PLCA の仕組み｜用語集｜T&Mコーポレーション

10BASE-T1S の最大の特徴とも言える PLCA（Physical Layer Collision Avoidance：物理層衝突回避） について解説します。

従来のイーサネット（CSMA/CD）は「早い者勝ち」でデータを送信し、衝突が起きたら待機するという仕組みでしたが、これでは車載制御で必須となる「リアルタイム性（遅延の予測可能性）」が担保できません。これを解決するのが PLCA です。

PLCA の動作原理

PLCA は、バスに接続された各ノード（ECUなど）に ID を割り振り、送信権を順番に回していく 「タイムスライシング（ラウンドロビン）」 のような仕組みを採用しています。

1. 送信権の巡回（BEACON）

ネットワーク上の「主導権」を持つノード（Node 0）が、周期的に BEACON（ビーコン） 信号を送出します。これを合図に、各ノードの送信タイムスロットがスタートします。

2. 送信チャンス（Transmit Opportunity）

各ノードには ID 0、ID 1、ID 2 ... と順番に送信チャンスが回ってきます。

送信データがある場合: 自分の順番が来たらデータを送信します。
送信データがない場合: 非常に短い待ち時間（静止時間）のあと、自動的に次の ID のノードへ送信権が移ります。

3. 衝突の完全回避

各ノードは「自分の番」が来るまで送信を待機するため、物理的なデータの衝突が発生しません。これにより、バスの帯域を最大限（理論値の 10Mbps 近くまで）活用でき、かつ最悪のケースでも「次の BEACON までには必ず順番が来る」という遅延の保証が可能になります。

PLCA のメリット（車載視点）

メリット	説明
決定論的（Deterministic）	通信の最大遅延が計算可能なため、ブレーキやステアリング制御に使える。
高効率	衝突によるデータの再送が発生しないため、高負荷時でもスループットが落ちない。
動的な帯域利用	送信するものがないノードはスキップされるため、CAN のように固定枠で無駄が出るのを防げる。

補足：バーストモード

PLCA には「バーストモード」という機能もあり、1回の送信チャンスで複数のパケットを連続して送ることも可能です。これにより、特定のノードが一時的に大量のデータを送る必要がある場合でも柔軟に対応できます。

次のステップ

PLCA は物理層（PHY）で処理されるため、上位のソフトウェア層からは通常のイーサネットとして見えます。

もしご興味があれば、「PLCA を実装するためのレジスタ設定」や、「10BASE-T1S 対応の主要な PHY チップ（ADI の ADIN1110 など）」の比較についてもお話しできます。いかがいたしますか？

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PLCA の仕組み