自動運転車における Ethernet

車載ネットワークは、車両のバックボーンです。すべての通信を可能にする基盤となるインフラです。 これらの通信には、車内通信、車両間通信 (V2V)、車両とインフラ (オペレータ、コントロール センタ、メーカーなど) 間通信 (V2I)、さらには増大しつつある車両環境内のすべてのモノをつなぐ通信 (V2X) が含まれます。ネットワークは、リアルタイムでデータ転送を行います。テレメトリ、クラウド コンピューティング、自動運転アーキテクチャなどの高度な機能によって、車両のあらゆる面に関する完全な情報を常に確実にドライバーに伝えます。

車両が完全自律型へと進化すると、現在のシステムよりも多くのデータが必要となり、データは指数関数的に生成されます。これらのデータは、さらに多くのセンサと外部アンテナによって配送されます。また、車両の整備と更新の大部分は、より高速のデータ伝送を必要とする OTA (Over The Air) ソフトウェアのアップデートを経由して行われるようになります。
 

かなり幅広い範囲において ECU (電子制御ユニット) が共有するリアルターム データの数が増えており、それに伴ってネットワーク帯域幅の需要も増大しています。 現在、産業用車両や商用車に最も多く使われているネットワーク アーキテクチャは、SAE J1939 プロトコルの CAN ネットワークです。CAN ネットワークを追加すればするほど、既存のシステムの帯域幅も拡大されます。ただし、要件の増大に伴い、データ通信の要件を満たすまったく新しいアーキテクチャが必要になります。そのため、自動車業界では OPEN Alliance 仕様に基づく 100BASE-T1 物理層通信プロトコルを使って、産業車両の通信ネットワークの過酷な要件に対応する、新たな Ethernet 基準を開発しています。

Ethernet は、自動車通信ネットワークに強力な価値提案を生み出します。乗用車の自動運転に対応する Ethernet プロトコルの技術的研究により、商用車市場がこの新しいトレンドに取り組むための道は既に生み出されています。

Ethernet は CAN に比べるとかなり高速です。 CAN ではわずか 500 kB、CAN-FD でも 1 MB/s のデータ伝送速度に比べ、100 BASE-T1 および 1000 BASE-T1 Ethernet プロトコルは、UTP (非シールド ツイスト ペア) ケーブル経由で 1 GB/s の高速データ伝送を実現します。Ethernet は、高速を実現すると同時に、ネットワークで対応できる装置の数を著しく増加させます。

単に電気的観点から見た場合、乗用車向け Ethernet と産業車両および商用車向け Ethernet の間に大きな差はありません。しかし用途に関しては、商用車のより過酷な環境において Ethernet が満たすべき重要な性能ニーズが 2 つあります。

機械的復元力と激しい振動には、より大型の構成部品とピンが必要とされます。構成部品が大型になればなるほど、より多くの機能を搭載して、過酷な環境において確かな信頼性を確保することができます。大型の構成部品には、高度な保守性も要求されます。商用車のサービス担当者は、小型の壊れやすい部品を取り扱いたいとは思いません。これらの要件は、高速性能がますます高まる中で、「小型化」と「より多くの装置の統合」のニーズと相反して存在しています。

腐食、温度、ほこり、振動に対する優れた耐性と高速性能を保証するため、当社では産業用車両や商用車向けのまったく新しい高度データ コネクティビティ システムの開発を続けています。 この用途を目的として、当社では、車載プロトコルと自動運転の要件における長年の経験を活かし、帯域幅の拡大と高速化に対応する Ethernet プロトコルのニーズを満たす新製品を開発しました。それと同時に、厳しい動作環境において長距離かつ長期間にわたり故障なく動作しなければならないという産業車両特有の過酷な環境において、高いレベルの信頼性を維持することにも努めています。万が一故障した場合でも、すばやく簡単に使えるサービス プロトコルが定められています。当社は、商用車産業におけるコネクタ製品群の重要性を高め、Ethernet プロトコルを支援する広範な製品を提供しています。