Infineon社車載イーサネットスイッチデバイス「88Q5152」を使用し、IEEE802.1CB（FRER）をマイコンレスで実現

車載ECUはイーサネットで接続されます。ケーブル断やコネクター不良で通信が途絶すると、運転支援系（ブレーキ/ステアリング制御など）では安全に直結します。このリスクに備え、ECU間では複数経路による冗長化が求められます。代表例が IEEE 802.1CB で、フレームを複製して別経路に流し、受信側で重複を除去します。
車載イーサネットスイッチデバイス「 88Q5152」は、外部マイコンを置かない構成でも IEEE 802.1CB を実現できます。本稿では、88Q5152評価ボードを用い、外部マイコン及び 88Q5152 内蔵CPUを使用しない条件で、送信複製／受信重複除去／片系断時の挙動を確認した結果を示します。

88Q5152はどのような特徴を持つデバイスでしょうか?

88Q5152は、1000BASE‑T1 PHYとMACsecを内蔵する9ポート車載イーサネットスイッチです。ECU間ネットワークでセキュア通信（MACsec）とAVB/TSN機能を同一デバイスで扱える点が特徴です。さらに、デュアルコア ARM R52 CPU と高速 SerDes を備えます。TSN関連では IEEE 802.1CB を含む複数規格をサポートします。本稿では、このうち冗長化を実現する 802.1CB に焦点を当てます。

IEEE802.1CBとは？

掲載中の記事「IEEE802.1CBとは」（https://www.nexty-ele.com/technical-column/ethernet_seamless/）では、IEEE802.1CBの概要を解説しています。本規格は、同一フレームを複数の経路へ複製して送信し、受信側で重複フレームを識別・破棄することで通信の冗長性と信頼性を向上させる技術です。

88Q5152の評価ボードで、IEEE802.1CB機能を実現

今回、 88Q5152評価ボードを用いて、IEEE802.1CBをマイコンレスで実現しました。評価ボードには 88Q5152 に接続する外部マイコンを搭載していません。また、マイコンレス条件を明確にするため、88Q5152 内蔵CPUを無効（disabled）設定にして検証しました。

送信側のフレーム複製

88Q5152 に対し、フレーム複製と出力ポート指定に関する設定を行い、R‑Tag付きの同一フレームが2ポートから出力されることを確認しました（観測点：送信側出力ポート）。
検証内容および結果は以下のとおりです。

受信側のフレーム重複除去

88Q5152に対して、重複除去と出力ポート指定の設定を行い、受信側で R‑Tagが除去され、重複が抑止された単一フレームのみが指定ポートから出力されることを確認しました（観測点：受信側出力ポート）。
検証内容および結果は以下のとおりです。

ケーブルを抜いて片系経路を遮断した条件でも、受信側で R‑Tag除去後の単一フレーム出力を確認しました。
検証内容および結果は以下のとおりです。

まとめ

Infineon社車載イーサネットスイッチデバイス「88Q5152」を使用することにより、マイコンレスでIEEE802.1CBを実現できることを確認いたしました。本規格導入を検討されている場合、88Q5152を候補に加えていただく価値があると考えます。まずは本稿の検証条件をベースに、評価ボードで自社構成に近い形で再現確認することをおすすめします。