KR20090067150A

KR20090067150A - 스타 커플러, 네트워크 및 통신 방법

Info

Publication number: KR20090067150A
Application number: KR1020097007009A
Authority: KR
Inventors: 프란츠 운게르만; 바게닌겐 안드리에스 반
Original assignee: 엔엑스피 비 브이
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-06-24
Also published as: EP2064841B1; WO2008029320A3; JP4871395B2; EP2064841A2; US20100220744A1; CN101512986B; JP2010503305A; WO2008029320A2; CN101512986A

Abstract

본 발명은 타임 슬롯에 기초한 타임 트리거 프로토콜을 사용하는 네트워크 내에서 다수의 노드에 접속된 스타 커플러에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 노드를 갖는 클러스터를 포함하는 네트워크에 관한 것이다. 더 나아가, 본 발명은 타임 트리거 프로토콜을 사용하는 네트워크 내의 노드 간의 통신 방법에 관한 것이다. 대역폭을 증가시킬 수 있고 낮은 전파 지연을 가지고 관련 데이터를 통신할 수 있는 스타 커플러를 제공하기 위해, 다수의 입력 브랜치 및 출력 브랜치를 갖는 스위치(22)를 포함하는 스타 커플러(11)를 제공하는 것이 제안되는데, 스위치를 제어하는 스위치(13)가 제공되고, 상기 스타 커플러(11)는 프로토콜 타이밍에 대한 지식을 유도하는 수단을 더 포함하되, 이 지식은 소정의 타임 슬롯 내의 데이터를 적어도 하나의 사전결정된 출력에 선택적으로 전송한다.

Description

스타 커플러, 네트워크 및 통신 방법{INTELLIGENT STAR COUPLER FOR TIME TRIGGERED COMMUNICATION PROTOCOL AND METHOD FOR COMMUNICATING BETWEEN NODES WITHIN A NETWORK USING A TIME TRIGGER PROTOCOL}

본 발명은 타임 슬롯에 기초를 두고 있는 타임 트리거 프로토콜(time triggered protocol)을 사용하는 네트워크 내의 다수의 노드에 접속된 스타-커플러(star-coupler)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 클러스터를 포함하는 네트워크에 관한 것으로, 하나의 클러스터는 적어도 하나의 노드를 포함한다. 더 나아가, 본 발명은 타임 트리거 프로토콜을 사용하는 네트워크 내의 노드 간의 통신을 위한 방법에 관한 것이다.

신뢰성 있는 자동화 통신 네트워크는 전형적으로 사전결정된 TDMA 신(scene)에 따른 브로드캐스트 방법에 기초한 플렉스-레이의 TTP/C와 같은 타임 트리거 통신 프로토콜에 의존하다. 타임 트리거 프로토콜은 예를 들어 자동차 산업에서 사용되는 실제 통신 시스템을 배치하기 위해 제안된다. 이러한 종류의 통신 프로토콜은 "FlexRay - A Communication System for advanced automate Control Systems, SEA world congress 2001"에 개시되어 있다.

이들 시스템에서, 매체 액세스 프로토콜은 시스템 설계 동안 사전 정의되는 안정된 통신 시간 스케쥴을 갖는 TDMA(시분할 다중 접속)와 같은 타임 트리거 다중 방법에 기초한다. 이 통신 스케쥴은 각 통신 노드에 대해, 각 노드가 통신 싸이클 내에서 데이터를 전송할 수 있는 시점을 정의한다. 이러한 네트워크는 다수의 상이한 통신 클러스터를 포함할 수 있다. 각각의 클러스터는 다양한 토폴로지로 상호접속되는 적어도 하나의 노드를 포함한다. 본 발명에 있어서, 능동 스타 커플러를 포함하는 토폴로지가 관련된다.

능동 스타 커플러는 다수의 노드가 접속되는 디바이스이다. 스타 커플러는 일반적으로 그의 입력 브랜치 중 하나에서 수신된 정보를 모든 다른 접속된 노드 또는 서브-네트에 전송한다. 다수의 동시적 입력 데이터 스트림의 경우, 일반적으로, 제 1 데이터 스트림이 서빙된다. 이 개념은 중앙 버스 감시자와 결합될 수 있다. 중앙 버스 감시자는 일반적으로 통신 클러스터 스케쥴을 유도하는 감소된 기능의 프로토콜 엔진을 포함한다. 중앙 버스 감시자는 정상 통신을 방해하는 장애를 방지하기 위해 다양한 보호 조치를 취한다. 그것은 일반적으로 통신 스케쥴의 각 타임 슬롯동안 사전결정된 브랜치의 정보만을 전송하여 부정(illicit) 통신으로부터 채널을 보호한다. 버스 감시자는 독립적인 시간축을 가지며 스케쥴러를 갖추고 있는데, 이 스케쥴러는 타임 슬롯 이전 및 이후의 짧은 허용 영역(short tolerance areas) 동안 통신 노드를 위해 확보되어 있는 타임 슬롯 동안에만 매체에 대한 올바른 액세스를 허용한다. 버스가 중앙 버스 감시자를 포함하고, 그것이 통신 노드용으로 지정된 시간 기간을 벗어나 데이터 버스를 액세스하려 시도하는 통신 노드를 확립하는 경우, 중앙 버스 감시자는 이 액세스를 정지시키고 그 상태를 보고하며 이 통신 노드에 의한 추가적인 액세스를 영구적으로 차단한다. 따라서, 그것은 통신 노드의 결함 없는 특성을 보장한다. 중앙 버스 감시자를 사용함으로써, 자신에 할당된 타임 슬롯을 벗어나 지속적으로 전송하고 있는 "babbling idiot"로도 알려져 있는 단일 결함 노드는 차단될 수 있다.

종래의 스타 커플러 개념은 단일 네트워크 클러스터에서의 애플리케이션을 위해 제공된다. 스타 커플러는 데이터를 물리적 레벨 상에서 전송하며, 모든 접속된 노드는 네트워크의 임의의 출력 브랜치에서 동일한 데이터를 수신한다. 프로토콜의 관점에 볼 때, 버스 또는 스타 토폴로지 간에는 차이점이 없다. 따라서, 클러스터 내에서의 전체 가용 대역폭은 타임 트리거 프로토콜이 허용하는 것에 의해 제한된다.

그러나, 차세대 고속 프로토콜은 보다 높은 대역폭을 허용할 것이지만, 표준화, 개발 및 필드 테스트에 추가적인 노력을 필요로 할 것이다. 보다 많은 노드를 서빙하는 높은 대역폭 설비를 갖춘 클러스터는 많은 경우에 있어서 보다 높은 전송 속도에 의해 야기되는 보다 높은 결함 확률을 가지게 될 것이며 보다 적은 노드를 서빙하는 보다 낮은 대역폭 설비를 갖춘 클러스터에 비해 결함 전파에 보다 취약할 것이다.

이러한 대역폭에서의 필요성에 대한 또 다른 표면상의 솔루션은 별개의 클러스터를 정의하고 이들 클러스터를 게이트웨이를 사용하여 상호접속하는 것이다. 그러나, 종래의 게이트웨이는 또한 부착된 타임 트리거 통신 클러스터를 동기화시키기 위해 복잡한 알고리즘을 사용해야 하고 심지어 통신된 메시지의 상당히 증가된 전파 지연도 수용해야 한다. 현재, 안전 관련 애플리케이션에 대한 시간이 중요하지 않은 통신은 이들 한계로 인해 게이트웨이를 건너뛸 수 있다. 따라서, 안전 관련 애플리케이션이 동작하는 자동차 네트워크 내에서의 종래의 게이트웨이의 애플리케이션은 불가능하다.

공지된 스타 커플러 개념은 접속된 브랜치의 하나 이상을 클러스터의 나머지로부터 분리할 수 있으나, 개별 브랜치의 분리된 동작을 동시에 지원하지는 않는다.

US2005/0094674 A1은 다수의 통신 노드가 점대점 접속을 통해 접속되는 능동 스타 커플러를 개시한다. 통신 노드에 의해 전송된 데이터는 스타 커플러 내의 분배 유닛의 도움을 받아 모든 다른 통신 노드에 전달된다.

대역폭 및 지연 한계로 인해, 대역폭을 증가시키고 낮은 전파 지연으로 통신하여 관련 데이터를 통신할 수 있는 스타 커플러를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 목적은 독립 청구항의 특징에 의해 해결된다.

특히, 이 목적은 타임 트리거 프로토콜 및 타임 슬롯 기반을 사용하는 네트워크 내의 다수의 노드에 접속되는 스타 커플러에 의해 해결되는데, 스타 커플러는 다수의 입력 브랜치 및 출력 브랜치를 갖는 스위치를 포함하고, 스위치 제어기는 상기 스위치를 제어하고, 상기 스타 커플러는 프로토콜 타이밍에 대한 지식을 유도하는 수단을 더 포함하되, 이 지식은 소정의 타임 슬롯 내의 데이터를 적어도 하나의 사전결정된 출력에 선택적으로 전송하는데 사용된다.

본 발명은 소위 스위치형 스타 커플러 또는 지능형 스타 커플러를 제공한다는 사상에 기초하며, 이 커플러는 임의의 포트에서의 입력 데이터를 모든 다른 포트에 분배하도록 용이하게 구성될 수 있다. 본 발명의 지능형 스타 커플러는 동기화된 노드와 같은 종래의 능동 스타 커플러의 모든 특징들 및 결함허용 이유로 다수의 중복 커플러들의 설비를 포함한다.

본 발명의 스위치형 지능형 스타 커플러를 사용함으로써, 보다 높은 전체 가용 대역폭이 제공되는데, 그 이유는 통신 흐름의 일부가 서로에 대한 간섭없이 동시에 전송될 수 있기 때문이다. 그것은 또한 결함 전파에 대해 보다 양호한 보호를 제공할 수 있는데, 그 이유는 통신 흐름은 분리될 수 있고 입력 데이터는 선택적으로 전송될 수 있기 때문이다.

본 목적은 타임 슬롯에 기초한 타임 트리거 프로토콜을 사용하는 네트워크 내의 노드 간의 통신 방법에 의해 해결되는데, 이 방법은 스타 커플러의 입력 브랜치에서 입력 데이터를 수신하는 단계와, 데이터 내의 통신 요소를 디코딩하여 이 통신 요소로부터 통신 클러스터 스케쥴을 유도하는 단계와, 통신 클러스터 스케쥴을 스위치 제어기에 제공하고 타임 슬롯에 기초하여 다수의 입력 브랜치 및 출력 브랜치를 갖는 스위치를 제어하는 단계를 포함하는데, 이 스위치는 스위치 제어기에 의존하여 각 입력 브랜치를 하나 이상의 출력 브랜치에 연결하며, 다수의 입력 브랜치는 동일한 타임 슬롯 내에서 활성화될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현 및 실시예는 제각기의 종속항에 설명된다.

본 발명은 다른 관련 구성요소의 하드웨어 또는 소프트웨어의 수정을 필요로 하는 일 없이 클러스터의 가용 대역폭을 증가시키는 지능형 능동 스타 커플러를 제공한다. 따라서, 상이한 통신 영역에 걸쳐 복잡한 솔루션에 의지하고 이들을 확장형 게이트웨이와 상호접속해야 하는 일 없이 단일 통신 클러스터에 보다 많은 애플리케이션을 할당할 수 있다. 더 나아가, 전파 지연은 임의의 게이트웨이를 사용하지 않음으로써 감소된다.

본 발명에 따르면, 스위치는 능동 스타 커플러에 부가되며, 스위치 제어기에 의해 제어된다. 스위치 제어기는 프로토콜 엔진 및 통신 스케쥴 유닛으로부터 정보를 수신한다. 정보는 어느 타임 슬롯에서 어느 입력 브랜치가 어느 출력 브랜치에 접속되는지를 포함한다. 따라서, 통신 클러스터의 데이터 처리량은 n개의 브랜치가 지능형 스타 커플러에 부착되어 있는 경우 거의 n배까지 극적으로 증가된다. 더 나아가, 본 발명은 통신 클러스터에 대해 완전히 역 호환가능하다. 본 발명은 또한 통신 매체에 대해 증가된 보호를 제공하고 따라서 안전 관련 애플리케이션용으로 완전히 이용가능하다. 본 발명은 또한 상이한 클러스터를 단일 클러스터로 논리적으로 결합함으로써 다수의 타임 트리거 클러스터를 용이하고 직관적인 방식으로 서로 접속하는 난제를 또한 해결한다. 이것은 특히 플렉스레이 프로토콜에 대해 적용가능하다.

지능형 스타 커플러는 중앙 버스 감시자에 포함된 모든 기능을 거의 포함한다. 따라서, 본 발명의 스타 커플러는 단일 버스 감시자 내로 통합될 수 있다. 그러나, 그것은 단독으로 완벽히 동작할 수 있거나, 또는 심지어 중앙 버스 감시자를 대체할 수도 있다.

본 발명의 스타 커플러의 가장 중요한 요소 중 하나는 스타 커플러가 통신 스케쥴 내에서의 위치를 유도하는 수단을 포함한다는 것이다. 또한, 그것은 통신 스케쥴이 수립되기 전에 브로드캐스트 모드(선착순)에서 동작해야 한다. 특히, 스타 커플러가 클러스터 내의 다른 노드보다 빨리 통신 클러스터 스케쥴을 유도할 수 있을 때가 유리하지만, 이것은 반드시 필요한 특징은 아니다.

타임 슬롯 번호에 의존하여 스위치를 스위칭하는 것이 더 바람직하다. 그러나, 일부 프로토콜은 동일한 타임 슬롯 내에서 그러나 상이한 싸이클에서 출력 브랜치에 대해 입력 브랜치의 상이한 접속을 갖도록 하기 위해 사용될 수 있는 싸이클 번호와 같은 추가적인 식별부를 갖는다. 따라서, 접속의 스위칭은 상이한 싸이클 번호에서 다를 수 있다.

본 발명은 첨부한 개략적인 도면을 참조하여 이하에서 보다 자세히 기술된다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 클러스터 내의 다수의 서브-네트를 포함하는 네트워크를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 노드의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 지능형 스타 커플러의 실시예를 나타내는 도면,

도 4a 내지 도 4c는 스위치의 구성 스케쥴에 대한 예를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 동적 프로토콜 세그먼트 솔루션을 나타내는 도면.

도 1은 본 발명에서 사용되는 네트워크를 도시한다. 도 1에 도시되어 있는 클러스터는 다수의 서브-네트(A-D)로 분할되고, 이들 각각은 접속 토폴로지로 수동 버스 또는 능동 스타 커플러에 의해 지원된다. 이들 서브-네트는 상호 서브-네트 통신을 위해 제공되는 지능형 스타 커플러(11)에 의해 상호접속된다. 몇몇 서브-네트(A-D)는 지능형 스타 커플러(11)에 접속된다. 서브-네트(A-D)는 상이한 토폴로지를 갖는다. 특히, 서브-네트(B)는 수동 버스를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 서브-네트(C)는 스타 커플러 및 수동 버스 토폴로지를 포함하는 하이브리드 토폴로지를 포함한다. 서브-네트(D)는 능동 스타 토폴로지를 포함하는데, 서브-네트(A)는 단일 노드만을 포함한다. 물론, 임의의 수의 서브-네트가 접속될 수 있다. 네트워크에서 사용되는 프로토콜에 따라, 하나의 서브-네트만이 단일의 종래의 능동 스타 커플러를 포함할 수 있도록 토폴로지를 제한할 수 있다.

도 2를 참조하면, 이러한 서브-네트에 사용되는 노드(n)가 보다 자세히 기술된다. 전형적인 결함 허용 타임 트리거 네트워크는 노드가 접속되는 두 개 이상의 통신 채널로 구성된다. 이들 노드(n) 각각은 버스 드라이버(17), 통신 제어기(15) 및 각 버스 드라이버마다의 버스 감시자 디바이스(14)와 애플리케이션 호스트(13)로 구성된다. 버스 드라이버(17)는 통신 제어기(15)가 제공하는 비트 및 바이트를 그의 접속된 채널을 상으로 전송하고 그런 다음 채널(채널 A, 채널 B)로부터 수신한 정보를 통신 제어기(15)에 제공한다. 통신 제어기(15)는 모든 채널에 접속되고 관련 데이터를 호스트 애플리케이션(13)에 전달하고 그로부터 데이터를 수신하여 프레임으로 조립하며 버스 드라이버(17)로 전달한다. 서브-네트 내의 노드의 구현은 본 발명과는 무관하다. 이러한 노드의 구성은 애플리케이션에 대한 보다 나은 개요를 얻기 위해서만 설명된다. 본 발명은 기술한 노드 내의 일분의 존재 또는 부재에 의해 제한 또는 한정되지 않는다. 통신 제어기(15)는 계층-2 액세스 프로토콜에 대한 설비를 노드(n)에 제공하는 소위 프로토콜 엔진(18)을 포함한다. 본 발명은 대부분 사전결정된 TDMA 기법 또는 통신 스케쥴을 통해 매체를 액세스하는 용이함에 관련된다. 클러스터 내의 각 노드(n)에 대한 통신 스케쥴은 네트워크 상에 데이터를 송신하는 경우 노드(n) 간에 충돌이 발생하지 않도록 구성되어야 한다. 버스 감시자(14)는 구성 세트에 의해 지정된 슬롯 동안에만 버스 상의 전송을 인에이블링하는 독립적인 구성 데이터 세트를 갖는 디바이스이다. 호스트 애플리케이션(13)은 데이터 소스 및 싱크를 포함하고 일반적으로 프로토콜 동작과는 관련이 없다. 통신 제어기(15)가 단독으로 할 수 없는 결정만이 호스트 애플리케이션(13)에 의해 이루어진다.

다수의 경우, 종래의 능동 스타 커플러는 클러스터 내의 노드(n)를 접속시킨다. 그 목적은 노드(n)가 수동 버스를 통해 접속되는 상황과 비교해 볼 때, 통신 라인 상의 신호 품질을 개선하는 것이다. 종래의 능동 스타 커플러는 수동 버스보다 단일의 클러스터 내에서 보다 많은 노드의 접속을 허용한다. 이 커플러는 또한 클러스터를 통한 결함의 전파를 제한하기 위해 클러스터로부터 결함있는 노드를 분리하는 가능성을 제공한다. 종래의 스타 커플러는 하나의 선택된 입력 포트로부터 모든 출력 포트로 데이터를 한번에 전송하는 물리적 레벨 상에서 동작한다. 프로토콜 레벨에서, 그것은 버스 및 스타 토폴로지 사이의 차이를 보이지 않는다.

노드(n) 간의 동기화는 네트워크에 대한 타임 트리거 TDMA 기반 액세스를 가능하게 하는 필요조건이다. 각 노드(n)는 그 자신의 클록을 가지며, 이 경우 시간축(time base)은 본래 동일하도록 의도되나, 온도 및 전압 변동 및 생산 허용오차에 의해 다른 노드(n)와 다를 수 있다.

각 노드(n) 내의 통신 제어기(15)는 동기화 메카니즘을 포함하고, 노드(n)는 그들의 부착된 채널에 주의를 기울이고 동기화에 적응될 수 있거나 또는 공통 클록 레이트 및 오프셋에 영향을 미칠 수 있다.

단일 클러스터 내의 네트워크 시작은 소위 콜드 스타트 노드에 의해 처리되며, 하나의 노드가 클러스터의 통신 싸이클을 시작하고 그 밖의 다른 노들은 응답한다. 이 노드는 몇몇 가능한 노드들 중 어느 것이 시작을 수행하는지를 결정하는 구성 또는 소정의 알고리즘에 의해 선택된다. 이 알고리즘은 일반적으로 존재하는 스케쥴이 검출되지 않을 때마다 부착된 채널을 통해 프레임 또는 유사한 구조물을 전송하는 단계로 구성된다. 그에 따라, 콜드 스타트 노드의 통신 제어기(15)는 모든 부착된 채널에 주의를 기울어야 하고 그의 시작 데이터를 모든 부착된 잠재적으 로는 여분의 채널 상에 동시에 전송해야 한다. 모든 부착된 채널에 대한 통신 제어기(15) 내의 시작에 대해 하나의 단일 제어 로직(18)만이 존재한다. 클러스터 내의 각 노드는 그의 부착된 채널에 주의를 기울어야 한다. 각 노드가 시작을 나타내는 특정 프레임 또는 유사한 구조물을 수신하는 경우, 그것은 관측된 통신으로부터 타이밍 기법을 채택하고 시스템 내로 통합할 것이다.

중앙 버스 감시자(미도시)는 이러한 클러스터에 부가될 수 있다. 클러스터는 단일 노드들로 또는 서브 네트들로 분할되고, 그런 다음 이들은 중앙 버스 감시자에 접속된다. 이 중앙 버스 감시자는 브랜치 중 어느 것이 통신 스케쥴의 어느 타임 슬롯 동안 다른 브랜치에 데이터를 전송할 수 있는지에 대해, 클러스터의 통신 스케쥴에 대한 정보로 사전구성된다. 몇몇 구현예는 버스 감시자가 초기 학습 단계에서 그의 핀 중 어느 핀이 어느 브랜치에 접속되는지에 대한 지식을 습득하여 설치 동안 잘못된 접속을 방지하도록 허용한다. 중앙 버스 감시자는 또한 그의 브랜치로부터 수신된 정보로부터 통신 스케쥴을 결정하는 로직을 포함한다. 이것은 대개 일부 관점에서는 감소된 기능을 가지며 상이한 유형의 결함을 방지한다는 관점에서는 부가된 기능을 갖는 프로토콜 엔진이다(예를 들어, 브랜치가 부정 시작을 하려는 시도를 저지하는 방지, 임의의 가능한 합법적인 전송보다 더 긴 전송을 막으려는 방지, 등)

도 3에 따르면, 본 발명에 따른 지능형 스타 커플러 아키텍쳐가 도시되어 있다. 지능형 스타 커플러는 다수의 입력 브랜치 및 다수의 출력 브랜치를 갖는 스위치(12)를 포함한다. 스위치(12)는 스위치(12) 내에서 입력 브랜치에서 출력 브 랜치로의 접속을 제어하는 스위치 제어기(13)에 접속된다. 더 나아가, 통신 요소를 디코딩하는 간단한 프로토콜 엔진(14)이 존재하며, 통신 요소는 프로토콜 사양에서 정의된 일련의 신호이다. 플렉스레이 프로토콜의 경우, 통신 요소는 예를 들어, 웨이크업 패턴, 충동 회피 심볼, 동기화 및 시작 프레임 및 데이터 프레임을 포함한다. 클러스터는 슬롯으로 분할되는 다양한 세그먼트들로 구성되는 사전구성된 통신 스케쥴을 갖는다. 플렉스레이에서, 타임 슬롯은 단일 노드에만 할당될 수 있지만, 스위치(22)는 다수의 노드가 하나의 타임 슬롯 내에서 전송하는 것을 가능하게 한다. 이 통신 스케쥴은 다양한 노드 및 지능형 스타 커플러(11)에 대해 사전구성되어야 한다. 클러스터 시작 동안, 노드는 싸이클 시작에 동의하고 그에 따라 기본적으로 타임 슬롯의 위치에 동의한다. 지능형 스타 커플러는 임의의 주어진 타임 슬롯에 대해 어느 브랜치가 어느 다른 브랜치에 접속되어야 하는지에 대한 사전지식을 가지지만, 현재의 타임 슬롯에 대한 지식을 가지고 있지는 않다. 이 시점에서, 프로토콜 엔진(24)이 도면에 등장하는데, 이 프로토콜 엔진(24)은 통신 요소를 디코딩하고 그로부터 통신 스케쥴 내에서의 현재의 위치를 유도하고 이 정보를 통신 스케쥴 유닛(25) 및 스위치 제어기(23)에 제공하며, 이들은 그에 따라 스위치(22)를 구성할 수 있다.

디코딩된 통신 요소에 기초하여, 간단한 프로토콜 엔진(24)은 통신 스케쥴 내에서의 현재의 위치를 지속적으로 유도한다(즉, 현재의 슬롯을 지속적으로 유도한다). 이 정보는 하나 이상의 출력 브랜치에 대한 입력 브랜치의 필요한 접속을 각 타임슬롯마다 정의하는 매트릭스를 포함하는 통신 스케쥴 유닛(25)에 제공된다. 통신 스케쥴 유닛(25)은 이 매트릭스 및 적절한 스위칭 시간을 스위치 제어기(23)에 제공한다. 매트릭스는 사전결정된 타임 슬롯에 대해 하나 또는 다수의 출력 브랜치에 접속되는 입력을 포함한다. 또한, 입력 브랜치에는, 활동 검출 유닛(26)이 존재한다. 이들 활동 검출 유닛(26)은 특히 통신 클러스터 스케쥴이 수립되지 않은 기간 동안에 사용된다. 이 기간 동안, 활동 검출 유닛(26)은 입력 브랜치를 모니터링하고 활동 정보를 스위치 제어기(23)에 제공하여 스위치(22)를 제어한다. 또한, 출력 브랜치에는, 비트-재형성 유닛(bit-reshaping units)(27)이 존재하며, 이에 대해서는 이하에서 설명된다.

지능형 스타 커플러9(11)는 종래의 스타 커플러에 기초하며 프로토콜 타이밍에 대한 지식을 유도하고 따라서 소정의 타임 슬롯에서 전송된 메시지를 특정 출력 브랜치에 선택적으로 전송할 수 있는 기능을 갖는 추가적인 수단(24,25)을 포함한다. 종래의 능동 스타 커플러에 비교해, 둘 이상의 입력 브랜치가 단일 타임 슬롯 동안 활성화될 수 있다. 이 특징은 종래의 능동 스타 커플러에 의해 제공되는 보호를 감소시키는 일 없이 가용 대역폭을 증가시킨다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 데이터 스트림은 굵은 화살표로 강조되어 있다. 스타 커플러(11)의 좌측 상에, 입력 라인은 화살표를 경유하여 우측으로 연결되어 출력 브랜치에 대한 데이터 접속을 나타낸다. 스위치(22)의 다양한 구성요소가 이제 보다 자세히 기술된다. 활동 검출 유닛(26)은 지능형 스타 커플러(11)의 입력측에 제공된다. 지능형 스타 커플러(11)는 아직 통신 스케쥴에 동기화되어 있지 않는 동안에는, 활동 검출 유닛(26)은 "선착순" 방식에서 저하된 서비스를 제 공할 수 있다. 먼저 활성화되는 입력 브랜치는 모든 출력 브랜치에 전송된다. 이들 활동 검출 유닛(26)은 또한 플렉스레이 동적 프로토콜 세그먼트 동안 사용될 수 있다. 그러나, 활동 검출 유닛(26)은 본질적으로 특징은 아닌데, 그 이유는 지능형 스타 커플러(11)가 아직 통신 스케쥴에 동기화되지 않은 기간을 관리하는 추가적인 수단이 존재할 수 있기 때문이다.

스위치 제어기(23)는 스위치(22)를 제어하고 주어진 타임 슬롯 동안 어느 출력 브랜치에 스위치(22)의 어느 입력 브랜치가 접속될 지를 결정한다. 스위치 제어기(23)는 활동 검출 유닛(26) 및 통신 스케쥴 유닛(25) 모두로부터 정보를 수신한다. 위에서 언급한 바와 같이, 통신 스케쥴이 아직 수립되지 있지 않은 경우, 스위치 제어기(23)는 활동 검출 유닛(26)만을 단독으로 사용하여 스위치(22)를 구성하는 한편, 통신 스케쥴이 수립되자 마자, 스위치 제어기(23)는 활동 검출 유닛(26)을 무시한다.

지능형 능동 스타 커플러(11)의 프로토콜 엔진(24)은 입력 브랜치에 접속된 서브-네트에 의해 교환되는 모든 동기화 정보(즉, 동기/시작 프레임)를 수신해야 하며, 이는 서브-네트 내의 노드(n)의 모든 다른 통신 제어기(15)도 마찬가지이다. 따라서, 이러한 프레임이 서브 네트 중 하나에서 전송될 때마다, 이 프레임은 이미 최초 노드에 의해 전송되었고 다른 한편으로는 간섭을 야기할 것이기 때문에, 그 자신의 서브-네트를 제외한 모든 다른 서브-네트에 전송될 것이다. 프로토콜 엔진(24)은 이 구현 형태에서만 하나의 출력 브랜치에 부착되고, 따라서, 단지 동기화 프레임을 이 출력에 전송하지 않음으로써, 프로토콜 엔진(24)은 프레임을 놓칠 수 있다. 이 동기화 프레임을 또한 수신할 수 있도록 하기 위해, 추가적인 스위치(28)가 부가되어 동기화 프레임을 프로토콜 엔진(24)에 전송할 수 있지만, 그 동기화 프레임이 생성된 서브 네트로 동기화 프레임이 실제로 전송되는 것을 막을 수 있다.

이러한 구성에 대한 대안적인 구성(미도시)은 추가적인 출력을 스위치(22)에 부가하여, 스위치(22)를 nxn에서 nx(n+1)로 증가시킬 수 있다. 이 추가적인 출력은 부가적인 비트 재형성 유닛과 함께 또는 그 유닛 없이 간단한 프로토콜 엔진(24)에 접속된다.

스위치(22)는 각 입력 브랜치를 하나 또는 다수의 출력 브랜치에 임의적으로 접속할 수 있다. 그러나, 그것은 다수의 입력을 하나의 출력 라인에 반드시 접속할 수 있는 것은 아니다. 스위치(22)의 바람직한 구현은 아날로그 크로스바 스위치이다. 이와 달리, 다른 구현예가 사용될 수 있다. 이러한 상이한 스위치 구현은 이하에서 설명될 것이다. 그러나, 상이한 스위치 아키텍쳐에 의해 사용되는 전파 지연은 최소로 유지되어야 하는데, 그 이유는 TDMA 통신 클러스터에서의 점대점 전파 지연은 실질적으로 이용가능한 대역폭에 직접 영향을 미치기 때문이다.

비트 재형성 유닛(27)은 적절한 알고리즘을 사용하여 전형적인 물리 계층 결과에 의해 왜곡된 통신 요소를 재생성한다. 이들 알고리즘은 예를 들어 결과적인 비트 스트림의 인코딩이 후속하는 프로토콜의 정상 디코딩 알고리즘(플렉스레이의 경우 오버샘플링, 다수결 투표 및 비트 스트로빙(strobing))을 통한 통신 요소의 디코딩이다. 사실상, 신호는 디지털 형태로 다시 변환되고 그런 다음 명확히 재생 성된다. 비트 스트림에 영향을 미치는 전형적인 물리 계층 결과는 예를 들어 전자기 방사, 송수신기 내에서의 LOW/HIGH 및 HIGH/LOW 전이의 비대칭, 반사 등이다. 이 비트 재형성은 신호가 다수의 스타 커플러를 통해 이동하는 경우에 가능한 비대칭의 누적을 방지한다. 비트 재형성 유닛(27)은 선택적인 구성요소이다. 따라서, 지능형 스타 커플러(11)는 또한 비트 재형성 유닛(27)없이도 동작할 수 있다. 또한, 비트 재형성 유닛(27)은 또한 스위치(22) 앞에 또는 심지어 활동 검출 유닛(26) 앞에 배치될 수 있다. 특히, 클록형 스위치 구현은 스위치 앞에 배치되는 비트 재형성 유닛으로 이득을 얻을 수 있다.

간단한 프로토콜 엔진(24)은 통신 요소를 디코딩할 수 있고 이로부터 클러스터의 동기화를 유도할 수 있는 프로토콜 의존 유닛이다. 프로토콜 엔진(24)은 일반적으로 표준 프로토콜 IP를 사용할 수 있지만 데이터를 실제로 전송할 필요가 없고 단일 채널에만 접속된다는 사실을 반영하기 위해 기능이 감소될 수 있다. 프로토콜 엔진(24)은 어느 타임 슬롯에 프로토콜이 현재 존재하는 지에 대한 필요한 정보를 통신 스케쥴 유닛에 공급한다. 특히, 프로토콜 엔진(24)은 단지 하나의 출력 브랜치에 접속된다. 그러나, 이것은 충분한데, 그 이유는 클러스터 통신 스케쥴이 이용가능하지 않거나 또는 클러스터가 동기화되지 않은 시간 동안, 스위치는 제 1 입력 브랜치가 모든 출력 브랜치에 접속되는 방식으로 동작하기 때문이다. 따라서, 제 1 출력 브랜치는 입력 브랜치 중 하나 상에서 수신된 데이터를 수신할 것이다.

통신 스케쥴 유닛(25)은 어느 타임 슬롯 동안 어느 입력 브랜치가 어느 출력 브랜치에 접속되어야 하는지를 포함하는 통신 스케쥴 매트릭스를 포함한다. 그것은 또한 소정의 타임 슬롯 동안, 활동 검출이 또 다시 사용되어야 함을 나타낼 수 있다. 이것은 보호될 필요가 없는 스케쥴의 전용 세그먼트에서의 동적 슬롯 사용을 가능하게 하다. 데이터 스트림은 재형성 유닛(27) 이전에 관찰 또는 모니터링될 수 있다.

이하에서는, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 스위치 구성에 대해 설명될 것이다. 교차점 매트릭스의 구성은 모든 통신 타임 슬롯마다 변경될 수 있다. 도 4a 내지 도 4c는 4×4 지능형 스타 커플러에 대한 구성 스케쥴의 예를 나타낸다. 도 4a에서, 종래의 슬롯 사용에 따른 매트릭스가 도시되어 있는데, 특정 타임 슬롯 동안, 서브 네트(A)로부터 입력 브랜치 상에서 수신된 모든 데이터는 서브 네트(B,C,D)의 모든 다른 출력 브랜치에 전송된다. 도 4a의 예는 동기화가 클러스터 내에서 달성되기 전의 시간 동안 유효하다.

도 4b는 서브 네트(A)를 서브 네트(C)와 연결하는 방식과 그와 동시에 서브 네트(D)를 서브 네트(B)와 연결하는 방식을 도시하고 있다. 따라서, 이 타임 슬롯에서의 가용 대역폭은 능동적으로 두 배가된다. 두 개의 입력 브랜치가 동일한 타임 슬롯 내에서 동시에 활성화됨을 쉽게 알 수 있다. 이러한 둘 이상의 입력 브랜치의 동시 활성화는 종래의 스타 커플러에서는 불가능하다.

도 4c에 도시되어 있는 예는 특정 타임 슬롯 동안 서브 네트가 다른 서브 네트와 완전히 분리될 수 있는 방식을 나타낸다. 도 4c에 도시되어 있는 예에 따르면, 서브 네트(A)는 다른 서브 네트에는 관심이 없는 무언가와 내부적으로 통신할 수 있지만, 서브 네트(B)는 서브 네트(C,D)와 정보를 공유한다. 따라서, 이 타임 슬롯 내에서의 가용 대역폭은 사실상 두 배가 된다.

이 구성은 정보를 필요로 하는 서브 네트에 정보를 제공함으로써 각 타임 슬롯에서의 최적의 대역폭 사용을 허용한다. 극단적인 예에서, 지능형 스타 커플러(11)는 모든 서브 네트(A-D)를 서로 완전히 분리하여 n개의 부착된 서브 네트에 대한 정상 대역폭의 n배의 이론적 최대치를 달성할 수 있다.

이 설명은 지금까지 단일 통신 채널만을 다루었다. 그러나, 본 발명은 물론 다수의 채널을 사용하는 통신 시스템에도 사용될 수 있는데, 그 이유는 본 발명은 이들 채널에 대해 어떠한 조건도 부가하지 않기 때문이다. 본 발명은 단일 채널 또는 다수의 채널 시스템 모두에 사용될 수 있다. 다수 채널 시스템이 사용되는 경우, 지능형 스타 커플러는 이용가능한 채널 또는 모든 채널의 서브 세트에 대해서만 사용될 수 있다. 이들 지능형 스타 커플러는 서로 통신할 필요는 없고 다수 채널 사용을 수용하도록 수정될 필요는 없다. 그러나, 다수의 채널의 경우, 단지 스위치(22)와 어쩌면 활동 검출 유닛(26) 및 비트 재형성 유닛(27)이 병렬로 구현되는데, 그 이유는 이들 다수의 구성요소들은 단지 하나의 프로토콜 엔진(24), 하나의 통신 스케쥴 유닛(25) 및 하나의 스위치 제어기(26)에 의해 제어될 수 있기 때문이다. 특히, 이들 세 개의 구성요소(24,25,23)는 단일 채널 및 다수의 채널에 대해 하나의 회로 블록 내에서 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명은 명백히 기존 시스템에 통합될 수 있고 추가적인 결함을 야기하지 않는다.

위에서 언급한 바와 같이, 다수의 상이한 스위치 구현이 지능형 스타 커플러에 대해 사용될 수 있으며, 이에 대해 이하에서 자세히 기술된다. 바람직한 솔루션은 아날로그 크로스바이지만, 본 발명은 스위치의 다른 구현도 포함함을 명확히 한다.

도 3에 도시되어 있는 아키텍쳐는 출력 브랜치에서 비트 재형성을 갖는 아날로그 크로스바 스위치를 나타낸다. 이 아키텍쳐는 최소의 전파 지연을 갖는 명확히 재생성된 출력 신호를 생성하여, 통신 클러스터 정확성에 영향을 주지 않는다. 물론, 아날로그 크로스바 스위치는 보다 작은 2×2 스위치로부터 조립될 수 있다.

이와 달리, 디지털 크로스바가 사용될 수 있다. 디지털 크로스바는 입력 클록을 가지며 클록 에지에서만 그의 출력 값을 그의 입력 정렬시킨다. 출력 라인 상에서 양호한 신호 품질을 달성하기 위해, 이 클록은 비트 클록보다 빨라야 한다. 플렉스레이 프로토콜의 경우, 8배 초과의 오버 샘플링을 갖는 클록은 최소(플렉스레이 샘플 클록 속도)이다. 이러한 디지털 크로스바 스위치는 비트 재형성 비트를 스위치 앞에 배치함으로써 상당히 유리할 수 있다. 스위치 전에 비트를 생성함으로써 스위치를 통해 오버 샘플링된 값을 공급할 필요성이 감소된다. 생성된 비트 값을 위한 작은 깊이의 작은 FIFO가 충분하여 스위치는 비트 클록 속도만으로 클록킹될 수 있으며, 그에 따라 구현 비용을 감소시킨다. 그러나, 이러한 솔루션은 해당 프로토콜의 클록 보정 알고리즘을 손상시킬 수 있으며, 그 결과 정확성을 악화시키고 사실상 가용 대역폭을 감소시킨다. 그 결과는 송신 간의 안전 간격을 증가시킴으로써 클러스터를 통해 계산될 수 있고 또한 클러스터에 내로 구성될 수 있 어, 약간 감소된 가용 대역폭을 제외하면 어떠한 기능 저하도 발생하지 않을 것이다.

또한, 메모리 스위치가 사용될 수 있는데, 디지털 크로스바에 대한 설명은 기본적으로 단일 메모리 스위치에도 적용될 수 있다. 크로스바 및 FIFO대신, 모든 샘플은 중앙 메모리에 기록된다. 또 다시, 비트 재형성 유닛을 스위치 앞에 배치함으로써, 메모리 액세스에 대한 부하는 수십 배 감소될 수 있으며 그에 따라 구현 비용은 감소된다.

본 발명의 스타 커플러는 특히 플렉스레이 프로토콜과 결합하여 사용될 수 있다. 플렉스레이 프로토콜은 안전과 무관한 통신에 대해서는 동적 프로토콜 세그먼트를 사용한다. 여기서, 동적 중재 기법이 사용되어 가용 대역폭을 보다 효율적으로 사용한다. 송신이 없는 슬롯은 최소 필요량까지 단축되고 송신이 있는 슬롯은 전송된 프레임 주변에서 정밀하게 적응된다. 따라서, 슬롯 길이는 모든 슬롯에 대해 동일하지 않다. 또한, 슬롯이 시작하는 시기와 그것이 종료되는 시기는 미리 알려져 있지 않다.

동적 프로토콜 세그먼트에 대한 본 발명의 스타 커플러의 사용은 일반적으로 스위치(22)의 스위칭을 복잡하게 하는데, 그 이유는 슬롯이 임의의 길이를 가지기 때문이다. 더 복잡하게 하기 위해, 노드 내의 슬롯 카운팅은 모든 노드가 부착된 신호 라인 상의 동일 정보를 관측한다는 가정에 기초를 둔다. 서브-네트가 분리되는 경우, 그들의 슬롯팅(slotting)은 급속히 동기화를 벗어날 것이며, 상호통신을 방해한다. 따라서, 이 동적 프로토콜 세그먼트는 통신 싸이클의 정적 프로토콜 세 그먼트와는 다르게 처리되어야 하며, 따라서 지능형 스타 커플러의 개선된 기능이 또한 구현되어야 한다. 본 발명의 스타 커플러를 또한 동적 프로토콜 세그먼트에 사용하는 문제점을 해결하기 위해, 동적 세그먼트의 문제에 대해 세 개의 상이한 솔루션이 주어진다. 각 솔루션은 지능형 스타 커플러에 보다 많은 기능을 부가한다.

첫째, 본 발명의 지능형 스타 커플러(11)를 사용하는 경우 동적 프로토콜 세그먼트에서 여전히 통신할 수 있는 것이 보장되어야 한다. 따라서, 이 동적 프로토콜 세그먼트에 대해 종래의 능동 스타 커플러의 동작을 단지 복제하는 것이 가장 용이하다. 이것은 동적 프로토콜 세그먼트의 경우 지능형 스타 커플러는 종래의 스타 커플러로서 동작할 것이라는 것을 의미한다. 어떤 서브 네트가 우선적으로 시작되든지 간에, 전송은 다른 서브 네트로 전송된다. 활동 검출기 유닛(26)을 사용하면, 이것은 쉽게 구현된다. 설명한 바와 같이, 이 솔루션은 종래의 능동 스타 커플러와 동일한 동작을 가지며 따라서 동적 프로토콜 세그먼트의 장점을 가지지는 않는다.

둘째, 지능형 스타 커플러는 간단한 프로토콜 엔진(24)을 포함하기 때문에, 그것은 어느 정도의 보호를 부과할 수 있다. 그것은 모든 다른 노드와 마찬가지로 클러스터 내에서 관측된 트래픽으로부터 현재의 타임 슬롯을 유도할 수 있고 따라서 프로토콜 엔진(24)은 이 타임 슬롯 내에서 소저의 서브-네트 전송만을 허용할 수 있다. 그러나, 이 전송은 여전히 모든 다른 서브-네트에도 전송되어야 한다. 서브 네트가 허용되지 않는 타임 슬롯 동안 전송을 시도하는 경우, 그의 전송은 이 서브 네트에 포함될 것이다. 이 서브 네트는 이러한 잘못된 포함으로 인해 다른 서브 네트와 동기화 해제될 수 있다. 따라서, 이 서브 네트는 선택에 따라서는 무시되고 이 동적 프로토콜 세그먼트의 나머지 부분에 대해서는 차단될 수 있다. 다음 통신 싸이클에서, 이 서브 네트는 상이한 잘 알려진 알고리즘(예를 들어, 에러 계수기 등)에 따라 또 다시 전송이 허용될 수 있거나 또는 허용되지 않을 수 있다.

동적 프로토콜 세그먼트에서 또한 개선된 대역폭을 제공하기 위해, 어느 정도로 스위치를 병렬로 사용하는 것이 제안되고 그에 따라 실질적인 대역폭 증가가 달성될 수 있다. 지능형 스타 커플러는 우선 두 개의 이전 솔루션 중 하나에서와 같이 동작한다. 그의 간단한 프로토콜 엔진(24)은 클러스터에 할당되고 어느 슬롯 내에서 클러스터가 현재 존재하는지를 안다. 정의된 타임 슬롯 경계에서, 스타 커플러(11)는 소정의 서브 네트들을 분리할 수 있고, 그에 따라 동기화된 서브 클러스터들을 생성할 수 있다. 이들 분리된 서브 클러스터들은 동적 프로토콜 세그먼트의 종료까지 수정되지 않은 채로 유지된다. 지능형 스타 커플러의 간단한 프로토콜 엔진(24)이 부착되는 서브 클러스터는 후속하는 슬롯 경계에서 더 하위 분할될 수 있다. 서브 클러스터 내에서, 어떤 서브 네트가 우선적으로 전송하던지 간에, 전송은 이 서브 클러스터의 모든 다른 서브 네트에 전송된다. 서브 클러스터가 단일 서브 네트로 구성되는 경우, 다른 서브 네트로의 전송은 필요하지 않다. 이 서브 네트는 서브 네트 내의 내부 통신 위해 동적 프로토콜 세그먼트의 나머지 부분을 효율적으로 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 지능형 스타 커플러의 간단한 프로토콜 엔진이 부착되는 서브 클러스터는 부가적인 보호(노드 차단, 동기화 유지)를 제공할 수 있다.

동적 프로토콜 세그먼트에 대해 본 발명의 스타 커플러를 사용하는 이 솔루션은 도 5를 참조하여 보다 자세히 설명될 것이다. 도 5는 예를 들어 동적 세그먼트 대역폭 증가를 나타낸다. 지능형 스타 커플러(11)가 알고 있는 슬롯은 번호가 부여된 것으로 도시되어 있다. 서브 클러스터들의 통신은 굵은 박스 내에 포함된다. 보호를 갖는 슬롯은 빗금이 쳐져 있다. 이들 슬롯 내에서, 빗금의 서브 네트만이 전송할 수 있다. 도 5는 5개의 서브 네트(A-E)를 갖는 지능형 스타 커플러(11)의 예를 제공한다. 지능형 스타 커플러(11)의 간단한 프로토콜 엔진(24)은 서브 네트(A)에 부착된다. 동적 프로토콜 엔진의 첫 번째 네 개의 슬롯 동안, 지능형 스타 커플러(11)는 서브 네트(D)만이 프레임을 전송하도록 허용한다(서브 네트(D)의 슬롯은 빗금쳐져 있다). 이것은 이들 슬롯을 다른 서브 네트로부터의 잘못된 전송으로부터 보호한다. 서브 네트(D)로부터의 입력은 모든 다른 서브 네트로 전송된다. 슬롯 5가 온되면, 서브 네트(D,E)는 다른 서브 네트(A-C)로부터 분리되고 함께 결합된다. 서브 네트(D,E)의 임의의 전송은 동적 프로토콜 세그먼트의 나머지 부분에 대해 선착순 방식으로 다른 서브 네트에만 전송된다. 따라서, 스위치(22)는 스위치 제어기(23)에 의해 두 개의 부분으로 분할된다. 상위 부분은 서브 네트(A-C)를 처리하고, 하위 부분은 서브 네트(D,E)를 처리한다. 하위 부분은 종래의 스위치와 같이 동작하고 상위 부분은 다음과 같이 동작한다. 슬롯 5 내지 슬롯 7이 온되면, 서브 네트(A)만이 서브 네트(B,C)로 전송할 수 있고, 슬롯 8 내지 10까지는, 서브 네트(C)만이 프레임을 서브 네트(A,B)로 전송하는 것을 허용 된다.

슬롯 10 이후, 스위치의 매트릭스는 더 분할된다. 특히, 서브 네트(C)는 분리된다. 슬롯 11 이후, 서브 네트(C)로부터의 전송은 서브 네트(C)에 포함된다. 메모리를 절약하기 위해, 슬롯 11 이후 서브 네트(A,B)로 구성된 서브 클러스터 내에는 추가적인 보호는 제공되지 않는다. 그러나, 슬롯 20에서, 이들 서브 네트(A,B)도 분리된다. 이것에 대한 확장으로서, 둘 이상의 간단한 프로토콜 엔진이 지능형 스타 커플러에 추가될 수 있다. 이것은 둘 이상의 서브 클러스터가 더 하위 분할되도록 하며 동작 세그먼트 진행에서 보호될 수 있도록 해준다.

플렉스레이는 능동 스타 커플러가 전송의 시작의 일부분을 통과시 제거하는 것을 허용한다. 이것은 적어도 단 하나의 다른 능동 스타가 채널에 존재한다면 지능형 스타 커플러에도 여전히 적용된다.

따라서, 본 발명은 둘 이상의 입력 브랜치를 하나의 타임 슬롯 내에서 활성화시킬 수 있는 지능형 스타 커플러를 제공한다. 그에 따라, 병렬 전송이 가능하다. 이것은 대역폭을 증가시킬 것이다.

Claims

타임 슬롯에 기초한 타임 트리거 프로토콜을 사용하는 자동차 네트워크 내의 다수의 노드(n)에 접속되는 스타 커플러(star coupler)(11)에 있어서,

상기 네트워크 내에서의 정보 흐름은 사전결정된 타임 슬롯에서 전송을 수행할 수 있는 노드(n)를 결정하는 사전결정된 통신 스케쥴에 기초하고,

상기 스타 커플러(11)는,

다수의 입력 브랜치 및 출력 브랜치를 갖는 스위치(22)- 하나의 브랜치는 적어도 하나의 노드(n)에 접속될 수 있음 -와,

상기 스위치(22)를 제어하는 스위치 제어기(23)와,

프로토콜 타이밍에 대한 지식을 유도하는 수단(24,25)을 포함하되,

상기 지식은 소정의 타임 슬롯 내에서 입력 데이터를 적어도 하나의 사전결정된 출력 브랜치에 선택적으로 전송하는데 사용되는

스타 커플러.
제 1 항에 있어서,

상기 스위치(22)는 단일 타임 슬롯 동안 둘 이상의 입력 브랜치를 둘 이상의 출력 브랜치와 동시에 스위칭할 수 있는

스타 커플러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 스위치(22)는 상기 통신 스케쥴에 의존하여 각 입력 브랜치를 상기 스타 커플러(22)의 하나 이상의 출력 브랜치로 스위칭할 수 있는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스타 커플러(12)는 통신 데이터 내의 통신 요소를 디코딩하고 클러스터 통신 스케쥴에 내에서의 위치를 유도하는 프로토콜 엔진(24)을 포함하는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 프로토콜 엔진(24)은 하나의 출력 브랜치에 결합되고, 데이터를 동일한 브랜치에 출력하는 경우, 각각의 출력 브랜치는 스위칭 수단(28)에 의해 디스에이블링되는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 프로토콜 엔진(24)은 nx(n+1) 매트릭스을 갖는 상기 스위치(22)의 부가적인 출력 브랜치에 결합되어 상기 출력 브랜치 각각을 상기 프로토콜 엔진(24)에 연결할 수 있는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스타 커플러(11)는 소정의 입력 브랜치 상의 데이터 트래픽을 검출하는 활동 검출 수단(26)을 상기 입력 브랜치에서 포함하되, 상기 활동 검출 수단(26)은 상기 스위치 제어기(23)에 결합되어 상기 스위치(22)를 제어하는데 사용되는 활동 정보를 제공하는

스타 커플러.
제 7 항에 있어서,

상기 활동 정보는 통신 스케쥴이 수립되지 않는 한 상기 스위치(22)를 제어하는데 사용되는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스타 커플러(11)는 상기 활동 검출 유닛(16) 앞 또는 뒤의 입력 브랜치에 배열될 수 있거나 또는 상기 출력 브랜치에 배열되어 통신 요소를 재생성할 수 있는 적어도 하나의 비트 재형성 유닛(17)을 포함하는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스타 커플러(11)는 사전결정된 타임 슬롯 동안 어느 입력 브랜치가 어느 출력 브랜치에 접속될 필요가 있는지에 대한 정보, 및/또는 어느 타임 슬롯에서 상기 활동 검출 유닛(26)이 사용되어야 하는지에 대한 정보를 포함하는 통신 스케쥴 유닛(25)을 포함하는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치(22)는 아날로그 크로스바 스위치 또는 클록을 사용하는 디지털 크로스바 스위치로서 구현되고, 디지털 크로스바 스위치는 FIFO 유닛과 결합하여 사용되고, 상기 비트 재형성 유닛(17)은 상기 스위치(22) 전에 배열되는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

모든 입력된 데이터를 저장하고 출력 데이터를 판독하는 메모리를 포함하는 메모리 스위치가 사용되는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

하나의 스위치(22)가 단일 통신 채널에 할당되고, 상기 네트워크 내에 다수의 채널이 있는 경우, 각 채널은 하나의 스위치(22)에 접속되고, 상기 프로토콜 엔진(24), 상기 통신 스케쥴 유닛(25) 및 상기 스위치 제어기(23)는 다수의 스위치(22)에 결합되어 상기 다수의 스위치(22)를 제어하는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 네트워크 내에서 통신하기 위해 플렉스레이 프로토콜(FlexRay protocol)이 사용되는

스타 커플러.
제 14 항에 있어서,

상기 플렉스레이 프로토콜은 정적 프로토콜 세그먼트 및 동적 프로토콜 세그먼트를 포함하고, 상기 플렉스레이 프로토콜의 상기 동적 프로토콜 세그먼트 동안, 상기 스타 커플러(11)는 출력 브랜치에 대한 입력 브랜치의 다중 할당을 사용하는 일 없이 능동 스타 커플러로서 제어되고, 상기 스타 커플러(12)에 접속되어 전송을 시작하는 서브 네트(A-D)가 우선적으로 서빙되고 우선적으로 전송하는 서브 네트(A-D)의 입력 브랜치는 모든 다른 서브네트 출력 브랜치에 연결되는

스타 커플러.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 플렉스레이 프로토콜은 정적 프로토콜 세그먼트 및 동적 프로토콜 세그먼트를 포함하고, 상기 플렉스레이 프로토콜의 상기 동적 프로토콜 세그먼트 동안, 상기 스타 커플러(11)의 상기 프로토콜 엔진(24)은 수신된 트래픽을 관찰하여 상기 통신 스케쥴 내에서의 위치를 인식하고, 상기 관찰 및 상기 사전결정된 통신 스케쥴에 기초하여, 현재 슬롯에서 결정된 상기 입력 브랜치만이 전송이 허용되는

스타 커플러.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 플렉스레이 프로토콜은 정적 프로토콜 세그먼트 및 동적 프로토콜 세그먼트를 포함하고, 상기 플렉스레이 프로토콜의 상기 동적 프로토콜 세그먼트 동안, 상기 스타 커플러(11)의 상기 프로토콜 엔진(24)은 수신된 트래픽을 관찰하여 상기 통신 스케쥴 내에서의 위치를 인식하고, 입력 브랜치(A-D)가 상기 사전결정된 통신 스케쥴에 역행하여 전송을 하는 경우, 상기 입력 브랜치(A-D)는 현재의 싸이클 내에서 나머지 동적 세그먼트에 대해 상기 프로토콜 엔진(24)에 의해 차단되는

스타 커플러.
제 14 항에 있어서,

상기 플렉스레이 프로토콜은 정적 프로토콜 세그먼트 및 동적 프로토콜 세그먼트를 포함하고, 상기 플렉스레이 프로토콜의 상기 동적 프로토콜 세그먼트 동안, 상기 스타 커플러(11)의 상기 프로토콜 엔진(24)은 상기 통신 스케쥴 내에서의 위치를 판정하고, 상기 입력 브랜치(A-D) 간의 통신 필요성에 의존하여, 상기 스위치(22)가 제어되어 상기 입력 브랜치(A-D) 중 하나 또는 일부를 나머지 입력 브랜치와 동기화되는 것으로부터 분리하여 상기 동적 프로토콜 세그먼트 동안 상기 하나의 분리된 입력 브랜치에 접속된 서브 네트 내에서 또는 분리된 입력 브랜치(A-D)의 노드 또는 서브 네트 사이에서 데이터의 직접 전송을 허용하는

스타 커플러.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치(22)의 스위칭은 슬롯 번호 및/또는 싸이클 번호에 기초하여 수행되는

스타 커플러.
적어도 하나의 노드(n)를 구비한 클러스터를 포함하는 네트워크에 있어서,

상기 네트워크는 타임 슬롯을 사용하는 타임 트리거 기반(time triggered basis) 상에서 동작하고, 상기 클러스터 내의 다수의 노드(n)는 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 스타 커플러(11)에 결합되는

네트워크.
타임 슬롯에 기초한 타임 트리거 프로토콜을 사용하는 네트워크 내에서 스타 커플러(11)에 결합된 노드(n) 간의 통신 방법에 있어서,

상기 스타 커플러(11)의 입력 브랜치에서 입력 데이터를 수신하는 단계와,

상기 데이터 내의 통신 요소를 디코딩하고 상기 통신 요소로부터 통신 스케 쥴 내에서의 위치를 유도하는 단계와,

상기 통신 스케쥴을 스위치 제어기(23)에 제공하는 단계와,

타임 슬롯에 기초하여 다수의 입력 브랜치 및 출력 브랜치를 갖는 스위치를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 스위치(22)는 상기 스위치 제어기(23)에 의존하여 각 입력 브랜치를 하나 이상의 출력 브랜치에 연결하고, 다수의 입력 브랜치가 동일한 타임 슬롯 내에서 활성화될 수 있는

통신 방법.