KR102703260B1 - 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법 - Google Patents

차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법에 관한 것으로, 차량의 상위 네트워크에 해당하는 이더넷 통신 네트워크상에서 동적인(가변적인) 신호 송수신 프로토콜을 체결할 때, 차량의 하위 네트워크에 해당하는 캔(CAN) 통신 네트워크상에서의 고정적인 주기 설정 방식을 고려하여, 하위 네트워크상에서 요청하는 수신 주기에 따라, 상위 네트워크상에서의 이더넷 캐스팅 방식(신호 송신 방식)을 가변화하여, 상위 네트워크상에서의 버스 로드 점유율을 개선할 수 있는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법을 제공하는데 목적이 있다.

Description

차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법 {Variable casting method of Ethernet system for vehicle}
본 발명은 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법에 관한 것으로, 상세하게는 네트워크 상에서의 버스 로드 점유 효율을 개선하기 위한 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법에 관한 것이다.
기존의 차량용 캔(CAN) 통신은, RTOS(real time operation system)에 기반한 임베디드 시스템을 위해 적용 가능한 가장 범용적인 통신으로서, CSMA(carrier sense multiple access)에 기반하여 동일 버스내 메시지를 브로드캐스팅 방식으로 송신하며, 메시지의 송수신 타이밍에 있어 송신 제어기 및 수신 제어기 간에 약속된 주기값을 고정하여 사용한다.
그리고, 기존의 차량용 CAN 통신은, 약속되지 않은 송신 주기를 사용하는 경우 타임아웃 에러(Time-out error) 등으로 메시지 송신이 오류 처리된다. 예를 들어, 송신 제어기측에서는 20ms 로 송신주기를 셋팅하여 메시지를 송신하고 있는데, 수신 제어기측에서는 10ms로 수신주기를 셋팅하여 메시지를 수신받는 경우, 상기 수신 제어기는 정해진 수신 주기마다 메시지가 수신되지 않음에 대해서 타임아웃(Time-out), CAN 통신 에러 DTC 코드 생성 등의 폴트(Fault) 상태로 메시지 수신 상태가 처리된다.
한편, 기존의 차량용 이더넷 시스템은, 송신 제어기의 노드(송신 노드)와 수신 제어기의 노드(수신 노드) 간에 연결이 1 대 1 로 피지컬(physical) 연결이 되며, 상기 송신 노드와 수신 노드 간에 메시지 송수신은 이더넷 스위치에 의해 연결된다. 차량용 이더넷 통신의 경우, 송신 노드는 각 노드마다 유니크한 송신용 IP & 로지컬(logical) MAC 주소를 가지며, 수신 노드는 수신 그룹별로 유니크한 수신용 IP & 로지컬(logical) MAC 주소를 가진다.
종래에 차량용 이더넷 통신의 동적 네트워크를 구성할 시에는 송신 제어기와 수신 제어기 간에 메시지 송수신이 필요할 때에만 동적으로(가변적으로) 노드가 연결가능하게 된다. 이러한 이더넷 통신 네트워크의 경우, 메시지의 송수신 유무를 확인하는 과정을 먼저 거친 후에 해당 메시지를 송신할지 여부가 결정되며, 해당 메시지의 송수신 여부가 결정된 이후에도 수신 제어기의 요청에 의해서만 송신 제어기의 메시지 송신이 가능하게 된다.
SOA (Service oriented Architecture)의 차량 적용을 위해서는, 차량의 상위 네트워크 상에 이더넷 통신을 통한 메시지 송수신의 필요에 따라 동적인 송수신 체결이 가능한 프로토콜을 적용하는 것이 반드시 필요하다. 그러나, 기존 차량의 하위 네트워크 상에서 요구되는 캔(CAN) 통신 베이스의 고정적인 송수신 주기 설정 방식을 고려할 때, 상위 네트워크 상에서의 버스 로드 점유 차원에서 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
또한 송신 제어기의 통신 주기(송신 주기)와 수신 제어기의 통신 주기(수신 주기) 간에 언매칭 발생시, 송신 주기와 언매칭되는 수신 주기를 갖는 수신 제어기로 인해 송신 주기의 최대 1/2 만큼의 지연시간이 추가 발생하게 된다. 예를 들면, 송신 주기는 20ms 인데 수신 주기가 50ms 인 수신 제어기가 해당 네트워크에 추가로 동적 체결되는 경우, 추가된 수신 제어기의 통신 주기에 대해 송신 주기의 최대 1/2 만큼의 지연시간이 추가 발생하게 된다. 그리고, 상기 지연시간을 극복하기 위해, 추가적인 유니 캐스팅 송신이 필요하게 된다(도 2 참조).
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 상위 네트워크에 해당하는 이더넷 통신 네트워크상에서 동적인(가변적인) 신호 송수신 프로토콜을 체결할 때, 차량의 하위 네트워크에 해당하는 캔(CAN) 통신 네트워크상에서의 고정적인 주기 설정 방식을 고려하여, 하위 네트워크상에서 요청하는 수신 주기에 따라, 상위 네트워크상에서의 이더넷 캐스팅 방식(신호 송신 방식)을 가변화하여, 상위 네트워크상에서의 버스 로드 점유율을 개선할 수 있는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 서로 다른 정적(static) 수신 주기를 갖는 복수의 수신 제어기에 송신 제어기의 신호를 전송하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법으로서,
상기 복수의 수신 제어기가 갖는 수신 주기의 최대공약수를, 신호의 송신 필요 여부를 판단하는 캐스팅 판단주기로 선정하는 단계; 상기 복수의 수신 제어기가 갖는 수신 주기의 최소공배수를, 신호 수신을 요청한 복수의 수신 제어기로 신호 전송이 모두 이루어지는 1 사이클로 선정하는 단계; 상기 캐스팅 판단주기마다 신호 수신을 요청한 수신 제어기를 판단하여, 상기 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 복수이면 멀티 캐스팅을 수행하고 단수이면 유니 캐스팅을 수행하여 신호를 전송하는 단계;를 포함하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법을 제공한다.
상기의 본 발명에 따른 가변 캐스팅 방법은, 상기 캐스팅 판단주기에 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 없으면 신호를 미송신하며, 상기 1 사이클이 완료될 때 상기 캐스팅 판단주기의 갱신이 필요한지를 판단하고, 또한 상기 복수의 수신 제어기 중 어느 하나의 수신 제어기를 기준으로 n배수(n=정수)가 되는 수신 주기를 갖는 하나 이상의 수신 제어기가 멀티 캐스팅 대상으로 선택된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 가변 캐스팅 방법은, 상기 복수의 수신 제어기 중 신호의 수신 요청을 해지한 수신 제어기가 발생하면, 상기 수신 요청을 해지한 수신 제어기만 제외하고 나머지 수신 제어기에 대해 상기 캐스팅 판단주기와 1 사이클을 유지하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행한다.
그리고, 상기 이더넷 시스템의 네트워크에 신규 수신 제어기가 추가 연결되면, 상기 신규 수신 제어기의 수신 주기에 의해 상기 캐스팅 판단주기 및 1 사이클의 변경이 필요한지 여부를 판단한다. 판단 결과, 상기 캐스팅 판단주기 및 1 사이클의 변경이 필요하지 않으면, 상기 신규 수신 제어기가 네트워크에 연결된 시점 이후부터 상기 신규 수신 제어기를 포함하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행하고, 상기 캐스팅 판단주기와 1 사이클 중 하나 이상의 변경이 필요하면, 상기 신규 수신 제어기가 네트워크에 연결된 시점의 1 사이클 동안은 상기 신규 수신 제어기에 대해 유니 캐스팅을 수행한다. 또한, 상기 신규 수신 제어기가 이더넷 시스템의 네트워크에 연결된 시점의 1 사이클이 만료되면, 상기 신규 수신 제어기의 수신 주기를 포함하여 캐스팅 판단주기 및 1 사이클을 재선정하고 다음 1 사이클부터 적용한다. 아울러, 상기 다음 1 사이클부터 상기 신규 수신 제어기를 포함하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행한다.
본 발명에 따른 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법에 의하면, 하위 캔 네트워크의 수신 제어기가 요청하는 수신 주기에 따라 이더넷 캐스팅을 가변화하여 실행함으로써, 이더넷 시스템의 동적 네트워크 구성시 발생 가능한 이더넷 네트워크상의 불필요한 신호 송수신이 제거되어, 수신 제어기의 통신 주기(수신 주기)를 기준으로 1 사이클(T_1cycle) 동안 이더넷 네트워크를 통한 신호의 송수신 횟수가 감소되며, 그에 따라 이더넷 시스템의 버스 로드 점유율이 개선되는 이점이 있다.
도 1은 종래 차량용 이더넷 시스템의 캐스팅 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 차량용 이더넷 시스템의 동적 네트워크 구성 시 문제점을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 6은 본 발명에 따른 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
종래 차량의 하위 네트워크에 적용되는 캔(CAN) 통신의 경우, 고정된 수신 주기가 적용되기 때문에, 차량의 상위 네트워크에 동적 네트워크를 구성하게 되면, 상위 네트워크 상에서의 버스 로드 점유 차원에서 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하위 네트워크에서 각 수신 제어기(1,2,3)의 통신 주기가 다양한 고정값을 갖는 경우, 상위 네트워크에서 이더넷 스위치(4)를 통해 이더넷 송신채널에 연결되는 이더넷 수신채널 중 수신 주기가 매칭되지 않는 수신채널에도 신호가 전송됨에 따라 상위 네트워크 상에서의 버스 로드 점유 효율이 저하되게 된다. 즉, 수신 주기가 도래하지 않은 수신 제어기의 노드에 신호가 전송됨에 따라 불필요한 버스 로드 점유가 발생하게 된다.
또한 상위 네트워크에 송신 제어기(5)의 통신 주기(송신 주기)와 언매칭되는 수신 주기를 갖는 수신 제어기가 추가로 동적 연결되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 송신 주기의 최대 1/2 만큼의 지연시간이 추가 발생하게 된다. 이에 추가된 수신 제어기를 위한 유니 캐스팅 송신이 추가로 필요하게 된다.
구체적으로는, 송신 제어기의 송신 주기는 20ms 인데 수신 주기가 50ms 인 수신 제어기가 해당 네트워크에 추가로 연결되는 경우, 추가 연결된 수신 제어기의 통신 주기에 대해 발생하는 지연시간을 극복하기 위해, 추가적인 유니 캐스팅 송신이 필요하게 된다.
이에 본 발명에서는 하위 네트워크의 통신 주기가 고정된 값으로 다양하게 설정되는 것을 고려하여 상기 하위 네트워크의 수신 제어기에서 요청하는 수신 주기에 따라 상위 네트워크의 캐스팅 방식을 가변 구성한다.
다시 말해, 본 발명에서는 하위 네트워크의 다양한 정적(static) 통신 주기에 대응하여 상위 네트워크의 캐스팅 방식을 가변 제어하며, 그에 의해 이더넷 시스템상에서 버스 로드 점유율을 개선할 수 있도록 한다.
첨부된 도 3 내지 6은 본 발명에 따른 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 이더넷 시스템은 하위 캔 네트워크의 송신 제어기(10)와 수신 제어기(20)를 필요시에만 동적으로 연결가능하게 구성된 상위 이더넷 네트워크를 포함하며, 상기 이더넷 네트워크와 캔 네트워크는 게이트웨이를 통해 신호의 송수신이 가능하게 연결된다.
상기 게이트웨이는 송신 제어기(10)의 신호 변환 및 전송이 이루어지는 송신측 캔-이더넷 게이트웨이(41)와 수신 제어기(20)의 신호 변환 및 수신이 이루어지는 수신측 이더넷-캔 게이트웨이(42,43,44,45,46)를 포함한다. 상기 캔-이더넷 게이트웨이(41)와 이더넷-캔 게이트웨이(42,43,44,45,46)는 이더넷 스위치 유닛(30)을 통해 연결된다. 상기 캔-이더넷 게이트웨이(41)를 통해 전송되는 송신 제어기(10)의 신호는, 상기 이더넷 스위치 유닛(30)에 의해 선택된 하나 이상의 이더넷-캔 게이트웨이를 통해, 선택된 수신 제어기측으로 전송될 수 있다.
다시 말해, 상기 이더넷 시스템은 송신 제어기(10)와 이더넷 스위치 유닛(30) 사이에 신호의 변환 및 전송을 위한 캔-이더넷 게이트웨이(41)와, 상기 이더넷 스위치 유닛(30)과 복수의 수신 제어기(20) 사이에 신호의 변환 및 전송을 위한 복수의 이더넷-캔 게이트웨이(42,43,44,45,46)를 포함할 수 있다.
상기 이더넷 스위치 유닛(30)은 캔-이더넷 게이트웨이(41)와 연결된 포트(제1 포트)와 이더넷-캔 게이트웨이(42,43,44,45,46)와 연결된 복수의 포트(제2 포트, 제3 포트, 제4 포트, 제5 포트 등)를 구비할 수 있으며, 상기 제1 포트에 전송된 신호가 상기 제2 포트, 제3 포트, 제4 포트, 제5 포트 중 선택된 하나 이상의 포트를 통해 수신 제어기측으로 전송될 수 있다.
상기 송신 제어기(10)와 수신 제어기(20)는 정적(static) 송수신 주기를 가지며, 상기 송신 제어기(10)에서 송신되는 신호는 이더넷 시스템의 동적 네트워크에 의해 각 수신 제어기의 주기에 맞게 전송된다.
서로 다른 정적(static) 수신 주기를 갖는 복수의 수신 제어기(20)측으로 송신 제어기(10)의 신호를 정상적으로 전송하기 위해, 상기 이더넷 시스템은 가변 캐스팅 방식으로 신호를 전송한다. 여기서, 상기 복수의 수신 제어기(20)는 송신 제어기(10)의 신호를 수신받고자 요청한 제어기이다.
상기 이더넷 시스템의 가변 캐스팅을 구현하기 위해, 먼저 상기 복수의 수신 제어기(20)가 갖는 각 수신 주기의 최대공약수를, 신호의 송신 필요 여부를 판단하는 캐스팅 판단주기(T_unit)로 선정한다. 다시 말해, 상기 최대공약수를, 수신 제어기(20)측으로 신호를 전송하는 것이 필요한지 여부를 판단하는 최소 주기로 결정한다.
그리고, 상기 복수의 수신 제어기(20)가 갖는 각 수신 주기의 최소공배수를, 신호 수신을 요청한 복수의 수신 제어기(20)에 모두 신호 전송 및 수신이 이루어지는 1 사이클(T_1cycle)로 선정한다.
상기 복수의 수신 제어기(20)는 각각 정적 수신 주기를 갖는 것으로, 정해진 수신 주기 이외에는 정상적인 신호 수신이 불가능하다.
이에, 상기 1 사이클(T_1cycle) 동안, 상기 복수의 수신 제어기(20)에 정상적인 신호 수신이 가능하도록 하는 동시에, 이더넷 네트워크 상에서 버스 로드의 불필요한 점유를 방지하기 위해 수신 제어기(20)에서 요청한 수신 주기에 따라 이더넷 캐스팅 방식을 가변하는 가변 캐스팅을 실행한다.
구체적으로, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)마다 신호 수신을 요청한 수신 제어기를 판단하여, 상기 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 복수이면 해당 수신 제어기들(멀티 캐스팅 그룹)에 대해 멀티 캐스팅 방식으로 신호를 전송하고, 상기 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 단수이면 해당 수신 제어기에 대해 유니 캐스팅 방식으로 신호를 전송한다.
다시 말해, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)마다 신호의 수신을 요청한 수신 제어기가 존재하는지 판단하여, 해당 수신 제어기가 존재하는 타이밍에 멀티 캐스팅과 유니 캐스팅 중 적절한 캐스팅 방식으로 신호를 전송한다.
여기서, 상기 멀티 캐스팅 그룹(대상)은 어느 하나의 수신 제어기를 기준으로 n배수(n=정수)가 되는 수신 주기를 갖는 수신 제어기들이 소속되어 포함된다. 그리고, 동일 타이밍을 기준으로 더 많은 수의 수신 제어기가 포함되는 멀티 캐스팅 그룹이 우선적으로 구성된다.
그리고, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)에 신호의 수신을 요청한 수신 제어기가 존재하는지 판단한 결과, 상기 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 존재하지 않으면 해당 타이밍에는 신호를 미전송한다.
이에 따라 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)마다 송신 제어기(10)의 신호를 수신하는 수신 제어기가 변경될 수 있다. 상기 복수의 수신 제어기(20)는 각각 수신을 요청한 수신 주기에만 신호를 전송받게 되며, 그에 따라 이더넷 네트워크 상에서 버스 로드의 점유율을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 불특정 시점에 상기 복수의 수신 제어기(20) 중 신호의 수신 요청을 해지한 수신 제어기가 발생하면, 해당 수신 제어기는 이더넷 네트워크와 연결이 해지된다. 이때 상기 수신 요청을 해지한 수신 제어기만 신호 송신 대상(이더넷 시스템의 캐스팅 그룹)에서 제외하고, 나머지 수신 제어기에 대해 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)와 1 사이클(T_1cycle)을 유지하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행한다. 즉, 수신 요청을 해지한 수신 제어기를 제외하고 나머지 수신 제어기에 대해 정상적으로 가변 캐스팅을 수행한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 불특정 시점에 상기 이더넷 네트워크에 신규 수신 제어기(24)가 추가 연결되는 경우, 상기 신규 수신 제어기(24)가 요청한 수신 주기에 의해 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경이 필요한지 여부를 판단한다.
상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경이 불필요한 것으로 판단되면, 즉 상기 신규 수신 제어기(24)의 수신 주기에 의해 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경이 발생하지 않는 것으로 판단되면, 상기 신규 수신 제어기(24)가 이더넷 네트워크에 연결된 시점(타이밍) 이후부터 상기 신규 수신 제어기(24)를 포함하여 정상적으로 가변 캐스팅을 수행한다.
다시 말해, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경이 불필요한 경우, 상기 신규 수신 제어기(24)가 이더넷 네트워크에 연결된 시점 이후부터 상기 신규 수신 제어기(24)를 포함하여 정상적인 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행할 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경이 필요한 것으로 판단되는 경우, 즉 신규 수신 제어기(25)의 수신 주기에 의해 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경이 초래되는 것으로 판단되면, 상기 신규 수신 제어기(25)가 이더넷 네트워크에 연결된 시점이 포함되는 현재의(이번) 1 사이클(T_1cycle) 동안은 상기 신규 수신 제어기(25)에 대해 개별 유니 캐스팅을 수행한다.
그리고, 상기 신규 수신 제어기(25)를 위한 유니 캐스팅 주기는, 다음 1 사이클부터 적용될 수 있는 주기 값으로 선정된다. 상기 다음 1 사이클부터는 갱신된 캐스팅 판단주기(T_unit)가 적용되며 상기 신규 수신 제어기(25)를 포함하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅이 실시된다.
구체적으로, 상기 이더넷 네트워크에 이미 연결되어 있는 복수의 수신 제어기(20) 중 상기 신규 수신 제어기의 수신 주기와 n배수(n=정수)의 관계가 성립되는 수신 제어기가 있으면 해당 신호 송신 타이밍에는 멀티 캐스팅이 수행된다. 따라서 상기 신규 수신 제어기(25)의 수신 주기에 따른 신호 송신 타이밍 중 상기 멀티 캐스팅의 가능성이 있는 신호 송신 타이밍을 제외하고 나머지 타이밍에만 유니 캐스팅을 수행하도록 유니 캐스팅의 주기를 결정할 수 있다.
상기 신규 수신 제어기(25)가 이더넷 네트워크에 연결된 시점이 포함되는 상기 현재의 1 사이클(T_1cycle)이 만료되면, 새로운 1 사이클(다음 1 사이클)이 시작되기 전에, 상기 신규 수신 제어기(25)의 수신 주기를 고려하여 캐스팅 판단주기(T_unit)를 갱신할 수 있다. 상기 이더넷 시스템은 상기 1 사이클(T_1cycle)이 완료될 때에만(완료된 시점 직후에만) 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 갱신이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)의 갱신이 필요하다고 판단되면 상기 신규 수신 제어기(25)의 수신 주기를 포함하여 캐스팅 판단주기(T_unit)를 재선정하고 다음 1 사이클부터 적용한다.
재선정된 캐스팅 판단주기가 적용되는 다음 1 사이클부터는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 신규 수신 제어기(25)를 포함하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행하게 된다. 즉, 상기 재선정된 캐스팅 판단주기마다 멀티 캐스팅과 유니 캐스팅 중 적절한 하나의 캐스팅을 수행하는 가변 캐스팅이 정상적으로 수행된다.
또한 상기 신규 수신 제어기(25)가 이더넷 네트워크에 추가 연결됨에 따라 상기 1 사이클의 갱신이 필요하게 되면, 상기 1 사이클을 갱신하여 적용하는 것도 가능하다.
아울러, 상기 복수의 수신 제어기(20)는 서로 다른 이더넷-캔 게이트웨이를 통해 송신 제어기(10)의 신호를 수신하게 되므로, 서로 다른 수신 제어기에 대한 유니 캐스팅은 병렬 수행될 수 있다.
이와 같이 수신 제어기(20)에서 요청하는 수신 주기에 따라 이더넷 캐스팅 방식을 가변하여 캔 네트워크측으로 신호를 전송함으로써 이더넷 네트워크 상에서의 버스 로드 점유율이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 도 3 내지 6을 참조하여 상기와 같은 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법을 일 예로서 설명하도록 한다.
도 3을 보면, 이더넷 네트워크에는 송신 주기가 20ms 인 송신 제어기와 수신 주기(수신 요청 주기)가 각각 20ms, 50ms, 100ms 인 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23)가 연결되어 있다. 이때 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23)의 수신 주기의 최대공약수는 10 이고 상기 수신 주기의 최소공배수는 100 이다. 따라서, 상기 이더넷 네트워크의 캐스팅 판단주기(T_unit)는 10ms 로 선정되고 1 사이클(T_1cycle)는 100ms 로 선정된다.
이더넷 시스템에서는 10ms 마다 수신 제어기측으로 신호의 전송이 필요한지 여부를 판단하고, 그 판단 결과 신호의 전송이 필요한 타이밍마다 멀티 캐스팅 또는 유니 캐스팅을 수행한다.
상기 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23) 중 최대 수신 주기를 갖는 제3수신 제어기(23)는, 100ms 마다 송신 제어기의 신호를 수신하게 되며, 이때 제1 및 제2 수신 제어기(21,22)의 수신 주기가 제3수신 제어기(23)의 수신 주기와 n배수(n=정수)의 관계에 있기 때문에, 제1 및 제2 수신 제어기(21,22)와 함께 송신 제어기의 신호를 수신하게 된다. 즉, 상기 이더넷 시스템은 100ms 마다 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23)에 대해 멀티 캐스팅을 수행한다.
상기 제1 수신 제어기(21)가 신호의 수신을 요청한 다른 타이밍(멀티 캐스팅 타이밍과 미중복되는 20ms, 40ms, 60ms, 80ms, 120ms, ...)에는 제1 수신 제어기(21)만 신호 수신을 요청하고 있다. 따라서, 상기 타이밍에는 제1 수신 제어기(21)에 대한 유니 캐스팅이 이루어진다.
그리고, 상기 제 수신 제어기(22)가 신호의 수신을 요청한 다른 타이밍(멀티 캐스팅 타이밍 및 제1 수신 제어기(21)의 유니 캐스팅 타이밍과 미중복되는 50ms, 150ms, 250ms, ...)에는 제 수신 제어기(22)만 신호 수신을 요청하고 있다. 따라서, 상기 타이밍에는 제 수신 제어기(22)에 대한 유니 캐스팅이 이루어진다.
여기서, 상기 캐스팅 판단주기(T_unit)마다 신호 수신을 요청한 수신 제어기를 판단하여, 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 존재하는 시점을 '신호 송신 타이밍'이라고 하고, 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 미존재하는 시점을 '신호 미송신 타이밍'이라고 할 수 있다. 1 사이클(T_1cycle) 동안 상기 신호 미송신 타이밍(10ms, 30ms, 70ms, 90ms, ...)에는 수신 제어기측으로 신호 송신이 발생하지 않는다.
한편, 상기 이더넷 시스템의 가변 캐스팅이 실시되는 중 임의의 시점에 상기 제 수신 제어기(22)의 연결이 해지되면, 상기 제2 수신 제어기를 제외하고 제1 및 제3 수신 제어기(21,23)만 신호 송신 대상이 된다. 따라서, 상기 제 수신 제어기(22)에 대해 실시되는 유니 캐스팅은 중단되고, 제1 및 제3 수신 제어기(21,23)만 멀티 캐스팅 대상(그룹)이 된다.
도 3에 보듯이, 130 ~ 140ms 사이의 타이밍에 제 수신 제어기(22)의 연결(이더넷 네트워크에 대한 연결)이 해지되면, 150ms 에서 실시될 예정이던 유니 캐스팅은 미실시된다.
또한 도 4에 보듯이, 상기 이더넷 네트워크에는, 제 수신 제어기(22)의 연결 해지 없이, 임의의 시점에 신규 수신 제어기 즉, 10ms 의 수신 주기를 가지는 제4 수신 제어기(24)가 추가 연결 및 등록될 수 있다. 상기 제4 수신 제어기(24)는 60 ~ 70ms 사이의 시점에 이더넷 네트워크에 등록될 수 있다. 상기 제4 수신 제어기(24)의 수신 주기는 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경을 초래하지 않는다. 따라서, 이더넷 시스템에서는 제4 수신 제어기(24)가 이더넷 네트워크에 연결된 시점부터 제4 수신 제어기(24)를 포함하여 가변 캐스팅을 수행할 수 있다.
상기 제4 수신 제어기(24)의 수신 주기는 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23)의 수신 주기와 n배수(n=정수)의 관계가 성립된다. 따라서, 상기 제4 수신 제어기(24)가 이더넷 네트워크에 연결 및 등록된 이후부터, 기존(제4 수신 제어기가 추가 등록되기 전)의 멀티 캐스팅 그룹에 제4 수신 제어기(24)가 추가되어 제1 내지 제4 수신 제어기(21,22,23,24)에 대한 멀티 캐스팅이 100ms 마다 수행된다. 그리고, 제1 수신 제어기(21)에 대한 유니 캐스팅이 수행되던 기존 유니 캐스팅의 주기에는 제1 및 제4 수신 제어기(21,24)에 대한 멀티 캐스팅이 수행된다. 또한, 제 수신 제어기(22)에 대한 유니 캐스팅이 수행되던 기존 유니 캐스팅의 주기에는 제2 및 제4 수신 제어기(22,24)에 대한 멀티 캐스팅이 수행된다. 또한, 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23)의 수신 요청이 존재하지 않고 제4 수신 제어기(24)의 수신 요청만 존재하는 타이밍(70ms, 90ms, 110ms, 130ms, 170ms, 190ms, ...)에는, 제4 수신 제어기(24)에 대한 유니 캐스팅이 수행된다.
또한 도 5에 보듯이, 상기 이더넷 네트워크에는, 임의의 시점에 신규 수신 제어기 즉, 25ms 의 수신 주기를 가지는 제5 수신 제어기(25)가 추가 연결 및 등록될 수 있다. 상기 제5 수신 제어기(25)는 60 ~ 70ms 사이의 시점에 이더넷 네트워크에 등록될 수 있다. 상기 제5 수신 제어기(25)의 수신 주기는 캐스팅 판단주기(T_unit)의 변경을 필요로 한다.
이에 따라, 이더넷 시스템에서는, 제5 수신 제어기(25)가 이더넷 네트워크에 연결된 시점이 포함되는 현재의 1 사이클(T_1cycle) 동안에는, 상기 제5 수신 제어기(25)에 대해 개별적으로 유니 캐스팅을 수행한다. 상기 현재의 1 사이클(T_1cycle) 동안 상기 제5 수신 제어기(25)의 수신 주기에 따라 제5 수신 제어기(25)에 신호가 송신되는 유니 캐스팅 타이밍은 75ms, 100ms 이다.
그리고 상기 제5 수신 제어기(25)의 유니 캐스팅 주기는, 다음 1 사이클(T_1cycle)부터 동일하게 적용될 수 있는 주기 값이 선정된다. 상기 제5 수신 제어기(25)에 대해 유니 캐스팅이 필요한 타이밍은 75ms, 125ms, 175ms, ... 이다. 따라서 다음 1 사이클(T_1cycle)부터 적용되는 상기 제5 수신 제어기(25)의 유니 캐스팅 주기는 "25ms + n * 50ms (n=정수)" 으로 결정될 수 있다.
도 6에 보듯이, 다음 1 사이클(T_1cycle)부터는 갱신된 캐스팅 판단주기(T_unit)가 적용되고 상기 제5 수신 제어기(25)를 포함하여 가변 캐스팅이 수행된다. 즉, 상기 이더넷 시스템에서는 제5 수신 제어기(25)가 이더넷 네트워크에 연결 및 등록된 다음의 1 사이클(T_1cycle)부터 상기 제5 수신 제어기(25)를 포함하여 가변 캐스팅을 수행한다.
구체적으로, 상기 제5 수신 제어기(25)는 기존에 100ms 마다 수행되는 멀티 캐스팅의 그룹(제1 내지 제3 수신 제어기를 포함함)에 합류하여 100ms 마다 제1 내지 제3 수신 제어기(21,22,23)와 함께(동시에) 신호를 전송받는다. 또한 상기 제5 수신 제어기(25)의 수신 주기는 제 수신 제어기(22)의 수신 주기에 대해 1/n배수(n=정수)가 된다. 따라서, 기존에 제 수신 제어기(22)에 대해 유니 캐스팅이 수행되던 타이밍에 제2 및 제5 수신 제어기(22,25)에 대한 멀티 캐스팅이 수행된다. 다른 수신 제어기의 수신 요청이 존재하지 않고 제1 수신 제어기(21)의 수신 요청만 존재하는 타이밍에는 제1 수신 제어기(21)에 대한 유니 캐스팅이 수행되고, 다른 수신 제어기의 수신 요청이 존재하지 않고 제5 수신 제어기(25)의 수신 요청만 존재하는 타이밍에는 제5 수신 제어기(25)에 대한 유니 캐스팅이 수행된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 송신 제어기
20 : 수신 제어기
21 : 제1 수신 제어기
22 : 제2 수신 제어기
23 : 제3 수신 제어기
24 : 제4 수신 제어기(신규 수신 제어기)
25 : 제5 수신 제어기(신규 수신 제어기)
30 : 이더넷 스위치 유닛
41 : 캔-이더넷 게이트웨이
42,43,44,45,46 : 이더넷-캔 게이트웨이

Claims (10)

  1. 서로 다른 정적(static) 수신 주기를 갖는 복수의 수신 제어기에 송신 제어기의 신호를 전송하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법으로서,
    상기 복수의 수신 제어기가 갖는 수신 주기의 최대공약수를, 신호의 송신 필요 여부를 판단하는 캐스팅 판단주기로 선정하는 단계;
    상기 복수의 수신 제어기가 갖는 수신 주기의 최소공배수를, 신호 수신을 요청한 복수의 수신 제어기로 신호 전송이 모두 이루어지는 1 사이클로 선정하는 단계;
    상기 캐스팅 판단주기마다 신호 수신을 요청한 수신 제어기를 판단하여, 상기 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 복수이면 멀티 캐스팅을 수행하고 단수이면 유니 캐스팅을 수행하여 신호를 전송하는 단계;
    를 포함하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐스팅 판단주기에 신호 수신을 요청한 수신 제어기가 없으면 신호를 미송신하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1 사이클이 완료될 때 상기 캐스팅 판단주기의 갱신이 필요한지 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 수신 제어기 중 신호의 수신 요청을 해지한 수신 제어기가 발생하면, 상기 수신 요청을 해지한 수신 제어기만 제외하고 나머지 수신 제어기에 대해 상기 캐스팅 판단주기와 1 사이클을 유지하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이더넷 시스템의 네트워크에 신규 수신 제어기가 추가 연결되면, 상기 신규 수신 제어기의 수신 주기에 의해 상기 캐스팅 판단주기 및 1 사이클의 변경이 필요한지 여부를 판단하여,
    상기 변경이 필요하지 않으면, 상기 신규 수신 제어기가 네트워크에 연결된 시점 이후부터 상기 신규 수신 제어기를 포함하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 캐스팅 판단주기와 1 사이클 중 하나 이상의 변경이 필요하면, 상기 신규 수신 제어기가 네트워크에 연결된 시점의 1 사이클 동안은 상기 신규 수신 제어기에 대해 유니 캐스팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 신규 수신 제어기가 이더넷 시스템의 네트워크에 연결된 시점의 1 사이클이 만료되면, 상기 신규 수신 제어기의 수신 주기를 포함하여 캐스팅 판단주기를 재선정하고 다음 1 사이클부터 적용하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 신규 수신 제어기가 이더넷 시스템의 네트워크에 연결된 시점의 1 사이클이 만료되면, 상기 신규 수신 제어기의 수신 주기를 포함하여 1 사이클을 재선정하고 적용하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 다음 1 사이클부터 상기 신규 수신 제어기를 포함하여 멀티 캐스팅 및 유니 캐스팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 수신 제어기 중 어느 하나의 수신 제어기를 기준으로 n배수(n=정수)가 되는 수신 주기를 갖는 하나 이상의 수신 제어기가 멀티 캐스팅 대상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 시스템의 가변 캐스팅 방법.
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