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自動車のネットワークに光ファイバーが採用されている!

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ITに進歩により、信号の伝送量が飛躍的に増大し、それらを送る伝送路の性能もより高いものが求められるようになりました。有線の伝送路としては金属ケーブルが用いられてきた用途でも、光ファイバーの導入が進められています。車載の光ファイバーネットワークについて紹介します。

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光ファイバーの長所と短所

金属ケーブルと比べた場合の光ファイバーの長所と短所について簡単に解説します。

信号を伝える物理的な原理は、金属ケーブルでは電気信号を、光ファイバーでは光信号を伝送する点が根本的な違いです。そのため長距離の伝送になるほど光ファイバーの方が有利です。

また金属ケーブルによる電気信号伝送では、高速の信号伝送を行うほど周囲への電磁波の漏れが多くなり、複数のケーブルを束ねると互いに干渉するなどの影響が出やすくなります。光ファイバーでは、内部に光信号を閉じ込めていますので、光ファイバーケーブルを束ねても干渉することはありません。

光ファイバーの種類は、大別するとガラス製のものとプラスチック製のものがあります。いずれの場合においても、通常は金属ケーブルより軽量となります。

ガラス製光ファイバーの最大の弱点は、金属ケーブルやプラスチック光ファイバー(POF)に比べると折れやすいということです。POFの最大の弱点は、プラスチックですので耐熱性が低いことと透明性がガラス製光ファイバーよりも劣り、より短距離で使用しなければならないということです。

またいずれの光ファイバーも、電気信号を光信号に変換してから送信し、受信後に光信号を再度電気信号に変換しなければならず、光源となるレーザーダイオードおよび受光素子であるフォトダイオードが必要となることです。

これらの長所と短所を理解した上で、自動車のネットワークへの応用について見てみましょう。

自動車の配線のネットワーク化

最近の自動車では、パワーウィンドウやパワーステアリングのように多くのモーターを制御するようになり、さらに多くのセンサーや半導体も用いられるようになっています。これらの数は非常に多くなり、それぞれをスイッチ等と1対1で接続することがもはや現実的ではなく、ネットワークで統合して制御するようになっています。

特に近年のエンターテイメント(TV、DVDなど)とカーナビゲーションなどの進歩は著しく、高速・大容量のネットワークが求められています。これに対応するため、MOST (Media Oriented System Transport)という規格が策定されています。3つの速度グレード(25/50/150Mbps)があり、最大64個のデバイスと相互接続できます。この規格は、これまでに200以上の車種で使用されています。

またMOST規格は、ISOに移管する予定が発表されています。


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自動車のネットワークに光ファイバーが採用されている

前述のMOST規格のネットワークのケーブルとしてPOFが使用されています。自動車には多くの金属ケーブルが配線されており、その重量は非常に大きなものになります。車の燃費向上のために軽量化が進められている中で、金属ケーブルを光ファイバーケーブルにするメリットは大きいです。しかし、自動車の走行にかかわる部分では、万が一走行中に光ファイバーが破損したり、ネットワークが不具合を起こした場合に重大な事故につながる可能性が高いため、現状では使用されていないです。まずはMOST規格のマルチメディア系ネットワークへ採用されています。

光ファイバーとしては、ガラス製光ファイバーではなく、POFが用いられています。自動車の場合、走行中に振動・衝撃などの物理的な力が外部からかかる可能性があり、それによって破損するリスクを最小限にしなければならないこと、さらに自動車の生産ラインでの部品の取り付け時に、ケーブルを引っ張ったり、曲げたりすることで破損するリスクも最小限にする必要があるためです。

自動車の軽量化を考えると、ケーブルを使用しない無線を用いる方法がもっとも優れていますが、外部からネットワークを乗っ取られるリスクを考えると、すべてを無線にすることはリスクがあります。特に自動車がインターネットに接続する時代では、このようなリスクを軽く考えることはできないでしょう。

まとめ

車載の光ファイバーネットワークについて紹介しました。5Gの時代になっても、有線のネットワークは自動車内でも必要です。

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