ビークルバス

ビークルバス：移動体を制御する高度な通信ネットワーク

現代の自動車や航空機、列車、さらには農業機械や産業用車両といった移動体（ビークル）は、多数の電子制御ユニット（ECU）によって制御されています。これらのECUを相互に接続し、情報をやり取りするために用いられるのが、ビークルバスと呼ばれる特殊な内部通信ネットワークです。

一般的なコンピュータネットワークで使用されるイーサネットやTCP/IPとは異なり、ビークルバスは移動体特有の厳しい要求を満たすために設計されています。メッセージの確実な配信、衝突の回避、リアルタイム性の確保、コスト削減、電磁ノイズへの耐性、そして冗長性の確保など、多くの課題を克服する必要があります。そのため、ビークルバスでは、CAN（Controller Area Network）やLIN（Local Interconnect Network）といった、専用のプロトコルが広く採用されています。

ビークルバスで使用される主なプロトコル

ビークルバスにおいては、用途や性能要求に応じて様々なプロトコルが使用されます。代表的なプロトコルを以下に示します。

CAN (Controller Area Network): 2010年頃より現在まで、車載ネットワークとして最も広く普及しているプロトコルです。高い信頼性とリアルタイム性を備え、自動車のエンジン制御やブレーキシステムなど、重要な機能の制御に用いられています。
LIN (Local Interconnect Network): 低コストで低速な通信を必要とする用途に適したプロトコルです。車内の照明や窓の制御など、比較的低速なデバイスの接続に使用されます。
FlexRay: CANの後継プロトコルとして開発され、より高速で複雑な通信を必要とするシステムに使用されます。
J1939およびISO 11783: 農業機械や大型車両向けの通信プロトコルで、CANをベースに拡張されています。
MOST (Media Oriented Systems Transport): 車載マルチメディアシステム向けの高速通信プロトコルで、高品質なオーディオやビデオデータの伝送に使用されます。
D2B (Domestic Digital Bus): MOSTと同様にマルチメディアシステム向けの高速通信プロトコルです。
Keyword Protocol 2000 (KWP2000): 車両の故障診断に使用されるプロトコルで、CANやK-Lineといった物理層を介して通信します。
Unified Diagnostic Services (UDS): 車両の故障診断のための標準的なサービス仕様で、CAN上で動作します。
AFDX (Avionics Full-Duplex Switched Ethernet): 航空機において使用される高速イーサネットベースのプロトコルです。ボーイング787やエアバスA380など、最新の航空機に採用されています。
その他: SMARTwireX、J1850、ISO-9141-I/-II、J1708・J1587、SPI、I²C、VAN (Vehicle Area Network)、IDB-1394など、多くのプロトコルが存在し、それぞれの用途に最適なものが選択されています。

ビークルバスと従来のコンピュータネットワーク

ビークルバスは、一般的に使用されるイーサネットやTCP/IPとは異なる特徴を持っています。従来のコンピュータネットワークでは、データの転送速度や可用性を重視する傾向がありますが、ビークルバスでは、リアルタイム性と信頼性が特に重要になります。

例えば、自動車のブレーキシステムでは、わずかな遅延が重大な事故につながる可能性があります。そのため、ビークルバスのプロトコルは、リアルタイム性を確保するための工夫が凝らされています。また、電磁ノイズや振動といった過酷な環境下でも安定した通信を維持できるよう、ノイズ対策や冗長化が施されています。

まとめ

ビークルバスは、様々な移動体の電子制御システムにおいて不可欠な技術です。リアルタイム性、信頼性、安全性といった厳しい要求を満たすために、専用のプロトコルが開発され、継続的に進化しています。今後も、自動運転技術や電動化技術の進歩に伴い、ビークルバスの重要性はますます高まると予想されます。

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