テスラが旧式の CAN バスを置き換える方法
すべてのテスラ車両は、FSD（完全自動運転） やインフォテインメントコンピュータ、車両全体にネットワーク化されたさまざまなセンサーなど、最新鋭の高度な機能でいっぱいで、それを駆動する非常に複雑なデバイスネットワークが搭載されています。
この大規模な配線ネットワークは、従来、CAN（Controller Area Network）と呼ばれるシステムで動作していました。このシステムは、1980年代にボッシュが大金をかけて開発したものです。それ以来、何十年にもわたって、車載部品間の通信の業界スタンダードとして採用されてきました。
しかし、馬車と同じように、データ駆動型の現代環境では、CAN もその役割を終える時が来たのかもしれません。膨大な量のセンサーデータ、高解像度のインフォテインメントスクリーン、OTA（Over-The-Air）アップデート、集中型電子制御ユニット（ECU）など、従来のスタンダードではもはや対応しきれない状況になっています。
テスラは現在、CANBUS に代わる次世代の車両ネットワークを積極的に開発、展開しており、この新しいネットワークは、サイバートラックが先駆けて導入する新しい 48 ボルトの低電圧アーキテクチャとの相乗効果で機能する見込みです。
CANBUS – 旧来の主力製品
CANBUS は 1983 年に開発され、1986 年に発売され、1993 年に国際標準化機構 （ISO） によって ISO 11898 として標準化されました。これは、1980 年代後半から 1990 年代前半に使用されていたポイントツーポイント方式に比べ、配線の複雑さを大幅に削減した、当時としては画期的なスタンダードでした。
CANはメッセージベースのプロトコルで、ノードが識別子付きでデータをブロードキャストします。パケットの優先順位が、その移動とアクセスを決定します。しかし、CAN 2.0とCAN FDはどちらも極めて機能が制限されています。CAN 2.0は1Mbpsという極めて遅い速度に制限されており、より「現代的」なCAN FDでも約8Mbpsです。
CAN FD は、事前にエンコードされている場合、60fps の 1080p ビデオストリーミングにようやく対応できる程度です。エンコードされていない生ビデオは CAN FD の能力を上回り、テスラのような最新のデータファーストの自動車では、その機能と用途が大幅に制限されます。
そしてさらにCANは複雑です。ポイントツーポイントの配線システムよりもシンプルですが、複数のCANバスとゲートウェイにより、複雑で重く高価な配線ハーネスが形成され、診断、修理、交換がほぼ不可能になる場合があります。
テスラの次世代ネットワーク
テスラの次世代ネットワークは、タイミングがすべてです。CAN では、2 つのメッセージが同時に到着すると衝突し（その結果、どちらもノードに到達しない）、テスラの TDMA（時分割多重アクセス）では、特定のタイムスロットが割り当てられます。これにより、各ノードまたはデータポイントへのアクセスが保証され、干渉が回避されます。
CAN は、同じ部屋の中で全員が叫んでいるようなもの、TDMA は、厳格にスケジュールされた一連の 1 対 1 のミーティングのようなものと考えてください。
しかし、TDMA は単なる分類システムではありません。テスラの特許出願によると、このネットワークは繰り返しサイクルで動作します。各サイクルの開始時に、ネットワーク割り当てマップ （MAP） が送信されます。この MAP は、そのサイクルの動的なスケジュールと考えてください。各ノードに、どの通信にどのタイムスロットが割り当てられているかを正確に伝えます。各予約では、送信ノード、受信ノード、スロットの継続時間、そして最も重要な、そのトラフィックのタイプが指定されます。
これにより、データをさまざまなカテゴリに分類し、高度なサービス品質 （QoS） 管理が可能になります。この特許では、主に 2 つのタイプが挙げられています。
低遅延 （LL） トラフィック
これは、重要で時間に敏感な信号（FSD のセンサーの読み取り値、エアバッグのトリガー、コントロールコマンドなど）用です。これらは、厳格な最大遅延内で配信を保証するために、TDMA サイクル内で非常に頻繁に繰り返される短いタイムスロット（特許の一例によると、500 マイクロ秒ごと）が割り当てられます。データパケット自体は、これらの短いスロットに収まるように、おそらく数十バイト程度の小さなサイズに抑えられます。
バルクトラフィック
これは、ミリ秒単位の遅延よりも総データ量が重要なデータ（インフォテインメントデータ、カメラの動画ストリーム、大規模なデータログなど）向けです。これらのトラフィックにはより長いタイムスロットが割り当てられ、より大きなデータパケット（例では100バイトを超える）を送信可能で、LLスロットほど頻繁に繰り返さなくても全体的なスループットを高く保つことができます。
この全体システムは、すべてのノード間の正確な同期に依存しています。特許では、TDMAサイクル内の同期信号と、すべてを正確にタイミング合わせるための専用モデムハードウェアが言及されています。
ネットワークは論理ドメイン（フロント左、キャビン右など）に構造化でき、各ドメインはドメインマスターノードによって管理され、そのゾーン内のMAPと通信を処理します。したがって、TDMAは単なるソートシステムではなく、トラフィックの優先順位付け（LL対バルク）、MAPによる動的スロット割り当て、中央集約型のドメインマスターによる管理を実装した、効率性と信頼性を追求した高度に管理されたネットワークです。
48 ボルトおよび LVCS
これらのネットワークの概念の多くは、テスラが最近発表した LVCS（低電圧コネクタ規格）と連動するように設計されています。LVCS は、必要なコネクタの種類を 200 種類以上から 6 種類に大幅に削減することで、車両の配線ネットワークを簡素化します。この特許はデータプロトコルに焦点を当てたものですが、LVCS は物理層を簡素化し、その基盤となる 48V アーキテクチャにより、車両の DC 電源ラインを潜在的なネットワーク媒体 （PLC） として実装することが可能になり、複雑さの軽減にも貢献しています。
テスラは、技術者が配線の問題をデバッグするのに役立つ、新しくユニークなインタラクティブな配線図からも明らかなように、サイバートラックでこれらの新しいアプローチを採用しています。今後、この新しい事実を活用した機能がさらに増えることが期待されます。
48V は、より細いワイヤを使用できることを意味し、コストの削減につながります。また、LVCS は、ハーネスとノードの両方のコネクタを簡素化します。これにより、部品の複雑さが軽減され、製造とサプライチェーンがさらに簡素化されると同時に、車両の修理性も向上します。
まとめ
これは、テスラが自社の車両に導入するもう 1 つの革新技術です。当初、私たちは「配線？つまらない」と思ったのですが、これは実際には、テスラが将来のシステムを構築するために使用する骨格であることにすぐに気づきました。
これにより、車両内の FSD データ転送がよりスムーズ、高速、かつ堅牢になり、より迅速かつ効果的な意思決定が可能になります。また、内部の複雑さが軽減され、更新が不可能な内部 CAN バスに依存しないため、より高速で機能的なインフォテインメントシステムと、広範囲にわたる OTA アップデートのサポートが強化されます。
これは、数十年にわたる CAN バスシステムからの大きな技術的飛躍であり、一般ユーザーには見えないかもしれませんが、すべてのテスラ車のボンネットの下で進行しているエンジニアリングの優れた例です。
※免責事項：この記事は主にテクノロジーの動向を紹介するものであり、投資勧誘や法律の助言などではありません。また、記事の正確性を保証するものでもありません。掲載情報によって起きたいかなる直接的及び間接的損害に対しても、筆者・編集者・運営者は一切責任を負いません。また、運営者はテスラ株式のホルダーです。
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