KR20170101046A

KR20170101046A - 분할된 차량 네트워크에서 통신 방법

Info

Publication number: KR20170101046A
Application number: KR1020160023719A
Authority: KR
Inventors: 박성진; 김우섭; 정재구; 배재성
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 경신; 기아자동차주식회사
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-09-05
Also published as: US20170250905A1

Abstract

분할된 차량 네트워크에서 통신 방법이 개시된다. 제1 엔드 노드의 동작 방법은 프레임을 생성하는 단계, 및 프레임을 상기 제1 엔드 노드와 연결된 스위치에 전송하는 단계를 포함하며, 프레임의 출발지 IP 주소는 제1 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 프레임의 목적지 IP 주소는 제2 도메인에 속하는 제2 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 프레임의 출발지 MAC 주소는 제1 엔드 노드의 MAC 주소로 설정되고, 프레임의 목적지 MAC 주소는 도메인들 간의 통신을 지원하는 게이트웨이의 MAC 주소로 설정된다. 따라서, 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

Description

분할된 차량 네트워크에서 통신 방법{COMMUNICATION METHOD IN DIVIDED VEHICLE NETWORK}

본 발명은 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분할된 차량 네트워크에서 가상 MAC(medium access control) 주소를 사용한 통신 방법에 관한 것이다.

차량용 부품의 전자화가 급속도로 진행됨에 따라 차량에 탑재되는 전자 장치의 종류와 수가 크게 증가되고 있다. 전자 장치는 크게 파워트레인(power train) 제어 시스템, 바디(body) 제어 시스템, 새시(chassis) 제어 시스템, 차량 네트워크(network), 멀티미디어(multimedia) 시스템 등에서 사용될 수 있다. 파워트레인 제어 시스템은 엔진 제어 시스템, 자동 변속 제어 시스템 등을 의미할 수 있다. 바디 제어 시스템은 바디 전장품 제어 시스템, 편의 장치 제어 시스템, 램프(lamp) 제어 시스템 등을 의미할 수 있다. 새시 제어 시스템은 조향 장치 제어 시스템, 브레이크(brake) 제어 시스템, 서스팬션(suspension) 제어 시스템 등을 의미할 수 있다. 차량 네트워크는 CAN(controller area network), 플렉스레이(FlexRay) 기반의 네트워크, MOST(media oriented system transport) 기반의 네트워크 등을 의미할 수 있다. 멀티미디어 시스템은 항법 장치 시스템, 텔레메틱스(telematics) 시스템, 인포테이먼트(infotainment) 시스템 등을 의미할 수 있다.

이러한 시스템들 및 시스템들 각각을 구성하는 전자 장치들은 차량 네트워크를 통해 연결되어 있으며, 전자 장치들 각각의 기능을 지원하기 위한 차량 네트워크가 요구되고 있다. CAN은 최대 1Mbps의 전송 속도를 지원할 수 있으며, 충돌된 프레임의 자동 재전송, CRC(cycle redundancy check) 기반의 오류 검출 등을 지원할 수 있다. 플렉스레이 기반의 네트워크는 최대 10Mbps의 전송 속도를 지원할 수 있으며, 2채널을 통한 데이터의 동시 전송, 동기 방식의 데이터 전송 등을 지원할 수 있다. MOST 기반의 네트워크는 고품질의 멀티미디어를 위한 통신 네트워크로, 최대 150Mbps의 전송 속도를 지원할 수 있다.

한편, 차량의 텔레메틱스 시스템, 인포테이먼트 시스템, 향상된 안전 시스템 등은 높은 전송 속도, 시스템 확장성 등을 요구하며, CAN, 플렉스레이 기반의 네트워크 등은 이를 충분히 지원하지 못한다. MOST 기반의 네트워크는 CAN 및 플렉스레이 기반의 네트워크에 비해 높은 전송 속도를 지원할 수 있으나, 차량의 모든 네트워크에 MOST 기반의 네트워크가 적용되기 위해서는 많은 비용이 소모된다. 이러한 문제들에 의해, 차량 네트워크로 이더넷(ethernet) 기반의 네트워크가 고려될 수 있다. 이더넷 기반의 네트워크는 한 쌍의 권선을 통한 양방향 통신을 지원할 수 있으며, 최대 10Gbps의 전송 속도를 지원할 수 있다.

차량 네트워크를 구성하는 전자 장치의 개수가 증가함에 따라 트래픽(traffic)도 증가될 수 있고, 이에 따라 차량 네트워크의 부하가 증가될 수 있다. 차량 네트워크의 부하를 분산시키기 위해 차량 네트워크에 가상 근거리 네트워크(virtual local area network, VLAN) 관련 기술이 적용될 수 있다. VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크는 적어도 하나의 도메인으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 차량 네트워크에서 스위치는 도메인-1에 속하는 엔드 노드-1, 도메인-2에 속하는 엔드 노드-2 및 라우터(router)(또는, 게이트웨이(gateway) 등)와 연결될 수 있다. 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신은 스위치, 라우터에 의해 지원될 수 있고, 이를 위해 스위치는 계층-3 관련 기능을 지원하여야 하고, 라우터는 도메인별 NIC(network interface card)을 포함하여야 한다.

즉, VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크에서 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신을 위해, 계층-3 기능을 지원하는 스위치, 복수의 NIC들을 포함하는 라우터가 필요하므로, 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신이 용이하지 않은 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량 네트워크를 분할하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 분할된 차량 네트워크에서 통신 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 네트워크에서 제1 도메인에 속하는 제1 엔드 노드의 동작 방법은 프레임을 생성하는 단계, 및 상기 프레임을 상기 제1 엔드 노드와 연결된 스위치에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 프레임의 출발지 IP 주소는 상기 제1 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 상기 프레임의 목적지 IP 주소는 제2 도메인에 속하는 제2 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 상기 프레임의 출발지 MAC 주소는 상기 제1 엔드 노드의 MAC 주소로 설정되고, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소는 도메인들 간의 통신을 지원하는 게이트웨이의 MAC 주소로 설정된다.

여기서, 상기 스위치는 계층-2 기능을 지원할 수 있고, 포트별로 도메인을 설정할 수 있다.

여기서, 상기 게이트웨이는 도메인별 MAC 주소를 가질 수 있으며, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소로 설정된 상기 게이트웨이의 MAC 주소는 상기 제1 도메인을 위해 설정된 MAC 주소일 수 있다.

여기서, 상기 게이트웨이는 복수의 MAC 주소들을 가질 수 있으며, 상기 복수의 MAC 주소들 중에서 하나의 MAC 주소는 물리적 MAC 주소일 수 있고 나머지 MAC 주소는 가상 MAC 주소일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 네트워크에서 스위치의 동작 방법은, 제1 도메인에 속하는 제1 엔드 노드로부터 프레임 수신하는 단계, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소에 의해 지시되는 통신 노드를 확인하는 단계, 및 확인된 통신 노드가 도메인들 간의 통신을 지원하는 게이트웨이인 경우, 상기 프레임을 상기 게이트웨이에 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 프레임의 출발지 IP 주소는 상기 제1 엔드 노드의 IP 주소로 설정될 수 있고, 상기 프레임의 목적지 IP 주소는 제2 도메인에 속한 제2 엔드 노드의 IP 주소로 설정될 수 있다.

여기서, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 제1 도메인을 위해 설정된 MAC 주소일 수 있다.

여기서, 상기 프레임은 상기 제1 도메인을 위해 설정된 제1 포트를 통해 상기 제1 엔드 노드로부터 수신될 수 있다.

여기서, 상기 스위치의 동작 방법은 상기 게이트웨이로부터 상기 프레임을 수신하는 단계, 상기 게이트웨이로부터 수신된 프레임의 변경된 목적지 MAC 주소에 의해 지시되는 통신 노드를 확인하는 단계, 및 확인된 통신 노드가 제2 도메인에 속하는 제2 엔드 노드인 경우, 상기 프레임을 상기 제2 엔드 노드에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 게이트웨이로부터 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 제2 도메인을 위해 설정된 MAC 주소일 수 있다.

여기서, 상기 프레임은 상기 제2 도메인을 위해 설정된 제2 포트를 통해 상기 제2 엔드 노드로 전송될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량 네트워크에서 게이트웨이의 동작 방법은, 스위치로부터 프레임을 수신하는 단계, 상기 프레임이 서로 다른 도메인에 속하는 엔드 노드들 간의 통신을 위해 사용되는 경우, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소를 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드의 MAC 주소로 변경하는 단계, 및 변경된 주소를 가지는 프레임을 상기 스위치에 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 스위치로부터 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 프레임의 출발지 IP 주소 또는 출발지 MAC 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속하는 도메인을 위해 설정된 MAC 주소일 수 있다.

여기서, 상기 프레임의 출발지 IP 주소 또는 출발지 MAC 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속한 도메인과 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속한 도메인이 다른 경우, 상기 프레임은 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신을 위해 사용되는 것으로 판단될 수 있다.

여기서, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소로 설정된 상기 게이트웨이의 MAC 주소에 대응하는 도메인과 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속한 도메인이 다른 경우, 상기 프레임은 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신을 위해 사용되는 것으로 판단될 수 있다.

여기서, 상기 프레임의 출발지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속하는 도메인을 위해 설정된 MAC 주소로 변경될 수 있다.

여기서, 상기 게이트웨이는 도메인들 간의 통신을 지원할 수 있으며, 도메인별로 설정된 MAC 주소를 가질 수 있다.

여기서, 상기 게이트웨이는 하나의 NIC을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량 네트워크는 복수의 도메인(또는, VLAN)들로 분할될 수 있으며, 이에 따라 차량 네트워크의 부하가 감소될 수 있다. 결국, 차량 네트워크의 대역폭이 증가될 수 있으며, 통신 노드의 설치 위치에 대한 제약이 감소되므로 차량 네트워크의 유연한 설계가 가능하다. 계층-2 기능을 지원하는 스위치, 하나의 NIC을 포함하는 게이트웨이 등이 사용됨으로써, 상대적으로 적은 비용으로 차량 네트워크가 구성될 수 있다.

또한, 차량 네트워크와 외부 네트워크가 분할됨으로써 보안성이 향상될 수 있으며, 특히 DoIP(diagnostic over IP)에 기초한 진단이 수행되는 경우 차량 네트워크에 속한 엔드 노드와 외부 네트워크에 속한 진단기 간의 보안성이 향상될 수 있다.

도 1은 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 CAN 기반의 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 차량 네트워크에서 통신 방법에 대한 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7은 차량 네트워크에서 통신 방법에 대한 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 8은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제3 실시예를 도시한 블록도이다.
도 9는 차량 네트워크에서 통신 방법에 대한 제3 실시예를 도시한 순서도이다.
도 10은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제4 실시예를 도시한 블록도이다.
도 11은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제5 실시예를 도시한 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 차량 네트워크의 토폴로지(network topology)의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드(communication node)는 게이트웨이(gateway), 스위치(switch)(또는, 브릿지(bridge)) 또는 엔드 노드(end node) 등을 의미할 수 있다. 게이트웨이(100)는 적어도 하나의 스위치(110, 110-1, 110-2, 120, 130)와 연결될 수 있으며, 서로 다른 네트워크를 연결할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이(100)는 CAN(controller area network)(또는, 플렉스레이(FlexRay), MOST(media oriented system transport), LIN(local interconnect network) 등) 프로토콜을 지원하는 스위치와 이더넷(ethernet) 프로토콜을 지원하는 스위치 간을 연결할 수 있다. 스위치들(110, 110-1, 110-2, 120, 130) 각각은 적어도 하나의 엔드 노드(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133)와 연결될 수 있다. 스위치들(110, 110-1, 110-2, 120, 130) 각각은 엔드 노드(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133)를 상호 연결할 수 있고, 자신과 연결된 엔드 노드(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133)를 제어할 수 있다.

엔드 노드(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133)는 차량에 포함된 각종 장치를 제어하는 ECU(electronic control unit)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 엔드 노드(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133)는 인포테인먼트(infortainment) 장치(예를 들어, 디스플레이(display) 장치, 내비게이션(navigation) 장치, 어라운드 뷰 모니터링(around view monitoring) 장치) 등을 구성하는 ECU를 의미할 수 있다.

한편, 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드들(즉, 게이트웨이, 스위치, 엔드 노드 등)은 스타(star) 토폴로지, 버스(bus) 토폴로지, 링(ring) 토폴로지, 트리(tree) 토폴로지, 메쉬(mesh) 토폴로지 등으로 연결될 수 있다. 또한, 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드들 각각은 CAN 프로토콜, 플렉스레이 프로토콜, MOST 프로토콜, LIN 프로토콜, 이더넷 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예들은 앞서 설명된 네트워크 토폴로지에 적용될 수 있으며, 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 네트워크 토폴로지는 이에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.

도 2는 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 네트워크를 구성하는 통신 노드(200)는 PHY 계층 유닛(physical layer unit)(210) 및 컨트롤러(controller) 유닛(220)을 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 파워(power)를 공급하는 레귤레이터(regulator)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 컨트롤러 유닛(220)은 MAC(medium access control) 계층을 포함하여 구현될 수 있다. PHY 계층 유닛(210)은 다른 통신 노드로부터 신호를 수신할 수 있거나, 다른 통신 노드로 신호를 전송할 수 있다. 컨트롤러 유닛(220)은 PHY 계층 유닛(210)을 제어할 수 있고, 다양한 기능들(예를 들어, 인포테인먼트 기능 등)을 수행할 수 있다. PHY 계층 유닛(210)과 컨트롤러 유닛(220)은 하나의 SoC(System on Chip)로 구현될 수도 있고, 별도의 칩으로 구성될 수도 있다.

PHY 계층 유닛(210)과 컨트롤러 유닛(220)은 매체 독립 인터페이스(media independent interface, MII)(230)를 통해 연결될 수 있다. MII(230)는 IEEE 802.3에 규정된 인터페이스를 의미할 수 있으며, PHY 계층 유닛(210)과 컨트롤러 유닛(220) 간의 데이터 인터페이스 및 관리 인터페이스로 구성될 수 있다. MII(230) 대신에 RMII(reduced MII), GMII(gigabit MII), RGMII(reduced GMII), SGMII(serial GMII), XGMII(10 GMII) 중 하나의 인터페이스가 사용될 수 있다. 데이터 인터페이스는 전송 채널(channel) 및 수신 채널을 포함할 수 있으며, 채널들 각각은 독립적인 클럭(clock), 데이터 및 제어 신호를 가질 수 있다. 관리 인터페이스는 2-신호 인터페이스로 구성될 수 있으며, 하나는 클럭을 위한 신호이고 다른 하나는 데이터를 위한 신호일 수 있다.

PHY 계층 유닛(210)은 PHY 계층 인터페이스 유닛(211), PHY 계층 프로세서(processor)(212) 및 PHY 계층 메모리(memory)(213) 등을 포함할 수 있다. PHY 계층 유닛(210)의 구성은 이에 한정되지 않으며, PHY 계층 유닛(210)은 다양하게 구성될 수 있다. PHY 계층 인터페이스 유닛(211)은 컨트롤러 유닛(220)으로부터 수신된 신호를 PHY 계층 프로세서(212)로 전송할 수 있고, PHY 계층 프로세서(212)로부터 수신된 신호를 컨트롤러 유닛(220)에 전송할 수 있다. PHY 계층 프로세서(212)는 PHY 계층 인터페이스 유닛(211) 및 PHY 계층 메모리(213) 각각의 동작을 제어할 수 있다. PHY 계층 프로세서(212)는 전송할 신호의 변조 또는 수신된 신호의 복조를 수행할 수 있다. PHY 계층 프로세서(212)는 신호를 입력 또는 출력하도록 PHY 계층 메모리(213)를 제어할 수 있다. PHY 계층 메모리(213)는 수신된 신호를 저장할 수 있고, PHY 계층 프로세서(212)의 요청에 따라 저장된 신호를 출력할 수 있다.

컨트롤러 유닛(220)은 MII(230)를 통해 PHY 계층 유닛(210)에 대한 모니터링 및 제어를 수행할 수 있다. 컨트롤러 유닛(220)은 컨트롤러 인터페이스 유닛(221), 컨트롤러 프로세서(222), 주 메모리(223) 및 보조 메모리(224) 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러 유닛(220)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 컨트롤러 유닛(220)은 다양하게 구성될 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 유닛(221)은 PHY 계층 유닛(210)(즉, PHY 계층 인터페이스 유닛(211)) 또는 상위 계층(미도시)으로부터 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호를 컨트롤러 프로세서(222)에 전송할 수 있고, 컨트롤러 프로세서(222)로부터 수신된 신호를 PHY 계층 유닛(210) 또는 상위 계층에 전송할 수 있다. 컨트롤러 프로세서(222)는 컨트롤러 인터페이스 유닛(221), 주 메모리(223) 및 보조 메모리(224)를 제어하기 위한 독립된 메모리 컨트롤 로직(control logic) 또는 통합 메모리 컨트롤 로직을 더 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤 로직은 주 메모리(223) 및 보조 메모리(224)에 포함되어 구현될 수도 있으며, 또는 컨트롤러 프로세서(222)에 포함되어 구현될 수도 있다.

주 메모리(223) 및 보조 메모리(224) 각각은 컨트롤러 프로세서(222)에 의해 처리된 신호를 저장할 수 있고, 컨트롤러 프로세서(222)의 요청에 따라 저장된 신호를 출력할 수 있다. 주 메모리(223)는 컨트롤러 프로세서(222)의 동작을 위해 필요한 데이터를 일시 저장하는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM(random access memory) 등)를 의미할 수 있다. 보조 메모리(224)는 운영체제 코드(operating system code)(예를 들어, 커널(kernel) 및 디바이스 드라이버(device driver))와 컨트롤러 프로세서(220)의 기능을 수행하기 위한 응용 프로그램(application program) 코드 등이 저장되는 비휘발성 메모리를 의미할 수 있다. 비휘발성 메모리로 빠른 처리 속도를 가지는 플래쉬 메모리(flash memory)가 사용될 수 있고, 또는 대용량의 데이터 저장을 위한 하드 디스크 드라이브(hard disc drive, HDD), CD-ROM(compact disc-read only memory) 등이 사용될 수 있다. 컨트롤러 프로세서(222)는 통상적으로 적어도 하나의 프로세싱 코어(core)를 포함하는 로직 회로로 구성될 수 있다. 컨트롤러 프로세서(222)로 ARM(Advanced RISC Machines Ltd.) 계열의 코어, 아톰(atom) 계열의 코어 등이 사용될 수 있다.

아래에서는, 차량 네트워크에 속하는 통신 노드와 이에 대응하는 상대(counterpart) 통신 노드에서 수행되는 방법이 설명될 것이다. 이하에서, 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 제1 통신 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 제2 통신 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 제1 통신 노드는 스위치의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

CAN 기반의 차량 네트워크에서 엔드 노드의 개수가 증가함에 따라 차량 네트워크의 부하는 증가될 수 있고, 증가된 네트워크 부하를 분산시키기 위해 차량의 기능별로 도메인이 구성될 수 있다.

도 3은 CAN 기반의 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, CAN 기반의 차량 네트워크는 바디(body) 제어 도메인(310), 새시(chassis) 제어 도메인(320) 및 멀티미디어(multimedia) 도메인(330)으로 분할될 수 있다. 바디 제어 도메인(310)에 속한 엔드 노드들(ADM, DDM, PTM, HSM, ARS, APSM, FSJB, RSJB, SCM, PSM, MFSW, SWRC(HAPTIC), ILM, HUD, SMK)은 바디 전장품 제어 기능, 편의 장치 제어 기능, 램프 제어 기능 등을 수행할 수 있다. 바디 제어 도메인(310)에 속한 엔드 노드들은 버스를 통해 연결될 수 있으며, 100Kbps의 전송 속도를 지원할 수 있다.

새시 제어 도메인(320)에 속한 엔드 노드들(EHPS, EMS, TCU, ECS, ESC, SCC, AAF, BSD, HUD, SMK, AVM/PGS, CLU, CUbiS/CUbiS-T/TMU, DATC, AFLS, SAS, ACU, LDWS, PSB_LH, PSB_RH, SBW)은 조향 장치 제어 기능, 브레이크(break) 제어 기능, 서스팬션(suspension) 제어 기능 등을 수행할 수 있다. 새시 제어 도메인(320)에 속한 엔드 노드들은 버스를 통해 연결될 수 있으며, 500Kbps의 전송 속도를 지원할 수 있다.

멀티미디어 도메인(330)에 속한 엔드 노드들(AVM/PGS, CLU, CUbiS/CUbiS-T/TMU, CLOCK, RSE2(DIS), HU(DIS/보급형), MON, RRC, AMP, CCP(DIS), RSE1(DIS), EDT)은 항법 기능, 텔레메틱스(telematics) 기능, 인포테이먼트(infotainment) 기능 등을 수행할 수 있다. 멀티미디어 도메인(330)에 속한 엔드 노드들은 버스를 통해 연결될 수 있으며, 100Kbps의 전송 속도를 지원할 수 있다.

바디 제어 도메인(310)과 새시 제어 도메인(320) 모두에 속하는 엔드 노드들(HUD, SMK)이 존재할 수 있고, 새시 제어 도메인(320)과 멀티미디어 도메인(330) 모두에 속하는 엔드 노드들(AVM/PGS, CLU, CUbiS/CUbiS-T/TMU)이 존재할 수 있다. 도메인들(310, 320, 330)은 게이트웨이(340)에 연결될 수 있으며, 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신은 게이트웨이(340)를 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 바디 제어 도메인(310)에 속한 엔드 노드-1이 새시 제어 도메인(320)에 속한 엔드 노드-2에 프레임을 전송하고자 하는 경우, 엔드 노드-1은 목적지가 엔드 노드-2인 프레임을 게이트웨이(340)에 전송할 수 있다. 게이트웨이(340)는 엔드 노드-1로부터 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임의 목적지가 엔드 노드-2인 것을 확인할 수 있고, 수신된 프레임을 엔드 노드-2에 전송할 수 있다.

한편, 차량 네트워크에 VLAN(virtual local area network) 관련 기술이 적용될 수 있다. VLAN 관련 기술은 MAC 주소 기반의 VLAN 관련 기술, 포트 기반의 VLAN 관련 기술 등으로 분류될 수 있다. 차량 네트워크에 MAC 주소 기반의 VLAN 관련 기술이 적용되는 경우, 차량 네트워크는 동적으로 적어도 하나의 도메인으로 분할될 수 있다. 여기서, 하나의 도메인은 하나의 VLAN을 지칭할 수 있다. MAC 주소 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크에서, 도메인(또는, VLAN)에 속하는 통신 노드의 MAC 주소를 저장 및 관리하는 별도의 서버(예를 들어, VMPS(VLAN management policy server) 등)가 필요하고, 통신 노드들 간의 통신은 다소 복잡한 방식으로 수행될 수 있다. 차량 네트워크에 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용되는 경우, 차량 네트워크는 정적으로 적어도 하나의 도메인으로 분할될 수 있다.

도 4는 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제1 실시예를 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 차량 네트워크에서 스위치들(410, 420)의 포트별로 도메인이 분류될 수 있다. 예를 들어, 스위치-1(410)의 포트-11(P11) 및 포트-12(P12)에 연결된 엔드 노드들(411, 412)과 스위치-2(420)의 포트-21(P21) 및 포트-22(P22)에 연결된 엔드 노드들(421, 422)은 도메인-1(401)에 속할 수 있다. 스위치-1(410)의 포트-13(P13) 및 포트-14(P14)에 연결된 엔드 노드들(413, 414)과 스위치-2(420)의 포트-23(P23), 포트-24(P24) 및 포트-25(P25)에 연결된 엔드 노드들(423, 424, 425)은 도메인-2(402)에 속할 수 있다. 스위치-1(410)의 포트-15(P15) 및 포트-16(P16)에 연결된 엔드 노드들(415, 416)과 스위치-2(420)의 포트-26(P26)에 연결된 엔드 노드(426)는 도메인-3(403)에 속할 수 있다.

도메인, 포트 및 MAC 주소 간의 매핑 테이블은 아래 표 1과 같이 설정될 수 있다. 여기서, MAC 주소는 해당 포트에 연결된 통신 노드의 MAC 주소일 수 있다. 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드는 매핑 테이블을 미리 가지고 있을 수 있다.

스위치-1(410)과 스위치-2(420) 간은 트렁크(trunk) 링크를 통해 연결될 수 있으며, 서로 다른 스위치에 연결되고 동일한 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신은 트렁크 링크를 통해 수행될 수 있다. 동일한 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신은 다음과 같이 수행될 수 있다.

도 5는 차량 네트워크에서 통신 방법에 대한 제1 실시예를 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 스위치-1(410), 엔드 노드-11(411) 및 엔드 노드-12(412) 각각은 도 4를 참조하여 설명된 스위치-1(410), 엔드 노드-11(411) 및 엔드 노드-12(412)일 수 있고, 도 4를 참조하여 설명된 차량 네트워크를 구성할 수 있다. 엔드 노드-11(411) 및 엔드 노드-12(412)는 도메인-1(401)에 속할 수 있다. 엔드 노드-11(411)은 포트-11(P11)을 통해 스위치-1(410)에 연결될 수 있고, 엔드 노드-12(412)는 포트-12(P12)를 통해 스위치-1(410)에 연결될 수 있다. 표 1을 참조하면, 엔드 노드-11(411)의 MAC 주소는 M11일 수 있고, 엔드 노드-12(412)의 MAC 주소는 M12일 수 있다.

엔드 노드-11(411)은 엔드 노드-12(412)로 전송할 프레임을 생성할 수 있다(S500). 프레임은 주소 정보 및 페이로드(payload)를 포함할 수 있다. 프레임의 목적지 MAC 주소는 엔드 노드-12(412)의 MAC 주소인 M12로 설정될 수 있고, 출발지 MAC 주소는 엔드 노드-1(411)의 MAC 주소인 M11으로 설정될 수 있다. 엔드 노드-11(411)은 포트-11(P11)을 통해 프레임을 스위치-1(410)에 전송할 수 있다(S510). 스위치-1(410)은 엔드 노드-11(411)로부터 프레임을 수신할 수 있다. 스위치-1(410)은 포트-11(P11)을 통해 프레임을 수신한 경우 해당 프레임이 포트-11(P11)에 매핑된 엔드 노드-11(411)로부터 전송된 것임을 알 수 있고, 또는 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소를 확인함으로써 해당 프레임이 엔드 노드-11(411)로부터 전송된 것임을 알 수 있다.

또한, 스위치-1(410)은 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소를 확인할 수 있다(S520). 프레임의 목적지 MAC 주소가 엔드 노드-12(412)의 MAC 주소인 M12로 설정되어 있으므로, 스위치-1(410)은 프레임의 목적지가 엔드 노드-12(412)인 것임을 알 수 있다. 스위치-1(410)은 포트-12(P12)를 통해 프레임을 엔드 노드-12(412)에 전송할 수 있다(S530). 엔드 노드-12(412)는 스위치-1(410)로부터 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소를 확인함으로써 해당 프레임의 목적지가 엔드 노드-12(412)인 것을 알 수 있다. 따라서, 엔드 노드-12(412)는 프레임에 포함된 페이로드를 디코딩할 수 있다(S540).

다시 도 4를 참조하면, 스위치들(410, 420)이 계층-2 기능을 지원하는 경우(즉, 스위치들(410, 420)이 계층-3 기능을 지원하지 않는 경우), 스위치들(410, 420)은 프레임의 IP 주소를 확인할 수 없으므로 서로 다른 도메인에 속하는 엔드 노드들 간의 통신을 지원하지 못할 수 있다. 다만, 스위치들(410, 420)은 계층-3 기능을 지원하고 라우터(예를 들어, 도메인별 NIC(network interface card)을 포함하는 라우터)에 연결된 경우 서로 다른 도메인에 속하는 엔드 노드들 간의 통신을 지원할 수 있다.

도 6은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제2 실시예를 도시한 블록도이고, 도 7은 차량 네트워크에서 통신 방법에 대한 제2 실시예를 도시한 순서도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 스위치(600)는 계층-3 기능을 지원할 수 있다. 스위치(600)의 포트별로 도메인(601, 602)이 분류될 수 있다. 예를 들어, 스위치(600)의 포트-1(P1) 및 포트-2(P2)에 연결된 엔드 노드들(610, 620)은 도메인-1(601)에 속할 수 있고, 스위치(600)의 포트-3(P3) 및 포트-4(P4)에 연결된 엔드 노드들(630, 640)은 도메인-2(602)에 속할 수 있다. 스위치(600)의 포트-5(P5)는 도메인-1(601)을 위해 설정될 수 있고, 스위치(600)의 포트-6(P6)은 도메인-2(602)를 위해 설정될 수 있다. 즉, 스위치(600)의 포트-5(P5)는 도메인-1(601)에 속하는 엔드 노드들(610, 620)의 통신을 지원하기 위해 사용될 수 있고, 스위치(600)의 포트-6(P6)은 도메인-2(602)에 속하는 엔드 노드들(630, 640)의 통신을 지원하기 위해 사용될 수 있다.

스위치(600)는 포트-5(P5) 및 포트-6(P6)을 통해 라우터(650)와 연결될 수 있다. 라우터(650)는 도메인(601, 602)별 NIC를 포함할 수 있다. 예를 들어, 라우터(650)는 도메인-1(601)을 위한 NIC-1 및 도메인-2(602)를 위한 NIC-2를 포함할 수 있다. 따라서, 라우터(650)는 도메인(601, 602)별 MAC 주소, IP 주소를 가질 수 있다. 도메인, 포트, MAC 주소 및 IP 주소 간의 매핑 테이블은 아래 표 2와 같이 설정될 수 있다. 여기서, MAC 주소는 해당 포트에 연결된 통신 노드의 MAC 주소일 수 있고, IP 주소는 해당 포트에 연결된 통신 노드의 IP 주소일 수 있다. 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드는 매핑 테이블을 미리 가지고 있을 수 있다.

엔드 노드-1(610)은 엔드 노드-3(630)에 전송할 프레임을 생성할 수 있다(S700). 프레임은 주소 정보 및 페이로드를 포함할 수 있다. 프레임의 목적지 IP 주소는 엔드 노드-3(630)의 IP 주소인 192.168.1.2로 설정될 수 있고, 출발지 IP 주소는 엔드 노드-1(610)의 IP 주소인 192.168.0.2로 설정될 수 있다. 또한, 프레임의 목적지 MAC 주소는 엔드 노드-3(630)의 MAC 주소인 M3 또는 라우터(650)의 MAC 주소들 중에서 도메인-1(601)을 위한 MAC 주소인 M5로 설정될 수 있고, 출발지 MAC 주소는 엔드 노드-1(610)의 MAC 주소인 M1으로 설정될 수 있다. 엔드 노드-1(610)은 포트-1(P1)을 통해 프레임을 스위치(600)에 전송할 수 있다(S710). 스위치(600)는 엔드 노드-1(610)로부터 프레임을 수신할 수 있다. 스위치(600)는 포트-1(P1)을 통해 프레임을 수신한 경우 해당 프레임이 포트-1(P1)에 매핑된 엔드 노드-1(610)로부터 전송된 것임을 알 수 있고, 또는 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소(또는, 출발지 IP 주소)를 확인함으로써 해당 프레임이 엔드 노드-1(610)로부터 전송된 것임을 알 수 있다.

또한, 스위치(600)는 수신된 프레임의 목적지 IP 주소를 확인할 수 있다(S720). 프레임의 목적지 IP 주소가 엔드 노드-3(630)의 IP 주소인 192.168.1.2로 설정되어 있으므로, 스위치(600)는 프레임의 목적지가 도메인-2(602)에 속한 엔드 노드-3(630)인 것임을 알 수 있다. 프레임이 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들(610, 630) 간의 통신을 위해 사용되므로, 스위치(600)는 포트-5(P5)를 통해 프레임을 라우터(650)에 전송할 수 있다(S730).

라우터(650)는 스위치(600)로부터 프레임을 수신할 수 있다. 라우터(650)는 수신된 프레임의 목적지 IP 주소가 엔드 노드-3(630)의 IP 주소인 192.168.1.2로 설정된 것을 확인할 수 있고, 이에 따라 해당 프레임의 목적지가 도메인-2(602)에 속한 엔드 노드-3(630)인 것임을 알 수 있다(S740). 여기서, 프레임의 목적지 MAC 주소가 라우터(650)의 MAC 주소들 중에서 도메인-1(601)을 위한 MAC 주소인 M5로 설정된 경우, 라우터(650)는 프레임의 목적지 MAC 주소를 엔드 노드-3(630)의 MAC 주소인 M3으로 변경할 수 있고, 출발지 MAC 주소를 라우터(650)의 MAC 주소들 중에서 도메인-2(602)를 위한 MAC 주소인 M6으로 변경할 수 있다. 라우터(650)는 도메인-2(602)를 위해 설정된 포트-6(P6)을 통해 프레임을 스위치(600)에 전송할 수 있다(S750).

스위치(600)는 라우터(650)로부터 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임의 목적지 IP 주소(또는, 목적지 MAC 주소)를 확인함으로써 해당 프레임의 목적지가 엔드 노드-3(630)인 것을 알 수 있다(S760). 스위치(600)는 포트-3(P3)을 통해 프레임을 엔드 노드-3(630)에 전송할 수 있다(S770). 엔드 노드-3(630)은 스위치(600)로부터 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임의 목적지 IP 주소(또는, 목적지 MAC 주소)를 확인함으로써 해당 프레임의 목적지가 엔드 노드-3(630)인 것을 알 수 있다. 따라서, 엔드 노드-3(630)은 프레임에 포함된 페이로드를 디코딩할 수 있다(S780).

이와 같이, 서로 다른 도메인에 속하는 엔드 노드들 간의 통신을 지원하기 위해, 계층-3 기능을 지원하는 스위치, 복수의 NIC들(즉, 도메인별 NIC)을 포함하는 라우터 등이 필요하다. 차량 네트워크에서 계층-3 기능을 지원하는 스위치, 복수의 NIC들을 포함하는 라우터 등의 사용은 차량의 원가를 증가시키는 원인이 될 수 있으며, 이 점 때문에 차량 네트워크를 복수의 도메인들로 분할하는 것은 쉽지 않다. 다음으로, 계층-2 기능을 지원하는 스위치, 하나의 NIC를 포함하는 통신 노드(예를 들어, 게이트웨이) 등을 사용하여 복수의 도메인들로 분할된 차량 네트워크가 설명될 것이다.

도 8은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제3 실시예를 도시한 블록도이다.

도 8을 참조하면, 스위치(800)는 계층-2 기능을 지원할 수 있다. 스위치(800)의 포트별로 도메인(801, 802, 803)이 분류될 수 있다. 예를 들어, 스위치(800)의 포트-1(P1) 및 포트-2(P2)에 연결된 엔드 노드들(810, 820)은 도메인-1(801)에 속할 수 있고, 스위치(800)의 포트-3(P3) 및 포트-4(P4)에 연결된 엔드 노드들(830, 840)은 도메인-2(802)에 속할 수 있고, 스위치(800)의 포트-5(P5), 포트-6(P6) 및 포트-7(P7)에 연결된 엔드 노드들(850, 860, 870)은 도메인-3(803)에 속할 수 있다.

스위치(800)의 포트-8(P8)에 게이트웨이(880)가 연결될 수 있다. 스위치(800)와 게이트웨이(880) 간의 링크는 도 4를 참조하여 설명된 트렁크 링크와 다를 수 있다. 스위치(800)의 포트-8(P8)은 도메인들(801, 802, 803)을 위해 공통으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위치(800)의 포트-8(P8)이 도메인-1(801)을 위해 사용되는 경우, 스위치(800)의 포트-8(P8)을 통해 도메인-1(801)에 속한 통신 노드(810, 820)에 의해 생성된 프레임이 전송될 수 있다. 스위치(800)의 포트-8(P8)이 도메인-2(802)를 위해 사용되는 경우, 스위치(800)의 포트-8(P8)을 통해 도메인-2(802)에 속한 통신 노드(830, 840)에 의해 생성된 프레임이 전송될 수 있다. 스위치(800)의 포트-8(P8)이 도메인-3(803)을 위해 사용되는 경우, 스위치(800)의 포트-8(P8)을 통해 도메인-3(803)에 속한 통신 노드(850, 860, 870)에 의해 생성된 프레임이 전송될 수 있다.

게이트웨이(880)는 하나의 NIC을 포함할 수 있으며, 이에 따라 하나의 물리적 MAC 주소를 가질 수 있다. 또한, 게이트웨이(880)는 MAC 주소를 도메인별로 설정할 수 있다. 게이트웨이(880)는 세 개의 도메인들(801, 802, 803)을 지원하는 경우 추가로 두 개의 가상 MAC 주소를 생성할 수 있다. 게이트웨이(880)는 물리적 MAC 주소를 도메인-1(801)을 위해 사용할 수 있고, 제1 가상 MAC 주소를 도메인-2(802)를 위해 사용할 수 있고, 제2 가상 MAC 주소를 도메인-3(803)을 위해 사용할 수 있다.

도메인, 포트, MAC 주소 및 IP 주소 간의 매핑 테이블은 아래 표 3과 같이 설정될 수 있다. 여기서, MAC 주소는 해당 포트에 연결된 통신 노드의 MAC 주소일 수 있고, IP 주소는 해당 포트에 연결된 통신 노드의 IP 주소일 수 있다. 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드는 매핑 테이블을 미리 가지고 있을 수 있다.

표 3에 의하면, 게이트웨이(880)는 도메인(801, 802, 803)별로 서로 다른 MAC 주소를 가질 수 있다. 또한, 게이트웨이(880)는 도메인(801, 802, 803)에 관계없이 하나의 IP 주소를 가질 수 있고, 또는 도메인(801, 802, 803)별로 서로 다른 IP 주소를 가질 수 있다.

다음으로, 복수의 도메인들로 분할된 차량 네트워크에서 통신 노드들 간의 통신 방법이 설명될 것이다.

도 9는 차량 네트워크에서 통신 방법에 대한 제3 실시예를 도시한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 스위치(800), 엔드 노드-1(810), 엔드 노드-6(860) 및 게이트웨이(880) 각각은 도 8을 참조하여 설명된 스위치(800), 엔드 노드-1(810), 엔드 노드-6(860) 및 게이트웨이(880)일 수 있고, 도 8을 참조하여 설명된 차량 네트워크를 구성할 수 있다.

도메인-1(801)에 속한 엔드 노드-1(810)은 도메인-3(803)에 속한 엔드 노드-6(860)에 전송할 프레임을 생성할 수 있다(S900). 프레임은 주소 정보 및 페이로드를 포함할 수 있다. 프레임의 목적지 IP 주소는 엔드 노드-6(860)의 IP 주소인 192.168.2.12로 설정될 수 있고, 프레임의 출발지 IP 주소는 엔드 노드-1(810)의 IP 주소인 192.168.0.11로 설정될 수 있다. 프레임의 목적지 MAC 주소는 게이트웨이(880)의 MAC 주소들 중에서 도메인-1(801)을 위한 MAC 주소인 M8로 설정될 수 있고, 프레임의 출발지 MAC 주소는 엔드 노드-1(810)의 MAC 주소인 M1으로 설정될 수 있다. 엔드 노드-1(810)은 포트-1(P1)을 통해 프레임을 스위치(800)에 전송할 수 있다(S910).

스위치(800)는 엔드 노드-1(810)로부터 프레임을 수신할 수 있다. 스위치(800)는 포트-1(P1)을 통해 프레임을 수신한 경우 해당 프레임이 포트-1(P1)에 매핑된 엔드 노드-1(810)로부터 전송된 것임을 알 수 있고, 또는 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소를 확인함으로써 해당 프레임이 엔드 노드-1(810)로부터 전송된 것임을 알 수 있다. 스위치(800)는 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소를 통해 해당 프레임의 목적지를 확인할 수 있다(S920). 프레임의 목적지 MAC 주소가 게이트웨이(880)의 MAC 주소들 중에서 도메인-1(801)을 위한 MAC 주소인 M8이므로, 스위치(800)는 프레임의 목적지가 게이트웨이(880)인 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 스위치(800)는 포트-8(P-8)을 통해 프레임을 게이트웨이(880)에 전송할 수 있다(S930). 여기서, 스위치(800)는 계층-3 기능을 지원하지 않으므로 프레임의 IP 주소를 확인할 수 없으며, 프레임의 목적지 MAC 주소 및 출발지 MAC 주소를 사용하여 프레임의 목적지 및 출발지를 확인할 수 있다.

게이트웨이(880)는 스위치(800)로부터 프레임을 수신할 수 있다. 게이트웨이(880)는 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소(예를 들어, M1로 설정된 출발지 MAC 주소) 또는 출발지 IP 주소(예를 들어, 192.168.0.11로 설정된 출발지 IP 주소)를 통해 해당 프레임의 출발지가 엔드 노드-1(810)인 것을 알 수 있다. 게이트웨이(880)는 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소 및 목적지 IP 주소를 통해 해당 프레임의 목적지를 확인할 수 있다(S940). 프레임의 목적지 MAC 주소가 게이트웨이(880)의 MAC 주소들 중에서 도메인-1(801)을 위한 MAC 주소인 M8로 설정되어 있으므로, 게이트웨이(880)는 프레임의 목적지가 게이트웨이(880)인 것을 확인할 수 있다. 또한, 프레임의 목적지 IP 주소가 엔드 노드-6(860)의 IP 주소인 192.168.2.12로 설정되어 있으므로, 게이트웨이(880)는 프레임의 최종 목적지가 도메인-3(803)에 속하는 엔드 노드-6(860)인 것을 확인할 수 있다.

게이트웨이(880)는 프레임의 최종 목적지, 최종 목적지가 속한 도메인 등을 고려하여 프레임의 MAC 주소를 재설정할 수 있다(S950). 예를 들어, 게이트웨이(880)는 프레임의 목적지 MAC 주소에 대응하는 통신 노드가 속한 도메인과 프레임의 목적지 IP 주소에 대응하는 통신 노드가 속한 도메인이 다른 경우 또는 프레임의 출발지인 엔드 노드-1(810)이 속한 도메인과 프레임의 최종 목적지인 엔드 노드-6(860)이 속한 도메인이 다른 경우 프레임의 MAC 주소를 재설정할 수 있다. 게이트웨이(880)는 프레임의 목적지 MAC 주소를 M8에서 엔드 노드-6(860)의 MAC 주소인 M6으로 변경할 수 있고, 프레임의 출발지 MAC 주소를 M1에서 게이트웨이(880)의 MAC 주소들 중에서 도메인-3(803)을 위한 MAC 주소인 M10으로 변경할 수 있다. 여기서, 프레임의 IP 주소는 변경되지 않을 수 있다. 게이트웨이(880)는 재설정된 MAC 주소를 포함하는 프레임을 포트-8(P8)을 통해 스위치(800)에 전송할 수 있다(S960).

스위치(800)는 게이트웨이(880)로부터 프레임을 수신할 수 있다. 스위치(800)는 포트-8(P8)을 통해 프레임을 수신한 경우 해당 프레임이 포트-8(P8)에 매핑된 게이트웨이(880)로부터 전송된 것임을 알 수 있고, 또는 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소를 확인함으로써 해당 프레임이 도메인-3(803)을 지원하는 게이트웨이(880)로부터 전송된 것임을 알 수 있다. 스위치(800)는 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소를 통해 해당 프레임의 목적지를 확인할 수 있다(S970). 프레임의 목적지 MAC 주소가 도메인-3(803)에 속한 엔드 노드-6(860)의 MAC 주소인 M6이므로, 스위치(800)는 프레임의 목적지가 엔드 노드-6(860)인 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 스위치(800)는 포트-6(P6)을 통해 프레임을 엔드 노드-6(860)에 전송할 수 있다(S980).

엔드 노드-6(860)은 스위치(880)로부터 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소(또는, 목적지 IP 주소)를 확인함으로써 해당 프레임의 목적지가 엔드 노드-6(860)인 것을 알 수 있다. 따라서, 엔드 노드-6(860)은 프레임에 포함된 페이로드를 디코딩할 수 있다(S990).

다음으로, 게이트웨이에 의해 분할된 차량 네트워크와 외부 네트워크가 설명될 것이다. 여기서, 외부 네트워크는 차량의 외부에 위치한 네트워크일 수 있다.

도 10은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제4 실시예를 도시한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 게이트웨이들(1010, 1020), 스위치들(1030, 1040, 1050) 및 엔드 노드들(1031, 1032, 1041, 1042, 1051, 1052, 1053)은 차량 네트워크를 구성할 수 있다. 진단기(1060)는 외부 네트워크를 구성할 수 있고, 도메인-1(1001)에 속할 수 있다. 또한, 진단기(1060)는 차량 네트워크에 대한 진단 기능, 리프로그래밍(reprograming) 기능 등을 수행할 수 있다. 스위치-1(1030), 엔드 노드-1(1031) 및 엔드 노드-2(1032)는 도메인-2(1002)에 속할 수 있고, 도메인-2(1002)에 속한 통신 노드들은 LIN(local interconnect network)을 구성할 수 있다. 게이트웨이-2(1020), 스위치-2(1040), 스위치-3(1050), 엔드 노드-3(1041), 엔드 노드-4(1042), 엔드 노드-5(1051), 엔드 노드-6(1052) 및 엔드 노드-7(1053)은 도메인-3(1003)에 속할 수 있다. 스위치-2(1040), 엔드 노드-3(1041) 및 엔드 노드-4(1042)는 CAN(controller area network)을 구성할 수 있다. 스위치-3(1050), 엔드 노드-5(1051), 엔드 노드-6(1052) 및 엔드 노드-7(1053)은 이더넷 기반의 차량 네트워크를 구성할 수 있다.

게이트웨이-1(1010)은 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된 게이트웨이(880)와 동일 또는 유사한 방식으로 복수의 도메인들(1001, 1002, 1003) 간의 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이-1(1010)은 하나의 NIC를 포함할 수 있으며, 이에 따라 하나의 물리적 MAC 주소를 가질 수 있다. 또한, 게이트웨이-1(1010)은 MAC 주소를 도메인별로 설정할 수 있다. 게이트웨이-1(1010)은 세 개의 도메인들(1001, 1002, 1003)을 지원하므로 추가로 두 개의 가상 MAC 주소를 생성할 수 있다. 게이트웨이-1(1010)은 물리적 MAC 주소를 도메인-1(1001)에 속한 통신 노드와의 통신을 위해 사용할 수 있고, 제1 가상 MAC 주소를 도메인-2(1002)에 속한 통신 노드와의 통신을 위해 사용할 수 있고, 제2 가상 MAC 주소를 도메인-3(1003)에 속한 통신 노드와의 통신을 위해 사용할 수 있다. 이를 통해, 차량 네트워크와 외부 네트워크가 분할될 수 있으며, 이에 따라 차량 네트워크의 보안성이 향상될 수 있다.

도 11은 포트 기반의 VLAN 관련 기술이 적용된 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 제5 실시예를 도시한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 스위치(1100) 및 게이트웨이(1130) 각각은 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된 스위치(800) 및 게이트웨이(880)와 동일 또는 유사한 방식으로 복수의 도메인들(1001, 1002, 1003) 간의 통신을 지원할 수 있다. 스위치(1100)는 계층-2 기능을 지원할 수 있으며, 게이트웨이(1130)는 하나의 NIC를 포함할 수 있다. 진단기(1110)는 차량 네트워크에 대한 진단 기능, 리프로그래밍 기능 등을 수행할 수 있으며, 도메인-1에 속할 수 있다. 엔드 노드(1120)는 도메인-2에 속할 수 있다.

게이트웨이(1130)는 하나의 물리적 MAC 주소를 가질 수 있고, MAC 주소를 도메인별로 설정할 수 있다. 게이트웨이(1130)는 두 개의 도메인들을 지원하므로 추가로 하나의 가상 MAC 주소를 생성할 수 있다. 게이트웨이(1130)는 물리적 MAC 주소를 도메인-1에 속한 진단기(1110)와의 통신을 위해 사용할 수 있고, 제1 가상 MAC 주소를 도메인-2에 속한 엔드 노드(1120)와의 통신을 위해 사용할 수 있다. 또한, 게이트웨이(1130)는 도메인별로 IP 주소를 설정할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이(1130)는 진단기(1110)로부터 DHCP(dynamic host configuration protocol)에 기초하여 생성된 IP 주소를 획득할 수 있고, 획득된 IP 주소를 도메인-1을 위한 IP 주소로 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

차량 네트워크(network)에서 제1 도메인(domain)에 속하는 제1 엔드 노드(end node)의 동작 방법으로서,
프레임(frame)을 생성하는 단계; 및
상기 프레임을 상기 제1 엔드 노드와 연결된 스위치(switch)에 전송하는 단계를 포함하며,
상기 프레임의 출발지 IP(internet protocol) 주소는 상기 제1 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 상기 프레임의 목적지 IP 주소는 제2 도메인에 속하는 제2 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 상기 프레임의 출발지 MAC(medium access control) 주소는 상기 제1 엔드 노드의 MAC 주소로 설정되고, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소는 도메인들 간의 통신을 지원하는 게이트웨이(gateway)의 MAC 주소로 설정되는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 스위치는 계층-2 기능을 지원하고, 포트(port)별로 도메인을 설정하는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 게이트웨이는 도메인별 MAC 주소를 가지며, 상기 프레임의 목적지 MAC 주소로 설정된 상기 게이트웨이의 MAC 주소는 상기 제1 도메인을 위해 설정된 MAC 주소인, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 게이트웨이는 복수의 MAC 주소들을 가지며, 상기 복수의 MAC 주소들 중에서 하나의 MAC 주소는 물리적 MAC 주소이고 나머지 MAC 주소는 가상 MAC 주소인, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
차량 네트워크(network)에서 스위치(switch)의 동작 방법으로서,
제1 도메인(domain)에 속하는 제1 엔드 노드(end node)로부터 프레임(frame)을 수신하는 단계;
상기 프레임의 목적지 MAC(medium access control) 주소에 의해 지시되는 통신 노드를 확인하는 단계; 및
확인된 통신 노드가 도메인들 간의 통신을 지원하는 게이트웨이(gateway)인 경우, 상기 프레임을 상기 게이트웨이에 전송하는 단계를 포함하는, 스위치의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 프레임의 출발지 IP(internet protocol) 주소는 상기 제1 엔드 노드의 IP 주소로 설정되고, 상기 프레임의 목적지 IP 주소는 제2 도메인에 속한 제2 엔드 노드의 IP 주소로 설정되는, 스위치의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 프레임의 목적지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 제1 도메인을 위해 설정된 MAC 주소인, 스위치의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 스위치는 계층-2 기능을 지원하고, 포트별로 도메인을 설정하는, 스위치의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 프레임은 상기 제1 도메인을 위해 설정된 제1 포트(port)를 통해 상기 제1 엔드 노드로부터 수신되는, 스위치의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 스위치의 동작 방법은,
상기 게이트웨이로부터 상기 프레임을 수신하는 단계;
상기 게이트웨이로부터 수신된 프레임의 변경된 목적지 MAC 주소에 의해 지시되는 통신 노드를 확인하는 단계; 및
확인된 통신 노드가 제2 도메인에 속하는 제2 엔드 노드인 경우, 상기 프레임을 상기 제2 엔드 노드에 전송하는 단계를 더 포함하는, 스위치의 동작 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 게이트웨이로부터 수신된 프레임의 출발지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 제2 도메인을 위해 설정된 MAC 주소인, 스위치의 동작 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 프레임은 상기 제2 도메인을 위해 설정된 제2 포트를 통해 상기 제2 엔드 노드로 전송되는, 스위치의 동작 방법.
차량 네트워크(network)에서 게이트웨이(gateway)의 동작 방법으로서,
스위치(switch)로부터 프레임(frame)을 수신하는 단계;
상기 프레임이 서로 다른 도메인(domain)에 속하는 엔드 노드(end node)들 간의 통신을 위해 사용되는 경우, 상기 프레임의 목적지 MAC(medium access control) 주소를 상기 프레임의 목적지 IP(internet protocol) 주소에 의해 지시되는 엔드 노드의 MAC 주소로 변경하는 단계; 및
변경된 주소를 가지는 프레임을 상기 스위치에 전송하는 단계를 포함하는, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 스위치로부터 수신된 프레임의 목적지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 프레임의 출발지 IP 주소 또는 출발지 MAC 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속하는 도메인을 위해 설정된 MAC 주소인, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 프레임의 출발지 IP 주소 또는 출발지 MAC 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속한 도메인과 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속한 도메인이 다른 경우, 상기 프레임은 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신을 위해 사용되는 것으로 판단되는, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 프레임의 목적지 MAC 주소로 설정된 상기 게이트웨이의 MAC 주소에 대응하는 도메인과 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속한 도메인이 다른 경우, 상기 프레임은 서로 다른 도메인에 속한 엔드 노드들 간의 통신을 위해 사용되는 것으로 판단되는, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 프레임의 출발지 MAC 주소는 상기 게이트웨이의 MAC 주소들 중에서 상기 프레임의 목적지 IP 주소에 의해 지시되는 엔드 노드가 속하는 도메인을 위해 설정된 MAC 주소로 변경되는, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 게이트웨이는 도메인들 간의 통신을 지원하며, 도메인별로 설정된 MAC 주소를 가지는, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 게이트웨이는 복수의 MAC 주소들을 가지며, 상기 복수의 MAC 주소들 중에서 하나의 MAC 주소는 물리적 MAC 주소이고 나머지 MAC 주소는 가상 MAC 주소인, 게이트웨이의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 게이트웨이는 하나의 NIC(network interface card)을 포함하는, 게이트웨이의 동작 방법.