ノウハウ:車載用イーサネットの解説:特徴とテストの必要性
Tech Admin2023-04-12T11:41:55+02:00今日の自動車に搭載されるカーエレクトロニクスは、ますます複雑化しています。 より多くのセンサー、制御装置、インターフェイスがより高い帯域幅を使用するようになり、より速いデータスループットと信頼性の高いネットワークが要求されています。 また、車内のケーブルやハーネスの重量は、メーカーにとって懸念事項です。
イーサネットは、大容量のデータを扱うことができる安全な転送媒体であることがすでに証明されており、従来のCAN/LINハーネスに比べて30%の軽量化を実現しています。 イーサネットの利点である多点接続、広帯域、低遅延は、自動車メーカーにとって魅力的です。 しかし、従来のイーサネットは、自動車に使用するにはノイズが多く、干渉に敏感でした。
車載用イーサネットは、車載用接続アプリケーション向けに設計された物理層規格です。 IEEEが802.3bw(100BASE-T1)で標準化し、その後802.3bp(1000BASE-T1)へと拡張された。 トランスポート層は、AVNUコンソーシアム、TSNコンソーシアム、オープンアライアンスコンソーシアムによって定義されています。 近い将来、自律走行車はより高い帯域幅を必要とするようになるため、車載イーサネットは100Gb/s、400Gb/sなど、数百ギガビット/秒まで成長すると予想されています。
車載用イーサネットケーブルは、非シールドの銅製ツイストペア1本であるため、軽量かつ低コストで製造できます。 この1本のツイストペアは、標準的なイーサネットと車載用イーサネットの基本的な違いです。 専用の送受信経路を持つ標準イーサネットとは異なり、車載イーサネットでは、1本のツイストペアが送受信の両方に同時に使用されます。 このため、リンクの両端には、送信と受信を区別することができるハイブリッドトランシーバーが採用されています。 車載用イーサネットは、車内の過酷な環境のため、ケーブル長が短くなります。 車載環境では、インピーダンスの許容範囲と損失は大きな問題であり、それらは非常に厳しく管理されています。 コネクタについては、RJ45は家庭用およびオフィス用イーサネットの古典的で標準的なインターフェースです。 車載用イーサネットのコネクタタイプは定義されていないため、好きなコネクタを自由に使用することができます。 このため、標準的なテスト要件に適合させるためには、いくつかのカスタムケーブルやフィクスチャーが必要になることがあります。
車載用イーサネットデバイスのテスト
自動車アプリケーションでは、先進運転支援システム(ADAS)や自律走行車(AV)が、より高い帯域幅を必要とする多くのセンサー、制御、インターフェイスを使用します。 車載イーサネットは、異なるコンポーネントを同じスイッチングネットワーク上で共存させることができる、単一のユニバーサルな通信媒体を提供します。 被試験機器(DUT)が車載イーサネットを搭載している場合、DUTのPC制御には、イーサネットをBASE-T1プロトコル、すなわち標準イーサネットから車載イーサネットに「変換」するメディアコンバータが必要です。
このようなニーズを解決するための最適なテストツールは、研究開発、V&V、製造テストに使用できるモジュラーソリューションであり、頑丈であると同時に、製造フロアを節約できるコンパクトな形状で、DUTに近いためケーブル配線の効率が良く、24/7の連続稼働に対応できるように考えられています。
Flexmedia XM EMC1000T1モジュールは、Ethernet-1000BASE-T1メディアコンバータモジュールです。 1000BASE-T1(1000Mbit/s全二重、シングルツイストペアケーブル)を使用する自動車ECUと、RJ-45コネクタを持つ標準ギガビットイーサネットデバイスとの間の変換を確立することができます。 この変換では、パケットの保存や変更は行われません。 変換は、証明された最高の信頼性を備えた物理層で行われます。 ギガビットイーサネット用のコネクタは標準のRJ-45で、BASE-T1用のコネクタはRosemberger H-MTD®が使用されています。 ユーザーは、IEEE 100/1000BASE-T1モードを簡単に設定することができます。
Flexmedia XM ESC1000T1 は、Ethernet から 1000BASE-T1 へのスマートメディアコンバータモジュールです。 Linux OS をサポートする ARM マルチコアプロセッサをベースとした多機能なマイクロ PC を内蔵しています。 ESC1000T1 スマート・メディア・コンバーターは、NAT、DHCP クライアント、DHCP サーバーとして機能します。 ESC1000T1 モジュールには、基本機能を設定するためのスクリプトがプリインストールされています。 さらに、機能更新用の新しいスクリプトをダウンロードすることもできます。
その典型的な使用例は、点滅操作など、同じIPアドレスを持つ複数のDUTと通信することです。
他のFlexmedia XMモジュールと同様に、ポータブルで手のひらサイズのフォームファクターで堅牢な工業デザインを共有しています。 10/100/1000BASE-Tイーサネットに対応したギガビットPoE低コストの制御・電源インフラを使用し、Windows API(C#/C++ SDK)やOSに依存しないシンプルなコマンドラインインターフェース(CLI)など、さまざまなソフトウェアインターフェイス方法を提供します。 イーサネット経由でファームウェアのリモートアップデートを行うことができます。
結論
車載イーサネットは、従来の車載ネットワーク規格に代わる、技術満載の車両に必要な帯域幅を提供する、実行可能で統一された技術を提供します。 現在必要とされるスループットを提供するだけでなく、より高解像度のカメラや車車間通信の搭載を可能にする将来の可能性も秘めています。 2020年、IEEEは802.3chを発表し、最大ケーブル長15mで2.5Gbit/s、5Gbit/s、10Gbit/sの標準レートでマルチギガビットイーサネットを提供する。 シールド付きツイストペア線はこの速度で動作しますが、7GHzを超える電気周波数では、EMIの問題を最小限に抑えるためにシールド付きパラレルペア線を使用する必要がある場合があります。 この規格は、今後2~3世代のプラットフォームに十分な帯域幅を提供するものです。
参考文献
– Wikipedia: Ethernet over twisted pair