基礎から学ぶ車載 Ethernet 技術（10）「1000BASE-T1」概要

1000BASE-T1 登場の背景

2015年に 100BASE-T1 の標準化が完了したが、当時から 100Mbps では帯域不足との指摘があった。主な理由はカメラ映像の伝送だ。既に実用化された 100BASE-T1 ではそれなりのカメラ映像対応を取っているが、ユーザ要求には限りがない。カメラの解像度を上げる、1秒間のフレーム数を増やす、カラー映像の分解能を上げる、などの要求が次々と出される。

100BASE-T1 に半年程度の遅れで IEEE802.3bp として 1000BASE-T1 は登場した。基本的な仕様は先行した 100BASE-T1 とほぼ同じだ。OPEN Alliance （One-Pair Ether-Net Alliance ） が当時設定した次のような仕様をほぼ引き継ぎ、新たにケーブル長 40m 以上が追加になっている。

• 1対シールドなし撚対線（1 pair UTP）
• 全2重/1000Mbps
• ケーブル15m 以上・・・・新たにケーブル長 40m 以上を追加

1000BASE-T1 は、自動車や産業用機器に必要な EMC や温度などの環境要件を満たし、1Gbps 全2重通信を 1対の撚対線を介して動作する通信方式だ。2つの接続形態がある。 1つは、15m 以上の非シールド平衡銅線ケーブル（UTP）を使用し、最大 4 個のインラインコネクタが使用できる自動車用リンクセグメント（リンクセグメントタイプ A） だ。もう 1 つのリンクセグメントは、 40m 以上の非シールド平衡銅線ケーブル（UTP）を使用し、最大 4 個のインラインコネクタが使用できる産業用機器、オートメーション機器や輸送機（航空機、鉄道、バス、大型トラック等）用リンクセグメントだ（リンクセグメントタイプ B）（ 「図1 1000BASE-T1 リンクセグメントタイプ A/B」 ）。

1000BASE-T1 はワイヤーハーネスを削減するため、IEEE802.3bu で規定される PoDL （ Power over Data Lines）と呼ばれる信号線給電にも対応している。1対（2本）の信号線で、双方向通信と給電を行うことで、ワイヤーハーネスの軽量化と省スペース化を実現している。定格インピーダンスは汎用 Ethernet の 2 倍の 100Ωだ。この点も、100BASE-T1 と変わらない。

1000BASE-T1 概要

1000BASE-T1は 1対の撚対線を介して 1000Mbps 双方向通信ができる物理層規格だ。ケーブル長は少なくとも15mで、4個の中継コネクタ（インラインコネクタ）を介してノード間を接続することができる（ 「図1 1000BASE-T1 リンクセグメント」 ）。定格インピーダンスは 100Ωで、汎用 Ethernet の2倍だ。

1000BASE-T1 は、IEEE802.3bp として 2016年標準化された。ワイヤーハーネスを削減するため、IEEE802.3bu で規定される PoDL （ Power over Data Lines）と呼ばれる信号線給電にも対応している。1対（2本）の信号線で、双方向通信と給電を行うことで、ワイヤーハーネスの軽量化と省スペース化を実現している。

符号化は汎用 Ethernet の 1000BASE-T とは異なり互換性がない。1000BASE-T1 の符号化は、80B81B（80bit to 81bit）変換、RS FEC 付加、スクランブル処理、3B2T（3bit to 2-ternary）変換を順次処理し PAM3（Pulse Amplitude Modulation 3-level）シンボルに変換し、基準クロック 750MHz のデータレートで 1000Mbps の伝送速度を実現している。シンボルレートは 375Mbps だ。

1000BASE-T1 の物理層は、PCS/PMA/PMD の3つの副層のみ規定しているだけだ（ 「図2 1000BASE-T1 物理層副層」 ）。規格上、第2層とのインタフェースは GMII のみが規定されているが、市販されている物理層デバイスでは様々な xMII をサポートしている。