車載ネットワークシステム検証試験

スマートカーの通信制御インターフェースは多様化が進んでおり、車載ネットワークが複雑な動作環境においてデータ伝送タスクを完成させなければならないようになりました。自動運転時代が間もなく到来し、車の正常運転にとって、車載ネットワーク検証試験は重要な手がかりとなっています。

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「車載ネットワークシステム」とは

スマートカーの電子装置が益々多くなり、それぞれのシステムには各自の回路及びコントローラを有し、例えばメーターパネル、アクチュエータ、車載情報等です。車載用電子の主な通信制御インターフェースは、自動車の各基本機能を制御するためのCAN/LIN/FlexRay Busがあり、またより一層高速のデータ量伝送に対応するCar Ethernetもあり、近年コンピュータシステムに幅広く運用されるUSB伝送インターフェースも徐々に自動車分野に運用されています。

車載市場の主流な車載ネットワーク技術のご紹介

CAN (Controller Area Network)

1983年Bosch社によって開発され、1993年にISO11898という国際規格として標準化されたCANは、帯域幅が125kbps~1Mbps、ケーブルが撚り対線を採用し、システムは70個以上の電子制御ユニット(ECU)を備えることができ、主にエンジン及び内燃機関のコントローラに運用されます。その他トランスミッタ、変速機、サスペンションシステム、エアバッグ、ABS、クルーズコントロール、パワーハンドル、音響システム、バッテリ及びハイブリッドカーの充電システム等にも使用されることができます。

LIN (Local Interconnect Network)

2002年にLINコンソーシアムによって制定され、帯域幅が1bps~20kbps、ケーブルがシングルワイヤ方式を採用し、自動車ネットワーク設計向けのローエンドで安価な多重通信規格です。低性能の装置に使用され、例えば、シートコントローラ、ライト、ドアロック、ドアミラースイッチ、トランクオープナー及びパワーウィンドレギュレータ等のアクセサリーです。

FlexRay

2006年にFlexRayコンソーシアムによって発表され、ISO17987という国際規格として標準化され、帯域幅が10Mbps、ケーブルが撚り対線を採用します。FlexRayは、非耐ノイズ性の撚り対線でノードに接続し、それぞれ1又は2組の撚り対線を含みます。ほとんどのFlexRayノードは、電源線及びアース線を備え、送受信機及びマイクロコントローラに給電できます。アクティブサスペンションシステム、ハンドルコントローラ、トラクションコントロールシステム、高性能トランスミッション、安全装置及び各種の検知素子に応用されます。

Car Ethernet (Automotive Ethernet)

2015年にIEEEは車載イーサネット規格の100BASE-T1(802.3bw)を定義し、その後また10BASE-T1(802.3cg)及び1000BASE-T1(802.3bp)を追加し、帯域幅が10M/100M/1000Mbpsの3種類速度で、一対の非シールド撚り対線を使用するだけで、イーサネットを提供できます。高解像度カメラ、レーダ、車載型情報エンターテインメント及びネットワーク通信に運用されています。ただし、車載用電子機器エンジニアは、速度が比較的遅いシリアルバス(CAN/LIN/FlexRay)を使い慣れるため、それら高速イーサネット技術が彼らにとって新しい設計チャレンジとなっています。

USB (Universal Serial Bus)

最初の規格となるUSB 1.0は1996年に発表され、2019年3月にUSB 4.0はThunderbolt 3技術を利用することが発表され、速度が40Gbpsに達するということです。シールド撚り線及び特定コネクタの使用が必要とされるユニバーサル・シリアル・バス(USB)は、シリアルバス規格であり、現在も車載コンピュータに幅広く運用されています。車載用USBは、主にStand Aを主流とし、新型の表裏面で使用できるUSB Type-Cも応用に加えました。車載用USBがよく接続する設備は、記憶装置、携帯電話、エンターテインメント装置等があります。2019年5月にUSB-IFは、車載用USB 2.0 Standard-A cable & connectorsの新しい規格を発表しました。

複雑な車載ネットワークシステムに隠されているリスク

車載ネットワークシステムのアーキテクチャ及び設計は、発展に影響する重要な手がかりでもあり、社内の各種ネットワークアプリケーションを適切に統合しない場合、システムアーキテクチャ設計不良のトラブルを招く以外に、耐候性、安定性及び安全性が求められる自動車ネットワークシステムでもこれにより多くの潜在的なリスクが増えます。

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