KR20170074933A

KR20170074933A - 통신 시스템용 가입자국 및 can 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법

Info

Publication number: KR20170074933A
Application number: KR1020177013511A
Authority: KR
Inventors: 파트릭 닉켈; 토마스 호겐뮐러
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-06-30
Also published as: WO2016062560A1; JP2017531965A; KR102414964B1; CN107078933A; US10491419B2; CN107078933B; JP6465971B2; US20170230195A1; EP3210344A1; EP3210344B1; DE102014221346A1

Abstract

본 발명은, 버스 시스템(1)용 가입자국(20; 30) 및 광대역 CAN 통신을 위한 방법에 관한 것이다. 가입자국(20; 30)은, 제1 버스 시스템을 이용해서 통신 시스템(1)의 제2 버스 시스템의 버스(50)에 대한 가입자국(10; 30)의 액세스를 제어하기 위한 제어 유닛(12; 34)을 포함하며, 이 경우 제1 버스 시스템은, 제1 버스 시스템의 버스(40)에 대한 통신 시스템(1)의 둘 이상의 가입자국(10, 20, 30) 중 일 가입자국의 배타적이고 충돌없는 액세스가 적어도 간헐적으로 보장되는 통신용으로 설계되며, 제2 버스 시스템의 버스(50)는 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 가지며, 이들 채널에 의해 메시지(51, 53)가 통신 시스템(1)의 둘 이상의 가입자국(10, 30)에 상이한 별개의 주파수 범위들 내에서 시간상 서로 독립적으로 전송될 수 있다.

Description

통신 시스템용 가입자국 및 CAN 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법{SUBSCRIBER STATION FOR A COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR HIGH-DATA-RATE CAN BASED COMMUNICATION}

본 발명은, 통신 시스템용 가입자국, 및 고주파수 범위 내에서 가능한 복수의 전송 주파수를 갖는 고속 전송 시스템이 CAN 시스템과 조합된, CAN 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법에 관한 것이다.

CAN 버스 시스템은 예를 들어 자동차에 내장된 센서와 제어 장치 간의 통신 시 사용된다. CAN 버스 시스템에서는, ISO11898의 CAN 규격에 기술되어 있는 바와 같이, 메시지가 CAN 프로토콜을 이용하여 전송된다.

특히 자동차의 버스 시스템은 더 높은 대역폭, 더 낮은 대기 시간 및 더 엄격한 실시간 처리 능력을 목표로 지속적으로 개발되고 있다. 이와 관련하여, 예를 들어 메시지가 규격 "CAN with Flexible Data-Rate, Specification Version 1.0"(출처: http://www.semiconductors.bosch.de)에 상응하게 전송되는 CAN FD 등과 같은 기법이 공지되어 있다. 이와 같은 기법에서는, 데이터 필드의 영역에서 더 높은 클록킹(clocking)을 사용함으로써, 최대로 가능한 데이터 전송 속도가 1 MBit/s의 값 이상으로 증가한다.

하지만 더 나아가, 기존의 CAN 버스 시스템들도 CAN FD를 능가하는 더 높은 속도를 목표로 개선하려는 요구가 존재한다.

본 발명의 과제는, 전술한 문제점들을 해결하는 통신 시스템용 가입자국 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 더 높은 데이터 전송 속도를 위해 필수적인 통신 장비들과 CAN 신호 구조의 개선 및 종래 CAN 가입자국과의 혼합 운용을 가능하게 하는 통신 시스템용 가입자국 및 방법이 제공되어야 한다.

상기 과제는, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 통신 시스템용 가입자국에 의해서 해결된다. 가입자국은, 제1 버스 시스템을 이용해서 통신 시스템의 제2 버스 시스템의 버스에 대한 가입자국의 액세스를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며, 이 경우 제1 버스 시스템은, 제1 버스 시스템의 버스에 대한 통신 시스템의 둘 이상의 가입자국 중 하나의 배타적이고 충돌없는 액세스가 적어도 간헐적으로 보장되는 통신용으로 설계되며, 제2 버스 시스템의 버스는 2개 이상의 채널을 가지고, 이들 채널에 의해 메시지가 통신 시스템의 둘 이상의 가입자국에 상이한 별개의 주파수 범위들 내에서 시간상 서로 독립적으로 전송될 수 있다.

가입자국은 더 높은 데이터 전송 속도를 위한 CAN 버스의 개선을 제공하며, 이 경우 상응하는 통신 장비에 의해 기존 CAN 통신의 보완이 구현된다. 이와 같은 보완은, 종래의 CAN 가입자국과 혼합된 버스 시스템 또는 네트워크에서 확장된 가입자국 또는 노드(node)의 사용을 용이하게 한다. 경우에 따라서는, 이를 위해 송/수신 장치(트랜스시버)의 교환이 필요하다. 물론, 기존의 마이크로컨트롤러는 통합 CAN 컨트롤러와 함께 계속 이용될 수 있다.

상기 가입자국에서는, CAN FD보다 더 높은 데이터 전송 속도를 위해 필수적인 통신 장비와 CAN 신호 구조의 개선을 가능케 하는 물리적 계층(physical layer)에 대한 새로운 컨셉이 실현되었다.

가입자국의 바람직한 또 다른 실시예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

일 실시예에 따르면, 제어 유닛은, 제2 버스 시스템의 버스의 2개 이상의 채널 중 하나에 대한 가입자국의 액세스가 허용되면, 임의의 길이를 갖는 메시지를 제2 버스 시스템의 채널을 통해 송신하기 위해, 임의의 기간 동안 상기 채널에 액세스할 수 있다. 하지만, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널에 걸친 메시지의 길이가 제1 버스 시스템용으로 지정된 메시지 길이의 대략 2배와 같은 점도 가능할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널의 최대 점유 시간이 지정될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가로, 최대 점유 시간 이후에 자동으로 릴리스되는 고정 패턴이 정의되는 것도 가능하다.

또한, 제1 버스 시스템은 CAN 프로토콜에 따라 메시지를 전송하도록 설계되며, 제2 버스 시스템은 2개 이상의 고주파 채널을 이용해서 메시지를 전송하고 제1 버스 시스템을 통한 것보다 더 높은 속도로 통신하도록 설계되는 것도 생각할 수 있다.

제1 버스 시스템의 버스 및 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널이 동일한 매체상에 또는 별도의 병렬 매체상에 구현될 수 있다.

제2 버스 시스템의 예정된 채널을 통해서 메시지를 발송하기 전에, 그 예정된 채널이 점유되어 있다는 메시지를 제1 버스 시스템의 버스를 통해서 송신하도록 제어 유닛이 설계되는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 예정된 채널의 점유가 인지될 수 있다. 선택적으로, 제2 버스 시스템의 예정된 채널을 통한 메시지의 발송이 종료된 후에 그 종료에 대한 메시지를 제1 버스 시스템을 통해서 송신하도록 제어 유닛이 설계될 수도 있다.

가입자국은, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널의 점유 상태에 대한 정보를 저장하기 위한 저장 장치를 추가로 구비할 수 있으며, 이 경우 제어 유닛은, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널의 현재 점유 상태를 모니터링하고 이와 같은 모니터링에 근거하여 저장 장치 내에 저장된 점유 상태에 대한 정보를 갱신하도록 설계된다.

일 실시예에서는, 2개 이상의 채널의 번들링(bundling)이 유연성을 가질 수 있으며, 그리고/또는 가입자국에서 메시지를 수신하기 위해 이용할 수 있는 2개 이상의 채널의 주파수 개수가 또 다른 가입자국에서 수신을 위해 이용할 수 있는 주파수 개수와 상이할 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 제어 유닛은, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널 중 하나에 대한 일 가입자국의 배타적이고 충돌없는 액세스를 위해 메시지의 우선순위를 정하도록 설계된다.

전술한 가입자국은, 제1 버스, 제2 버스 및 서로 통신할 수 있도록 적어도 제1 버스를 통해 서로 연결되어 있는 둘 이상의 가입자국을 포함하는 통신 시스템의 부분일 수도 있다. 이 경우, 둘 이상의 가입자국 중 하나 이상의 가입자국은 전술한 가입자국이다.

전술한 과제는 또한, 특허 청구항 제10항에 따른 CAN 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법에 의해 해결된다. 이 방법은, 제어 유닛을 이용하여, 통신 시스템의 제2 버스 시스템의 버스에 대한 가입자국의, 제1 버스 시스템을 이용한 액세스를 제어하는 단계를 포함하며, 이 경우 제1 버스 시스템은, 제1 버스 시스템의 버스(40)에 대한 통신 시스템의 둘 이상의 가입자국 중 하나의 배타적이고 충돌없는 액세스가 적어도 간헐적으로 보장되는 통신용으로 설계되며, 제2 버스 시스템의 버스는 2개 이상의 채널을 가지고, 이들 채널에 의해 메시지가 통신 시스템의 둘 이상의 가입자국으로 상이한 별개의 주파수 범위들 내에서 시간상 서로 독립적으로 전송된다.

본 발명의 또 다른 가능한 구현예들은 전술한 또는 하기에서 실시예들과 관련하여 기술되는 특징들 또는 실시형태들의 명시되지 않은 조합들도 포함한다. 이 경우, 통상의 기술자는 개별 양태들도 개선 또는 보완으로서 본 발명의 각각의 기본 형태에 부가할 것이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참고해서 그리고 실시예들에 기초해서 본 발명을 더 상세하게 기술한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 통신 시스템의 간략한 블록 회로도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 메시지 송신의 개략도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 통신 시스템의 입력부 및 출력부의 구조의 블록 회로도이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 메시지 송신의 개략도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 통신 시스템에서 메시지 송신의 개략도이다.

달리 명시되지 않은 한, 각각의 도면에서 동일하거나 기능적으로 동일한 요소들에는 동일한 참조 부호가 부여된다.

도 1은, 운송수단, 특히 자동차, 비행기 등에서 또는 병원 등에서 사용될 수 있는 통신 시스템(1)을 보여준다.

도 1에서, 통신 시스템(1)은 복수의 가입자국(10, 20, 30)을 가지며, 이들 가입자국은 각각 제1 버스(40)에 그리고 경우에 따라서는 제2 버스(50)에 접속되어 있다. 제1 버스(40)를 통해서는, 신호 형태의 메시지(41, 42, 43)가 개별 가입자국(10, 20, 30) 간에 전송될 수 있다. 제2 버스(50)를 통해서는, 신호 형태의 메시지(51, 53)가 개별 가입자국(10, 30) 간에 전송될 수 있다. 이들 가입자국(10, 20, 30)은 예를 들어 자동차의 제어 장치 또는 디스플레이 장치일 수 있다.

제1 버스(40)는 복수의 가입자국(10, 20, 30)과 함께 제1 버스 시스템을 형성한다. 제1 버스 시스템은 예를 들어 CAN 버스 시스템, CAN FD 버스 시스템 등일 수 있다. 아주 일반적으로, 본 실시예에서의 제1 버스 시스템은, 가입자국(10, 20, 30) 중 하나가 제1 버스(40)에 대해 배타적이고 충돌없는 액세스를 실행하는 점이 적어도 간헐적으로 보장되는 통신용으로 설계되어 있다.

제2 버스(50)는 복수의 가입자국(10, 30)과 함께 제2 버스 시스템을 형성한다. 제2 버스 시스템에 의해, 메시지(51, 53)가 제1 버스 시스템에 의한 것보다 높은 속도의 데이터 형식으로 전송될 수 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 가입자국(10)은 통신 제어 장치(11)와, 저장 장치(13)를 갖춘 제어 유닛(12)과, 송/수신 장치(14)를 구비한다. 그와 달리, 가입자국(20)은 통신 제어 장치(11) 및 송/수신 장치(24)를 구비한다. 가입자국(30)은 통신 제어 장치(11), 저장 장치(13) 및 송/수신 장치(34)를 구비한다. 가입자국(10, 30)의 제어 유닛(12) 및 송/수신 장치(14, 34)는, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 각각 제1 버스(40) 및 제2 버스(50)에 직접 접속되어 있다. 가입자국(20)의 송/수신 장치(24)는, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 제1 버스(40)에 직접 접속되어 있다.

통신 제어 장치(11)는 각각, 제1 버스(40)를 통해서 이루어지는, 개별 가입자국(10, 20, 30)과, 제1 버스(40)에 접속된 가입자국(10, 20, 30)의 또 다른 가입자국 간의 통신을 제어하기 위해서 이용된다. 이를 위해, 통신 제어 장치(11)는 통신 시스템(1)의 하나 이상의 또 다른 가입자국을 위한/가입자국으로부터의 하나 이상의 메시지(41, 51 또는 43, 53)를 생성/판독할 수 있다. 이 경우, 통신 제어 장치(11)는 종래의 CAN 컨트롤러처럼 구현될 수 있다.

제어 유닛(12)은, 제2 버스(50)를 통해서 이루어지는, 제2 버스(50)에 접속된 가입자국(10, 30) 중 가입자국(10)과 또 다른 가입자국(30, 10)간의 통신을 제어할 수 있다. 저장 장치(13) 내에는, 제2 버스(50)의 점유와 관련된 데이터가 저장될 수 있다. 제어 유닛(12)의 기능들이 송/수신 장치(34) 내에도 통합됨에 따라, 송/수신 장치(34)도 제어 유닛이 된다.

송/수신 장치(14, 24, 34)는, 통신 시스템용 가입자국(10, 20, 30) 중 하나에 의해서 생성된 메시지(41, 42, 43)를 제1 버스(40)를 통해서 가입자국(10, 20, 30) 중 또 다른 가입자국으로 송신할 수 있거나, 상기 다른 가입자국(10, 20, 30) 중 한 곳으로부터 송신된 메시지를 수신할 수 있다. 송/수신 장치(14, 24)는 자체 송신 및 수신 기능성과 관련하여 종래의 CAN 트랜스시버처럼 구현될 수 있다. 송/수신 장치(34)는, 제어 유닛(12)과 동일한 방식으로, 추가로 제2 버스(50)를 통해 가입자국(30)에 의해 생성된 메시지(53)를 다른 가입자국(들)(10)으로 송신할 수 있거나, 다른 가입자국(10, 20) 중 하나로부터 송신된 메시지(41, 42, 43, 51)를 수신할 수 있다. 저장 장치(13)는 전술한 바와 같이 설계되어 있다.

2개의 가입자국(10, 30)에 의해서는, CAN FD보다 높은 데이터 전송 속도로도 메시지(51, 53)의 견고한 생성 및 추후의 전송이 실현될 수 있다. 그와 달리, 가입자국(20)은 자체 송신 기능성뿐만 아니라 자체 수신 기능성과 관련해서도 종래의 CAN 가입자국에 상응하며, CAN 프로토콜에 따라 메시지(42)를 전송한다.

제어 유닛(12) 및 송/수신 장치(34)는, 제1 버스(40)를 통해서 제2 버스(50)를 위한 중재(arbitration)를 실시하기 위하여, 제2 버스(50)의 예정된 채널에 대한 액세스를 위한 점유 정보를 검출하기 위해서 이용된다.

이를 위해 사용되는 전송 기법은, 제2 버스(50)에 기반한, 고주파 범위(HF) 내에서 가능한 복수의 전송 주파수를 갖는 고속 전송 시스템을 제1 버스(40)에 기반한 CAN 시스템과 조합한다. CAN 시스템은 제2 버스(50)의 채널 액세스의 제어를 위해서 사용된다. 토폴로지로서는 양측 버스(40, 50) 모두를 위한 병렬 버스 구조가 가정되며, 이 경우 버스(50)에 대한 액세스는 CAN을 기반으로 하여 추가의 액세스 메커니즘과의 통상적인 CAN 중재를 통해 이루어지고, 이와 같은 중재는 이하에서 설명된다.

그 결과, 제1 버스(40)에 기반한 CAN 시스템과, 제2 버스(50)에 기반하고 복수의 캐리어 또는 채널(K1, K2 등)을 갖춘 HF 시스템이 병렬로 작동되며, 이 경우 두 버스(40, 50) 모두 동일한 매체상에서 구현될 수 있거나 별도의 병렬 매체상에서 구현될 수 있다.

도 2는, 시간(t)에 대한 주파수(F)의 그래프에서, HF 영역이 NHF 캐리어로 세분되어 있고, 채널 번호(K1, K2, ... KNHF)를 통해 참조되어 있음을 보여준다. HF 매체, 즉 제2 버스(50)를 할당하기 위하여, 모든 가입자국(10, 30)이 CAN 매체, 즉, 제1 버스(40) 상의 메시지(41, 42, 43)를 모니터링하고, 각각의 채널(K1, K2, ... KNHF)에 대한 상태를 저장 장치(13) 내에 보유하는 점이 전제된다. 그 결과, 각각의 채널(K1, K2, ... KNHF)에 대하여 점유된 상태(B) 또는 비어 있는 상태(F)가 리스트 또는 표 내에 보유된다.

일 가입자국(10, 30)이 메시지(51, 53)를 송신하고자 하고, 이때 각각의 메시지(51, 53)가 CAN 매트릭스에 상응하는 고정 CAN ID(N1, N2, ...)를 소유하고 있다면, 이 가입자국(10, 30)은 채널 상태 표로부터 비어 있는 채널, 예를 들어 채널 K5 또는 K2를 선택하고, 제1 버스(40)에 의해 구현된 CAN 채널 상에서 중재를 시작한다.

도 2에는, 채널(K5)에 대한 식별자(N1)를 가진, 중재를 획득한 메시지(51)의 중재가 예로서 도시되어 있다. 버스(40) 상의 관련 메시지(41)의 데이터부에 메시지 "N1 (K5, B)"로서 채널(K5)의 채널 점유가 통지된다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 채널 번호/캐리어 번호를 갖는 두 가지 메시지 유형, 즉, 점유 및 릴리스가 존재한다. 중재를 획득하였고 식별자(N1)를 갖는 메시지(51)만 관련 가입자국(10, 30)으로부터도 발송될 수 있기 때문에, 이로 인해 채널(K5)은 모든 가입자국(10, 30)의 점유 표 내에서 "점유됨"으로서 갱신된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 식별자(N1)를 갖는 메시지(51)가 채널(K5)로 전송될 수 있다.

메시지(51)의 다이내믹한 길이를 가능하게 하기 위하여, 버스(40)에 의해 구현된 CAN 채널은 즉각 다시 비어 있게 되고, 채널(K5) 상에서의 발송은 임의의 기간동안 속행될 수 있다. 식별자(N1)를 갖는 메시지(51)가 완전히 발송되는 즉시, 식별자(N1)를 갖는 메시지(51)는 종결된다. 또한, 채널(K5)은 메시지 "N1 (K5, F)" 형태의 또 다른 메시지(41)로서의 무료 메시지의 발송에 의하여, 버스(40)에 의해 구현된 CAN 채널 상에서 가이드 된다. 메시지 "N1 (K5, F)" 형태의 무료 메시지는 중재를 거치며, 이 경우 메시지 "N1 (K5, F)"의 데이터부에서 이제 K5의 채널 점유 상태가 비어 있는 상태로서 보고된다. 중재가 제 기능을 하지 않을 경우, 메시지 "N1 (K5, F)"는 대기해야 한다.

동일한 방식으로, 식별자(N3)를 갖는 메시지(53)의 발송이 채널(K2) 상에서 수행된다.

각각의 가입자국(10, 30)은 식별자(N1, N2, N3 ...)를 갖는 하나의 메시지(51, 53)를 위해 단 하나의 채널(K1, K2, ...)만을 할당할 수 있고, 이 채널을 이후에도 다시 릴리스해야 한다. 모든 가입자국(10, 30)은, 중재 후에 점유 정보를 갱신하기 위하여, 제1 버스(40) 상에서 중재 및 메시지(41, 42, 43)를 관찰한다. 제1 버스(40)를 CAN 제어 채널로서 오버로드(overload) 하는 것은 배제되었는데, 그 이유는 모든 채널(K1, K2 ... KNHF)이 점유된 경우에는 무료 메시지만 허용되기 때문이다. 다른 모든 경우에는, 중재가 항상 최고의 우선순위를 갖는 메시지로써 채널들(K1, K2 ... KNHF) 중 하나의 새로운 점유를 릴리스한다. 이를 위해, 우선순위 처리는 CAN 메시지 식별자(N1, N2 ...)의 조정에 의해 변경될 수 있고, 경우에 따라 점유 상태(B) 또는 비어 있는 상태(F)가 보충될 수 있다.

따라서, 통신 시스템(1)에서는, 통신 시스템용 가입자국(10)의 통신 제어 장치(11)에 의해서 예를 들어 가입자국(30)을 위한 메시지(51)가 생성되고, 그와 동시에 또는 그 이후에 제1 버스 시스템(40)을 통한 중재의 실행으로써 제2 버스 시스템(50)의 예정된 일 채널(K1, K2, ... KNHF)에 대한 액세스를 위한 점유 정보(B, F)가 검출되며, 중재가 긍정적으로 종료된 경우에는 통신 제어 장치(11)에 의해서 생성된 메시지가 제2 버스(50)의 예정된 채널을 통해 가입자국(30)으로 송신되는, CAN 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법이 실시될 수 있다.

제1 실시예의 일 변형예에 따르면, 제2 버스(50)의 모든 NHF 채널의 점유 및 릴리스 동안에는 평균적으로 필요한 모든 2NHF 메시지(41, 42, 43)가 제1 버스(40) 상에서 송신될 수 있도록 하기 위하여, 제2 버스(50) 상의 메시지(51, 53)가 제1 버스(40) 상의 메시지(41, 42, 43)의 대략 2배의 길이를 가질 수 있다. 그럼으로써, 높은 대역폭 이용 효율이 달성될 수 있다.

제1 실시예의 또 다른 일 변형예에 따르면, 전반적으로 최대 점유 시간(TBmax)이 정의될 수 있음으로써, 새로운 가입자국(10, 30)은 HF 채널의 모든 점유 상태를 확실하게 알기 위하여 상기 시간만 대기하면 된다. 도 2에서는, 최대 점유 시간(TBmax)이 메시지(N1 또는 N3)의 길이에 상응할 수 있다. 이 경우에는 선택적으로, TBmax보다 긴 점유도 가능하도록 하기 위하여, 점유 동안에 점유의 연장이 "표시"될 수 있다. 이 경우에도 물론 TBmax 시간 이내에 점유 메시지에 의한 신규 중재가 수행되어야 한다.

상기와 같은 제1 실시예의 변형예에서는, 릴리스 메시지를 발송할 필요 없이, TBmax 이후에 자동 릴리스되는 고정 패턴을 설정하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 세그먼테이션(segmentation)에 대한 장문 메시지가 취급될 수 있다.

제1 실시예의 또 하나의 추가 변형예에 따르면, 채널들(K1, K2, ... KNHF) 중 하나로 송신하기를 원하고 이미 중재 중에 있는 일 가입자국(10, 30)은, 다른 가입자국(30, 10)에 의한 채널 이용이 실제로 실시되고 있지 않다는 점을 보장하기 위하여, 자신의 중재 단계 동안에 상기 채널을 관찰할 수 있다. 그럼으로써, 저장 장치(13) 내에서 오류가 있을 수 있는 채널 점유 엔트리가 방지될 수 있다. 다른 일 가입자국(30, 10)에 의한 채널 점유 및 이로 인한 채널 이용이 확인되면, 에러 프레임 발송(Error-Burst)에 의해 메시지가 중재 후에도 무효로서 선언될 수 있다.

제1 실시예의 또 하나의 추가 변형예에 따르면, 송/수신 장치(14, 34) 및/또는 제어 유닛(12)에서는 상이한 개수의 가용 주파수를 갖는 수신기가 사용된다. 이로써, 가입자국(10, 30)은 작동 중에 더 적은 개수의 채널(K1, K2, ... KNHF)만 모니터링하면 된다. 따라서, 저장 장치(13)의 메모리 수요량이 작아지고, 가입자국(10, 30)에 의한 메시지의 송신 및 수신이 더 빨라진다.

제1 실시예의 또 하나의 추가 변형예에 따르면, 다이내믹한 대역폭, 다시 말해 채널(K1, K2, ... KNHF)의 유연한 번들링이 사용된다. 그럼으로써, 통신 시스템(1)이 개별 용례에 맞게 유연하게 조정될 수 있다.

도 3은, 제2 실시예에 따른 버스(40, 50)의 입력부 및 출력부의 상호 접속 상태를 보여준다. 본 실시예에 따른 통신 시스템은, 선행하는 실시예에서 도 1 및 도 2를 참조하여 기술된 것과 동일한 방식으로 구성되어 있다.

도 3에 따르면, 버스(40, 50)는 외부 스플리터(60)(splitter)에 접속되어 있다. 이로써, 도 3에서 스플리터(60)의 우측에 도시되어 있는 바와 같이, 버스(40, 50)의 2개의 라인 출력부는 스플리터(60)에 의해서 하나의 공통 버스 라인으로 합쳐져 있다. 스플리터(60)는, 제1 버스(40)의 주파수들을 통과하기 위한 저역 통과 필터와 제2 버스(50)의 주파수들을 통과하기 위한 고역 통과 필터가 조합된 필터로서 형성될 수 있다.

그럼으로써, 추후에 버스(40, 50)의 두 가지 방법을 별도로 실행할 수 있는 제품을 위한 복수의 적용 가능성이 나타난다. 하지만, 이와 같은 제품에서는 적용예에 따라 2개의 시스템이 공동으로 또는 별도로, 즉 독립적인 통신 네트워크로서 작동될 수 있다. 공동 작동에서는, 버스(40, 50)를 위해 분리된 라인을 작동시키고, CAN 버스를 통한 액세스만 제어하거나, 외부 스플리터(60)를 통해서 2개의 라인 출력부를 버스(40, 50)를 위한 하나의 공통 버스 라인으로 합칠 수 있는 가능성이 나타난다.

도 4는, 제3 실시예에 따른 통신 시스템에서의 메시지 전송을 보여준다. 본 실시예에 따른 통신 시스템도 제1 실시예에서 도 1을 참조하여 기술된 것과 동일한 방식으로 구성되어 있다. 이로써, 본 실시예에 따른 통신 시스템에서도 메시지(41, 42, 43)는 제1 버스(40) 상에서 전송되고, 또 다른 일 방법에 따라 메시지(51, 53)는 제2 버스(50) 상에서 전송된다. 제2 버스(50)는 제1 버스(40)에 대하여 병렬로 그리고 별도의 라인으로서 구현되어 있다. 또한, 제2 버스(50) 상에서는 광대역 범위들 내에서 제2 통신 기법 및 변조 기법이 사용된다.

본 실시예에 따른 통신 시스템에서도, 전송은 2개의 독립적인 버스(40, 50) 상에서 상호 매칭된 형태로, 제1 버스(40), 예를 들어 CAN 버스가 중재를 포함한 미디어 액세스(media access)를 위해 이용되도록 그리고 제2 버스(50) 상에서의 통신이 제1 버스(40)를 통해서 매칭되도록 설계되었다. 본 실시예에서, 상기 전송은, 여기에서는 동일한 시간 윈도우가 사용되고 있지만 더 나아가서는 도 4에 도시된 바와 같이 시간 오프셋된 형태로 이루어진다.

그럼으로써, 제2 버스(50) 상에서의 통신은 메시지(51, 53)를 이용해서 바람직하게는 제1 버스 상에서의 중재의 종료 후에 개시될 수 있다.

도 5는, 제4 실시예에 따른 통신 시스템에서의 메시지 전송을 보여준다. 본 실시예에 따른 통신 시스템도 제1 실시예에서 도 1을 참조하여 기술된 것과 동일한 방식으로 구성되어 있다. 이로써, 본 실시예에 따른 통신 시스템에서도 메시지(41, 42, 43)는 제1 버스(40) 상에서 전송되고, 또 다른 일 방법에 따라 메시지(51, 53)는 제2 버스(50) 상에서 전송된다. 제2 버스(50)는 제1 버스(40)와의 공동 라인 내에서 제1 버스(40)에 대하여 병렬로 구현되어 있다. 또한, 제2 버스(50) 상에서는 광대역 범위들 내에서 제2 통신 방법 및 변조 방법이 사용된다.

하나의 버스 라인 상에서 다양한 변조 방법에 의해 낮은 주파수 범위(CAN)에서 그리고 높은(데이터 전송 속도가 높은 견고한 전송) 주파수 범위에서 통신이 이루어지는 선행하는 실시예에서와 마찬가지로, 두 가지 방법의 매칭된 설계는 CAN 중재에 의해, 별도의 버스 라인을 이용하는 경우와 같이 상응하는 방식으로 이루어질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서도 주파수 범위들 내에서 버스(40, 50)의 두 가지 방법의 실질적인 분리가 이루어진다. 제2 버스(50) 상에서의 전송은 제1 버스(40) 상에서의 전송보다 높은 주파수로 실시된다. 그와 동시에, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 버스(40) 상에서의 중재를 통한 미디어 액세스와 메시지(41, 42, 43)의 길이가 조정된다. 본 실시예에서도 시간 오프셋이 이용될 수 있지만, 반드시 필요한 것은 아니다.

하지만, 단 하나의 라인 상에서 버스(40, 50)를 구현하기 위해, 도 5에 따른 개별 통신 방법들은, 이들 방법이 원칙적으로 주파수 범위들 내에서 중첩되지 않도록 설계된다.

통신 시스템(1), 가입자국(10, 20, 30), 버스(40, 50) 및 방법의 전술한 모든 실시예들은 개별적으로 사용될 수 있거나 가능한 모든 조합으로 사용될 수 있다. 특히, 전술한 실시예들의 모든 특징은 임의로 조합될 수 있다. 추가로, 다음과 같은 특별한 변형들도 생각할 수 있다.

전술한 실시예들에 따른 버스(40)를 갖춘 제1 버스 시스템은 CAN 프로토콜을 기반으로 하는 버스 시스템을 참조해서 기술되어 있다. 하지만, 이들 실시예에 따른 제1 버스 시스템은 다른 형태의 통신 네트워크일 수도 있다. 이와 같은 사실은 바람직하지만, 통신 시스템(1)의 제1 버스 시스템에서 적어도 특정 기간 동안 공동 채널에 대한 가입자국(10, 20, 30)의 배타적이고 충돌없는 액세스가 보장되는 필수 전제 조건은 아니다.

또한, 하나 이상의 버스(50)가 제1 버스(40)에 대하여 병렬로 작동될 수도 있다. 그에 상응하게 통신 제어 장치(11), 저장 장치(12) 및 송/수신 장치(13)가 형성될 수 있다. 복수의 시스템에서는, 도 3의 스플리터 회로를 통한 소수의 부분 시스템들만의 조합 및 개개의 버스(40, 50)의 관찰이 가능하다.

가입자국(10, 20, 30)의 개수는 임의로 선택할 수 있다. 통신 시스템(1) 내에 가입자국(10, 30)만 존재할 수도 있다.

종래의 CAN 트랜스시버의 기능을 능가하는 본원에 기술된 기능성은 통신 제어 장치(11)에도, 또는 별도의 트랜스시버에 의해서도 실현될 수 있다. 그럼으로써, CAN이 추가의 고속 작동 모드를 갖는, CAN FD를 능가하는 새로운 제품으로 전이되는 과정이 지원된다.

제2 버스(50)의 채널 상에서의 전송을 위해서는 복수의 전송 포맷을 이용할 수 있다. 예를 들면, 직교 진폭 변조(QAM)의 변조 심볼들이 캐리어 주파수로 변조되는 캐리어 기반의 전송이 사용될 수 있다. 캐리어의 변조는 상응하는 주사율의 사용 시 디지털 영역에서도 바로 가능하다.

펄스 진폭 변조(PAM) 외에 직교 주파수-분할 멀티플렉싱(OFDM)이 제2 버스(50)로서의 하나 (또는 복수의) 추가 시스템을 위해 가능한 설계로서 이용될 수 있다. 이를 위해, 전송될 데이터는 복수의 캐리어의 심볼로 매핑(mapping)되고, 일 OFDM 심볼의 개별 주파수에 할당된다.

제2 버스(50) 상에서의 고속 전송 모듈은 추가의 작동 변형예로서, 상응하는 통신 제어 장치(11) 혹은 제어 유닛(12) 혹은 송/수신 장치(34)가 지금까지의 모든 CAN 모드, 특히 CAN FD, Partial Networking 등을 통제하는 형태로 구현될 수 있다.

제2 버스(50)를 통한 고속 전송 모드는, 상기 제2 버스가 지금까지의 CAN 모드, 특히 CAN FD, Partial Networking 등과 공존해서 작동될 수 있도록 구현된다.

통신 제어 장치(11) 혹은 제어 유닛(12) 혹은 송/수신 장치(34) 내에서의 기능성의 분할(partitioning)은 복수의 모듈로 분배되어 구현될 수도 있다. 그럼으로써, 지금까지의 CAN 컨트롤러 및 CAN 트랜스시버에 상응하는 유사한 구현이 모색된다. 복수의 모듈의 연결을 위해 아날로그 인터페이스뿐만 아니라 디지털 인터페이스도 사용될 수 있다.

제1 버스(40)를 위한 CAN 통신 시스템은 통상 통신 제어 장치(11)에 따른 CAN 컨트롤러 외에 송/수신 장치(14, 24, 34)에 따른 CAN 트랜스시버 및 공통 모드 초크(CMC: Common Mode Choke)도 포함한다. 이들 구성 요소는 한 편으로는 도 3의 좌측에 도시된 바와 같이 시스템 측에 존재할 수 있거나, 외부 측에서 관찰하는 스플리터(60)에 통합될 수 있다.

Claims

통신 시스템(1)용 가입자국(10; 30)으로서,
상기 가입자국은, 제1 버스 시스템을 이용해서 상기 통신 시스템(1)의 제2 버스 시스템의 버스(50)에 대한 가입자국(10; 30)의 액세스를 제어하기 위한 제어 유닛(12; 34)을 구비하며,
상기 제1 버스 시스템은, 제1 버스 시스템의 버스(40)에 대한 통신 시스템(1)의 둘 이상의 가입자국(10, 20, 30) 중 하나의 배타적이고 충돌없는 액세스가 적어도 간헐적으로 보장되는 통신용으로 설계되며,
상기 제2 버스 시스템의 버스(50)는 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 가지고, 이들 채널에 의해 메시지(51, 53)가 통신 시스템(1)의 둘 이상의 가입자국(10, 30)에 상이한 별개의 주파수 범위들 내에서 시간상 서로 독립적으로 전송될 수 있는, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1항에 있어서,
제어 유닛(12; 34)은, 제2 버스 시스템의 버스(50)의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF) 중 하나에 대한 가입자국(10; 30)의 액세스가 허용되면, 임의의 길이를 갖는 메시지(51; 53)를 제2 버스 시스템의 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 통해 송신하기 위해, 임의의 기간 동안 상기 채널(K1, K2 내지 KNHF)에 액세스하며, 그리고/또는
제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)에 걸친 메시지(51; 53)의 길이는 제1 버스 시스템용으로 지정된 메시지(41, 42, 43)의 길이의 대략 2배에 달하며, 그리고/또는
제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)의 최대 점유 시간이 지정되며, 그리고/또는
최대 점유 시간 이후에 자동으로 릴리스되는 고정 패턴이 정의되는, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 버스 시스템은 CAN 프로토콜에 따라 메시지(41, 42, 43)를 전송하도록 설계되며, 제2 버스 시스템은, 2개 이상의 고주파 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 이용해서 메시지(51, 53)를 전송하고 제1 버스 시스템을 통한 것보다 높은 속도로 통신하도록 설계되는, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 버스 시스템의 버스(40) 및 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)이 동일한 매체상에 또는 별도의 병렬 매체상에 구현되는, 통신 시스템용 가입자국(20; 30).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
제어 유닛(12; 34)은, 제2 버스 시스템의 예정된 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 통해서 메시지(51; 53)를 발송하기 전에, 상기 예정된 채널(K1, K2 내지 KNHF)이 점유되어 있다는 메시지(41; 43)를 제1 버스 시스템의 버스(50)를 통해서 송신하도록 설계되며,
제어 유닛(12; 34)은 특히, 제2 버스 시스템의 예정된 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 통한 메시지(51; 53)의 발송이 종료된 후에 상기 종료에 대한 메시지(41; 43)를 제1 버스 시스템을 통해서 송신하도록 설계되는, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가입자국은, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)의 점유 상태에 대한 정보를 저장하기 위한 저장 장치(13)를 더 구비하며,
제어 유닛(12; 34)은, 제2 버스 시스템의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)의 현재 점유 상태를 모니터링하고, 이와 같은 모니터링에 근거하여 상기 저장 장치(13) 내에 저장된 점유 상태에 대한 정보를 갱신하도록 설계되는, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)의 번들링이 유연하며, 그리고/또는
가입자국(10; 30)에서 메시지(51; 53)를 수신하기 위해 이용할 수 있는 상기 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)의 주파수 개수는 다른 가입자국(30; 10)에서 수신을 위해 이용할 수 있는 주파수 개수와 상이한, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제어 유닛(12; 34)은, 제2 버스 시스템(1)의 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF) 중 하나에 대한 일 가입자국(10, 30)의 배타적이고 충돌없는 액세스를 위해 메시지(51; 53)의 우선순위를 정하도록 설계되는, 통신 시스템용 가입자국(10; 30).
제1 버스(40);
제2 버스(50); 및
서로 통신할 수 있도록 적어도 제1 버스(40)를 통해 서로 연결되어 있는 둘 이상의 가입자국(10; 30);을 구비한 통신 시스템(1)으로서,
상기 둘 이상의 가입자국(10; 20; 30) 중 하나 이상의 가입자국이 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 가입자국(10; 30)인, 통신 시스템(1).
CAN 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법으로서, 상기 방법은,
제어 유닛(12; 34)을 이용하여, 통신 시스템(1)의 제2 버스 시스템의 버스(50)에 대한 가입자국(20; 30)의, 제1 버스 시스템을 이용한 액세스를 제어하는 단계를 포함하며,
상기 제1 버스 시스템은, 제1 버스 시스템(1)의 버스(40)에 대한 통신 시스템(1)의 둘 이상의 가입자국(10, 20, 30) 중 하나의 배타적이고 충돌없는 액세스가 적어도 간헐적으로 보장되는 통신용으로 설계되며,
상기 제2 버스 시스템의 버스(50)는 2개 이상의 채널(K1, K2 내지 KNHF)을 가지고, 이들 채널에 의해 메시지(51; 53)가 통신 시스템(1)의 둘 이상의 가입자국(10, 30)으로 상이한 별개의 주파수 범위들 내에서 시간상 서로 독립적으로 전송되는, CAN 기반의 고속 데이터 통신을 위한 방법.