期待のネット新技術
自動車用ネットワークの標準化（4） 1000BASE-T1（IEEE 802.3bp）の標準化と現在の製品化
2023年4月4日 06:00
自動車用ネットワークの標準化に関する解説も、今回で4回目となる。これまでの内容は以下を参照してほしい。今回は、1000BASE-T1（IEEE 802.3bp）の続きだ。
IEEE 802.3bpは2016年9月に公開
2014年7月、PARの修正後に行われたミーティングで、"Encoder / FEC / PAM3 Proposal"という提案がなされている。この提案の中で、RS（Read Solomon）は11bitにするのが好ましいとしており、一方で8N/8N+1のエンコードはN=15（つまり120B/121B）を提案している。
このときには、その他の選択として、N=10でRSは9bitとか、N=10でRSが12bit、N=14でRSが10bitといった候補も、一緒に提案されていた。
N=15でRSが11bitとするのを一押ししていた条件は、11bit RSだと7シンボルのPAM3でちょうど辻褄が合う（余分なPadding Bitが要らない）ことや、FECの側でも700/725/750MHzのBaud Rateでうまく条件がマッチするから、という話であった。
ただ、この後にいろいろと議論があったらしく、2014年11月のミーティングでは、最終的に80B/81Bで、RSは450,406に決定。送信レートは750Mbaudに決まった。
ちなみに、この時点ではまだRFER（PHY frame error rate）のモニタリング機構などは、1000BASE-Tのものをとりあえず流用するといった具合で、まだ煮詰めは終わっていない。しかし、一応このパラメータをベースに、Draft 1.0がリリースされた。
2015年は、少々めずらしい年となった。通常、Task Forceのミーティングは2カ月に1度が基本で、実際IEEE P802.3bp Task Forceも2013年、2014年は1/3/5/7/9/11月の6回づつミーティングが行われているが、2015年は1/2/3/5/7/9/11/12月と、8回もミーティングが開催されたのだ。
どうして急いだのかは不明だが、7月の時点で既にDraft 1.5のフィードバックをもとにDraft 2.0がリリースされており、9月のミーティングではJasPar（Japan Automotive Software Platform and Architecture：SAEやドイツのAUTOSARと同じく、日本における自動車業界の標準団体）からの質問状（Feedback from JasPar to the IEEE 802.3bp Task Force regarding Draft 2.0）が公開されるといった具合に、細かい作業はあるにせよ順調に作業は進み、2015年末にはDraft 3.0がリリースされる。
最終的には2016年3月にDraft 3.4がSponsor ballotを通過したことで、Task Forceの作業は終了。2016年6月30日にIEE Boardの承認も受け、同年9月20日にPublishされた。
さて、一応規格の方も説明しておく。1000BASE-T1の規格の対象となる範囲は100BASE-T1と同様にGMIIの先、つまりPCS/PMA/MDIとなる
エンコードは最終的に80B/81Bで、RS-FECはドラフトの通り（450,406）、シンボル速度は750MbaudのPAM3となった。100BASE-T1はシンボル速度が66.7Mzだったから、Data EyeのWidthは11分の1未満まで短縮された形になる。これそのものはそう難しくないのだが、問題は、車載環境でこれを実現できるか、である。
ちなみに到達距離であるが、最終的にはLink Segment Type AとType Bの2つが定義された。Type Aの方が必須で、これは1対のより対線を利用して15m以上の距離を接続可能とするものだ。これが通常の自動車向け規格である。別にType Bの方は航空機や鉄道、バスや大型トラックなどに加え、産業機器向けも考慮したもので、こちらは40m以上での接続が求められている。
EMC耐性やESD保護規格などに関する「TC12」の標準化は難航
さて、この標準化を受けて、OPEN Allianceの方もTC12（Test specifications for the compliance testing of IEEE 1000BASE-T1 Physical Interface devices）というTechnical Committeesを立ち上げ、IEEE 802.3bpには全く含まれていないEMC耐性やESD保護規格、相互接続性やテストの方法、System Imprementationなどの標準化作業を開始した訳だが、やはりそれなりに難航した。
現時点では、1000BASE-T1向けには以下のSpecificationが用意されている。
- Advanced Diagnostic PHY features：2018/10（1.0:Member only）、2022/09（2.2:Public）
- System Implementation Specification：2019/12（1.0:Member only）、2020/05（1.2:Public）
- Interoperability Test Suite：2017/12（1.0:Member only）、2022/09（1.8:Public）
- RGMII EPL Recommendation for Automotive Application：ISO 21111-2:2020（https://www.iso.org/standard/70621.html）
- Channel and Components Requirements - Link Segment Type A （UTP）：2018/01（2.0:Public）
- ESD Device Test Specification：2020/10（1.0:Public）
- EMC Test Specification for Common Mode Chokes：2018/01（1.0:Public）
- Transceiver EMC Specification：2017/12（1.0:Public）
- Channel and Components Requirements - Link Segment Type A （STP）：2019/07（1.0:Member only）、2020/06（2.0:Public）
- Physical Media Attachment Test Suite：2021/04（1.0:Member only）、2021/12（1.1:Public）
- Sleep/Wake-up Specification：2021/10（1.0:Public）
これを見ると分かるように、そもそも仕様が出そろったのは2020年以降だ。100BASE-T1の方はBroadR-Reachをベースにわりと早いタイミングで製品が市場投入されており、仕様も（やや後追いとはいえ）早めにそろったのだが、1000BASE-T1は製品投入も遅れており、当然実装やテスト仕様も遅れてそろった格好と言える。
ちなみにRGMII EPL（Electrical-Physical Layer）Recommendation for Automotive Applicationに関しては、v1.0が2014年8月14日にリリース（これはまだdraftで、Member only）されており、2016年10月にv2.2がPublicになったが、元々これは1000BASE-T1というよりはGbE全般に向けてRGMIIの仕様を定めたものだ。
そのため、1000BASE-T1以外にIEEE 802.3cz（GEPOF:Gigabit Ethernet over Plastic Optical Fibre）などもターゲットにしている。それもあって標準化は早かった格好だが、その後はOpen Allianceの規格ではなく、ISOの規格に移行してしまっている。
また、全ての仕様がTC12での策定ではなく、"Channel and Components Requirements - Link Segment Type A（STP）"とか"Channel and Components Requirements - Link Segment Type A（UTP）"はTC9が、"Sleep/Wake-up Specification"はTC10が、それぞれ作業を行っている。
製品は、100BASE-T1に遅れつつも、すでにいくつか存在する。具体的には以下だ。
- Broadcom BCM89883（量産出荷中）
- Marvell 88Q211x（量産出荷中）
- TJA1120（サンプル出荷中）
- TI DP83TG720S-Q1（量産出荷中）
といったあたりで、だいたい2019～2020年あたりから市場に製品投入が行われている。ただ、現状ではまだ100BASE-T1の方が実車に搭載されているのが普通で、1000BASE-T1に移行するのは、2024～2025年あたりからになるだろう。