており、さまざまなカメラ、レーダー、センサーが爆発的なデータ増加を生み出している。1080pのカメラ1台で毎秒数十MBのデータが生成され、従来のバスでは処理しきれない。自律走行、8K車載ディスプレイ、OTAアップデートなどのアプリケーションは言うまでもない。そこで、車載イーサネットがソリューションとして登場した。基本的にはネットワーク技術を自動車に導入するものだが、特殊な改造が必要となる。

車載イーサネットのコア技術分析

物理レイヤー・ブラック・テクノロジー

車載イーサネットの最も印象的な点は、100Mbpsあるいは1Gbpsをわずか 撚り線!これは、ブロードコムのBroadR-Reach技術によって可能になりました。通常のイーサネットは4対の配線を必要としますが、車載イーサネットは1対で済み、いくつかの利点があります：

• 30%のハーネス軽量化 (自動車メーカーにとっては実質的な節約）
• 80%コスト削減 (より実質的な節約）
• 伝送距離最大15メートル (車内全体をカバーできる量）

プロトコルのサポートすべての人に1つのネットワークを

特殊な性質を持つCANバスとは異なり、車載イーサネットは複数のプロトコルを同時に実行できる：

• ドイップ:車両診断、従来のOBDインターフェースに取って代わる
• エービービー:遅延と帯域幅を保証したオーディオ/ビデオ伝送
• ティーシーピー・アイピー:コネクテッド・カー・アプリケーション、シームレスなインターネット統合
• SOME/IP:サービス志向のコミュニケーション、非常に有望

これは、どんなタイプの車両でも走行できる高速道路のようなもので、専用道路よりもはるかに柔軟性がある。

リアルな製品体験の共有

理論といえば、実体験を紹介しよう。私は最近、SV910 5Gを含むいくつかの車載ゲートウェイ製品をテストした。 車両ゲートウェイ .これは現在、当社の主力製品でもあります。ご興味があれば、"SV910 車載ゲートウェイ "で検索してみてください：主な特徴

• 1000/100BASE-T1 インターフェース x 3 (車載用イーサネットインターフェース)
• 従来の1000/100BASE-TXインターフェース x 2
• 5G、WiFi 6、V2X、その他多くの機能をサポート

最初に受け取ったとき、なぜこのようなハイブリッド構成を設計したのか不思議に思いました。実際に使ってみて、自動車には車載イーサネットをサポートする新しいデバイスと、従来のCAN/イーサネット・デバイスの両方が存在する、技術の過渡期にあることに気づいた。ハイブリッド構成は実に実用的だ。テスト中に興味深い発見があった：

1. 放熱が重要 - このデバイスは-35℃から+75℃の温度範囲で動作する。夏の車内温度は60℃を超えることが多く、通常のネットワーク機器では対応できません。

2. 考え抜かれたインターフェース・デザイン - 通常のRJ45よりもはるかに堅牢なM12航空コネクターを使用し、保護等級はIP40です。車両の振動や高温環境では、インターフェースの安定性が非常に重要です。

3. 高い機能統合 - 単なるゲートウェイではなく、エッジコンピューティング、5G通信、GPS測位などの機能を統合している。1つのデバイスで複数のデバイスを置き換えることができるため、スペースに制約のある車両環境では重宝する。

テクニカル分析

時間同期：クリティカル・オブ・クリティカル

車載イーサネットはIEEE 802.1AS規格を使用し、サブマイクロ秒の精度で時刻同期を行う。これはどれほど重要なのだろうか？自律走行シナリオを想像してみてください。フロントカメラが障害物を検知し、レーダーが距離を確認します。このデータが時間同期されていなければ、システムは誤った判断を下すかもしれない。高速走行では、たとえ数マイクロ秒の誤差でも致命的となりかねない。

AVB オーディオ/ビデオ・ブリッジング

AVBテクノロジーは、ネットワークの混雑時に重要なデータを確実に伝送するという重要な問題を解決します。ストリーム予約プロトコルにより、重要なオーディオ/ビデオデータの帯域幅を確保し、ネットワークが混雑していても優先的に伝送します。これは車載アプリケーションにとって極めて重要です。ネットワークの混雑によってナビゲーションの音声ガイダンスが滞るようなことがあってはなりません。

消費電力と供給

車載イーサネットがサポート PoDL (パワー・オーバー・データ・ライン) 技術により、データ・ラインを通じて端末機器に電力を供給することができる。この設計は巧妙で、配線の複雑さを軽減しながら、データと電力の両方を伝送する。

標準化の現状と産業チェーン

現在の車載イーサネット関連規格には以下のものがある：

• IEEE 802.3bw:100BASE-T1物理層規格
• IEEE 802.3bp:1000BASE-T1物理層規格
• IEEE 802.1AS:時刻同期規格
• IEEE 802.1Qav:AVB規格

業界チェーンに関しては、ブロードコムが技術面でリードしており、BroadR-Reach技術を提供している。国内では、ファーウェイやZTEなどの通信メーカーも動きを見せている。自動車メーカーでは、BMW、メルセデス・ベンツなどが積極的に採用を進めている。

開発動向と個人的見解

さまざまな調査レポートによると、車載イーサネット市場は急速に成長しており、普及率は2025年までに80%に達すると予想されている。いくつかの理由から、この予測はかなり信頼できると思う：

1. 技術の成熟度は十分である - 長年の開発期間を経て、車載イーサネット技術はかなり成熟し、製品は量産体制に入っている。

2. 急速に低下するコスト - 生産規模を拡大することで、コストは自動車メーカーが許容できるレベルまで急速に低下している。

3. 増加するアプリケーション・シナリオ - 自律走行、コネクティッドカー、OTAアップデートなどのアプリケーションでは、帯域幅の需要が爆発的に増加しており、従来のバスでは対応できませんでした。

しかし、私はいくつかの視点も提供しなければならない： 車載イーサネットは従来のバスを完全に置き換えるものではない.CANバスは、特にブレーキやステアリングのようなセーフティ・クリティカルなアプリケーションでは、リアルタイム性能と信頼性において依然として優位性を保っている。将来的には、複数のネットワークが共存し、それぞれが特定の役割を果たすようになるだろう。

落とし穴の経験共有

テスト中にいくつかの落とし穴に遭遇したので、シェアしたい：

1. テスト環境は実車状態をシミュレートする必要がある - 車両環境は、強い電磁干渉、高温、振動など複雑です。実験室でのテストでは問題が明らかにならないことも多い。

2. 互換性テストは極めて重要 - 異なるメーカーのデバイスは、特に独自プロトコルの実装において互換性の問題があるかもしれない。

3. ケーブル品質に妥協は許されない - 車載イーサネットには、高いケーブル品質が要求されます。安価なケーブルは、信号の減衰やエラー率の増加を引き起こす可能性があります。

結論

車載イーサネットは、自動車のインテリジェンス開発にとって大きな意味を持つ、実に有望な技術である。技術的な専門家として、私たちは以下を行う必要があります：

• 技術開発に関する最新情報の入手:この分野は急速に変化しており、新しい規格や製品が絶えず登場している。
• 実用的なアプリケーションに焦点を当てる:理論だけを見ていてはだめだ。
• 産業エコシステムに注目:単独ではうまくいかず、産業チェーンの協力が必要

最後に、私はすべての専門家、特に実践的な見識を共有できる関連プロジェクトの経験者との議論や交流を歓迎する。私のレベルには限界がありますので、この記事の誤りについては遠慮なく訂正してください！