ブログ について 自動車のイーサネットは車内接続革命を駆使する

ソフトウェアで定義された車 (SDV) 自動運転技術消費者の経験は前例のないスピードで 融合しています拡張性があり高速で信頼性の高い車内ネットワークはもはやオプションではなく,将来の車両の競争力を決定する重要な要素です.自動車内ネットワーク技術として特に,タイムセンシティブネットワーク (TSN) テクノロジーと組み合わせると,オリジナル機器メーカー (OEM) に帯域幅を供給する次の世代の車両システムをサポートするために必要な柔軟性と相互運用性

自動車用イーサネットは空から生まれたものではなく,自動車特有の要件に合わせた標準イーサネット技術の高度にカスタマイズされ最適化されたバージョンを表しています.伝統的な車載通信プロトコル (CANなど) と比べると, LIN,またはFlexRay),イーサネットはより高いデータ送信速度をサポートし,IPベースの通信を採用します.車両内の様々な電子制御ユニット (ECU) の間のデータ交換のためのより強力なプラットフォームを提供.

しかし,CANとFlexRayとは異なり,Ethernetは固有の決定的帯域幅または遅延特性を持っていません.オンラインビデオを視聴する際に 2秒間のバッファリング遅延は,ユーザーに重大な不快感を及ぼさないかもしれません.自動車のバックビューカメラシステムに短時間遅延しても深刻な事故を引き起こす可能性があります.1つの作業グループは,タイムセンシティブネットワーク (TSN) 規格のシリーズを開発した.これらの規格は,Ethernetに時間同期,交通スケジューリング,冗長性機能を追加し,安全に重要なおよび接続された車両アプリケーションの要件を満たすことができます.

• 高帯域幅:自動車用イーサネットは,10 Mbpsから10 Gbps以上までのデータ転送速度をサポートし,車両内のデータ転送需要を増加させています.
• 費用対効果の高いケーブル:単対の扭曲対ケーブル (例えば100BASE-T1,1000BASE-T1) の使用は,ケーブルの重量とコストを大幅に削減し,軽量設計とコスト管理を追求する自動車メーカーにとって極めて重要です.
• IPアドレス:インターネットプロトコル (IP) アドレスを利用することで,車内ネットワーク上のデバイスのための普遍的で相互運用可能なアドレスの構造が提供されます.ソフトウェアで定義された車両 (SDV) で期待されるクラウド接続のために不可欠です.

• 時間同期:ネットワーク上のすべてのデバイスは共通の参照時計に同期することができ,データ送信の精度と一貫性を保証します.
• 交通の分類と形状音声/ビデオ操作をスムーズかつ信頼性の高いものにするために,メッセージトラフィックをさまざまなカテゴリーに分類することができます.
• 決定的形状:タイムセンシング・フォーマリング・プレエンプション・テクノロジーを用いて,安全性・制御機能の重要な交通を誘導し,決定的で保証された遅延を実現できます.通常はマイクロ秒で端から端までの精度で.
• 冗長性ネットワークは冗長性によって構築され,リンク (またはネットワークノード) の喪失が残りのリンクとノード間のメッセージトラフィックに干渉しないようにできます.

車両にはより多くのECU,センサー,カメラ,インフォテインメントシステムが組み込まれているため,従来のバスプロトコルはますます帯域幅の需要を満たすことができません.イーサネットは統一されスケーラブルなプラットフォームを提供します複数の通信ドメインを単一のバックボーンネットワークに統合できるようにする.この統合は,車両の電気構造を簡素化するだけでなく,配線網の複雑さと重量を削減します.

自動車イーサネットはフル・デュプレックスモードで動作し,単一の曲がったペアで両方の方向で同時にデータを送信することができます.この機能は,CANやLINのようなバスには存在しないが,車両のケーブルを減量し,データ処理量を増加させるフルデュプレックス通信は,ADASや自動運転などの高帯域幅と低レイテンシーを必要とするアプリケーションにとって極めて重要です.

ADAS,自動運転機能,高解像度のインフォテインメントシステムは 1秒間にギガバイトのデータを生成します.より穏やかで安全な運転体験を可能にします例えば 自動運転システムは 適切な意思決定をするために 複数のセンサーからのデータをリアルタイムで処理する必要があります自動車用イーサネットは,これらのデータ密集型アプリケーションをサポートするのに十分な帯域幅を提供します..

イーサネットは本質的にIPフレンドリーで,クラウドサービス,OTAプラットフォーム,V2X,モバイルデバイスとの簡単な通信を可能にします.この統合はソフトウェア定義車両 (SDV) に不可欠です.クラウドと頻繁にデータ交換とソフトウェア更新を必要とする自動車イーサネットは,SDVに信頼性と安全性の高い通信チャネルを提供します.

自動車イーサネットは,IEEE 802.3およびIEEE 802.1 TSN拡張によって管理され,ベンダー間互換性を保証する.これは,複数のレベル1サプライヤーとソフトウェアプロバイダからのソリューションを統合するOEMにとって不可欠です標準化と相互運用性は統合の複雑さを軽減し,OEMが最適なコンポーネントとソリューションを選択できるようにします.

自動車のエスネットは全て同じではありません.主要規格には以下が含まれます.

• 100BASE-T1 (IEEE 802.3bw):身体電子機器とADASセンサーに適した入門レベルの帯域幅.
• 1000BASE-T1 (IEEE 802.3bp):中程度の帯域幅で インフォテインメントシステムや高解像度カメラに適しています
• 10GBASE-T1 (IEEE 802.3ch):自動運転とゾーンコントローラに適した 高性能の骨組み

これらの規格により,OEMは,車両ドメインのデータを管理するスマートゲートウェイが少なくなるゾナルアーキテクチャを設計することができます.ゾナルアーキテクチャは,車両の全体的な性能を向上させながら,ワイヤリングハーネスの複雑性と重量を減らすことができます.

カメラ,レーダー,ライダーデータのリアルタイム融合は,安全な意思決定のために決定的イーサネットTSNを必要とします.自動緊急ブレーキシステムは,複数のセンサーからのデータをリアルタイムで処理し,潜在的な衝突を検知し,適切な措置をとらなければなりません.イーサネットTSNは,システムの安全性を確保するために必要な低レイテンシーと高い信頼性を提供します.

HDストリーミング,ゲーム,ミラーリングにはAVBとギガビットイーサネットが必要です.自動車イーサネットは,これらのデータ密集型アプリケーションをサポートするのに十分な帯域幅を提供します.乗客に豊かな娯楽体験を提供.

OEMは,SDVにとって重要な大きなソフトウェアパッケージを迅速かつ安全に配信するためにEthernetに依存しています.OTA アップデートは,OEM がリコールなしで車両のライフサイクルを通してソフトウェアを改善し更新できるようにしますオートモーティブイーサネットは,OTA更新のための信頼性と安全性の高い通信チャネルを提供します.

高速イーサネットバックボーンの上でゾーンハブを介してECUを接続することで,配線の複雑性とコストが削減されます.ゾーンアーキテクチャは,車両の電子システムを複数のゾーンに分割します.それぞれが"名以上のゾーンコントローラによって管理されるゾーンコントローラがEthernetバックボーンで通信し,ワイヤリング・ハーネスの複雑性と重量を削減し,車両の全体的な性能を向上させる.

• 安全に重要なシステムに対する決定論:TSNの採用は極めて重要です.OEMは,自動車用イーサネットネットワークが安全性の重要なアプリケーションの低レイテンシーと高い信頼性の要件を満たすことを保証する必要があります.
• セキュリティリスクIP ベースのシステムは暗号化,認証,侵入検出メカニズムを組み込む必要があります.車両がより接続されるにつれて,サイバーセキュリティリスクが増加しています.OEM は,サイバー攻撃から車両を保護するために適切なセキュリティ対策を必要としています.
• 試験と検証の複雑さ:ギガビットネットワークには新しいシミュレーションと診断ツールが必要です.自動車エスネットの複雑さはテストと検証に新たな課題をもたらします.OEM は ネットワーク の 正当 な 運用 を 確保 する ため に 新しい ツール と 技術 が 必要 です.
• 相互運用性:移行期間中,OEMは既存の CAN/LIN システムとイーサネットを統合する必要があります.自動車イーサネットは,車両のレガシー CAN および LIN ネットワークと相互運用する必要があります.OEMはシームレスな統合を確保しなければならない.

CANを置き換えるのではなく,それを拡張することだ.個々のECUやスマートセンサーはしばらくの間 CANバスに残るかもしれない.しかし,イーサネットはより高い帯域幅,決定的な性能を提供します.,高性能コンピュータと複数のCANバスクラスタを接続するバックボーンネットワークのスケーラビリティ,ADASとSDVに適しています.自動車用イーサネットは,多世代設計を通じて,最終的にはCANを代用する可能性があります..

100BASE-T1, 1000BASE-T1,および 10GBASE-T1はそれぞれ異なる車両ドメインに対応しています.

• 802.1AS (gPTP):時計の調整のために
• 802.1Qav:(クレジットベース・シェイパー) 交通分類とシェイピング
• 802.1Qb:決定的遅延と重要なトラフィックのための帯域幅のために
• 802.1Qbu/802.3br:(フレーム優先) 優先度の高いトラフィックを優先度低い長フレームトラフィックから保護するために
• 802.1Qci:防護帯 VLAN PCP 優先順位 ポート毎の料金制限
• 802. 1CB:(信頼性のためにフレームレプリカと除去) リデンダントなネットワークリンクを構築する際にトラフィックデデプリカと自動スイッチのために

BMW,フォルクスワーゲン,テスラは,イーサネットをインフォテインメント,ADAS,OTAプラットフォームに統合した初期のパイオニアである.より多くのOEM社は,現在,製品ラインの特定の部分で自動車イーサネットを使用している.

自動車イーサネットは,タイムセンシティブネットワーク (TSN),SOME/IP,DoIPと組み合わせて,将来の接続された,自動運転,ソフトウェアで定義された車両の骨組みを形成します.今日採用しているOEMは 未来に備えたプラットフォームを構築しています.