KR100880101B1 - Ｔｄｍａ 통신 시스템 및 그 개시 방법과 이 통신 시스템을 갖는 전동 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시분할 다중 프로세스에서 공통 전송 매체를 통해 정보를 전송하기 위한 적어도 두 개의 통신 노드를 갖는 통신 시스템에 관한 것이다. 시스템 개시 동안, 적어도 하나의 노드는 규칙적인 방식으로 적어도 하나의 슬롯을 이용하는 제 1 신호가 전송 매체 내에 이미 존재하는지의 여부를 검사하도록 제공된다. 만약 제 1 신호가 존재하면, 상기 노드는 상기 제 1 신호를 무결성에 대해 테스트하도록 설계되고, 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 제 2 신호를 송신하도록 설계되며, 제 2 신호에 의해 주어진 시간 프레임 내의 프로그램 가능한 위치가 제 1 신호에 의해 이용된 타임 슬롯에 할당된다.

Description

ＴＤＭＡ 통신 시스템 및 그 개시 방법과 이 통신 시스템을 갖는 전동 차량{TDMA COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 시분할 다중 프로세스에서 공통 전송 매체를 통한 정보의 전송을 위해 적어도 두 개의 통신 노드를 갖는 통신 시스템에 관한 것이다.

이러한 통신 시스템은 예를 들어, VDI report no. 1547, 2000, pp.23 ff.(FlexRay Communication System)에 공지되어 있다.

이 통신 시스템에는 공통 전송 매체에 대한 다양한 통신 노드의 액세스를 제어하기 위한 시분할 다중 프로세스가 제공된다.

프레임 주기(cycle time)에 대응하는 반복 패턴으로 프레임 구조로 모든 통신 노드에 의해 메시지가 전송된다. 사용된 프로토콜에 따라서, 이들 메시지는, 예를 들어 특별한 기호 또는 신호 샘플과 같은 다양한 구조를 취할 수도 있는데, 이들은 이미 전송될 정보를 나타내고 있거나, 또는 프로토콜 및 애플리케이션 데이터와 관련된 정보를 포함할 수도 있는 규정된 포맷 요소를 갖는 메시지로서 형성될 수도 있다.

예를 들어, 충돌하기 쉬운 랜덤 액세스와 같은 다른 액세스 절차를 위해 프레임 구조의 소정의 영역이 추가적으로 확보된다.

시스템이 개시되면, 예를 들어 각각의 노드에 전력이 공급되는 예측 불가능한 순서로 발생되는 무작위의 순서로 노드들이 활성화된다. 상기 공지된 시스템에서 각각의 활성화된 노드는 소정의 기간 동안 종래의 기술에 의해 통신 매체를 관찰하여 프레임 구조가 이미 설정되었는지를 테스트하며, 이에 기초하여 자신을 동기시킬 수 있다. 만약 적어도 하나의 규칙적으로 이용된 타임 슬롯 또는 특정 패턴의 이용된 타임 슬롯을 발견하면, 예를 들어 전체 검사(a check total)에 의해 그 안에 존재하는 메시지를 무결성에 대해 테스트한다. 활성화된 노드는 이 메시지를 해석하여, 시간적인 위치(temporal position) 및 콘텐츠(contents)로부터 자신의 전송 슬롯의 위치를 확인하는데, 상기 콘텐츠는 예를 들어 프레임 구조 내의 규칙적으로 이용된 타임 슬롯의 시간적인 위치를 나타내는 명백한 식별자이다.

만약, 각각의 노드가 전송 매체 내의 규칙적으로 이용된 타임 슬롯을 발견하지 않으면, 규칙적인 방식으로 주기에 의해 주어진 반복율로 메시지 송신을 개시할 것이다. 그러면, 다른 노드들은 이 메시지에 그들을 동기시킬 것이다.

둘 이상의 노드가 제 1 메시지를 동시에 송신하는 특별한 경우는 결국 충돌을 불러일으키는데, 이것은 몇몇 공지되어 있는 방법들 중 하나에 의해 해결될 수 있다.

만약 부적절한 노드가 무효 메시지(an invalid message) 송신을 개시하면, 다른 노드들은 이 메시지에 동기될 수 없을 것이다. 반면에, 매체는 규칙적인 간격으로 이용되며, 따라서 다른 노드들은 그들의 대기 위치에 남아있게 된다. 이 시스템은 이 경우에 부적절한 노드에 의해 차단된다.

매체를 차단하는 무효 메시지의 반복 전송을 통해 부적절한 노드가 전체 시스템 개시를 영구적으로 차단하는 것을 막기 위해, 동기화된 통신이 확립되어야 하는 시스템 개시 알고리즘 내에서 주기 또는 최대 시도 횟수를 규정하는 것이 공지되어 있다. 만약 이것이 이루어지지 않는다면, 예를 들어 규정된 기간 동안 전송 노드가 비활성으로 되어야 하며, 따라서 통신 프레임의 제공을 통해 다른 노드가 시스템 개시를 행할 수 있다. 완료되지 않은 조건에 기초하여 일단 설정된 상태를 유지하는 역할을 하는 타임아웃 간격을 근거로 한 이러한 해결책은, 예를 들어, K. Pahlavan 및 A.Levesque의 "Wireless Information Networks" 1995(ISPN : 0-471-10607-0), pp.464ff에 채널 액세스 방법 ALOHA에 대해 개시되어 있다. 따라서 부적절하게 동작하는 노드는 매체로부터 스위치 오프되거나 제거되어야 하는 이 해결책에 있어서, 상기 노드는 네트워크에서 부적절하게 동작하더라도 여전히 보안 동작을 수행할 수 있다는 것이 전제 조건이다.

본 발명의 목적은 부적절한 전송 노드의 경우에도 확실한 시스템 개시를 보호하는 대체적인 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 상기 시스템 개시 동안 규칙적인 방식으로 적어도 하나의 슬롯을 이용하는 제 1 신호가 상기 전송 매체에 이미 존재하는지의 여부를 모니터링하는 적어도 하나의 노드가 제공되고, 제 1 신호가 존재하면, 상기 노드는 상기 제 1 신호를 무결성에 대해 테스트하도록 설계되고, 상기 노드는 상기 제 1 신호의 무결성이 부적절한 경우에 제 2 신호를 송신하도록 설계되고, 상기 제 2 신호에 의해 주어진 시간 프레임 내의 프로그램 가능한 위치가 상기 제 1 신호에 의해 이용된 타임 슬롯에 할당되는 통신 시스템에 의해 달성된다.

적어도 하나의 통신 노드는 시스템 개시 동안 규칙적으로 이용된 타임 슬롯이 전송 매체 내에 존재하는지의 여부를 테스트한다. 만약 존재한다면, 노드는 이 신호의 무결성을 테스트한다. 즉, 노드는 이 행위(activity)를 메시지로서 해석하려고 시도한다. 예를 들어, 잘못된 전체 검사(check total), 코딩 에러, 또는 기타 다른 환경 때문에 이것이 불가능하면, 노드는 이 타임 슬롯을 부적절한 것으로 식별할 것이다.

그 결과, 노드는, 부적절하게 이용된 타임 슬롯이 규정된 위치를 차지하는 방식으로 스스로 시간 프레임 구조를 구성한다. 마지막으로, 노드는 새로운 시간 프레임 구조 내에 그 노드를 위해 제공된 타임 슬롯 내의 메시지의 송신을 개시한다. 이제 네트워크 내 다른 노드는 이 노드에 의해 올바르게 송신된 메시지와 동기될 수 있다.

이 통신망의 주요한 이점은 하나의 부적절한 노드에 의해 전체 통신 시스템이 차단되는 것을 회피하는 것이다.

잘못된 노드 자체에 의한 에러 처리에 대한 특별한 이점은 독립 유닛이 에러 인식 및 처리를 수행한다는 사실에 기인한다. 이 유닛은 적어도 하나의 관여 노드에 의해 형성된다.

바람직하게는, 통신 시스템의 각각의 노드가 에러 처리를 위해 제공될 수 있다. 이 경우, 각각의 노드는 전송 매체 내의 위치를 독립적으로 테스트하여 판단한다. 따라서 잘못된 위치가 인식되어 규정된 방식으로 처리되는 신뢰도가 향상된다.

상기 바람직한 실시예에서 몇몇 노드가 부적절한 타임 슬롯의 존재를 동시에 인식하면, 이들은 모두 새로이 동시에 시간 프레임 구조를 규정할 것이며, 자신의 타임 슬롯의 전송을 통해 일반적인 시간 프레임으로서 이것을 제공하려고 시도할 것이다. 이 단계에서의 충돌은 에러가 없는 개시 동작에서와 똑같이 공지된 방법으로 처리될 수도 있다. 이것을 위해, 예를 들어, 플렉스레이(FlexRay) 통신 시스템에서의 충돌 처리에 대한 VDI report no. 1547, 2000, pp. 23 ff.에 공지된 방법이 이용될 수도 있다.

또한, 부적절한 타임 슬롯이, 예를 들어 시간 프레임 구조에서 특히 중요한 소정의 위치와 충돌하는 것이 회피된다. 대신에, 사전에 규정된 시간 프레임 구조 내의 고정된 위치로 이동한다. 결국, 부적절한 타임 슬롯이 시스템 내 가장 낮은 우선 순위의 메시지 위치로 이동되므로, 부적절한 타임 슬롯 내에 포함된 시스템의 기능적인 손실이 최소화된다.

제 1의 부적절하게 전송된 노드 그 자체가 제 2 노드에 의한 에러 인식 및 에러 처리 후의 원위치에서 전송 프로세스를 회복하는 경우, 즉, 제 2 노드에 의한 새로운 일반적인 시간 프레임 구조를 제공하는 것은 단지 바람직한 특별한 경우이다. 에러 가정은 전체적으로 부적절한 동작을 갖는 제 1 노드로부터 발생하므로, 상기 제안된 방법은 특히 제 1의 부적절한 전송 노드가 시간적으로 최초의 순간에 후속하는 적어도 하나의 타임 슬롯을 차지하는 경우와 관련이 있다.

본 발명은 모든 자동으로 개시하는 통신 시스템에 바람직하게 적용될 수도 있다.

상기 제안된 통신 시스템은 신뢰도에 있어서 중요하며, 또한, 예를 들어, 자동차, 비행기 산업 시설의 제어 등에서와 같이 적어도 하나의 부적절한 노드가 존재하는 경우에 통신 시스템의 신뢰할 수 있는 개시가 보호되어야 하는 애플리케이션에 특히 적합하다.

또한, 본 발명은 에러가 있는 경우에도 인위적인 개입없이 개시할 수 있어야 하는 시스템에 유용하다. 액세스가 어려운 위치의 애플리케이션 또는 광역에 분포되어 있는 통신망이 여기에 관련된다.

청구항 2에 청구된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 부적절한 타임 슬롯이 발생하는 경우 나머지 노드는 충돌없이 통신할 수 있도록 타임 프레임 내에 이 부적절한 타임 슬롯을 수용하는 역할만 하는 특별한 예비 타임 슬롯이 제공된다.

청구항 3에 청구된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전용 예비 타임 슬롯이 사용되지 않지만, 부적절한 타임 슬롯은 가장 낮은 우선권을 갖는 메시지를 위해 확보된 타임 슬롯 내에 위치한다.

청구항 4에 청구된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 부적절한 타임 슬롯은 대기 시간 및 메시지 우선 순위에 의해 통신 시스템의 노드의 동적 액세스를 가능하게 하는 시간 프레임의 영역 내에 위치한다. 이러한 동적 타임 슬롯은 예를 들 면, VDI report no. 1547, 2000에 보다 상세히 설명되어 있는 플렉스레이 통신 시스템에 제공된다. 동적 액세스 가능성을 갖는 이러한 시스템에서, 부적절한 타임 슬롯은 바람직하게는 동적 타임 슬롯의 개시에 위치할 수 있으며, 따라서 이 타임 슬롯의 나머지는 메시지의 동적 관리를 위해 더 이용가능하다. 한편, 부적절한 타임 슬롯은 동적 타임 슬롯의 끝에 위치하여 단순히 가장 낮은 우선 순위를 갖는 메시지와 간섭한다.

청구항 5에 청구된 본 발명의 바람직한 실시예는 전용 타임 슬롯 동안 무작위의 충돌하기 쉬운 액세스를 갖는 통신 시스템과 관련된다. 이러한 시스템에서 부적절한 타임 슬롯을 무작위의 충돌하기 쉬운 액세스를 위해 제공되는 시간 프레임의 영역 내에 위치시키는 것이 바람직한데, 그 이유는 어쨌든 여기서 충돌이 고려되며, 따라서 충돌을 처리하기 위한 프로세스가 통신 시스템에 의해 이미 제공되기 때문이다.

청구항 6에 청구된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전체 시간 프레임의 결정에 관하여 결정을 행한 노드가 된 노드는 메시지의 대응하는 특징을 수행한다. 부적절하게 전송하는 노드가 시스템에서 인식되었고 잘못 식별된 타임 슬롯이 새롭게 위치되었다는 것은 전체 통신 시스템, 특히 다른 노드에 통보된다. 그 결과, 잘못된 타임 슬롯의 새로운 배치에 의해 불리해진 노드는 예를 들어, 자신에게 할당된 타임 슬롯을 차단함으로써 적절한 대책을 취할 수 있다. 가능한 대책으로는, 예를 들어, 적어도 제한된 동작이 관련 애플리케이션에서 유지될 수 있거나 불완전한 상태가 관련 애플리케이션에서 회피되는 보호된 상태로 전체 시스템의 제어된 전송을 수행하는 것을 들 수 있다.

그러나, 대응하는 제어 애플리케이션에 의해 제어된 보다 복잡한 반응이 또한 가능하다. 잘못된 타임 슬롯의 새로운 배치에 의해 손상된 노드는 새로운 시간 프레임 내의 예약된 영역으로 전송 윈도우에 의해 동적으로 전환될 수 있다. 그러나, 이 목적을 위해서는, 잘못된 노드가 인식되었으며 이 잘못된 노드의 타임 슬롯이 다른 노드에 의해 규정된 시간 프레임 내에 새롭게 위치되었다는 것이 관련 노드에게 통보되어야 한다. 예를 들어, 메시지 포맷 내 또는 메시지 데이터 그 자체 내의 규정된 요소에 의해 특징이 얻어질 수 있다.

청구항 7은 본 발명에 따른 방법과 관련되며, 청구항 8은 본 발명에 따른 TDMA 신호와 관련되고, 청구항 9는 본 발명에 따른 통신 시스템을 갖는 차량에 관련된다.

이하, 도 1 내지 4를 포함하는 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 네 개의 노드와 공통 전송 매체를 갖는 통신 시스템을 도시한 도면.

도 2는 정적 부분과 동적 부분을 갖는 시간 프레임을 갖는 통신 시스템의 제 1 노드에 의해 전송된 TDMA 신호의 시계열(time sequence)을 도시한 도면.

도 3은 시스템 개시의 경우에 통신 시스템의 전송 매체에서 발생하는 신호의 시계열을 도시한 도면.

도 4는 제 1 신호에 대해 이동된 시간 프레임을 갖는 통신 시스템의 제 2 노드에 의해 전송된 제 2 신호를 도시한 도면.

도 1은 네 개의 통신 노드(0, 1, 2, 3)를 갖는 통신 시스템을 도시한다. 네 개의 통신 노드(0 내지 3)는 각각 공통 전송 매체(5)에 결합된다. 공통 전송 매체(5)는 예를 들어 전동 차량의 버스 시스템, 특히 플렉스레이(FlexRay) 프로토콜에 따라 동작하는 통신망일 수도 있다. 공통 전송 매체(5)는 시분할 다중 프로세스에서 네 개의 통신 노드에 의해 이용된다.

도 2는 통신 시스템의 노드(2)에 의해 전송된 TDMA 신호의 시계열(time sequence)을 도시한 것이다. TDMA 신호의 시간 프레임은 정적 부분(6)과 동적 부분(7)을 포함한다. 정적 부분(6)은 네 개의 타임 슬롯(10, 11, 12, 13)을 갖는다. 동적 부분(7)은 이들에 후행한다. 정적 부분(6)과 동적 부분(7)은 프레임 주기(T_cyc)에 따라서 주기적으로 반복한다. 정적 부분(6)의 타임 슬롯(10)은 전송 매체를 통한 전송을 위해 통신 시스템의 노드(0)에 제공된다. 마찬가지로, 타임 슬롯(11, 12, 13)은 통신 시스템의 노드(1, 2, 3)를 위해 예약(reserve)된다.

동적 부분(7)은 각각의 노드(0 내지 3)를 유연하고 동적으로 액세스하는데 이용될 수 있다. 이러한 동적 타임 슬롯은, 예를 들어 플렉스레이(FlexRay) 통신 시스템에 제공되는데, 이는 VDI report no. 1547, 2000에 보다 자세히 설명되어 있다.

도 3은 시스템 개시의 경우에 통신 시스템의 통신 매체(5)에서 발생하는 신호의 시계열을 예로서 도시한 것으로서, 여기서 노드(2)는 부적절한 신호를 전송하고 노드(3)는 상기 부적절하게 주기적으로 전송된 신호에 반응한다.

먼저 노드(2)는 이 노드에 제공된 타임 슬롯(12) 내에서 규칙적인 간격으로 전송 매체(5)를 통해 신호(8)를 송신한다. 신호(8)는 에러에 영향을 받는다. 즉, 다른 노드(0, 1, 3)에 의해 메시지로서 해석될 수 없다. 이것은, 예를 들어 부적절한 전체 검사, 코딩 에러 또는 기타 이유 때문일 수도 있다. 신호(8)의 오류는 도 3에 번개 표시로 도시되어 있다.

도 4는 시스템 개시시 노드(3)의 동작을 나타낸다. 시스템 개시시, 노드(3)는 타임 슬롯을 올바르게 이용하는 신호가 전송 매체(5) 내에 이미 존재하는지의 여부를 테스트한다. 노드(3)는 노드(2)에 의해 전송된 신호(8)를 검출하여 무결성에 대해 테스트한다. 노드(3)는 신호(8)의 테스팅시에 예를 들어, 부적절한 전체 검사(check total) 때문에 신호(8)가 부적절하다는 것을 검출한다. 이것은 도 4에 화살표 15로 나타나 있다.

그럼에도 불구하고, 통신 시스템의 개시를 위해, 노드(3) 그 자체는 통신 매체(5) 상에서 규칙적인 간격으로 신호(9) 전송을 개시한다. 이것은 도 3에 도시되어 있다.

노드(3)의 신호(9)에 의해 제공된 시간 프레임은 도 4에 다시 도시되어 있다. 노드(3)는 그것을 위해 확보된 시간 프레임의 정적 타임 슬롯(13)을 이용한다. 노드(3)에 의해 제공된 시간 프레임은, 부적절한 신호(8)에 의해 이용된 타임 슬롯이 시간 프레임의 동적 범위(7)의 끝에서 발생하도록 선택된다. 이러한 시간 프레임의 이동은, 부적절하게 전송하는 노드(2)가 가장 낮은 우선 순위의 메시지에서만 교란을 일으키도록 하는데, 상기 메시지는 시간 프레임의 동적 부분(7)의 끝에서의 전송을 위해 제공된다. 노드(3)는 이제 도 4에 도시된 시간 프레임에 따라서 그것을 위해 제공된 정적 타임 슬롯(13) 내의 올바른 에러가 없는 메시지를 전송한다. 통신 시스템의 다른 노드(0 및 1)는 노드(3)에 의해 전송된 에러가 없는 신호에 동기될 수 있으며, 타임 슬롯(10 및 11)을 이용할 수 있다. 따라서 시스템 개시는 부적절하게 전송하는 노드(2)가 있음에도 보호된다.
그 대신에, 노드(2)의 부적절한 신호(8)는 동적 범위(7)의 시작에서 위치될 수도 있으므로, 이 동적 범위(7)의 나머지도 또한 메세지의 동적 관리를 위해 이용 가능하다.

Claims (9)

1. 시분할 다중 프로세스에서 공통 전송 매체를 통해 정보를 전송하기 위한 적어도 두 개의 통신 노드를 갖는 통신 시스템에 있어서,

   상기 시스템 개시 동안 규칙적인 방식으로 적어도 하나의 타임 슬롯을 이용하는 제 1 신호가 상기 전송 매체에 이미 존재하는지의 여부를 모니터링하는 적어도 하나의 노드가 제공되고,

   제 1 신호가 존재하면, 상기 노드는 상기 제 1 신호를 무결성에 대해 테스트하도록 설계되고,

   상기 노드는 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 제 2 신호를 송신하도록 설계되고, 상기 제 2 신호에 의해 주어진 시간 프레임 내의 프로그램 가능한 위치가 상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯에 할당되며,

   상기 통신 시스템의 상기 시간 프레임 내에 예비 타임 슬롯이 제공되고, 상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯은 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 상기 제 2 신호의 상기 시간 프레임의 상기 예비 타임 슬롯에 소속되는

   통신 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯은 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 낮은 우선 순위를 갖는 상기 제 2 신호의 상기 시간 프레임의 영역에 소속되는

   통신 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯은 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 상기 통신 시스템의 상기 노드 각각의 동적 액세스를 위해 확보되는 상기 제 2 신호의 상기 시간 프레임의 영역에 소속되는

   통신 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯은 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 상기 통신 시스템의 상기 노드 각각의 랜덤한, 충돌하기 쉬운 액세스를 위해 확보되는 상기 제 2 신호의 상기 시간 프레임의 영역에 소속되는

   통신 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 신호의 불완전한 무결성은, 상기 제 2 신호가, 불완전한 무결성의 제 1 신호가 상기 전송 매체에서 검출되었음을 상기 통신 시스템의 상기 노드에게 통지하는 특징적인 정보를 구비하는 것을 규정하는

   통신 시스템.
7. 시분할 다중 프로세스에서 공통 전송 매체를 통해 정보를 전송하기 위한 적어도 두 개의 통신 노드를 갖는 통신 시스템을 개시하는 방법에 있어서,

   상기 시스템 개시 동안 규칙적인 방식으로 적어도 하나의 타임 슬롯을 이용하는 제 1 신호가 상기 전송 매체에 이미 존재하는지의 여부를 모니터링하는 적어도 하나의 노드가 제공되고,

   제 1 신호가 존재하면, 상기 노드는 상기 제 1 신호를 무결성에 대해 테스트하도록 설계되고,

   상기 노드는 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 제 2 신호를 송신하도록 설계되고, 상기 제 2 신호에 의해 주어진 시간 프레임 내의 프로그램 가능한 위치가 상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯에 할당되며,

   상기 통신 시스템의 상기 시간 프레임 내에 예비 타임 슬롯이 제공되고, 상기 제 1 신호에 의해 이용된 상기 타임 슬롯은 상기 제 1 신호의 무결성이 불완전한 경우에 상기 제 2 신호의 상기 시간 프레임의 상기 예비 타임 슬롯에 소속되는

   통신 시스템 개시 방법.
8. 삭제
9. 제 1 항에 청구된 통신 시스템을 갖는 전동 차량.

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