KR20100111225A - 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 프로토콜간의 변환을 가능하도록 하여 이종 프로토콜들을 통합하여 운영하는 것에 의해 자동차 시스템의 안정성을 높일 수 있도록 한 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법에 관한 것으로, 그 구성은 CAN 프로토콜을 기반으로 하고 CAN 네트워크 버스에 연결되는 제 1 그룹의 기기들;MOST 프로토콜을 기반으로 하고 MOST 중앙 네트워크에 연결되는 제 2 그룹의 기기들;상기 제 1,2 그룹 기기들 사이에 위치하여 MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하고 경로를 설정하는 통합 게이트웨이;상기 통합 게이트웨이와 CAN 네트워크 버스,MOST 중앙 네트워크를 물리적으로 연결하기 위한 인터페이스 카드들;을 포함한다.
통합 게이트웨이, MOST, CAN, ETHERNET, In-Vehicle Network, 데이터 스트림

Description

지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법{In Vehicle Network System having Intelligence Integrated Gateway and Method for processing data thereof}
본 발명은 차량내 통신을 위한 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 다양한 프로토콜간의 변환을 가능하도록 하여 이종 프로토콜들을 통합하여 운영하는 것에 의해 자동차 시스템의 안정성을 높일 수 있도록 한 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
자동차 내의 전자제어시스템의 증가와 기술력 향상에 따라 지능형 자동차(intelligent vehicle)에 대한 관심이 급속히 증대되고 있으며, 자동차와 IT기술의 융합체인 지능형자동차기술에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한, 지능형자동차기술은 보다 높은 신뢰성과 안전성의 확보, 자동주행 및 충돌방지 등과 같은 운전자 편의성을 지원하기 위해서 첨단 정보통신, 전자, 제어 기술과 같은 새로운 IT기술의 접목이 필요하다.
현재 CAN과 FlexRay와 같은 차량의 제어 시스템의 기술력 향상과 더불어 차량에서의 서비스 및 오락 기능에 대한 고객의 요구가 증가됨에 따라 멀티미디어 장 치의 네트워크화는 급속히 진행되었다. 사운드 시스템, 오디오 앰프, CD플레이어, 내비게이션 시스템, 비디오 플레이어 등의 많은 멀티미디어와 텔레매틱스 애플리케이션이 자동차에 통합되면서 새로운 기능과 높은 대역폭이 요구되어진다.
따라서, 효율적인 자동차 시스템을 제공하기 위해서는 자동차 전용의 제어 네트워크(CAN, LIN 등)와 차세대 차량용 정보기기를 하나로 통합할 수 있는 차량용 네트워크 기술개발이 필요하다.
대표적인 프로토콜로써 CAN(Controller Area Network)과 LIN(Local Interconnect Network)은 자동차의 제어 및 센서 정보들을 취합할 수 있는 차량제어 통신 프로토콜이다.
그리고 MOST(Media Oriented Systems Transport)는 플라스틱 광섬유(POF)를 신호의 전달 매체로 사용하는 고성능 멀티미디어 네트워크를 목표로 하는 광 기반 네트워크 프로토콜이다.
보다 구체적으로 각 프로토콜들의 특성을 살펴본다.
CAN(Controller Area Network)은 자동차 내의 서로 다른 전자장치(Electronic Control Unit;ECU)간의 통신을 위하여 개발된 것으로, CAN 메시지에 있는 식별자(ID)의 길이에 따라 두 가지 모드로 구분 되며, 표준 CAN(11 비트 식별자)과 확장 CAN(29 비트 식별자)으로 구분 되어 진다. CAN은 다중통신망(Multi Master Network)이며 CSMA/CD+AMP(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection with Arbitration on Message Priority) 방식을 이용한다.
CAN 프로토콜은 에러 검출 및 에러 영향의 한정 등의 뛰어난 안전성을 갖고 분산 실시간 제어를 효율적으로 지원한다.
한편, MOST 프로토콜은 차량 및 기타 애플리케이션에서 사용할 수 있도록 최적화된 멀티미디어 네트워킹 프로토콜이다. MOST는 고품질 서비스 오디오와 비디오를 패킷 데이터와 함께 전송할 수 있고 또한 단일 전송 매체를 실시간으로 제어할 수 있도록 해준다.
MOST는 플라스틱 광섬유(POF)를 전송매체로 사용하기 때문에 배선을 경량화,단순화하는 것이 가능하고 고속으로 대용량의 정보를 전송 할 수 있다.
현재 MOST는 최대 25Mbps를 지원하는 MOST 25와, 최대 50Mbps를 지원하는 MOST 50 그리고 최대 150Mbps까지 대용량의 멀티미디어 서비스를 지원하는 MOST 150이 있다.
자동차 전반의 배선 효율을 극대화하기 위해서는 이러한 MOST 프로토콜을 기존의 CAN의 제어용 프로토콜과 인터페이스 할 수 있어야 한다.
즉, 패킷과 같은 비동기 신호뿐만 아니라, 실시간 동기 신호를 동일한 프레임에 실어 전송하고 이들 프레임을 제어하는 제어코드를 전송함으로써 MOST 네트워크에 접속된 기기들 간의 연결형태가 다양화될 수 있도록 하는 것이 가능하여야 한다.
그러나 이 프로토콜들은 각각 독립적으로 기능을 수행하고 운용 될 뿐, 하나의 시스템으로 통합 되어 제공 되지 못하고 있다.
또한, MOST25, MOST50, MOST150의 경우 같은 네트워크에서 서로 호환이 되지 않아 독립된 네트워크를 구성되어야 하며 이에, MOST25와 MOST150 사이의 통신을 가능하게 하여 네트워크를 구성하도록 도와주는 게이트웨이가 필요하다.
그리고 MOST25와 MOST150의 지원 가능한 대역폭 차이로 인한 오버헤드와 지연 시간 증가 등으로 인한 영향을 줄이기 위한 스케줄링 방법이 필요하다.
만약, MOST25 장착차량이 더 높은 대역폭과 이더넷과 같은 향상된 서비스를 받고자 할 경우에는 MOST150 관련 장비로 모두 교체하여야 하므로 네트워크 구축비용의 고가화로 자동차 경쟁력 강화에 지장을 초래한다.
따라서, 다양한 프로토콜간의 데이터의 변환을 통해서 이질적인 자동차 내부의 프로토콜을 연결하고 이들 이질적인 프로토콜들을 통합하여 운영하고 자동차 시스템을 진단할 수 있는 자동차 통합 네트워크 시스템이 요구된다.
본 발명은 서로 다른 프로토콜을 갖고 독립적으로 운영되는 종래 기술의 차량내 통신 시스템의 문제를 해결하기 위한 것으로, 다양한 프로토콜간의 변환을 가능하도록 하여 이종 프로토콜들을 통합하여 운영하는 것에 의해 자동차 시스템의 안정성을 높일 수 있도록 한 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 MOST25와 MOST150 네트워크를 유기적으로 연결하여 하나의 네트워크를 구성하여 통신을 가능하게 하고, 이종의 MOST25 및 MOST150 네트워크 사이의 전송방식 변환으로 오버헤드와 지연시간 증가 등으로 인한 영향을 줄일 수 있는 MOST 게이트웨이 구조 및 데이터 스케줄링 방법 및 그의 데이터 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 MOST 프로토콜을 CAN의 제어용 프로토콜과 인터페이스 할 수 있도록 하여 자동차 전반의 배선 효율을 높인 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 이종 프로토콜들을 통합하여 운영하여 패킷과 같은 비동기 신호뿐만 아니라, 실시간 동기 신호를 동일한 프레임에 실어 전송하고 이들 프레임을 제어하는 제어코드를 전송함으로써 MOST 네트워크에 접속된 기기들 간의 연결형태가 다양화될 수 있도록 한 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 MOST 프로토콜과 CAN의 제어용 프로토콜의 인터페이스, 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST25, MOST50, MOST150의 동일 네트워크에서의 호환, MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환을 통합 지원하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템은 CAN 프로토콜을 기반으로 하고 CAN 네트워크 버스에 연결되는 제 1 그룹의 기기들;MOST 프로토콜을 기반으로 하고 MOST 중앙 네트워크에 연결되는 제 2 그룹의 기기들;상기 제 1,2 그룹 기기들 사이에 위치하여 MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하고 경로를 설정하는 통합 게이트웨이;상기 통합 게이트웨이와 CAN 네트워크 버스,MOST 중앙 네트워크를 물리적으로 연결하기 위한 인터페이스 카드들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 통합 게이트웨이는,MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하는 데이터 변환 모듈과,CAN 메세지가 MOST 메세지로 바뀌고 난 다음 MOST 통신의 경로를 설정하기 위한 경로 설정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량 네트워크 시스템은,서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격간의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 데이터 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량 네트워크 시스템은 MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변 환을 위하여 MOST-이더넷 게이트웨이를 더 포함하고, 상기 MOST-이더넷 게이트웨이는,MOST 규격의 데이터 송수신을 수행하는 MOST 통신부와 이더넷 규격의 데이터 송수신을 수행하는 이더넷 통신부 사이에서 데이터 송수신을 제어하며 상기 이더넷 통신부를 통하여 연결되는 노드와 상기 MOST 통신부를 통하여 연결되는 노드 사이의 데이터 송수신을 정합하는 정합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법은 서로 다른 프로토콜을 갖는 기기들 간의 상호 통신을 위하여, 입력되는 메시지를 분석하여 CAN, MOST 메세지인지를 판단하는 단계;CAN 메세지이면, CAN ID를 변환 테이블과 비교하고 분석하여 MOST 타겟 어드레스(Target Address)를 생성하고 MOST 대역폭을 결정하는 단계;결정된 MOST 대역폭에 맞게 MOST 메세지를 생성하는 단계;생성된 MOST 메세지를 MOST 인터페이스 카드를 통하여 MOST 중앙 네트워크로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 입력된 메세지가 MOST 메세지인 것으로 판단되면, MOST 메세지의 타겟 ID와 변환 테이블을 비교하는 단계;상기 비교 결과를 기준으로 CAN 메세지를 생성하는 단계;상기 생성된 CAN 메세지를 CAN 인터페이스 카드를 통하여 CAN 네트워크 버스로 전송하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 CAN 메세지인 경우에 MOST 타겟 어드레스(Target Address)를 생성하는 단계에서,데이터 부분을 버퍼에 별도로 보관하고 MOST 대역폭이 결정되면,MOST 타겟 ID와 버퍼에 별도로 저장 되어 있던 상기 데이터를 합쳐서 MOST 메세지를 생 성하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템은 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격간의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 장치에 있어서,서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격들의 프레임에 포함되는 정보를 저장하고 관리하는 데이터 매핑 테이블;상기 데이터 매핑 테이블에 기반하여 게이트웨이 버퍼, 데이터 분류기, WRR(Weighted Round Robin) 스케줄러를 제어하여 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격들 간의 프레임 변환 및 전송을 수행하는 게이트웨이 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 게이트웨이 버퍼는,MOST 네트워크에서 전송한 프레임을 일시 저장하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 데이터 분류기는,상기 게이트웨이 버퍼에 일시 저장된 프레임을 상기 데이터 매핑 테이블에 기반하여 아비터를 통해 패킷 데이터 큐와 스트림 데이터 큐, 컨트롤 데이터 큐에 나누어 전송하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 WRR 스케줄러는 각 큐에 가중치를 계산하여 가중치에 따라 라운드 로빈 방식을 적용하여 대역을 할당하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 WRR 스케줄러는 전송되는 데이터에 따라 데이터를 분해하여 저장할 때 가중치를, 컨트롤 데이터, 스트림 데이터, 패킷 데이터를 구분하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖 는 차량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법은 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격간의 동일 네트워크에서의 호환을 위하여,어느 하나의 대역폭을 갖는 MOST 네트워크에서 전송되는 프레임을 수신하는 단계;수신된 프레임에 대해 데이터 매핑 테이블의 관리값에 따라 데이터를 필터링하여 복사하는 단계;현재 보낼 데이터가 있는지를 판단하여 데이터에 가중치를 계산하여 다른 대역폭을 갖는 MOST150 네트워크로 데이터를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 데이터를 복사하는 단계에서,데이터를 스트림 데이터 큐, 패킷데이터 큐, 컨트롤 데이터 큐로 나누어 복사하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, MOST 프로토콜을 CAN의 제어용 프로토콜과 인터페이스 할 수 있도록 하여 자동차 전반의 배선 효율을 높일 수 있다.
둘째, 이종의 프로토콜을 통합하여 네트워크 시스템을 지원하는 게이트웨이를 제공한다.
즉, CAN 프로토콜과 MOST 프로토콜 간의 변환을 제공하는 게이트웨이를 네트워크에 접속함으로써 이질적인 네트워크를 통합할 수 있다.
셋째, MOST 프로토콜을 기반으로 네트워크를 구성하는 것이 가능하여 사용자가 자동차에 구비된 멀티미디어 장치를 이용하여 다양한 멀티미디어 모바일 콘텐츠를 즐길 수 있어 자동차 문화의 발전을 유도할 수 있다.
넷째, MOST-CAN을 지원하는 게이트웨이를 통해 자동차의 제어배선 체계와 연계하여 자동차의 상태를 정밀하게 체크하는 것이 가능하다.
다섯째, MOST 인터페이스가 있는 게이트웨이를 제공함으로써, 네트워크의 단선이나 트랜시버의 고장 등으로 인한 문제를 해결하고 자동차 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
여섯째, 자동차 내 복잡한 배선을 단순화함으로서 자동차의 조립 공정을 단순화하여 생산성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템의 이종 프로토콜간의 데이터 변환을 위한 동작 플로우차트이다.
본 발명은 통합형 차량 네트워크 시스템에 관한 것으로, MOST 프로토콜과 CAN의 제어용 프로토콜의 인터페이스, 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST25, MOST50, MOST150의 동일 네트워크에서의 호환, MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환을 지원하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는다.
도 1은 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 구성을 나타낸 것으로, CAN 프로토콜을 지원 하는 기기들과 MOST 프로토콜을 지원 하는 기기들 사이에 구성되어 상호 호환을 해주는 통합 게이트웨이 및 CAN 인터페이스 카드, MOST 인터페이스 카드 그리고 MOST와 연결하여 외부통신을 위한 이더넷(도시하지 않음)을 포함한다.
통합 게이트웨이는 CAN/MOST 데이터 변환을 위한 데이터 변환 모듈 및 경로 설정을 위한 경로 설정 모듈(Setting Route)을 포함한다.
구체적으로, CAN 네트워크 버스(12)에 연결되고 CAN 프로토콜을 지원하는 CAN ECU(Electronic Control Unit or Engine Control Unit)(11a)(11b)와, MOST 중앙 네트워크(14)에 연결되고 MOST 프로토콜을 지원하는 MOST MCU(Micro Controller Unit)(13a)(13b)와, MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하고 경로를 설정하는 통합 게이트웨이(17)와, 상기 통합 게이트웨이(17)와 CAN 네트워크 버스(12)를 물리적으로 연결하기 위한 CAN 인터페이스 카드(15)와, 상기 통합 게이트웨이(17)와 MOST 중앙 네트워크(14)를 물리적으로 연결하기 위한 MOST 인터페이스 카드(16)를 포함한다.
여기서, 통합 게이트웨이(17)는 MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하는 데이터 변환 모듈(18)과 CAN 메세지가 MOST 메세지로 바뀌고 난 다음 MOST 25, MOST 150의 경로를 설정하기 위한 경로 설정 모듈(19)을 포함한다.
통합 게이트웨이(17)는 CAN, MOST의 상호 통신을 만들어진 것으로, CAN과 MOST 메세지를 상호 변환하고, 변환 된 메세지가 어떤 부분으로 가야 될지를 정하는 경로 설정 기능을 수행한다.
통합 게이트웨이(17)의 구체적인 데이터 처리 동작은 도 2에서와 같다.
먼저, 메세지가 발생하여(S201), 통합 게이트웨이(17)의 데이터 변환 모듈(18)로 들어오게 되면 입력되는 메시지를 분석하여 CAN, MOST 메세지인지를 판단한다.(S202)
만약, CAN 메세지이면(S203), CAN ID를 변환 테이블과 비교하고 분석하여(S204) MOST 타겟 어드레스(Target Address)를 생성하고 데이터 부분은 따로 만들어서 버퍼에 보관한다.(S205)
그리고 MOST 타겟 어드레스를 분석하여 MOST 25인지 MOST 150인지를 판단한다.(S206)
이어, MOST 타겟 ID와 버퍼에 저장 되어 있던 데이터를 합쳐서 MOST 25 메세지를 생성하거나(S207), MOST 150 메세지를 생성한다.(S208)
그리고 이와 같이 MOST 25 메세지 또는 MOST 150 메세지가 생성되면 MOST 인터페이스 카드를 통하여 MOST 중앙 네트워크로 전송한다.(S209)
마찬가지로, 상기 S202 단계에서 입력된 메세지가 MOST 메세지인 것으로 판단되면(S210), MOST 메세지의 타겟 ID와 변환 테이블을 비교하여(S211), CAN 메세지를 생성한다.(212)
이와 같이 MOST 메세지가 들어 와서 CAN 메세지를 생성을 한 다음 CAN 인터페이스 카드를 통하여 CAN 네트워크 버스로 전송한다.(S213)
이와 같이 MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하는 기술은 실제 차량 운행중에 다음과 같이 활용될 수 있다.
예를 들어, 차량이 터널을 통과하기 위하여 진입하면, 네비게이션의 GPS가 위성 신호를 받지 못하게 된다.
이때 MOST 단의 네비게이션을 통해 터널 진입 사실을 통합 게이트웨이를 통하여 CAN으로 알리게 되면 CAN에서는 속도 데이터를 통합 게이트웨이를 통해서 MOST의 네비게이션으로 전송해 줌으로써 터널 밖이나 안이거나 상관없이 속도 신호 를 받게 한다.
다른 예로는, 차량 주행중의 외기 순환을 들 수 있는데, 보통 터널 진입을 하게 되면 외부공기가 좋지않기 때문에 외기를 차단을 시키고 차 내부공기만 순환시킨다.
하지만 이와 같은 제어를 운전자가 하는 것이 아니고, MOST 단에서 자동으로 터널 진입이 가까워지면 외부공기가 오픈 되어 있다면 클로즈 되는 상태로 자동 변경되도록 하는 시스템에도 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템에서 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 기술을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템의 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 통합 게이트웨이 구성도이고, 도 4a와 도 4b는 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 프레임 구조를 나타낸 구성도이다.
그리고 도 5는 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템의 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 데이터 변환 과정을 나타낸 플로우차트이다.
본 발명의 실시예에서는 MOST25-MOST150 게이트웨이 구조를 일예로 설명한다.
MOST25-MOST150 게이트웨이는 MOST25와 MOST150 프레임에 포함되는 여러 개의 프레임에 대한 정보를 저장하고 관리하는 데이터 매핑 테이블(43)과, 데이터 매 핑 테이블(43)에 기반하여 게이트웨이 버퍼, 데이터필터, 분류기, WRR 스케줄러를 제어하여 MOST25 네트워크와 MOST150네트워크 간의 프레임 변환 및 전송을 수행하는 게이트웨이 컨트롤러(42)를 포함한다.
MOST25 프레임을 처리하는 게이트웨이 버퍼(32), 데이터 분류기(33), 아비터(34), 패킷 데이터 큐(35a),스트림 데이터 큐(35b),컨트롤 데이터 큐(35c), WRR(Weighted Round Robin) 스케줄러(36)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 MOST25-MOST150 게이트웨이는 MOST25 프레임을 데이터 매핑 테이블(43)에 기반하여 필터링하고, 입력된 패킷의 헤더에 기록된 필드 정보에 의해 각 입력 프레임을 데이터 분류기(33)를 통해 여러 개의 출력 큐를 패킷 데이터 큐(35a), 스트림 데이터 큐(35b), 컨트롤 데이터 큐(35c)로 분류하여 각 큐의 특성에 따라 가중치를 주고, 대역폭의 할당 값에 따라서 라운드 로빈 방식으로 스케줄러를 구성한다.
게이트웨이 컨트롤러(42)는 데이터 매핑 테이블(43)에 기반하여 게이트웨이 버퍼(32), 데이터 분류기(33), WRR 스케줄러(36)를 제어하여 MOST25 네트워크(30)와 MOST150네트워크(31) 간의 프레임 변환 및 전송을 수행하도록 한다.
게이트웨이 버퍼(32)는 MOST 네트워크에서 전송한 프레임을 일시 저장한다.
데이터 분류기(33)는 게이트웨이 버퍼(32)에 일시 저장된 프레임을 상기 데이터 매핑 테이블(43)에 기반하여 아비터(34)를 통해 패킷 데이터 큐(35a)와 스트림 데이터 큐(35b), 컨트롤 데이터 큐(35c)에 나누어 전송한다.
WRR 스케줄러(36)는 각 큐에 가중치를 계산하여 가중치에 따라 라운드 로빈 방식을 적용하여 대역을 할당한다. 특정 큐가 링크 용량을 독점하는 것을 방지하고, 우선순위가 높은 클래스의 데이터양에 상관없이 각각의 큐는 자신의 링크 용량을 사용할 수 있어서 각 큐 별로 대역을 보장할 수 있다.
마찬가지로, MOST150 프레임을 처리하는 게이트웨이 버퍼(37), 데이터 분류기(38), 아비터(39), 패킷 데이터 큐(40a),스트림 데이터 큐(40b),컨트롤 데이터 큐(40c), WRR(Weighted Round Robin) 스케줄러(41)를 포함하여 구성된다.
도 4a는 MOST25의 데이터 프레임 구조이다.
25Mbps의 전송을 지원하는 MOST25는 512bits(64bytes)로 첫 번째 1바이트는 프레임관리 목적으로 쓰이고, 다음 60바이트는 스트림 데이터와 패킷데이터를 전송하고, 마지막 2바이트는 컨트롤 데이터에 사용한다.
도 4b는 MOST25 프레임과 MOST150 프레임 구조를 비교한 것이다.
MOST150은 MOST25 보다 넓은 150Mbps 대역폭을 지원하며, 광범위한 비디오 애플리케이션을 지원할 수 있는 등시 전송 메커니즘과 효율적이고 균일한 IP기반 패킷 데이터 전송을 위한 이더넷 채널을 전송한다.
MOST25 네트워크와 MOST150 네트워크의 지원하는 대역의 차이로 인해 지연과 대역폭을 최적화 할 수 있는 스케줄러를 포함한다.
각 전송되는 데이터에 따라 데이터를 분해하여 스트림 데이터 큐, 패킷데이터 큐, 컨트롤 데이터 큐로 저장하며, 각 큐의 가중치는 큐의 특정에 맞게 설정한다.
예를 들어 컨트롤 데이터는 가중치를 25%, 스트림 데이터는 가중치를 25%, 패킷데이터는 50%로 설정할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 MOST25-MOST150 게이트웨이를 통하여 MOST25 네트워크에서 MOST150 네트워크로 데이터를 전송하는 과정은 다음과 같다.
도 5에서와 같이, 게이트웨이 버퍼를 통해 MOST25 네트워크에서 MOST150 네트워크로 전송되는 프레임을 수신한다.(S501)
수신된 프레임에 대해 데이터 매핑 테이블의 관리값에 데이터를 필터링하여 스트림 데이터 큐, 패킷데이터 큐, 컨트롤 데이터 큐에 MOST 25 데이터를 복사한다.(S502)
현재 보낼 데이터가 있는지를 판단하여 보낼 MOST25 데이터가 있다면(S503), 각 큐의 데이터에 가중치를 계산하여 MOST150 네트워크로 데이터를 전송한다.(S504)
만약, 보낼 MOST 25 데이터가 없다면 다시 처음 단계로 돌아가 MOST25 데이터를 수신한다.
라운드로빈 방식의 스케줄링 알고리즘을 수행하기 때문에, 현재 큐에 복사된 MOST25 네트워크의 데이터가 있다면 다시 가중치를 부여하여 수신한 데이터가 모두 전송 될 때까지 이 과정을 수행하여 MOST150 네트워크로 데이터를 수신한다.(S505)
이와 같은 본 발명에 따른 MOST25-MOST150 게이트웨이를 이용한 데이터 처리에 의해 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST25, MOST50, MOST150의 동일 네트워크에서의 호환을 가능하게 한다.
이하에서 MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환을 지원하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템에서의 MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환부의 구성도이다.
MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환부는 MOST 규격의 데이터 송수신을 수행하는 MOST 통신부(60)와 이더넷 규격의 데이터 송수신을 수행하는 이더넷 통신부(61)사이에 데이터 송수신을 제어하며 상기 이더넷 통신부(61)를 통하여 연결되는 노드와 상기 MOST 통신부(60)를 통하여 연결되는 노드 사이의 데이터 송수신을 정합하는 정합 제어부를 포함하는 MOST-이더넷 게이트웨이가 구성된다.
MOST-이더넷 게이트웨이는 QoS 관리 블록(QoS Management block)(62), DiffServ Management Block(63), IntServ/RSVP Management Block(64), 입출력 관리 블록(I/O Dispatcher)(65a)(65b), MOST LLD 통신부(66)를 포함하고 구성된다.
차량내에는 IP와 인포테인먼트(Infotainment) 영역내에서의 데이터 트래픽(Data traffic;Control, soft real-time, Multimedia)개념을 사용하고 있지만, 미래에는 인포테인먼트(Infotainment), 섀시(Chassis), 파워 트레인(Power train)과 드라이브 트레인(Drivetrain) 영역 사이에서 IP를 통해 데이터의 상호교환이 이루어질 것이다.
이 경우 MOST150 등시성 채널(Isochronous channel)과 MOST 이더넷 패킷 채널(Ethernet Packet Channel)을 이더넷 프레임(Ethernet frame) 전송하는 것이 가능하고, MOST150의 등시성 채널(Isochronous channel)은 3개의 모드를 지원하며 MOST150 프레임 자체가 QoS를 지원하는 Virtual Switch기능을 하고 있는 것이며 Overhead 없이 145 Bandwidth 사용이 가능하다.
TCP/IP와 같은 인터넷 프로토콜의 표준을 정의하는 IETF방식으로 접근하여 인터넷상에 채널이나 경로를 예약할 수 있는 RSVP로 접근하고 IETF QoS management 컨셉을 MOST 등시성 채널(Isochronous channel)과 이더넷 패킷 채널(Ethernet Packet Channel)에 맵핑시킨다.
Integrated Service(Intserv) framework에서는 End-to-End delay가 예약되어져 즉 MOST Isochronous channel와 연동되어진다. MOST150/Ethernet GW는 Path와 connect message를 통해 Gurranted bandwidth를 확보 후 Data를 보낸 후 Pathtear와 Dissconnection 동작이 이루어지며, MOST Isochronous channel을 할당하여 보내기 때문에 Data의 End to delay는 이상적인 QoS(51)를 지원한다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템 및 그의 데이터 처리 방법은 MOST 프로토콜과 CAN의 제어용 프로토콜의 인터페이스, 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST25, MOST50, MOST150의 동일 네트워크에서의 호환, MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환을 통합 지원한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템의 이종 프로토콜간의 데이터 변환을 위한 동작 플로우차트
도 3은 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템의 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 통합 게이트웨이 구성도
도 4a와 도 4b는 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 프레임 구조를 나타낸 구성도
도 5는 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템의 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 데이터 변환 과정을 나타낸 플로우차트
도 6은 본 발명에 따른 차량 네트워크 시스템에서의 MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환부의 구성도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11a.11b. CAN ECU 12. CAN 네트워크 버스
13a.13b. MOST MCU 14. MOST 중앙 네트워크
15. CAN 인터페이스 카드 16. MOST 인터페이스 카드
17. 통합 게이트웨이 18. 데이터 변환 모듈
19. 경로 설정 모듈

Claims (14)

  1. CAN 프로토콜을 기반으로 하고 CAN 네트워크 버스에 연결되는 제 1 그룹의 기기들;
    MOST 프로토콜을 기반으로 하고 MOST 중앙 네트워크에 연결되는 제 2 그룹의 기기들;
    상기 제 1,2 그룹 기기들 사이에 위치하여 MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하고 경로를 설정하는 통합 게이트웨이;
    상기 통합 게이트웨이와 CAN 네트워크 버스,MOST 중앙 네트워크를 물리적으로 연결하기 위한 인터페이스 카드들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통합 게이트웨이는,
    MOST 메세지와 CAN 메세지를 상호 통신을 위하여 변환하는 데이터 변환 모듈과,
    CAN 메세지가 MOST 메세지로 바뀌고 난 다음 MOST 통신의 경로를 설정하기 위한 경로 설정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차량 네트워크 시스템은,
    서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격간의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 데이터 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차량 네트워크 시스템은 MOST 통신과 이더넷 통신 프로토콜 변환을 위하여 MOST-이더넷 게이트웨이를 더 포함하고,
    상기 MOST-이더넷 게이트웨이는,
    MOST 규격의 데이터 송수신을 수행하는 MOST 통신부와 이더넷 규격의 데이터 송수신을 수행하는 이더넷 통신부 사이에서 데이터 송수신을 제어하며 상기 이더넷 통신부를 통하여 연결되는 노드와 상기 MOST 통신부를 통하여 연결되는 노드 사이의 데이터 송수신을 정합하는 정합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  5. 서로 다른 프로토콜을 갖는 기기들 간의 상호 통신을 위하여,
    입력되는 메시지를 분석하여 CAN, MOST 메세지인지를 판단하는 단계;
    CAN 메세지이면, CAN ID를 변환 테이블과 비교하고 분석하여 MOST 타겟 어드레스(Target Address)를 생성하고 MOST 대역폭을 결정하는 단계;
    결정된 MOST 대역폭에 맞게 MOST 메세지를 생성하는 단계;
    생성된 MOST 메세지를 MOST 인터페이스 카드를 통하여 MOST 중앙 네트워크로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차 량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 입력된 메세지가 MOST 메세지인 것으로 판단되면,
    MOST 메세지의 타겟 ID와 변환 테이블을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과를 기준으로 CAN 메세지를 생성하는 단계;
    상기 생성된 CAN 메세지를 CAN 인터페이스 카드를 통하여 CAN 네트워크 버스로 전송하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, CAN 메세지인 경우에 MOST 타겟 어드레스(Target Address)를 생성하는 단계에서,
    데이터 부분을 버퍼에 별도로 보관하고 MOST 대역폭이 결정되면,
    MOST 타겟 ID와 버퍼에 별도로 저장 되어 있던 상기 데이터를 합쳐서 MOST 메세지를 생성하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법.
  8. 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격간의 동일 네트워크에서의 호환을 위한 장치에 있어서,
    서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격들의 프레임에 포함되는 정보를 저장하고 관리하는 데이터 매핑 테이블;
    상기 데이터 매핑 테이블에 기반하여 게이트웨이 버퍼, 데이터 분류기, WRR(Weighted Round Robin) 스케줄러를 제어하여 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격들 간의 프레임 변환 및 전송을 수행하는 게이트웨이 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 게이트웨이 버퍼는,
    MOST 네트워크에서 전송한 프레임을 일시 저장하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 데이터 분류기는,
    상기 게이트웨이 버퍼에 일시 저장된 프레임을 상기 데이터 매핑 테이블에 기반하여 아비터를 통해 패킷 데이터 큐와 스트림 데이터 큐, 컨트롤 데이터 큐에 나누어 전송하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 WRR 스케줄러는 각 큐에 가중치를 계산하여 가중치에 따라 라운드 로빈 방식을 적용하여 대역을 할당하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 WRR 스케줄러는 전송되는 데이터에 따라 데이터를 분해하여 저장할 때 가중치를, 컨트롤 데이터, 스트림 데이터, 패킷 데이터를 구분하여 설정하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템.
  13. 서로 다른 대역폭을 갖는 MOST 통신 규격간의 동일 네트워크에서의 호환을 위하여,
    어느 하나의 대역폭을 갖는 MOST 네트워크에서 전송되는 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 프레임에 대해 데이터 매핑 테이블의 관리값에 따라 데이터를 필터링하여 복사하는 단계;
    현재 보낼 데이터가 있는지를 판단하여 데이터에 가중치를 계산하여 다른 대역폭을 갖는 MOST150 네트워크로 데이터를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 데이터를 복사하는 단계에서,
    데이터를 스트림 데이터 큐, 패킷데이터 큐, 컨트롤 데이터 큐로 나누어 복사하는 것을 특징으로 하는 지능형 통합 게이트웨이를 갖는 차량 네트워크 시스템의 데이터 처리 방법.
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