KR20200106440A - 자동 협상 기능을 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 제1 통신 노드의 동작 방법은, 제2 통신 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인하는 단계, 상기 데이터의 정보에 기초하여 전송 속도를 변경하는 단계, 상기 데이터의 전송을 위한 링크를 재설정하는 단계, 상기 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 재설정된 링크를 통해 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계 및 상기 데이터를 상기 변경된 전송 속도로 상기 재설정된 링크를 통해 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 한다. 따라서 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

Description

자동 협상 기능을 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA BY USING AUTO NEGOTIATION FUNCTION}

본 발명은 차량 네트워크에서의 통신 기술에 관한 것으로, 이더넷 기반의 네트워크를 포함하는 차량 네트워크에서 자동 협상 기능을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량용 부품의 전자화가 급속도로 진행됨에 따라 차량에 탑재되는 전자 장치(예를 들어, ECU(electronic control unit))의 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.

한편, 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(infortainment) 시스템 등을 의미할 수 있다.

이러한 시스템들 및 시스템들 각각을 구성하는 전자 장치들은 차량 네트워크를 통해 연결되어 있으며, 현재 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.

한편, 차량 네트워크에서 엔드 노드간 송수신되는 데이터는 정보의 종류에 따라 데이터 크기가 다를 수 있다. 예를 들어, 카메라 또는 디스플레이를 위한 오디오 또는 비디오 데이터의 크기와, 제어 데이터는 데이터 크기의 차이가 클 수 있다. 따라서 엔드 노드들이 데이터 크기에 관계없이 서로 동일한 속도로 데이터를 송수신하는 경우, 에너지 절약(energy saving) 측면에서 효율성이 낮아질 수 있다.

종래 이러한 문제를 해결하기 위해, EEE(Energy Efficient Ethernet)를 지원하는 LPI(Low Power Idle)를 활용하는 방법이 사용된바 있다. 즉, EEE를 위해 엔드 노드가 LPI 모드로 진입하여 데이터를 전송함으로써 에너지가 절약되도록 하였다. 구체적으로 엔드 노드는 LPI모드에서 전송하고자 하는 데이터를 일정한 간격을 두어 전송하였다. 엔드 노드가 일정 간격을 두어 데이터를 전송하는 경우, 초당 데이터 전송량(bits per second, bps)이 감소하기 때문에, 링크를 최대로 사용하여 데이터를 전송하는 경우와 비교하여 전송 속도에 차이가 발생하게 되고, 따라서 에너지가 절약될 수 있었다.

그러나 EEE를 활용하는 방식에는 문제점이 존재하였다. 첫째는 엔드 노드가 LPI 모드 진입 시 프레임의 손실 또는 손상을 막기 위하여 IDLE 모드를 설정할 수 있는데, 이 경우 시간 지연(time delay)이 발생한다는 문제점이 있었다. 둘째는 데이터 전송이 데이터의 크기를 고려하지 않고, 고정된 속도로 데이터가 전송되기 때문에 크기가 작은 데이터를 전송하는 경우 에너지가 효율적으로 사용되지 못한다는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 문제를 해결하기 위한 또 다른 방법으로, MII(Media Independent Interface)를 저속과 고속으로 분리하여 전송하는 방법이 논의된 바 있다. 예를 들어, 데이터를 고속으로 전송하는 경우, 송수신 노드 측에 XGMII(10 Gigabit MII)를 인터페이스로 사용하고, 데이터를 저속으로 전송하는 경우, 송수신 측에 MII를 인터페이스로 사용하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법 또한 기존 장비에 추가적인 인터페이스(MII)가 구비되어야 한다는 점, 모드 전환 시 MAC(medium access control)에서 프레임의 손실 또는 충돌이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 자동 협상 기능을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법은, 제2 통신 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인하고, 상기 데이터의 정보에 기초하여 전송 속도를 변경하는 단계, 상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하고, 상기 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계, 상기 제2 통신 노드로의 제2 링크를 설정하는 단계 및

상기 데이터를 상기 변경된 전송 속도로 상기 제2 링크를 통해 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 데이터의 정보는 상기 데이터의 크기 정보, 상기 데이터의 종류 및 상기 데이터의 전송 횟수 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 신호는 베이스 페이지를 포함하며, 상기 제1 지시자는 상기 베이스 페이지에 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스 페이지는 상기 변경된 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스 페이지는 변경 이전의 전송 속도로 회귀할 것을 지시하는 제3 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하는 단계는, 상기 제2 통신 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하는 단계 및 상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 링크를 통한 데이터의 전송 속도와 상기 제2 링크를 통한 데이터 전송 속도는 서로 다른 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법은, 제2 통신 노드로 전송할 데이터가 존재하는지 여부를 확인하는 단계, 상기 제2 통신 노드로 전송할 데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 단계, 상기 제2 통신 노드의 동작 상태를 슬립(sleep) 상태로 천이할 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계 및 상기 제1 엔드 노드의 동작 상태를 슬립(sleep) 상태로 천이하는 단계를 포함하며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 신호는 베이스 페이지를 포함하며, 상기 제1 지시자는 상기 베이스 페이지에 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스 페이지는 이전 동작 상태로 회귀할 것을 지시하는 제2 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 단계는, 상기 제2 통신 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하는 단계 및 상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전송할 데이터가 존재하지 않는 시간이 소정의 시간 이상인 경우, 상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른, 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 통신 노드는, 프로세서(processor) 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하며, 상기 적어도 하나의 명령은, 제2 통신 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인하고, 상기 데이터의 정보에 기초하여 전송 속도를 변경하고, 상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하고, 상기 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하고, 상기 제2 통신 노드로의 제2 링크를 설정하고, 그리고 상기 데이터를 상기 변경된 전송 속도로 상기 제2 링크를 통해 상기 제2 통신 노드에 전송하도록 실행되며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 신호는 베이스 페이지를 포함하며, 상기 제1 지시자는 상기 베이스 페이지에 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스 페이지는 상기 변경된 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스 페이지는 변경 이전의 전송 속도로 회귀할 것을 지시하는 제3 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하는 과정은, 상기 제2 통신 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하고, 그리고 상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하도록 더 실행되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 링크를 통한 데이터의 전송 속도와 상기 제2 링크를 통한 데이터 전송 속도는 서로 다른 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 이더넷 기반의 차량 네트워크 환경에서, 엔드 노드는 데이터의 크기에 따라 전송 속도를 다르게 설정하여 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 엔드 노드간 통신 신뢰성 및 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

또한 데이터의 전송 속도를 변경하는 경우, 엔드 노드가 아이들(IDLE) 모드와 같은 별도의 모드로 진입하지 않는바, 시간 지연(time delay)이 발생하지 않을 수 있다. 따라서 데이터 전송에 필요한 에너지가 절약될 수 있다.

또한 엔드 노드가 자동 협상(Auto Negotiation, AN) 기능을 이용하여 데이터의 전송 속도를 조정하기 때문에, 전송 속도를 변경하는 절차가 간소화 될 수 있고, 프레임의 충돌 또는 손실이 최소화될 수 있다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 자동 협상 기능을 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 차량 네트워크의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 차량 네트워크의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 차량 네트워크에 속하는 10SPE(single pair Ethernet) 네트워크의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 차량 네트워크에 속하는 계층의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 6은 차량 네트워크에서 수행되는 엔드 노드의 동작 방법에 대한 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 7 및 도 8은 비대칭(asymmetric) 전송 방식을 도시한 개념도이다.
도 9는 데이터 전송 모드를 도시한 개념도이다.
도 10은 도 6의 S603을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 11은 베이스 페이지를 도시한 개념도이다.
도 12는 베이스 페이지의 각 필드의 어빌러티(ability) 정보를 도시한 개념도이다.
도 13은 차량 네트워크에서 수행되는 엔드 노드의 동작 방법에 대한 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 14는 차량 네트워크에서 수행되는 엔드 노드의 동작 방법에 대한 제3 실시예를 도시한 순서도이다.

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 엔드 노드(end 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 엔드 노드와 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 엔드 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 엔드 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 엔드 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 엔드 노드(200) 및 복수의 엔드 노드들 각각은 PHY 계층 프로세서(212)를 포함하는 PHY 계층 유닛(210)과, 컨트롤러 프로세서(222)를 포함하는 컨트롤러 유닛(220)과, PHY 계층 유닛(210) 및 컨트롤러 유닛(220) 각각에 의해 수행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함할 수 있다.

또한, 엔드 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 엔드 노드로부터 신호를 수신할 수 있거나, 다른 엔드 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 인터페이스 유닛(211), PHY 계층 프로세서(processor)(212) 및 PHY 계층 메모리(memory)(213) 등을 포함할 수 있다. 다만, PHY 계층 유닛(210)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 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. 다만, 컨트롤러 유닛(220)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 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 유닛(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.

도 3은 차량 네트워크의 토폴로지의 제2 실시예를 도시한 블록도이고, 도 4는 차량 네트워크 토폴로지에 속하는 10SPE 네트워크의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 차량 네트워크는 복수개의 이더넷 기반의 네트워크들(320, 330)을 포함할 수 있다. 차량 네트워크에 속한 게이트웨이(310)는 이더넷 기반의 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 이더넷 기반의 네트워크(320)는 스위치#1(321), 스위치#2(322), 엔드 노드#1(321-1), 엔드 노드#2(321-2), 엔드 노드#3(321-3), 엔드 노드#4(322-1), 엔드 노드#5(322-1), 엔드 노드#6(331), 엔드 노드#7(332), 엔드 노드#8(333) 등을 포함할 수 있다. 엔드 노드#1(321-1), 엔드 노드#2(321-2) 및 엔드 노드#3(323-1)은 스위치#1(321)에 연결될 수 있고, 엔드 노드#4(322-1) 및 엔드 노드#5(322-2)는 스위치#2(322)에 연결될 수 있고, 스위치#1(321) 및 스위치#2(322)는 게이트웨이(310)에 연결될 수 있다.

복수개의 이더넷 기반 네트워크들 중 하나의 네트워크(330)는 10SPE(10 Mbps single pair Ethernet)일 수 있다. 10SPE 네트워크 방식으로 연결되는 엔드 노드#6(331), 엔드 노드#7(332) 및 엔드 노드#8(333)은 게이트웨이(310)와 버스 방식 또는 하나의 라인을 통해 연결될 수 있다.

이더넷 프로토콜에 기초한 메시지는 "이더넷 메시지"로 지칭될 수 있고, 이더넷 메시지는 "이더넷 프레임", "이더넷 신호", "이더넷 패킷" 등으로 지칭될 수 있다. 이더넷 기반의 네트워크에 속한 엔드 노드들(321,321-1,321-2,321-3,322,322-1,322-2,331,332,333)은 이더넷 메시지를 사용하여 통신을 수행할 수 있고, 이더넷 기반의 네트워크와 게이트웨이(310) 간의 통신도 이더넷 메시지를 사용하여 수행될 수 있다.

도 4를 참조하면, 이더넷 기반의 네트워크(예를 들어, 10SPE 네트워크)를 구성하는 엔드 노드들은 주종(master-slave)관계가 설정될 수 있다. 예를 들어, 차량 네트워크를 구성하는 엔드 노드들 중 하나의 엔드 노드(410)는 마스터(master) 노드일 수 있고, 마스터 노드를 제외한 나머지 노드들(420, 430)은 슬레이브(slave) 노드일 수 있다. 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430)은 슬립 상태로 동작할 수 있고, 로컬 웨이크업 신호 또는 리모트(remote) 웨이크업 신호가 수신된 경우에 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430)의 동작 상태는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다.

이더넷 기반의 네트워크를 구성하는 마스터 노드 및 슬레이브 노드들(420, 430)은 차량에 포함된 각종 장치를 제어하는 ECU를 의미할 수 있다. 차량 네트워크를 구성하는 엔드 노드들 각각은 이더넷 프로토콜을 지원할 수 있다.

마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430)은 버스 토폴로지로 연결될 수 있다. 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430)은 한 쌍의 와이어를 통해 PoDL(power over data lines) 방식으로 연결될 수 있다. 한 쌍의 와이어는 엔드 노드들에 전원을 공급할 수 있도록 연결하는 와이어일 수 있으며, 엔드 노드 간의 데이터 패킷을 전송할 수 있도록 연결하는 와이어일 수 있다.

이더넷 기반의 네트워크를 구성하는 엔드 노드들 중 마스터 노드(410)는 한 쌍의 와이어를 통해 다른 슬레이브 노드들(420, 430)을 웨이크업하도록 신호 및 전력을 공급할 수 있다. 그리고 마스터 노드(410)는 한 쌍의 와이어를 통해 다른 슬레이브 노드들(420, 430)과 통신을 수행할 수 있다. 슬레이브 노드들(420, 430)은 한 쌍의 와이어를 통해 마스터 노드(410)로부터 신호를 수신할 수 있으며, 한 쌍의 와이어를 통해 다른 노드들과 데이터 패킷을 송신 및 수신할 수 있다.

이더넷 기반의 네트워크에 접속되는 복수의 엔드 노드들이 다른 엔드 노드들로 데이터 패킷을 동시에 전송하고자 하는 경우, PHY 계층에서 서로 다른 데이터 패킷 간의 충돌이 발생할 수 있다. 이더넷 기반의 네트워크에 접속되는 복수의 엔드 노드들은 PHY 계층의 충돌을 회피하기 위해 PLCA(PHY layer collision avoidance) 기능을 사용할 수 있다. 여기서 PLCA 기능은 이더넷 기반의 네트워크에 접속되는 복수의 엔드 노드들에 데이터 패킷을 전송할 수 있는 전송 기회(transmission opportunity)를 순차적으로 부여하는 기능일 수 있다.

도 5는 이더넷 모델의 계층을 도시한 개념도이다.

도 5를 참조하면 이더넷 계층 모델은 MAC 계층 및 PHY 계층을 포함할 수 있다. 이더넷 계층 모델의 MAC 계층은 OSI 레퍼런스 모델의 데이터 링크 계층(510)에 대응될 수 있으며, LLC(logical link control) 또는 다른 MAC 클라이언트 부계층(511), MAC 제어(MAC control) 부계층(512) 및 MAC 부계층(513)을 포함할 수 있다.

이더넷 계층 모델의 MAC 계층은 RS(reconciliation sublayer)(521) 및 MII 부계층(522)을 통해 PHY 계층과 연결될 수 있다. 이더넷 계층 모델의 RS(521) 및 MII 부계층(522)은 OSI 레퍼런스 모델의 PHY 계층에 대응될 수 있다. RS(521)는 MAC 부계층과 PCS 간의 논리적 신호 매핑을 조정하는 기능을 수행할 수 있다.

RS(521)는 MII 부계층(522)을 통해 연결되는 MAC 계층과 PHY 계층 간의 PCLA 기능을 지원하는 부계층일 수 있다. RS(521)는 프레임의 전송으로 인한 PHY 계층의 충돌을 방지하기 위해 미리 지정된 타임 슬롯 동안 MAC 부계층과 PCS(523)간 신호의 매핑을 조정할 수 있다.

이더넷 모델의 PHY 계층은 OSI 레퍼런스 모델의 PHY 계층(520)에 대응될 수 있으며 PCS(physical coding sublayer)(523), PMA(physical media attachment) 부계층(524), PMD(physical medium dependent) 부계층(525) 및 AN(auto-negotiation) 부계층(526)을 포함할 수 있다.

PCS(523)는 MAC 계층으로부터 데이터를 획득하고, 네트워크의 프로토콜(예를 들어, 전송 속도 등)에 기초하여 데이터에 라인 코딩(line coding)을 수행할 수 있다. PCS(523)는 라인 코딩의 결과인 데이터를 PMA 부계층(524)으로 전달할 수 있다.

PMA 부계층(524)은 PCS(523)로부터 라인 코딩의 결과인 데이터를 획득할 수 있으며, 획득한 데이터를 물리 신호로 변환할 수 있다. PMA 부계층(524)은 물리 신호로 변환된 데이터를 PMD 부계층(525)으로 전달할 수 있다. PMD 부계층(525)은 PMA 부계층(524)으로부터 물리 신호로 변환된 데이터를 획득할 수 있으며, 획득한 데이터를 PHY 계층에 연결된 물리적 매체에 적합하도록 변환할 수 있다.

AN 부계층(526)은 복수의 전송 방식으로 신호를 전송하는 엔드 노드들 간의 최적의 전송 방식을 설정하는 부계층일 수 있다. AN 부계층(526)은 복수개의 신호 전송 방식 등을 절충하여 하나의 신호 전송 방식을 결정할 수 있다. 그리고 AN 부계층(526)은 복수개의 엔드 노드들의 주종관계를 결정할 수 있다. 예를 들어, 다른 엔드 노드의 신호를 수신한 경우, AN 부계층(526)은 신호를 송신한 엔드 노드가 마스터 노드인지 또는 슬레이브 노드인지 여부를 판단할 수 있다.

이더넷 모델의 PHY 계층은 MDI(medium dependent interface)(527)을 통해 물리적 매체(medium)와 연결될 수 있다. MDI(527)은 PMD 부계층(525)으로부터 물리적 신호를 수신하고, 물리적 매체를 통해 신호를 전송할 수 있다. 이더넷 모델의 MDI(527)은 OSI 레퍼런스 모델의 PHY 계층(520)에 대응될 수 있다.

아래에서는, 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드와 이에 대응하는 상대(counterpart) 엔드 노드에서 수행되는 방법이 설명될 것이다. 이하에서, 제1 엔드 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 제2 엔드 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 제1 엔드 노드는 스위치의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 복수의 엔드 노드들 각각은 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 통해서 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 복수의 엔드 노드들 각각은 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 통해서 다음의 동작을 수행할 수 있다.

도 6은 차량 네트워크에서 수행되는 엔드 노드의 동작 방법에 대한 제1 실시예를 도시한 순서도이다.

엔드 노드는 데이터 크기에 관계없이 일정한 속도로 데이터를 전송하는 대칭적(symmetric) 전송(또는 일반 모드(normal mode) 전송) 방식 외에, 데이터의 크기에 따라 서로 다른 속도로 데이터를 전송하는 비대칭적(asymmetric) 전송 방식으로 데이터를 전송할 수 있다.

도 7 및 도 8은 비대칭 전송 방식을 도시한 개념도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 엔드 노드는 비대칭 전송 방식을 통해 데이터를 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다. 구체적으로, 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 데이터 #1을 PHY 단에서 제공하는 최고 속도(예를 들어, 10Gbps(Giga bit per sec))로 전송할 수 있다. 데이터 #1은 고속 전송이 요구되는 데이터일 수 있고, 데이터의 크기가 상대적으로 큰 데이터일 수 있다. 예를 들어, 데이터 #1은 카메라 또는 디스플레이의 AV(Audio and Video) 데이터일 수 있다.

한편, 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 데이터 #2를 PHY 단에서 제공하는 최저 속도(예를 들어, 10Mbps의 속도)로 전송할 수 있다. 데이터 #2는 저속 전송이 요구되는 데이터일 수 있고, 데이터의 크기가 상대적으로 작은 데이터일 수 있다. 예를 들어, 데이터 #2는 제어 데이터일 수 있다. 이와 같이, 제1엔드 노드는 데이터 크기에 따라 서로 다른 속도로 데이터를 전송하는 비대칭적 전송 방식으로 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 데이터 사용되는 전력(에너지) 손실을 최소화 할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 데이터를 전송하는 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인할 수 있고, 데이터의 정보에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다(S601).

제1 엔드 노드는 데이터의 정보를 확인하고, 데이터의 정보에 기초하여 해당 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 데이터의 정보는 데이터의 크기, 데이터의 종류, 전송 우선 순위 및 데이터의 전송 횟수 정보 중 어느 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 크기가 변경되었다고 판단할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 크기가 작은 경우, 저속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

또한 제1 엔드 노드는 데이터의 종류가 단순한 제어 데이터인지 혹은 영상, 이미지 데이터인지 여부를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 종류가 단순한 제어 데이터인 경우, 저속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

또한 제1 엔드 노드는 데이터의 전송 우선 순위를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 우선 순위가 낮은 경우, 저속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

또한 제1 엔드 노드는 해당 데이터가 사용되는 빈도를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 사용 빈도가 적은 경우, 저속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 전송 속도를 결정할 수 있다(S602). 또한 제1 엔드 노드는 S601 단계에서 데이터를 저속으로 전송하는 것으로 결정하고, 전송 속도를 PHY 단에서 제공하는 최저 속도(예를 들어, 10Mbps)로 설정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 데이터의 부호화율(coding rate) 또는 데이터 변조 차수(modulation order)를 조정하여 데이터의 전송 속도를 설정할 수 있다.

도 9는 제1 엔드 노드가 데이터를 전송하는 전송 모드를 도시한 개념도이다. 도 9를 참조하면, 제1 모드(AN[0])(910)는 최대 전송 속도(예를 들어, 10Gbps)를 가지는 링크의 모드일 수 있고, 제2 모드(AN[1])(920)는 최저 전송 속도(예를 들어, 10Mbps)를 가지는 링크의 모드일 수 있다. 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로의 데이터 전송 속도를 변경하기 위해, 전송 모드를 변경할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드는 제1 모드(AN[0])(910)에 기초한 전송 모드를, 제2 모드(AN[1])(920)에 기초한 전송 모드로 변경할 수 있다.

제1 엔드 노드는 변경된 전송 모드에 부합하는 새로운 링크를 설정하기 위해, 먼저 제2 엔드 노드와 연결된 현재의 링크를 초기화할 수 있다(S603). 도 10은 도 6의 S603을 구체적으로 도시한 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하고(S1010), 제2 엔드 노드와 설정된 링크를 초기화 할 수 있다(S1020). 제1 엔드 노드는 전송 속도를 변경하기 위해 제2 엔드 노드에 재협상을 강제할 수 있고, 이 과정에서 제2 엔드 노드와 연결된 기존의 링크를 강제로 초기화 할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 엔드 노드는 자동 협상을 통해 제1 엔드 노드와 제2 엔드 노드와의 링크를 재설정할 수 있다(S604 내지 S607).

제1 엔드 노드 및 제2 엔드 노드는 IEEE 802.3bp 표준을 지원할 수 있다. 따라서, 제1 엔드 노드 및 제2 엔드 노드는 자동 협상 프로토콜을 지원할 수 있다. 제1 엔드 노드 및 제2 엔드 노드는 자동 협상 프로토콜에 기초하여 자동 협상 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 엔드 노드 및 제2 엔드 노드 각각의 PHY 계층 유닛은 자동 협상 서브계층(sublayer)을 포함할 수 있으며, 자동 협상 방법은 PHY 계층 유닛에 의해 수행될 수 있다.

제1 엔드 노드는 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자 및 변경된 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 포함하는 신호를 생성하고, 이를 제2 통신 노드로 전송할 수 있다(S604). 제1 엔드 노드는 자동 협상을 통하여 제2 엔드 노드와의 공통(common) 전송 파라미터들(parameters)을 결정할 수 있다. 공통 전송 파라미터들은 엔드 노드들 간의 통신에 사용될 수 있다. 공통 전송 파라미터들은 전송 속도(speed), 듀플렉스 모드(duplex mode)(예를 들어, 하프(half) 듀플렉스 모드, 풀(full) 듀플렉스 모드 등) 등을 포함할 수 있다. 전송 속도 정보는 데이터의 코딩률(coding rate), 변조 차수(modulation order) 및 변조 방식(modulation scheme) 중 어느 하나 이상의 정보를 더 포함할 수 있다. 제1 엔드 노드는 S602에서 변경된 전송 속도 정보에 기초하여 제2 엔드 노드와의 공통 전송 파라미터들을 결정할 수 있다.

제1 엔드 노드는 공통 전송 파라미터들에 기초하여 펄스(pulse) 신호를 생성할 수 있다. 펄스 신호는 차분 인코딩(예를 들어, DME(differential manchester encoding)) 방식으로 인코딩될 수 있다. 펄스 신호는 LIT(link integrity test) 펄스 신호, NLP(normal link pulse) 신호, FLP(fast link pulse) 신호 등일 수 있다. 펄스 신호는 데이터 워드(data word)를 포함할 수 있다. 데이터 워드는 링크 코드 워드(Link Code Word, LCW)로 지칭될 수 있고, 첫 번째 링크 코드 워드(LCW)는 베이스(base) 링크 코드 워드(LCW)로 지칭될 수 있다. 또한, 링크 코드 워드(LCW)는 페이지(page)로 지칭될 수 있으며, 이에 따라 베이스 링크 코드 워드(LCW)는 베이스 페이지로 지칭될 수 있다.

도 11은 베이스 페이지를 도시한 개념도이고, 도 12는 베이스 페이지의 각 필드의 어빌러티(ability) 정보를 도시한 개념도이다. 도 11을 참조하면, 펄스 신호에 포함된 베이스 페이지는 전송 모드(제1 모드(AN[0]) 또는 제2 모드(AN[1]))를 지시하는 제1 지시자(1110)를 포함할 수 있다. 베이스 페이지에 포함되는 D0 내지 D4 비트는 제1 지시자(1110)로 설정될 수 있다. 제1 지시자(1110)는 5비트로 표현될 수 있다. D0 내지 D4 비트가 "00001"인 경우, 제1 모드(AN[0])에 기초한 전송을 지시할 수 있고, D0 내지 D4 비트가 "00010"인 경우, 제2 모드(AN[1])에 기초한 전송을 지시할 수 있다.

한편, 펄스 신호에 포함된 베이스 페이지는 변경된 전송 속도를 지시하는 제2 지시자(1112)를 더 포함할 수 있다. 베이스 페이지에 포함되는 A9 비트는 제2 지시자(1112)로 설정될 수 있다. A9 비트는 1 비트로 표현될 수 있다. A9 비트가 "1"인 경우, 전송 속도는 해당 PHY단에서 제공되는 최저 전송 속도(예를 들어, 10Mbps)인 것을 지시할 수 있다. 제1 엔드 노드는 자동 협상 프로토콜에 기초하여, 전송 모드를 제2 모드(AN[1])로 변경할 것을 지시하는 제1 지시자(1110) 및 전송 속도를 지시하는 제2 지시자(1112)가 포함된 펄스 신호를 생성하고, 이를 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제2 엔드 노드는 제1 지시자 및 제 2지시자가 포함된 펄스 신호를 수신하고, 제1 지시자 및 제2 지시자를 확인할 수 있다(S605). 제2 엔드 노드는 이에 대한 응답을 제1 엔드 노드로 전송할 수 있다(S606).

제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 펄스 신호를 수신할 수 있다. 제2 엔드 노드는 펄스 신호로부터 제1 지시자 및 제2 지시자를 확인할 수 있다, 제2 엔드 노드는 제1 지시자 및 제2 지시자에 기초하여, 자신이 지원 가능한 전송 속도, 듀플렉스 모드 등을 확인할 수 있다. 제2 엔드 노드는 자신이 지원 가능한 전속 속도, 듀플렉스 모드 정보 등을 포함하는 펄스 신호를 생성할 수 있고, 이를 제1 엔드 노드로 전송할 수 있다. 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터의 펄스 신호를 수신할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터 변경된 모드에 기초한 데이터 전송이 가능하다는 응답을 수신하고, 제2 엔드 노드로의 데이터 전송을 위한 링크를 재설정할 수 있다(S607). 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터의 응답에 기초하여, 공통 전송 파라미터들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드 노드에 의해 지원되는 전송 속도와 제2 엔드 노드에 의해 지원되는 전송 속도 중에서 공통된 최저 전송 속도가 공통 전송 파라미터로 결정될 수 있다. 제1 엔드 노드는 공통 전송 파라미터에 기초하여 제1 엔드 노드와 제2 엔드 노드 간의 링크를 재설정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 데이터를 재설정된 링크를 통해 제2 통신 노드에 전송할 수 있다(S608). 제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 데이터를 수신할 수 있다(S609).

도 13은 차량 네트워크에서 수행되는 엔드 노드의 동작 방법에 대한 제2 실시예를 도시한 순서도이다.

도 13을 참조하면, 데이터를 전송하는 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(S1301). 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터가 존재하지 않는 경우, 데이터가 존재하지 않는 시간을 확인할 수 있다(S1302).

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터가 소정의 시간 동안 존재하지 않음을 확인할 수 있고, 제1 엔드 노드와 제2 엔드 노드 간 연결된 링크를 초기화할 할 수 있다(S1303). 제1 엔드 노드와 제2 엔드 노드 간 연결된 링크를 초기화하는 과정은 도 6의 S603의 과정과 동일할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 통신 노드의 동작 상태를 슬립(sleep) 상태로 천이할 것을 지시하는 제3 지시자를 포함하는 신호를 생성하고, 이를 제2 통신 노드로 전송할 수 있다(S1304).

다시 도 11 및 도 12를 참조하면, 펄스 신호에 포함된 베이스 페이지는 엔드 노드의 동작 상태(슬립(Sleep) 또는 웨이크업(WakeUp))를 지시하는 제3 지시자(1114)를 더 포함할 수 있다. 베이스 페이지에 포함되는 A11 비트는 제3 지시자(1114)로 설정될 수 있다. A11 비트는 1 비트로 표현될 수 있다. A11 비트가 "0"인 경우, 엔드 노드의 동작 상태를 웨이크업 상태로 천이할 것을 지시할 수 있다. A11 비트가 "1"인 경우, 엔드 노드의 동작 상태를 슬립 상태로 천이할 것을 지시할 수 있다. 제1 엔드 노드는 자동 협상 프로토콜에 기초하여, 엔드 노드의 동작 상태를 슬립(Sleep) 상태로 천이할 것을 지시하는 제3 지시자(1114)가 포함된 펄스 신호를 생성하고, 이를 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

제2 엔드 노드는 제3 지시자가 포함된 펄스 신호를 수신하고, 제3 지시자를 확인할 수 있다(S1305). 제2 엔드 노드는 이에 대한 응답을 제1 엔드 노드로 전송할 수 있다(S1306). 제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 펄스 신호를 수신할 수 있다. 제2 엔드 노드는 펄스 신호로부터 제3 지시자를 확인할 수 있다, 제2 엔드 노드는 자신의 동작 상태 정보 등을 포함하는 펄스 신호를 제1 엔드 노드로 전송할 수 있다. 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터 펄스 신호를 수신할 수 있다. 제1 엔드 노드 및 제2 엔드 노드는 자신의 동작 상태를 슬립 상태로 천이할 수 있다(S1307, S1308). 따라서 특정 방향 스트림에 전송할 데이터가 존재하지 않는 경우, 에너지를 절약할 수 있다.

도 14는 차량 네트워크에서 수행되는 엔드 노드의 동작 방법에 대한 제3 실시예를 도시한 순서도이다.

데이터를 전송하는 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인할 수 있고, 데이터의 정보에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다(S1401). 제1 엔드 노드는 데이터의 정보를 확인하고, 데이터의 정보에 기초하여 고속 전송이 요구되는 데이터인지 또는 저속 전송이 요구되는 데이터인지 여부를 판단할 수 있다. 데이터의 정보는 데이터의 크기, 데이터의 종류, 전송 우선 순위 또는 데이터의 전송 횟수 정보를 포함할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 크기가 변경되었다고 판단할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 크기가 큰 경우, 고속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

또한 제1 엔드 노드는 데이터의 종류가 단순한 제어 데이터인지 혹은 영상, 이미지 데이터인지 여부를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 종류가 영상 이미지 데이터인 경우, 고속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

또한 제1 엔드 노드는 데이터의 전송 우선 순위를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 우선 순위가 높은 경우, 고속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

또한 제1 엔드 노드는 해당 데이터가 사용되는 빈도를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 데이터를 고속으로 전송할 것인지 또는 저속으로 전송할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 전송할 데이터의 사용 빈도가 큰 경우, 고속으로 전송할 것을 결정할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 전송 속도를 결정할 수 있다(S1402). 또한 제1 엔드 노드는 S601 단계에서 데이터를 고속으로 전송하는 것으로 결정하고, 전송 속도를 PHY 단에서 제공하는 최고 속도(예를 들어, 10Gbps)로 설정할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 모드(AN[1]) 에 기초한 전송 모드를, 제1 모드(AN[0]) 기초한 전송 모드로 변경할 수 있다. 제1 엔드 노드는 변경된 전송 모드에 부합하는 새로운 링크를 설정하기 위해, 먼저 제2 엔드 노드와 연결된 현재의 링크를 초기화할 수 있다(S1403). 제1 엔드 노드와 제2 엔드 노드 간 연결된 링크를 초기화하는 과정은 도 6의 S603의 과정과 동일할 수 있다.

제1 엔드 노드는 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자 및 변경된 전송 속도를 지시하는 제4 지시자를 포함하는 신호를 생성하고, 이를 제2 통신 노드로 전송할 수 있다(S1404).

다시 도 11 및 도 12를 참조하면, 펄스 신호에 포함된 베이스 페이지는 변경 이전의 전송 속도로 회귀할 것을 지시하는 제4 지시자(1116)를 더 포함할 수 있다. 베이스 페이지에 포함되는 A10 비트는 제4 지시자(1116)로 설정될 수 있다. A10 비트는 1 비트로 표현될 수 있다. A10 비트가 "1"인 경우, 전송 속도는 해당 PHY단에서 제공되는 최고 전송 속도(예를 들어, 10Gbps)인 것을 지시할 수 있다. 제1 엔드 노드는 자동 협상 프로토콜에 기초하여, 전송 모드를 제1 모드(AN[0])로 변경할 것을 지시하는 제1 지시자(1110) 및 전송 속도를 지시하는 제4 지시자(1116)가 포함된 펄스 신호를 생성하고, 이를 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

제2 엔드 노드는 제1 지시자 및 제 4지시자가 포함된 펄스 신호를 수신하고, 제1 지시자 및 제4 지시자를 확인할 수 있고(S1405), 이에 대한 응답을 제1 엔드 노드로 전송할 수 있다(S1406).

제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 펄스 신호를 수신할 수 있다. 제2 엔드 노드는 펄스 신호로부터 제1 지시자 및 제4 지시자를 확인할 수 있다, 제2 엔드 노드는 제1 지시자 및 제4 지시자에 기초하여, 자신이 지원 가능한 전송 속도, 듀플렉스 모드 등을 확인할 수 있다. 제2 엔드 노드는 자신이 지원 가능한 전속 속도, 듀플렉스 모드 정보 등을 포함하는 펄스 신호를 생성할 수 있고, 이를 제1 엔드 노드로 전송할 수 있다. 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터의 펄스 신호를 수신할 수 있다.

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터 변경된 모드에 기초한 데이터 전송이 가능하다는 응답을 수신하고, 제2 엔드 노드로의 데이터 전송을 위한 링크를 재설정할 수 있다(S1407).

제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로부터의 응답에 기초하여, 공통 전송 파라미터들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드 노드에 의해 지원되는 전송 속도와 제2 엔드 노드에 의해 지원되는 전송 속도 중에서 공통된 최고 전송 속도가 공통 전송 파라미터로 결정될 수 있다. 제1 엔드 노드는 공통 전송 파라미터에 기초하여 제1 엔드 노드와 제2 엔드 노드 간의 링크를 재설정할 수 있다. 제1 엔드 노드는 데이터를 재설정된 링크를 통해 제2 통신 노드에 전송할 수 있다(S1408). 제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 데이터를 수신할 수 있다(S1409).

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 (18)

1. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법으로서,
   제2 통신 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인하고, 상기 데이터의 정보에 기초하여 전송 속도를 변경하는 단계;
   상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하고, 상기 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계;
   상기 제2 통신 노드로의 제2 링크를 설정하는 단계; 및
   상기 데이터를 상기 변경된 전송 속도로 상기 제2 링크를 통해 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 데이터의 정보는 상기 데이터의 크기 정보, 상기 데이터의 종류 및 상기 데이터의 전송 횟수 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 신호는 베이스 페이지를 포함하며, 상기 제1 지시자는 상기 베이스 페이지에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 베이스 페이지는 상기 변경된 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 베이스 페이지는 변경 이전의 전송 속도로 회귀할 것을 지시하는 제3 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하는 단계는,
   상기 제2 통신 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하는 단계; 및
   상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 링크를 통한 데이터의 전송 속도와 상기 제2 링크를 통한 데이터 전송 속도는 서로 다른 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
8. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법으로서,
   제2 통신 노드로 전송할 데이터가 존재하는지 여부를 확인하는 단계;
   상기 제2 통신 노드로 전송할 데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 단계;
   상기 제2 통신 노드의 동작 상태를 슬립(sleep) 상태로 천이할 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계; 및
   상기 제1 엔드 노드의 동작 상태를 슬립(sleep) 상태로 천이하는 단계를 포함하며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 신호는 베이스 페이지를 포함하며, 상기 제1 지시자는 상기 베이스 페이지에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 베이스 페이지는 이전 동작 상태로 회귀할 것을 지시하는 제2 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 단계는,
    상기 제2 통신 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전송할 데이터가 존재하지 않는 시간이 소정의 시간 이상인 경우, 상기 제2 통신 노드와 설정된 링크를 초기화하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
13. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 통신 노드로서,
    프로세서(processor); 및
    상기 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    제2 통신 노드로 전송할 데이터의 정보를 확인하고, 상기 데이터의 정보에 기초하여 전송 속도를 변경하고;
    상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하고, 상기 변경된 전송 속도로의 전송을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하고;
    상기 제2 통신 노드로의 제2 링크를 설정하고; 그리고
    상기 데이터를 상기 변경된 전송 속도로 상기 제2 링크를 통해 상기 제2 통신 노드에 전송하도록 실행되며, 상기 신호는 자동 협상 프로토콜(auto negotiation protocol)에 기초하여 생성되는, 제1 통신 노드.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 신호는 베이스 페이지를 포함하며, 상기 제1 지시자는 상기 베이스 페이지에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 베이스 페이지는 상기 변경된 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 베이스 페이지는 변경 이전의 전송 속도로 회귀할 것을 지시하는 제3 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
17. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하는 과정은,
    상기 제2 통신 노드로 재협상(Renegotiation)을 지시하는 메시지를 전송하고; 그리고
    상기 제2 통신 노드와 설정된 제1 링크를 초기화하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 링크를 통한 데이터의 전송 속도와 상기 제2 링크를 통한 데이터 전송 속도는 서로 다른 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.

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