イーサループ

Etherloop は、イーサネットの側面と他の技術を組み合わせたハイブリッド技術で、どちらかの技術だけでは実現できない結果を実現します。EtherLoop は、1990 年代に、標準ツイストペア電話回線 (POTS とも呼ばれる) を介して家庭の顧客に高速データ通信アクセスを提供するために開発されました。この技術開発は、当時ケーブルテレビプロバイダーによって提供され始めた高速ローカル データ アクセスに電話会社が対抗できるようにするために、 Northern Telecomで開始されました。^{[1] : 5}

Etherloop は、より幅広い用途を持つ通信アーキテクチャでもあります。技術的には、初期の EtherLoop は、イーサネット短距離物理ネットワークのプロトコル概念をデジタル加入者線(DSL) テクノロジと組み合わせ、数キロメートルの距離にわたる標準電話回線の従来の物理インフラストラクチャ上で音声とデータの伝送を組み合わせることを容易にしました。プロジェクトの目標は、高品質で高速なデータ伝送を維持しながら、ADSLとHDSLの制限を克服することでした。イーサネットと DSL の機能を組み合わせ、デジタル信号プロセッサ(DSP) を使用して「ツイストペア銅線から最大限の帯域幅」を実現することで、EtherLoop は、1990 年代から 2000 年代の POTS 回線を介したデータの当初の用途よりもはるかに幅広いデータ ネットワーキング要件に対応できるアーキテクチャになりました。^{[1] : 5、28}

「イーサループ」と呼ばれる他の技術も開発されており、2020年代の自動車の車内通信への利用もその1つで、ギガビットイーサネット物理ネットワークと独自のタイムスライスネットワークプロトコルを使用して、自動車のサブシステムのほぼリアルタイムの冗長制御とフィードバックを実現しています。 ^{[2] [3]}

EtherLoop は、1990 年代に Elastic Networks 社によって開発され、標準的なツイストペア電話回線を介して家庭の顧客に高速データ通信アクセスを提供することを目的としていました。この技術開発は、当時ケーブルテレビプロバイダーによって提供され始めた高速ローカル データ アクセスに電話会社が対抗できるようにするために、Northern Telecom 社の Jack Terry 氏によって開始されました。^{[1] : 5}

1999年、EtherLoopテクノロジーは、適切な条件下では、最大6.4km（21,000フィート）の距離で最大6メガビット/秒の速度を実現できました。^[1]

電話会社のEtherLoop設計では、デジタル加入者線（DSL）通信技術とイーサネットローカルエリアネットワーク技術の基本概念を採用し、従来の標準的なツイストペア電話回線、または従来の電話サービス（POTS）の物理インフラストラクチャ上で音声とデータの伝送を組み合わせて使用​​​​できるようにしました。^{[1] ：5}

以前の DSL 実装 (非対称 DSL (ADSL) および高ビット レート DSL (HDSL)) には、電話ネットワークでの採用を制限する技術的な問題がありました。高速データを送信するには、銅線全体の信号レベルを駆動するためにかなりの電力が必要です。送信される信号が増えると、電話配線で使用される一般的な 25 または 50 の密に束ねられたペアの他の銅線とのクロストークが発生します。

DSL サービスが理論上のパフォーマンスの最大値に到達するには、ほぼ理想的な加入者ループが必要です。しかし、現実の世界では、ほとんどの加入者ループは理想からは程遠いものです。ワイヤのゲージが変わることがあります ( POTS サービスでは22 ゲージから 26 ゲージの範囲)。これにより、通過する信号に歪みや干渉が発生します。また、ループにブリッジ タップがある場合もあります。この場合、ワイヤはメイン ループに接続されていますが、遠端には何も接続されていません。接続されていないブリッジ タップは信号に反射を引き起こします。つまり、入力信号の一部が後方に跳ね返り、この反射が元の信号に干渉します。 ^{[1] : 7}

電話会社環境でDSLを動作させるために必要な継続的な電力レベルは、従来の電話サービスよりも放散する必要のある熱を増加させ、コンポーネントのコストも増加させました。^{[1] ：7–10}

Telco EtherLoop は、イーサネットと DSL の機能を組み合わせ、デジタル信号プロセッサ(DSP) を使用して「ツイストペア銅線から最大限の帯域幅」を実現することで、高品質で高速なデータ伝送を維持しながらいくつかの制限を克服しました。これにより、EtherLoop は、1990 年代から 2000 年代の POTS 回線を介したデータの元のアプリケーションよりもはるかに幅広いデータ ネットワーキング要件に対応できるアーキテクチャになりました。^{[1] : 5, 28} 1999 年の最初の EtherLoop 実装では、半二重/双方向通信アプローチ (ただし、一度に 1 方向のみで、同時ではありません) とバースト パケット配信を使用して、1990 年代後半の従来の高速 DSL サービスのいくつかの深刻な副作用を軽減しました。そのため、EtherLoop 伝送は、電話会社のアプリケーションでの回線品質の低下、ブリッジ タップなどによって引き起こされる干渉の影響を受けにくくなっています。^{[1] : 8–12}

その後、自動車システムにおける EtherLoop の応用では、以下の「アプリケーション」セクションで説明するように、EtherLoop 設計ソリューションによってさまざまな問題が克服されました。

• EtherLoop は、1990 年代後半に電話会社が従来の物理的なPOTSインフラストラクチャ上で音声とデータの伝送を容易にするために最初に採用されました。^{[1] : 7–12} EtherLoop は、イーサネットの制限である約 150 m (490 フィート) を超えるネットワークでも優れたパフォーマンスを発揮し、最大 6.4 km (21,000 フィート) の距離で最大 6.4 メガビット/秒を実現できます。また、理論上は、約 910 m (3,000 フィート) の短い距離で標準的な電話会社の配線を介して 10 メガビット/秒を実現できます。^{[1] : 18, 27}

• EtherLoop は、ループの長さが非常に長い、または回線品質が悪い地域で、さまざまなインターネット サービス プロバイダーによって導入されています。一部の EtherLoop モデム (Elastic Networks 製) は、「セントラル オフィス モード」を提供します。このモードでは、2 つのモデムが電話回線を介して背中合わせに接続され、LAN拡張機能として使用されます。このモードが使用される状況の例として、ストレート イーサネットでは到達できないほど遠い建物にイーサネットを拡張する場合が挙げられます。^{[引用が必要]}

• 自動車の車内通信。2023年、テスラはサイバートラックの小型トラックにイーサループ（EtherLoop by Teslaと表記）を独自に実装し始めました。ほぼリアルタイムの制御とフィードバックを実現する独自のタイムスライス ネットワーク プロトコルを備えたギガビット イーサネット2 線式物理ネットワークが、ステアバイワイヤ、モーター制御、すべての車両コントローラー、アクティブロードノイズ キャンセレーション付き車両オーディオなど、すべての自動車サブシステムに使用されています。テスラは、マイクロ秒単位の同期でミリ秒単位の遅延を実現し、さらに冗長制御も実現しました。これは、1 つのパスが切断または不良の場合でも、データが物理ループ上を双方向に移動するためです。EtherLoop アーキテクチャへの移行により、エンドポイントの数がテスラの以前の最新車両であるモデル Yよりも 35% 増加したにもかかわらず、車両全体の配線量が大幅に削減されました（68%平均配線長も大幅に短くなり、総帯域幅は従来の車両コントローラーの従来の 500 kb/s データレートの 200 倍になります。EtherLoop アーキテクチャへの移行により、製造される車両 1 台あたりのコストが大幅に削減されるとともに、信頼性が向上し、デバッグとサービスの機能が強化されました。^{[2] [4] Tesla は、2023～24 年の Cyber​​truck で、ソフトウェア定義コントローラーとともに独自の EtherLoop プロトコルを使用しています。Tesla}の次世代車両で使用される技術の次のイテレーションでは、従来の自動車CAN バスアーキテクチャで一般的な車両間配線を完全に排除する予定です。^[3] 1 Gb/s の帯域幅と低レイテンシを備えたEtherLoop ネットワークは、車内の複数のスピーカーを通じてロードノイズを抑制した高忠実度のオーディオを提供できます。^[4]一方、従来の CAN バス自動車システムは最大 10 Mb/s の帯域幅しかサポートしておらず、オーディオ信号は別配線システムを介して提供する必要があります。^[3]

• ファーストマイルのイーサネット（特に2BASE-TL）