KR102639081B1 - 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷 통신 기능이 탑재되어 차량 내 장착되는 전자 제어 장치에서의 소모 전력 절감 방법은 재시동에 따라 물리 계층을 초기화하고, 전송 모드를 데이터 모드로 설정하는 단계와 상기 이더넷 통신을 위한 제1 주파수의 클락 신호를 생성하는 단계와 송신할 정상 프레임의 존재 여부를 확인하는 제1 확인 단계와 수신 신호 심볼에 기반하여 유휴 프레임을 확인하는 제2 확인 단계와 상기 제1 내지 제2 확인 단계의 확인 결과에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수 변환 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 차량용 이더넷 통신에 소모되는 전력을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING ETHERNET POWER CONSUMPTION OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 차량 내 이더넷 통신망에 유휴 프레임(Idle Frame)만 존재 시 클락을 가변하여 이더넷 통신의 소모 전력을 줄이는 것이 가능한 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이더넷(Ethernet)은 가장 광범위하게 설치된 근거리통신망 기술이다. 지금은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3에 표준으로 정의되어 있지만, 이더넷은 원래 제록스에 의해 개발되었으며, 제록스와 DEC 그리고 인텔 등에 의해 발전되었다.
현재 대중화된 CAN(Controller Area Network) 기반의 차량 내부 통신을 차량용 이더넷(Ethernet) 통신으로 대체하는 경우, 이더넷 통신을 통해 제공할 수 있는 최대 대역폭의 약 10%만이 실제 데이터 전송에 사용되고, 나머지 90%는 유휴 상태일 수 있다.
고속 CAN 통신의 최대 전송 속도이고 1Mbps이고, 버스 부하(Bus Load)가 100%라 가정하는 경우, 차량용 이더넷 통신 속도는 100Mbps이고, 이때의 버스 부하는 약 10%만이 소모된다.
물론, 추후, 자율 주행 및 차량 간 통신 등에 따라 차량 내부 통신 데이터가 증가하면, 차량용 이더넷 대역폭의 이용 효율이 증가할 수 있지만, 현 단계에서는 차량용 이더넷 통신의 대역폭 이용 효율이 매우 낮은 문제점이 있다.
특히, 차량 미시동 상태-예를 들면, Key OFF, ACC, IG ON-에서 이더넷 통신 수행 시 기존 고속 CAN 통신 대비 전력 소모가 증가되며, 이로 인해 차량 배터리의 방전이 발생되는 문제점이 있었다.
기존 CAN 통신은 이더넷 통신 대비 통신 속도는 느리나, 전송 데이터가 존재하지 않는 경우, 이더넷 통신의 유휴 프레임(Idle Frame)과 같은 별도의 통신 신호를 발생시키지 않는다. 즉, 기존 CAN 통신은 전송 데이터가 존재하지 않는 경우 별도의 전력 소모가 없으나, 이더넷 통신은 유휴 프레임(Idle Frame) 생성에 따른 전력 소모가 발생한다.
따라서, 차량용 이더넷 통신에서 유휴 상태에서 전력 소모를 최소화시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 차량용 이더넷 통신 시 유휴 상태 여부에 따라 클락 속도를 제어함으로써 데이터 송수신 영향 없이 소모 전력을 절감하는 것이 가능한 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷 통신 기능이 탑재되어 차량 내 장착되는 전자 제어 장치에서의 소모 전력 절감 방법은 재시동에 따라 물리 계층을 초기화하고, 전송 모드를 데이터 모드로 설정하는 단계와 상기 이더넷 통신을 위한 제1 주파수의 클락 신호를 생성하는 단계와 송신할 정상 프레임의 존재 여부를 확인하는 제1 확인 단계와 수신 신호 심볼에 기반하여 유휴 프레임을 확인하는 제2 확인 단계와 상기 제1 내지 제2 확인 단계의 확인 결과에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수 변환 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 확인 단계에서 송신할 상기 정상 프레임이 존재하지 않고, 상기 제2 확인 단계에서 상기 유휴 프레임이 확인되면 상기 제1 클락 신호의 주파수가 제2 주파수로 변환될 수 있다.
또한, 상기 제2 주파수로 변환된 상태에서, 송신할 정상 프레임이 존재하거나 상기 수신 신호 심볼에 기반하여 확인된 프레임이 정상 프레임인 경우, 상기 클락 신호의 주파수가 상기 제1 주파수로 변환될 수 있다.
또한, 상기 송신할 정상 프레임이 존재하지 않는 상태에서 상기 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼인 (0, 0)이면, 이후 수신되는 프레임을 정상 프레임으로 판단하여, 상기 클락 신호의 주파수가 상기 제1 주파수로 변환될 수 있다.
또한, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 낮은 주파수일 수 있다.
또한, 상기 소모 전력 절감 방법은 상기 전자 제어 장치가 마스터 디바이스인지 식별하는 단계를 더 포함하고, 상기 식별 결과, 상기 마스터 디바이스인 경우에만, 상기 클락 신호의 주파수 변환이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 확인 단계는 수신 신호 심볼의 패턴이 미리 정의된 ESD(Electro Static Charging) 심볼 패턴인지 여부를 확인하는 단계를 포함하고, 상기 ESD 심볼 패턴이면, 이후 수신되는 프레임이 상기 유휴 프레임인 것으로 판단될 수 있다.
여기서, 상기 ESD 심볼 패턴은 (0,0), (0,0) 및 (0, 1)로 구성된 연속된 3개의 심볼일 수 있다.
또한, 상기 유휴 프레임의 길이는 가변일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 내 장착되어 이더넷 통신을 수행하는 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치는 주제어기 및 클락 생성기를 포함하는 매체 접속 제어 계층과 상기 매체 접속 제어 계층과 송수신되는 데이터를 처리하여 이더넷 통신을 수행하는 물리 계층을 포함하고, 상기 물리 계층은 상기 주제어기에서 수신된 송신 데이터에 기반하여 송신 신호 심볼을 생성하는 PCS(Physical Coding Sublayer) 송신기와 상기 PCS 송신기로부터 수신된 상기 송신 신호 심볼에 기반하여 이더넷 신호를 생성하여 통신 선로를 통해 전송하는 PMA(Physical Medium Attatchment) 송신기와 상기 통신 선로에서 감지된 이더넷 신호에 기반하여 수신 신호 심볼을 생성하는 PMA 수신기와 상기 PMA 수신기로부터 상기 수신 신호 심볼을 수신하여 수신 데이터를 생성하고, 상기 수신 데이터를 상기 주제어기로 전송하는 PCS 수신기와 상기 클락 생성기로부터 제1 주파수의 클락 신호를 수신하고, 상기 통신 선로상의 통신 상태에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수를 변환하는 클락 제어기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 클락 제어기는 상기 주제어기로부터 수신되는 전송 활성화 신호(TX_EN) 및 상기 수신 신호 심볼에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수 변환 시점을 결정하는 유휴 감지기와 상기 유휴 감지기의 제어 신호에 따라 상기 클락 신호의 주파수를 변환하여 출력하는 클락 변환기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클락 변환기의 출력 클락 신호는 상기 PCS 송신기 및 상기 PMA 송신기로 공급될 수 있다.
또한, 상기 유휴 감지기는 상기 전송 활성화 신호에 따라 송신할 정상 프레임이 존재하지 않는 것을 확인하고, 상기 수신 신호 심볼에 따라 이후 수신될 프레임이 유휴 프레임으로 확인되면 상기 클락 신호의 주파수를 제2 주파수로 변환할 수 있다.
또한, 상기 유휴 감지기는 상기 제2 주파수로 변환된 상태에서, 송신할 정상 프레임이 존재하거나 상기 수신 신호 심볼에 기반하여 확인된 프레임이 정상 프레임인 경우, 상기 클락 신호의 주파수를 상기 제1 주파수로 변환할 수 있다.
또한, 상기 송신할 정상 프레임이 존재하지 않는 상태에서 상기 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼인 (0, 0)이면, 이후 수신되는 프레임을 정상 프레임으로 판단하여, 상기 클락 신호의 주파수가 상기 제1 주파수로 변환될 수 있다.
또한, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 낮은 주파수일 수 있다.
또한, 상기 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치가 상기 마스터 디바이스인 경우에만, 상기 클락 신호의 주파수 변환이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유휴 감지기는 수신 신호 심볼의 패턴이 미리 정의된 ESD(Electro Static Charging) 심볼 패턴인지 여부를 확인하고, 상기 ESD 심볼 패턴이면, 이후 수신되는 프레임이 상기 유휴 프레임인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 ESD 심볼 패턴은 (0,0), (0,0) 및 (0, 1)로 구성된 연속된 3개의 수신 신호 심볼일 수 있다.
또한, 상기 주제어기는 상기 클락 변환기의 동작을 활성화시키거나 비활성화시키는 클락 변환기 활성화 신호(CC_EN)를 상기 클락 제어기로 전송하고, 상기 클락 변환기 활성화 신호에 의해 상기 클락 변환기가 비활성화되면, 상기 클락 생성기의 클락 신호는 상기 클락 제어기에 의해 바이패스되어 상기 PCS 송신기 및 상기 PMA 송신기로 공급될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 차량용 이더넷 통신 시 유휴 상태 여부에 따라 클락 속도를 동적으로 제어함으로써 데이터 송수신 영향 없이 소모 전력을 절감하는 것이 가능한 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 차량용 이더넷 사용 시 유휴 상태 여부에 따라 클락 속도를 동적으로 제어함으로써 전자파 간섭(EMI: Electromagnetic Interference)을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 마스터-슬레이브로 동작하는 차량용 이더넷 시스템에서 슬레이브 장비의 로직 변경 없이 마스터 장비의 로직을 변경함으로써, 소모 전력 및 EMI를 효과적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 차량용 이더넷 프레임 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 차량용 이더넷 통신 신호의 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스 사이의 프레임 송수신 시 변환 주파수를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 차량용 이더넷 프레임 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 내 장착된 이더넷 장비가 초기화되고 장비 간 이더넷 통신 연결이 설정되면, 해당 장비의 상위 계층에서 생성된 데이터는 이더넷 통신 프레임인 정상 프레임(110)으로 생성되어 전송된다.
이때, 정상 프레임(110) 사이에는 IFG(Inter Frame Gap, 120)이 삽입된다. IFG(120)는 수신 디바이스에서 다음 정상 프레임을 정상적으로 수신하기 위한 준비 시간을 제공할 수 있다. 즉, IFG(120)는 유휴 프레임(Idle Frame)으로서 수신단에 정상 프레임 간 회복 시간(Recovery Time)을 제공할 수 있다.
일 예로, 차량용 이더넷 통신망의 대역폭이 100Mbps인 경우, IFG(120)는 960ns로 설정되고, 1Gbps이면, 96ns로 설정될 수 있다. 즉, 차량용 이더넷 통신망의 대역폭-즉, 데이터 전송 속도-가 증가함에 따라 IFG(120)는 줄어든다.
만약, 도면 번호 130에 도시된 바와 같이, IFG 시간이 경과한 이후에 전송할 정상 프레임이 존재하지 않는 경우, 전송할 정상 프레임이 존재할 때까지 유휴 프레임이 계속해서 추가 전송될 수 있다.
도 2는 차량용 이더넷 통신 신호의 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 이더넷 통신 신호는 3-레벨 펄스 진폭 변조 방식(PAM3 : 3-Level Pulse Amplitude Modulation)으로 인코딩될 수 있다.
여기서, 3-레벨은 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 전압 레벨(+1V, 0V 및 -1V)로 구분될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 각 레벨에 상응하는 전압의 세기는 상이할 수도 있다.
따라서, 도면 번호 210에 도시된 테이블과 같이, 3개의 전압 레벨을 이용한 8개의 신호 패턴(211)은 각각 해당 3비트의 바이너리 데이터(212)에 매핑될 수 있다.
일 예로, 도면 번호 220에 도시된 바와 같이, 단위 심볼 구간(Ts, 220) 동안의 신호 패턴 (-1, +1)은 이진수 010을 의미할 수 있다.
3-레벨 펄스 진폭 변조 방식이 적용된 차량용 이더넷 시스템은 대역폭이 A일 때, 2A/3 심볼 레이트(Baud)를 제공한다. 일 예로, 100Mbps의 대역폭을 가지는 차량용 이더넷 통신망은 66.6Mbaud(심볼(Symbol)/초(Sec))일 수 있다.
차량용 이더넷 통신과 같이, 신호의 전환이 발생하는 통신에서의 동적 전력 소모(P)는 하기의 수식과 같이, 전압의 제곱(Vdd2) 및 변환 주파수(fclk)에 비례한다.
즉, 신호의 전환 주기가 짧을 수록 통신에 소모되는 전력은 증가하는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스 사이의 프레임 송수신 시 변환 주파수를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 도면 번호 330은 마스터인 제1 디바이스(310)가 슬레이브인 제2 디바이스(320)로 전송하는 이더넷 프레임이고, 도면 번호 340은 슬레이브인 제2 디바이스(320)가 마스터인 제1 디바이스(310)로 전송하는 이더넷 프레임을 보여준다.
제1 디바이스(310)와 제2 디바이스(320)는 실제 전송할 데이터가 존재하면 정상 프레임을 통해 전송하고, 전송할 데이터가 존재하지 않으면, 유휴 프레임을 전송한다.
마스터인 제1 디바이스(310)는 전송할 프레임과 수신되는 프레임의 상태를 식별하여 변환 주파수의 변경여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 디바이스(310)는 상기한 도면 번호 350에 도시된 바와 같이, 전송할 프레임과 수신되는 프레임이 모두 유휴 프레임인 구간(T1, T2 및 T3)을 식별하고, 식별된 구간 동안 변환 주파수를 낮게 변경하여 통신에 소모되는 전력을 절감시킬 수 있다.
일 예로, 제1 디바이스(310)와 제2 디바이스(320) 사이에서 정상 프레임을 전송하기 위해 사용되는 변환 주파수가 66.6MHz이라 가정하자. 마스터인 제1 디바이스(310)는 두 디바이스가 모두 유휴 프레임 전송 상태임을 감지하면, 변환 주파수를 66.6MHz에서 33.3MHz로 변경할 수 있다.
따라서, 본 발명은 연결된 두 디바이스의 통신 선로상에 유효한 메시지가 없는 경우에만, 변환 주파수를 변경하므로 실제 데이터 전송 속도에 영향을 미치지 않으면서 효과적으로 통신에 소모되는 전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 연결된 두 디바이스의 통신 선로상에 유효한 메시지가 없는 경우에만, 변환 주파수를 변경하므로 EMI 장애를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
상세하게, 도 4는 마스터 디바이스에 구비되는 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치는 크게 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 410) 계층, 물리(Physical Layer, 420) 계층 및 매체(Media, 430)을 포함하여 구성될 수 있다.
매체 접속 제어(410) 계층은 주제어기(411) 및 클락 생성기(412)를 포함하여 구성될 수 있다.
물리(420) 계층은 크게 물리 코딩 부계층(PCS: Physical Coding Sublayer, 440), 물리 매체 정합(PMA: Physical Medium Attatchment, 450) 및 클락 제어기(Clock Controller, 460)을 포함하여 구성될 수 있다.
물리 코딩 부계층(440)은 매체 접속 제어(410) 계층으로부터 수신되는 송신 데이터에 기반하여 송신 신호 심볼을 생성하여 물리 매체 정합(450) 계층에 전송할 수 있다.
또한, 물리 코딩 부계층(440)은 물리 매체 정합(450) 계층으로부터 수신된 수신 신호 심볼에 기반하여 수신 데이터를 생성하고, 생성된 수신 데이터를 매체 접속 제어(410) 계층으로 전송할 수 있다.
물리 매체 정합(450) 계층은 물리 코딩 부계층(440)으로부터 수신된 송신 신호 심볼에 기반하여 이더넷 신호-즉, 이더넷 프레임-을 생성하고, 생성된 이더넷 신호를 통신 선로(431)에 실어 다른 디바이스로 전송할 수 있다.
또한, 물리 매체 정합(450) 계층은 통신 선로(431)로부터 이더넷 신호를 감지하여 수신 신호 심볼을 생성하고, 생성된 수신 신호 심볼을 물리 코딩 부계층(440)으로 전송할 수도 있다.
매체(430)는 차량용 이더넷 통신을 위한 포트(미도시) 및 통신 선로(431)를 포함할 수 있다.
PCS(440)는 PCS 데이터 전송 활성화기(441), PCS 송신기(442) 및 PCS 수신기(442)를 포함하여 구성될 수 있다.
PMA(450)는 물리 계층 제어기(451), PMA 송신기(452) 및 PMA 수신기(453)을 포함하여 구성될 수 있다.
MAC(410) 계층은 전송할 메시지의 존재 여부에 따라, 물리(420) 계층으로 소정 제어 신호를 전송하여 물리(420) 계층에서의 이더넷 프레임 전송을 제어할 수 있다.
상세하게, 도 4를 참조하면, 주제어기(411)는 전송할 송신 데이터-즉, 정상 프레임-이 존재하면, 전송 활성화 신호(TX_EN)를 ‘ON’으로 설정하여 PCS(440)의 PCS 데이터 전송 활성화기(441)와 PMA(450)의 물리 계층 제어기(451)로 전송할 수 있다.
PCS(440)는 TX_EN 신호가 제1 신호-예를 들면, ‘ON’ 신호-이면, 정상 프레임(Normal Frame) 전송을 준비하고, TX_EN 신호가 제2 신호-예를 들면, ‘OFF’ 신호-이면, 유휴 프레임(Idle Frame) 전송을 준비할 수 있다.
PCS 데이터 전송 활성화기(441)는 TX_EN이 ‘ON’이면 PCS 송신기(442)로 TX_EN 신호를 전달할 수 있다.
PCS 송신기(442)는 TX_EN 신호가 ‘ON’이면, 주제어기(411)로부터 전송 데이터(TX_DATA)를 수신하여 송신 신호 심볼(Transmit Signal Symbol)를 생성하고, 생성된 송신 신호 심볼을 PMA 송신기(452)로 전송할 수 있다.
반면, PCS 송신기(442)는 ‘OFF’인 TX_EN 신호를 수신하면, 유휴 프레임에 상응하는 송신 신호 심볼을 생성하여 PMA 송신기(452)에 전송할 수 있다.
PMA 수신기(453)는 통신 선로(431)를 통해 수신된 PAM 신호를 복조하여 수신 신호 심볼을 생성할 수 있다. 이때, 생성된 수신 신호 심볼(Receive Signal Symbol)은 PCS 수신기(443)로 전송될 수 있다. PCS 수신기(443)는 수신 신호 심볼로부터 수신 데이터(RX_DATA)를 획득하여 주제어기(411)에 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 클락 제어기(460)는 MAC(410) 계층의 주제어기(411) 및 클락 생성기(412)뿐만 아니라 PCS(440) 및 PMA(450)와 연결되어 동적으로 이더넷 프레임 생성에 사용되는 변환 주파수-즉, 클럭 주파수-를 제어할 수 있다.
클락 변환기(451)는 주제어기(411)로부터 수신되는 클락 변환기 활성화 신호(CC_EN)에 따라 구동 제어될 수 있다.
일 예로, CC_EN이 ‘ON’이면, 클락 변환기(451)는 활성화되고, CC_EN이 ‘OFF’이면, 클락 변환기(451)는 비활성화될 수 있다.
클락 변환기(451)는 유휴 감지기(462)의 제어 신호에 따라 클락 생성기(401)로부터 공급되는 클락 신호의 주파수를 변환할 수 있다.
유휴 감지기(462)는 TX_EN 신호와 수신 신호 심볼에 기반하여 통신 연결된 두 디바이스가 모두 유휴 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
상세하게, 유휴 감지기(462)는 TX_EN 신호가 ‘OFF’이고 수신 신호 심볼의 패턴이 이후 수신되는 프레임이 유휴 프레임을 지시하는 경우, 통신 연결된 두 디바이스가 모두 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다.
일 예로, 유휴 감지기(462)는 연속된 3개의 수신 신호 심볼이 ESD(Electro Static Charging) 심볼 패턴-예를 들면, (0,0), (0,0), (1,1)-인 것이 확인되면, 이후 수신되는 프레임은 유휴 프레임인 것으로 판단할 수 있다.
판단 결과, 두 디바이스가 모두 유휴 상태이면, 유휴 감지기(462)는 제1 이벤트 신호를 생성하여 클락 변환기(451)에 전송하고, 두 디바이스 중 어느 하나라도 유휴 상태가 아니면, 제2 이벤트 신호를 생성하여 클락 변환기(451)에 전송할 수 있다.
클락 변환기(451)는 제1 이벤트 신호가 수신되면, 클락 생성기(401)로부터 수신되는 클락 신호를 제1 주파수로 변환할 수 있다. 일 예로, 제1 주파수는 25MHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
클락 변환기(451)는 제2 이벤트 신호가 수신되면, 클락 생성기(401)로부터 수신되는 클락 신호의 주파수를 그대로 유지하거나 제2 주파수로 변환할 수 있다.
여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 크다.
제1 주파수의 클락 신호에 의한 통신 전력 소모보다 제2 주파수의 클락 신호에 의한 통신 전력 소모가 크다. 따라서, 본 발명은 이더넷 통신 연결된 두 디바이스가 모두 유휴 상태일 때, 낮은 주파수의 클락 신호를 사용하도록 제어함으로써, 차량 대기 상태 및/또는 이더넷 통신에서의 전력 소모를 최소화시킬 수 장점이 있다.
클락 변환기(451)에 의해 변환된 클락 신호는 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 제공된다.
PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)는 클락 변환기(451)로부터 공급되는 클락 신호에 기반하여 이더넷 프레임을 생성할 수 있다.
만약, CC_EN 신호가 ‘OFF’이면, 클락 제어기(460)의 클락 변환기(451)는 비활성화되고, 클락 생성기(401)로부터 공급되는 클락 신호는 클락 제어기(460)를 바이패스(bypass)하여 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 공급될 수도 있다.
또한, CC_EN 신호가 ‘ON’이고, TX_EN 신호가’OFF’이면, 클락 제어기(460)는 클락 생성기(401)로부터 수신되는 클락 신호를 바이패스하여 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 공급할 수도 있다
또한, CC_EN 신호가 ‘ON’이고, TX_EN 신호가 ‘OFF’인 상태에서, 수신 프레임의 심볼이 ZERO 심볼-즉, (0, 0)-이면, 클락 제어기(460)는 클락 생성기(401)로부터 수신되는 클락 신호를 바이패스하여 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 공급할 수도 있다. 여기서, ZERO 심볼은 이후 정상 프레임이 시작되는 것을 의미한다.
따라서, CC_EN 신호가 ‘ON’이고, TX_EN 신호가 ‘OFF’인 상태에서, 수신 프레임의 심볼이 ZERO 심볼이 아니면, 클락 제어기(460)는 클락 생성기(401)로부터 수신되는 클락 신호를 변환하여 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 공급할 수 있다. 여기서, 변환된 클락 신호의 주파수는 변환되기 이전의 클락 신호 주파수보다 낮다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상기 도 5의 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법은 차량 내 장착되어 이더넷 통신을 수행하는 전자 제어 장치(ECU: Electric Control Unit)에 의해 수행될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위해 차량용 이더넷 소모 전력 절감 방법을 수행하는 전자 제어 장치를 간단히, 장치라 명하여 설명하고, 이해를 돕기 위해 상기 도 4를 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 장치는 물리 계층이 재시동(Restart)되면(S501), 물리 계층을 초기화하고, 전송 모드(tx_mode)를 데이터 송수신이 가능한 데이터 모드(SEND_N)로 설정할 수 있다(S502).
차량용 이더넷 통신에 있어서, 전송 모드는 데이터 전송이 불가한 유휴 모드(SEND_I)와 데이터 전송이 가능한 데이터 모드(SEND_N)을 포함한다.
장치는 구비된 클락 변환기(461)의 동작 모드를 제1 모드(바이패스 모드)로 설정할 수 있다(S503). 바이패스 모드에서, 클락 변환기(461)는 클락 생성기(412)로부터 수신되는 클락 신호를 바이패스하여 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 공급할 수도 있다
장치는 자신이 마스터인지 확인할 수 있다(S505). 차량용 이더넷 통신망에서, 슬레이브 디바이스는 기준 클락 정보를 마스터 디바이스로부터 수신함으로써, 시간 동기를 획득할 수 있다.
확인 결과, 마스터이면, 장치는 클락 변환기(461)가 활성화되었는지 확인할 수 있다(S507). 여기서, 클락 변환기(461)는 CC_EN 신호에 따라 활성화되거나 비활성화될 수 있다. 일 예로, CC_EN 신호가 ‘ON’이면, 클락 변환기(461)는 활성화되고, CC_EN 신호가 ‘OFF’이면 클락 변환기(461)는 비활성화될 수 있다.
본 실시 예에 따른 클락 변환기(461)는 마스터 디바이스에서만 활성화될 수 있다.
상기한 505 단계의 확인 결과, 마스터가 아니면, 장치는 상기한 503 단계로 회귀할 수 있다.
장치는 클락 변환기(461)가 활성화된 경우, 송신 데이터가 없는지 확인할 수 있다(S509). 여기서, 송신할 데이터의 존재 여부는 TX_EN 신호에 의해 식별될 수 있다.
일 예로, TX_EN 신호가 ‘ON’이면, 송신할 데이터가 존재함을 의미하고, TX_EN 신호가 ‘OFF’이면 송신할 데이터가 존재하지 않음을 의미할 수 있다.
상기한 509 단계의 확인 결과, 송신할 데이터가 없으면, 장치는 수신 신호 심볼이 ESD인지 확인할 수 있다(S511). 본 발명에 장치에 구비되는 유휴 감지기(462)는 연속된 3개의 수신 신호 심볼이 소정 ESD(Electro Static Charging) 심볼-예를 들면, (0,0), (0,0), (1,1)-인 것이 확인되면, 이후 수신되는 프레임은 유휴 프레임인 것으로 판단할 수 있다.
확인 결과, 수신 신호 심볼이 ESD이면, 장치는 클락 변환기(461)의 동작 모드를 제2 모드(변환 모드)로 설정할 수 있다(S513).
클락 변환기(461)는 제2 모드에 진입하면, 클락 생성기(412)로부터 수신된 클락 신호의 주파수를 낮게 변환하여 PCS 송신기(442) 및 PMA 송신기(452)에 공급할 수 있다.
클락 변환기(461)의 동작 모드가 제2 모드로 전환된 상태에서, 장치는 클락 변환기(461)가 활성화되어 있는지 여부(CC_EN == ‘ON’?)(S515), 송신할 데이터가 존재하지 않는지 여부(TX_EN == ‘OFF’?)를 확인하고(S515 내지 S517), 확인 결과에 따라 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼인지 확인할 수 있다(S519). 일 예로, ZERO 심볼은 (0, 0)일 수 있으며, 정상 프레임이 시작됨을 의미할 수 있다.
상세하게, 장치는 클락 변환기(461)가 활성화된 상태에서, 송신할 데이터가 존재하지 않으면, 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼인지 확인할 수 있다.
확인 결과, 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼이 아니면, 장치는 클락 변환기(461)의 동작 모드를 제2 모드로 유지할 수 있다. 반면, 확인 결과, 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼이면, 장치는 클락 변환기(461)의 동작 모드를 제2 모드에서 제1 모드로 전환할 수 있다.
또한, 상기한 S507, S509, S511, S515 및 S517의 확인 결과, 해당 조건이 만족되지 않으면, 장치는 상기한 503 단계로 회귀할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결함되거나 결함되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결함하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결함" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결함" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
상기와 같이 설명된 차량용 이더넷 전력 소모 절감 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 해당 장치에 다운로드되어 실행될 수도 있다.
또한, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 이더넷 통신 기능이 탑재되어 차량 내 장착되는 전자 제어 장치에서의 소모 전력 절감 방법에 있어서,
    재시동에 따라 물리 계층을 초기화하고, 전송 모드를 데이터 모드로 설정하는 단계;
    상기 이더넷 통신을 위한 제1 주파수의 클락 신호를 생성하는 단계;
    송신할 정상 프레임의 존재 여부를 확인하는 제1 확인 단계;
    수신 신호 심볼에 기반하여 유휴 프레임을 확인하는 제2 확인 단계; 및
    상기 제1 내지 제2 확인 단계의 확인 결과에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수 변환 여부를 결정하는 단계;
    를 포함하는, 소모 전력 절감 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 확인 단계에서 송신할 상기 정상 프레임이 존재하지 않고, 상기 제2 확인 단계에서 상기 유휴 프레임이 확인되면 상기 제1 주파수를 제2 주파수로 변환하는, 소모 전력 절감 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 주파수로 변환된 상태에서, 송신할 정상 프레임이 존재하거나 상기 수신 신호 심볼에 기반하여 확인된 프레임이 정상 프레임인 경우, 상기 클락 신호의 주파수를 상기 제1 주파수로 변환하는, 소모 전력 절감 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송신할 정상 프레임이 존재하지 않는 상태에서 상기 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼인 (0, 0)이면, 이후 수신되는 프레임을 정상 프레임으로 판단하여, 상기 클락 신호의 주파수를 상기 제1 주파수로 변환하는, 소모 전력 절감 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 낮은 주파수인, 소모 전력 절감 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치가 마스터 디바이스인지 식별하는 단계를 더 포함하고, 상기 식별 결과, 상기 마스터 디바이스인 경우에만, 상기 클락 신호의 주파수 변환이 가능한 것을 특징으로 하는, 소모 전력 절감 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 확인 단계는
    수신 신호 심볼의 패턴이 미리 정의된 ESD(Electro Static Charging) 심볼 패턴인지 여부를 확인하는 단계
    를 포함하고, 상기 ESD 심볼 패턴이면, 이후 수신되는 프레임이 상기 유휴 프레임인 것으로 판단하는, 소모 전력 절감 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 ESD 심볼 패턴은 (0,0), (0,0) 및 (0, 1)로 구성된 연속된 3개의 수신 신호 심볼인, 소모 전력 절감 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유휴 프레임의 길이는 가변인, 소모 전력 절감 방법.
  10. 차량 내 장착되어 이더넷 통신을 수행하는 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치에 있어서,
    주제어기 및 클락 생성기를 포함하는 매체 접속 제어 계층; 및
    상기 매체 접속 제어 계층과 송수신되는 데이터를 처리하여 이더넷 통신을 수행하는 물리 계층
    을 포함하고,
    상기 물리 계층은
    상기 주제어기에서 수신된 송신 데이터에 기반하여 송신 신호 심볼을 생성하는 PCS(Physical Coding Sublayer) 송신기;
    상기 PCS 송신기로부터 수신된 상기 송신 신호 심볼에 기반하여 이더넷 신호를 생성하여 통신 선로를 통해 전송하는 PMA(Physical Medium Attatchment) 송신기;
    상기 통신 선로에서 감지된 이더넷 신호에 기반하여 수신 신호 심볼을 생성하는 PMA 수신기;
    상기 PMA 수신기로부터 상기 수신 신호 심볼을 수신하여 수신 데이터를 생성하고, 상기 수신 데이터를 상기 주제어기로 전송하는 PCS 수신기; 및
    상기 클락 생성기로부터 제1 주파수의 클락 신호를 수신하고, 상기 통신 선로상의 통신 상태에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수를 변환하는 클락 제어기
    를 포함하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 클락 제어기는
    상기 주제어기로부터 수신되는 전송 활성화 신호(TX_EN) 및 상기 수신 신호 심볼에 기반하여 상기 클락 신호의 주파수 변환 시점을 결정하는 유휴 감지기; 및
    상기 유휴 감지기의 제어 신호에 따라 상기 클락 신호의 주파수를 변환하여 출력하는 클락 변환기
    를 포함하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 클락 변환기의 출력 클락 신호는 상기 PCS 송신기 및 상기 PMA 송신기로 공급되는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유휴 감지기는
    상기 전송 활성화 신호에 따라 송신할 정상 프레임이 존재하지 않는 것을 확인하고, 상기 수신 신호 심볼에 따라 이후 수신될 프레임이 유휴 프레임으로 확인되면 상기 클락 신호의 주파수를 제2 주파수로 변환하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유휴 감지기는
    상기 제2 주파수로 변환된 상태에서, 송신할 정상 프레임이 존재하거나 상기 수신 신호 심볼에 기반하여 확인된 프레임이 정상 프레임인 경우, 상기 클락 신호의 주파수를 상기 제1 주파수로 변환하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 송신할 정상 프레임이 존재하지 않는 상태에서 상기 수신 신호 심볼이 ZERO 심볼인 (0, 0)이면, 이후 수신되는 프레임을 정상 프레임으로 판단하여, 상기 클락 신호의 주파수를 상기 제1 주파수로 변환하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 낮은 주파수인, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치
  17. 제10항에 있어서,
    상기 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치가 마스터 디바이스인 경우에만, 상기 클락 신호의 주파수 변환이 가능한 것을 특징으로 하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 유휴 감지기는
    수신 신호 심볼의 패턴이 미리 정의된 ESD(Electro Static Charging) 심볼 패턴인지 여부를 확인하고, 상기 ESD 심볼 패턴이면, 이후 수신되는 프레임이 상기 유휴 프레임인 것으로 판단하는, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 ESD 심볼 패턴은 (0,0), (0,0) 및 (0, 1)로 구성된 연속된 3개의 수신 신호 심볼인, 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 주제어기는 상기 클락 제어기의 클락 변환기의 동작을 활성화시키거나 비활성화시키는 클락 변환기 활성화 신호(CC_EN)를 상기 클락 제어기로 전송하고, 상기 클락 변환기 활성화 신호에 의해 상기 클락 제어기의 클락 변환기가 비활성화되면, 상기 클락 생성기의 클락 신호는 상기 클락 제어기에 의해 바이패스되어 상기 PCS 송신기 및 상기 PMA 송신기로 공급되는 차량용 이더넷 소모 전력 절감 장치.
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