ゾーンアーキテクチャとイーサネットが自動車の将来を推進：新機能採用やソフトウェア定義型自動車など（2/4 ページ）

自動車の新機能採用やソフトウェア定義型自動車（SDV）などの成長中のトレンドを実現するために必要なゾーンアーキテクチャおよびイーサネットについて解説します。

[Madison Eaker（米Texas Instruments社），EDN Japan]

ゾーンアーキテクチャの帯域幅要件

　自動車でイーサネットを使用することの価値を理解するために、アプリケーションごとにイーサネットの使用状況を分類します。新しく定義されたシングルペアイーサネット（SPE）は、IEEE 802.3cg（10Mbps）、IEEE 802.3bw（100Mbps）、IEEE 802.bu（1Gbps）およびIEEE 802.3ch（10Gbps）によって定義される10Mbps〜10Gbpsの速度をサポートします。これらの新しいイーサネットテクノロジーはいずれもシングルペアケーブルを使用して動作し、最大15mの距離で通信を実施することができます。この距離は、自動車内で最長のリンクを網羅するのに十分な長さです。また、イーサネットでは、IEEE 802.1ASタイムスタンプ機能を使用してセンサーデータの時間同期を実現し、待ち時間を短縮することもできます。

　イーサネットは高速通信を実現できますが、高速通信はあらゆる状況で必要とは限りません。例えば、ドア制御モジュールや暖房、換気、空調システムとの通信では、100Mbpのデータレートは必要ありません。10MbpsイーサネットPHY、または、CAN（Controller Area Network）などの代替ネットワークプロトコルは、低速で、帯域幅の消費が少ないユースケースに適しています。しかし、集約されたカメラデータと自律運転センサーデータをゾーンモジュールからセントラルコンピューティングシステムに送信するために、高速通信を確保するケースはより適しています。

図2：ゾーンアーキテクチャ内で異なる速度のイーサネットを使用するケース［クリックで拡大］

　次に、レーダー、LiDAR、カメラ、ボディーのアプリケーションで使用される通信速度について解説します。通常、レーダーSoC（System on Chip）がLevel 1のデータを処理する場合、ゾーンモジュールとレーダーデータを通信するためにCANを使用します。未加工データをセントラルコンピューティングシステムに送信して処理を進めると、さまざまなレーダーセンサーのセンサーフュージョンを通じて、より多くの情報を抽出できます。大量の未加工データを送信するには、より高い帯域幅が必要になるため、レーダーとLiDAR内で100Mbps〜1Gbpsのイーサネットのためのスペースが確保できます。

　カメラにとって、一定レベルのADASデータが増加したことでフロントカメラからの未加工データ全てを後処理する必要がある場合、FPD-Linkが最適なプロトコルです。

　フロントカメラから取得したデータを圧縮できる場合で、このような高レベルのADASデータは必要ない場合、100Mbpsイーサネットを代わりに使用できます。

　ドア、ハンドル、センサー、ウィンドウ、リフト制御モジュール、サイドミラー制御モジュールのようなボディードメインモジュールは従来、高帯域幅を必要としないので、CANとLIN（Local Interconnect Network）の各プロトコルを使用して通信を実施してきました。設計者は、車内のイーサネット使用量の増加に伴い、CANとLINだけでなく、10Mbpsの10Base-T1マルチドロップイーサネットも使用できるようになりました。イーサネットは従来、ポイントツーポイント（Point to Point）トポロジーを採用していましたが、10Base-T1Sイーサネットは、バストポロジーを使用して機能する初のイーサネット規格です。