KR20080055910A - 메시지 송신 방법 - Google Patents

Abstract

타임-슬롯을 가지는 송신 프로토콜을 이용하여 메시지가 유연한 방법으로 송신되게 하는 메시지 송신 방법을 제공하기 위해, 각각의 메시지에 메시지 식별자를 할당되고, 메시지가 순차적으로 큐에 배치되면, 큐에 슬롯 식별자 세트가 할당되는 방법이 제안된다.

Description

메시지 송신 방법{METHOD OF TRANSMITTING MESSAGES}

본 발명은 타임-슬롯을 가지는 송신 프로토콜을 이용하여 메시지를 송신하는 방법에 관한 것이다.

네트워크의 형태로 배열된 다수의 노드에 의해 통상적으로 형성되는 통신 시스템에서, 메시지는 개별 노드 사이에서 교환되어, 특히 정보가 전달되게 한다. 이러한 종류의 통신 시스템은, 바람직하게는 중앙 제어 유닛으로부터, 예를 들어 다수의 센서, 액추에이터 등을 구비한 복잡한 기술적 장치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 이러한 종류의 시스템은 특히 자동차 공학에서 사용되어, 예를 들어 가속 센서로부터의 신호가 중앙 제어 유닛으로 향하게 한다. 가속 센서가 가속 제한 값을 초과하고 있음을 감지하면, 이 효과에 대한 신호가 제어 유닛으로 전달되며, 이후에 제어 유닛은 특히 에어백을 트리거링한다. 이 경우에는 안전성 관련 메시지 또는 정보가 신뢰할 수 있게 전달되는 것이 특히 필수적이다. 예를 들어 노드에 대한 전기적 신호 리드의 형태인 송신 미디어 또는 채널로의 액세스는 미디어 액세스 제어(media access control: MAC) 프로토콜에 의해 제어된다.

특히 자동차 공학에서는, 예를 들어 당업자에게 공지되어 있는 프로토콜과 같이 메시지 송신에 사용되는 새로운 유형의 전송 프로토콜이 존재한다. 이 프로토콜은 두 가지의 상이한 세그먼트, 즉 정적 세그먼트와 동적 세그먼트로 분류되는 시간-다중화 데이터 송신 프레임, 즉 순환적 메시지 송신 반복(a cyclic repetition of the message transmissions)을 이용한다. 정적 세그먼트에서 이용되는 것은 고정 길이의 타임-슬롯에 기초한 미디어 액세스 제어이며, 동적 세그먼트에서 이용되는 것은 우선순위에 기초한 방식이다. 타임-슬롯이라는 용어는 개별 사용자, 즉 노드가 시간-다중화 프로세스 하에서 (미디어 액세스를) 전송하는 포괄적인 권리를 부여받는 시간에 대한 패턴으로부터 도출되는 TDMA 시스템으로부터 알려진 것이다. 본 경우에 있어서, 타임-슬롯이라는 용어는 또한 노드가 수신하거나 예를 들어 FlexRay 시스템 또는 심지어 CAN 시스템의 동적 세그먼트에서 송신할 권리를 주장하는 시간 간격을 뒤따라오는 것에도 적용될 것이다. CAN 시스템에서 송신할 권리의 할당은 우선순위 및 비손실 중재(a no-loss arbitration)로부터 비롯된 것이고, FlexRay의 동적 세그먼트에서는 가상 토큰(a virtual token)에 의한 미디어 액세스를 제어하는 미니-슬로팅 프로세스(a mini-slotting process)에 의한 것이다. 노드들 중 하나가 송신할 권리를 가지는 경우, 가변 길이의 메시지를 급히 발송할 수 있는 것으로, 다시 말해 이 경우에 "타임-슬롯"이라는 용어가 반드시 일정한 시간 간격을 의미하는 것은 아니다.

각각의 타임-슬롯은 번호 형태의 슬롯 식별자(a slot identifier: SID)로 지칭되는 것에 의해 식별되며, 번호는 사이클의 시작부에서 예를 들어 SID=1로 시작 한다. 한 사이클이 가지는 타임-슬롯의 정해진 개수는 예를 들어 6이며, 다시 말해 그것은 1 내지 6의 SID 범위를 갖는다.

이를 위해, 송신될 메시지 또는 데이터가 저장되는 버퍼 저장부에는 할당된 타임-슬롯을 등록하여 타임-슬롯 내에 저장되는 메시지를 정하게 하는 수단이 더 제공된다는 것이 알려져 있다. 이러한 방법으로, 이 버퍼 저장부에 의해 송신될 메시지는 항상 주어진 타임-슬롯에 연결된다.

이 방법은, 꾸준히 반복되고 예를 들어 네트워크 상의 하나의 노드에 의해 전송되는 메시지에 특히 유리하다. 이들 메시지는 예를 들어 운행 중인 차량의 현재 속도를 주행계에 제공하는 신호일 수 있다. 이에 따라, 고정된 타임-슬롯 때문에, 이론적으로는, 예를 들어 중앙 제어 유닛 또는 통신 시스템의 호스트와 같이 메시지를 수신하는 소자에는, 메시지가 수신되는 노드 또는 수신되는 메시지의 종류가 알려져 있다.

그러나, 특히 FlexRay 프로토콜의 동적 세그먼트에서는 메시지가 계속 유지될 수 있는데, 그 이유는 상기 메시지가 송신 경로용 FIFO 버퍼 저장부에 입력되어 연속적으로 처리되고 이를 위해 항상 단 하나의 특정 타임-슬롯만이 사용 가능하기 때문이며, 이는 낮은 우선순위의 메시지에 대한 타임-슬롯이 개방될 때까지, 높은 우선순위의 메시지에 앞서 버퍼 저장부에 입력되는 낮은 우선순위의 메시지가 높은 우선순위의 메시지를 차단할 수 있음을 의미한다. 이러한 의미는 버퍼 저장부에 먼저 도달한 메시지가 역시 먼저 통과될 것이라는 것이다.

DE 103 29 179 A1에는 상기 특허에서 참조되는 바와 같은 네트워크 상의 노 드에 속하는 호스트 프로세서와 통신 제어기 사이의 저장부를 제어하기 위해 특히 FlexRay 프로토콜을 채용하되, 각각의 데이터 메시지는 식별자를 할당받고, 그 식별자와 관련된 데이터에 대한 포인터를 포함하는 추가 제어 데이터가 존재하는 방법이 개시되어 있다.

GB 2 389 492 A에는 타임-슬롯 보조 송신 프로토콜을 채용하되, 각각의 타임-슬롯에 식별자가 할당되는 메시지 송신 방법이 개시되어 있다. 송신될 각각의 메시지, 즉 데이터 송신 프레임은 수신기에서 검사되는 검사 값을 할당받아 그 메시지가 정확하게 송신되었음을 보증한다.

US 2003/00995562 A1에는 타임-슬롯의 도움으로 무선 네트워크 상에서 메시지를 송신하는 방법으로서, 소정 타임-슬롯이 네트워크 상의 노드에 할당되는 방법이 개시되어 있다. 노드가 메시지 송신을 위해 더 많은 시간을 요구하고 있음을 나타낸다면, 제어 수단은 이 노드에 자유 타임-슬롯을 할당할 수 있다.

본 발명의 목적은 도입부에서 명시한 종류의 메시지를 송신하되, 버퍼 저장부에 저장된 메시지는 메시지가 유연하지 못한 방법으로 무료 타임-슬롯에 할당된다는 사실로 인해 불필요하게 차단되지 않는 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1에 명시된 특징에 의해 달성된다.

본 발명의 핵심 개념은 송신될 메시지와 미디어 액세스 제어 시에 위치를 제공하는 슬롯 식별자가 서로 분리된다는 사실에 있다. 이것은 예를 들어 FlexRay 프로토콜의 정적 세그먼트 또는 일반적으로 시간-다중화-기반 시스템에 적용된다. 이것이 달성되는 방법은 각각의 메시지, 즉 송신될 데이터 또는 데이터 송신 프레임이 슬롯 식별자(SID)와 구별될 수 있는 메시지 식별자(MID)를 할당받는 것이다. 그러면, 메시지는 순차적으로 송신 큐(TxQueue) 내에 배치되어, 이 방식으로 중앙 제어 유닛 또는 호스트에 의한 송신을 위해 준비된다. 큐 내의 이러한 순차적 배치는 애플리케이션 소프트웨어의 도움으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그 후, 이 큐는 슬롯 식별자 세트 또는 그룹을 할당받아서, 메시지가 네트워크 상에서 차례로 송신되게 한다. 이들 슬롯 식별자는 소정 경우에 선택되는 송신 프로토콜에 의존하는 사전설정된 크기를 가진다. 큐 내의 다음 메시지를 할당된 슬롯 식별자 그룹 내의 다음 가용 타임-슬롯에 동적으로 할당하는 것은 구현된 회로기기에 의해 실시되는 것이 바람직하다.

그 다음, 타임-슬롯은 메시지의 송신을 위한 송신 프로토콜에 사용되며, 큐로부터의 메시지는 슬롯 식별자 그룹에 의해 사전설정된 연속적 타임-슬롯에서 차례로 송신된다. 이를 위해, 모든 메시지는 동일한 길이를 가지는 것이 바람직하다. 임의의 희망 메시지는 이 경우에 임의의 각 희망 타임-슬롯에 할당되며, 이것은 메시지의 수신기가 발신자 또는 메시지 속성에 관한 어떠한 결론도 더 이상 타임-슬롯으로부터 도출할 수 없다.

그 방법이 수행되게 하기 위해, 노드들 및 중앙 호스트를 가지는 네트워크는 호스트 또는 각각의 노드에서 송신될 메시지는 메시지 식별자를 제공받을 수 있고, 큐에 순차적으로 배치될 수 있으며, 큐는 슬롯 식별자 세트를 할당받아서 메시지가 호스트로부터 노드의 희망 방향으로 또는 그 반대 방향으로 혹은 노드 자신들 사이에서 송신되게 할 수 있도록 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 관련하여 설계될 것임은 말할 나위 없다. 이를 위해 제공되는 것은, 특히, 큐 내에 배열된 메시지를 위해, 간단히 이하에서 버퍼 저장부라고 지칭되는 각각의 FIFO 버퍼 저장부이다.

본 발명의 이점은, 메시지가 고정된 방향으로 소정 타임-슬롯에 구속되기보다는 송신 미디어의 소정 대역폭, 즉 메시지 송신용 채널이 메시지 송신용으로 제공된다는 사실에 있으며, 이는 메시지에 할당된 타임-슬롯이 개방되는 시간까지는 큐가 버퍼 저장부에 저장되는 낮은 우선순위의 메시지에 의해 차단될 것임을 의미한다.

본 발명의 유리한 실시예는 종속항에서 특징지어진다.

청구항 제 2 항에서 명시된 바와 같이 큐를 처리하는 방법은 버퍼 저장부 내로 먼저 판독되거나 그곳에 먼저 저장된 메시지가 역시 먼저 발송할 것임을 보증한다. 이 선입선출 방법의 결과는, 의도된 메시지 송신 시퀀스가 유지된다 하더라도, 각각의 경우에, 그 노드에 대해 사용 가능한 다음 개방 타임-슬롯이 다음 유출 메시지용으로 사용되는 것이기 때문에 그 메시지가 실제로 송신되는 정확한 시간이 미리 정해지지 않는다는 것이다.

또한, 청구항 3에서 청구하고 있는 바와 같이, 각각의 메시지는 경과 시간을 할당받을 수 있다. 이 경과 시간은 송신될 메시지의 최대 수명을 명시한다. 메시지가 송신되기 전에 이 수명이 경과한다면, 예를 들어 적합한 타임-슬롯이 아직 개방되지 않았기 때문에, 메시지는 자동으로 삭제되어, 네트워크의 용량이 구 메시지에 의해 과부하가 걸리지 않게 한다. 차량에서, 이러한 종류의 메시지는 예를 들어 실외 온도의 표시와 같은 보다 덜 중요한 센서 신호일 수 있으며, 그러한 표시의 갱신은 고정된 시간 간격에서 발생할 필요가 없다. 이를 위해서, 노드 및 호스트는 각자 할당받아서 서로 동기화되는 각각의 내부 클록을 가지거나 또는 전체 네트워크가 하나의 중심 클록에도 접속된다는 것은 말할 나위도 없다.

물론, 청구항 4에서 청구하고 있는 바와 같이, 함께 네트워크를 형성하는 다수의 노드들 사이 및/또는 노드들과 호스트 사이에서 메시지가 교환되는 것도 가능하다. 이를 위해, 노드에는, 무엇보다 특히, 메시지의 큐에 대한 버퍼 저장부와, 메시지를 송신 및 수신하고 메시지 식별자를 판독하는 수단이 제공된다.

청구항 5에서는, 메시지 송신이 FlexRay 프로토콜에 따라서 발생하며, 그러한 경우에 그 프로토콜의 정적 부문과 동적 부문 양쪽 모두가 이용될 수 있음이 제안된다. 이 경우, 메시지 식별자는 메시지 식별자를 제공받은 메시지가 임의의 희망 타임-슬롯으로 송신될 수 있기 때문에 수신 노드 또는 호스트 내의 슬롯 식별자와는 무관한 것이 유리하다. 식별은 메시지 식별자를 찾아냄으로써 간단히 수행되며, 이는 메시지가 송신된 노드 또는 호스트를 검출할 수 있음을 의미한다. 노드는 이를 위해 예를 들어 연속적으로 번호가 정해질 수 있다.

이 경우, 청구항 6에서 명시하고 있는 바와 같이, 호스트가 예를 들어 타임 슬롯의 수보다 더 많은 수의 메시지를 송신하는 것이 가능하다. 이것이 의미하는 바는, 송신되기를 기다리는 큐 내의 메시지가 예를 들어 FlexRay 프로토콜의 다수의 사이클 내에서 연속으로 송신된다는 것이다. 사이클 당 2개의 메시지는 예를 들어 FlexRay 프로토콜의 동적 세그먼트로 송신될 수 있으며, 이는 2개의 사이클이 4개의 메시지의 송신에 필요하다는 것을 의미한다.

전술한 사항에서, 본 발명은, 청구항 7에 특징지어진 바와 같이, 차량 내의 센서 및/또는 제어 수단의 다수의 구성소자로부터 메시지의 송신에 필수적인 것으로 설명되어 있다. 그러나 본 방법이 다수의 노드들 사이 및 경우에 따라 노드들과 호스트 사이의 임의의 다른 종류의 네트워크에서도 이용될 수 있으며, 이 경우 전기적 도전체, 유리 광 케이블 및 무선 라디오 링크가 메시지 송신용 채널로서 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

또한, 제안된 방법은, 예를 들어 제어기 영역 네트워크(a controller area network: CAN) 프로토콜의 경우에서와 같이, 특히 슬롯 식별자의 발생이 우선순위 기반 제어에 의해 결정될 때, 메시지 식별자가 슬롯 식별자로부터 분리되는 것이 유리한 다른 송신 프로토콜에도 적용될 수 있다.

메시지 식별자를 슬롯 식별자로부터 분리하여 일 노드의 송신 경로 상의 큐를 보조하는 제안된 방법은 또한 동일한 노드에서 통상적인 방법 및 전용 메시지 저장부를 타임-슬롯에 할당하는 고정된 방법과도 결합될 수 있다. 애플리케이션에 의해 충족될 요건에 따라서, 할당이 고정된 메시지의 결정적 시간 제어 하에서의 전송은 단지 그들의 시퀀스를 중시하는 메시지의 단순한 전송처럼 지원될 수 있다.

본 발명의 이들 양상 및 그 밖의 양상은 이하에서 설명되는 실시예로부터 자 명하며, 이를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 네트워크의 레이아웃을 도식적으로 도시한 도면,

도 2는 메시지가 시간에 따라 송신되는 패턴을 도시한 도면.

도 1에 도시한 실시예는 5개의 노드 A, B, C, D, E와 노드 A, B, C, D, E 사이의 메시지 송신용 채널(1)을 포함하며, 예를 들어 차량의 다수의 구성소자들 사이의 통신을 위해 자동차 공학에서 사용되는 바와 같은 네트워크이다. 원칙적으로, 2개의 채널 또는 다른 채널 토폴로지가 존재하는 것도 가능하다.

도 2의 표현으로부터, 메시지가 시간에 따라 송신되는 패턴을 알 수 있다. 기본적으로, FlexRay 프로토콜은 정적 세그먼트 SID1 내지 SID3과 동적 세그먼트 SID4 내지 SID6으로 분할된다. 타임-슬롯의 수 m과는 상관없이, 다수 n의 메시지가 교환되며, 일반적인 경우는 n>m으로서, 예를 들어 m=6 및 n=15로 선택된다. 간결성을 위해, 모든 메시지는 동일한 길이를 갖고 동적 세그먼트는 사이클 당 최대 2개의 메시지를 지원할 수 있다고 가정한다.

정적 세그먼트 내에는 SID1-3과 MID1-3 사이에 고정된 상관관계가 있는 반면, 동적 세그먼트에는 이러한 종류의 고정된 상관관계가 없다. 수신기의 메시지 식별자는 MAC용으로 사용되는 SID에 의존하지 않는다. 따라서 FlexRay 프로토콜용으로 표준화된 MID 필드 또는 그 밖의 인코딩이 메시지 송신용으로 사용될 수 있다.

이 방법은 다음의 표에서 예를 들어 표현된다.

이 일례에서, SID5 및 SID6은 노드 A에만 할당되고 SID4는 노드 B에만 할당된다. 노드 A는 메시지 MID4 내지 MID10을 전송하고 노드 B는 메시지 MID11 내지 MID15를 전송한다. 다른 노드는 정적 세그먼트를 공유한다. 즉, 노드 C는 SID1 및 MID1을 할당받고, 노드 D는 SID2 및 MID2를 할당받으며, 노드 E는 SID3 및 MID3을 할당받는다.

노드 A 및 B의 버퍼 저장부가 예를 들어 나타낸 바와 같이 "충만(full)" 상태로 이동한 경우, 도 2는 개별적인 연속 통신 사이클 내에서 채널 상의 메시지 흐름 결과를 도시한다. 정적 세그먼트(SID1-3) 내의 타임-슬롯으로의 메시지 할당은 고정적(MID1-3)이며, 그에 따라 도 2에는 xxx로 나타낸 바와 같이 상세히 나타내지 않는다.

참조 번호 목록

A, B, C, D, E 네트워크 상의 노드

l 메시지 송신용 채널

n 메시지 식별자(MID)의 세트

m 슬롯 식별자(SID)의 세트

Claims (7)

1. 타임-슬롯을 가지는 송신 프로토콜을 이용하여 메시지를 송신하는 방법으로서,

   각각의 메시지는 메시지 식별자를 할당받고,

   상기 메시지는 순차적으로 큐 내에 배치되며,

   상기 큐는 슬롯 식별자 세트를 할당받는

   메시지 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 큐는 FIFO 메모리에 의해 처리되는

   메시지 송신 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   경과 시간(a lapsing time)이 각각의 메시지에 할당되는

   메시지 송신 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   메시지는 네트워크 상의 다수의 노드들 사이에서 및/또는 상기 다수의 노드들과 호스트 사이에서 송신되는

   메시지 송신 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   메시지는 FlexRay 프로토콜에 따라서 송신되는

   메시지 송신 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   보다 많은 수의 메시지는 보다 적은 수의 타임-슬롯을 이용하여 송신되는

   메시지 송신 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 방법의 자동차 공학에서의 용도.

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