KR20200106443A

KR20200106443A - 차량 네트워크에서 수행되는 데이터 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20200106443A
Application number: KR1020200022767A
Authority: KR
Inventors: 박승권; 김태형
Original assignee: 현대자동차주식회사; 한양대학교 산학협력단; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2020-09-14

Abstract

본 발명에 따른 제1 통신 노드의 동작 방법은, 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 프레임 #n을 생성하는 단계, 프레임 #n을 제2 통신 노드에 전송하는 단계, 데이터 유닛 #n+1을 포함하는 프레임 #n+1을 생성하는 단계 및 프레임 #n+1을 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며, 데이터 유닛 #n의 전송 속도는 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도와 다르고, n은 자연수인 것을 특징으로 한다. 따라서 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

Description

차량 네트워크에서 수행되는 데이터 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA PERFORMED IN VEHICLE NETWORK}

본 발명은 차량 네트워크에서의 통신 기술에 관한 것으로, 이더넷 기반의 네트워크를 포함하는 차량 네트워크에서 데이터를 송수신하는 방법에 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 크기의 차이가 현저할 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 이와 같은 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.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 엔드 노드가 데이터의 크기를 고려하여 데이터를 전송하는 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, 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 상기 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 상기 프레임 #n을 생성하는 단계, 상기 프레임 #n을 제2 통신 노드에 전송하는 단계, 상기 데이터 유닛 #n+1을 포함하는 상기 프레임 #n+1을 생성하는 단계 및 상기 프레임 #n+1을 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도는 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도와 다르고, n은 자연수인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프레임 #n은 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하고, 상기 제1 통신 노드는 상기 프레임 #n+1을 상기 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도로 상기 제2 통신 노드에 전송하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프레임 #n은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 복수의 서브 프레임들 중에서 마지막 서브 프레임에 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마지막 서브 프레임은 데이터 필드 및 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 필드를 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 OAM 필드에 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프레임은 #n+1은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 복수의 서브 프레임들 사이에는 데이터 전송이 중단되는 휴지 시간 구간(quiet time duration)이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 휴지 시간 구간의 길이는 상기 복수의 서브 프레임들 중 어느 하나의 서브 프레임의 길이와 동일한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 휴지 시간 구간은 상기 복수의 서브 프레임들 사이마다 동일한 개수로 설정되고, 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도는 상기 휴지 시간 구간의 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법은, 제2 통신 노드로부터 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 상기 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 상기 프레임 #n을 수신하는 단계, 상기 프레임 #n에 포함된 제1 지시자에 기초하여 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도가 상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도와 다른 것으로 판단하는 단계, 상기 프레임 #n+1에 존재하는 휴지 시간 구간(quiet time duration)을 확인하는 단계 및 상기 프레임 #n+1 내에서 상기 휴지 시간 구간을 제외한 구간에서 상기 데이터 유닛 #n+1을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 n은 자연수인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프레임 #n은 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하고, 상기 제1 통신 노드는 상기 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도에 기초하여 상기 휴지 시간 구간을 확인하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프레임은 #n+1은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 복수의 서브 프레임들 사이에 상기 휴지 시간 구간이 존재하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 휴지 시간 구간은 상기 복수의 서브 프레임들 사이마다 동일한 개수로 존재하고, 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도는 상기 휴지 시간 구간의 개수에 기초하여 결정되는 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, 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 상기 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 상기 프레임 #n을 생성하고, 상기 프레임 #n을 제2 통신 노드에 전송하고, 상기 데이터 유닛 #n+1을 포함하는 상기 프레임 #n+1을 생성하고, 그리고 상기 프레임 #n+1을 상기 제2 통신 노드에 전송하도록 실행되고, 상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도는 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도와 다르고, n은 자연수인 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 엔드 노드가 데이터의 전송 속도를 변경하는 경우, 아이들(IDLE) 모드와 같은 별도의 모드로 진입하지 않는바, 시간 지연(time delay)이 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한 엔드 노드는 데이터의 크기에 상응하는 전송 속도를 용이하게 구현할 수 있고, 따라서 데이터 전송에 필요한 에너지가 절약될 수 있다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 네트워크에서 수행되는 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 방법을 도시한 순서도이다.
도 7a및 도 7b는 비대칭(asymmetric) 전송 방식을 도시한 개념도이다.
도 8은 프레임 #n을 도시한 개념도이다.
도 9는 프레임 #n에 포함되는 서브 프레임 #k를 도시한 개념도이다.
도 10은 프레임 #n에 포함되는 서브 프레임 #n의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 서브 프레임 #n에 포함되는 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 필드를 도시한 개념도이다.
도 12는 프레임 #n에 포함되는 서브 프레임 #n의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 13은 엔드 노드가 프레임 #n+1을 전송하는 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 14는 엔드 노드가 프레임 #n+1을 전송하는 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 15는 프레임 #n+1의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 16은 프레임 #n+1의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 17은 도 6의 S606에 해당하는 엔드 노드의 동작 방법을 구체적으로 설명한 개념도이다.
도 18은 도 17에서 비대칭 전송을 표시하는 식별자가 포함된 제어 코드(Control codes)를 도시한 개념도이다.

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 방법을 도시한 순서도이다.

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

도 7a및 도 7b는 비대칭 전송 방식을 도시한 개념도이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 엔드 노드는 비대칭 전송 방식을 통해 데이터를 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다. 구체적으로, 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 데이터 #1을 10Gbps(Giga bit per sec)의 속도로 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 5Gbps의 속도로 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 프레임 #n을 생성할 수 있다(S601). 보다 구체적으로, 제1 엔드 노드는 실제 정보가 포함되는 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다른지 여부를 지시하는 제1 지시자, 그리고 제1 지시자가 데이터 유닛 #n의 크기와 데이터 유닛 #n+1의 크기가 다른 것을 지시하는 경우, 이에 따른 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 생성할 수 있다. 여기서 n은 자연수일 수 있다.

제1 지시자가 데이터 유닛 #n의 크기와 데이터 유닛 #n+1의 크기가 다른 것을 지시하는 경우, 제1 엔드 노드는 제1 지시자 및 제2 지시자를 포함하는 프레임 #n을 생성할 수 있다. 제1 지시자가 데이터 유닛 #n의 크기와 데이터 유닛 #n+1의 크기가 다르지 않은 것을 지시하는 경우, 제1 엔드 노드는 제1 지시자를 포함하는 프레임 #n을 생성할 수 있다. 프레임 #n의 구조는 도 8 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

도 8은 프레임 #n을 도시한 개념도이고, 도 9는 프레임 #n에 포함되는 서브 프레임 #k를 도시한 개념도이고, 도 10은 프레임 #n에 포함되는 서브 프레임 #n의 제1 실시예를 도시한 개념도이고, 도 11은 서브 프레임 #n에 포함되는 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 필드를 도시한 개념도이며, 도 12는 프레임 #n에 포함되는 서브 프레임 #n의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 8을 참조하면, 프레임 #n(800)은 PCS(physical coding sublayer)에서 전송되는 프레임일 수 있다. 프레임 #n(800)은 복수개의 서브 프레임들(800-1, 800-2, ??, 800-k, ??, 800-n)을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 각 서브 프레임들은 RS-FEC(Reed Solomon-Forward Error Control) 프레임들일 수 있다. 한편, 프레임 #n에 포함되는 데이터 유닛 #n은 프레임 #n에 포함되는 복수개의 서브 프레임들(800-1, 800-2, ??, 800-k, ??, 800-n)에 존재하는 데이터들의 총 합을 의미하는 것일 수 있다.

도 9를 참조하면, 복수의 서브 프레임들(800-1, 800-2, ??, 800-k, ??, 800-n)에서 서브 프레임 #k는 실제 정보가 포함된 데이터 필드(810-k), OAM 기능을 제공하기 위한 OAM 필드(820-k) 및 오류 검출을 수행하기 위한 패리티(parity) 필드(830-k)를 포함할 수 있다. 데이터 필드(810-k)는 50개의 블록(block)으로 구성될 수 있고, 3250 비트(bits)를 가질 수 있다. OAM 필드(820-k)는 10비트를 가질 수 있으며, 패리티 필드(830-k)는 340 비트를 가질 수 있다. 따라서 서브 프레임 #k(800-k)는 3600 비트를 가질 수 있다.

도 10을 참조하면, 서브 프레임 #n(800-n)은 복수의 서브 프레임들(800-1, 800-2, ??, 800-k, ??, 800-n) 중 마지막 서브 프레임일 수 있다. 서브 프레임 #n(800-n)은 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다른지 여부를 지시하는 제1 지시자(821) 및 제1 지시자(821)가 데이터 유닛 #n의 크기와 데이터 유닛 #n+1의 크기가 다른 것을 지시하는 경우, 이에 따른 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자(823)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 서브 프레임 #n(800-n)에 포함된 OAM 필드(820-n)는 제1 지시자(821) 및 제2 지시자(823)를 포함하거나, 제1 지시자(821)만을 포함할 수 있다.

도 11을 참조하면, OAM 필드(820-n)의 심볼 #0에 포함되는 D9 비트는 제1 지시자(821)로 설정될 수 있다. D9 비트는 데이터 유닛 크기의 변경 여부를 지시하는 제1 지시자(821)로 사용될 수 있다. 제1 지시자(821)로 사용되는 D9 비트는 0 또는 1일 수 있다. D9 비트가 1인 경우, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시할 수 있다. 이와 달리, D9 비트가 0인 경우, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다르지 않은 것을 지시할 수 있다. 한편, 제1 엔드 노드는 MII에 존재하는 버퍼의 양을 모니터링 함으로써 제2 엔드 노드로 전송할 데이터의 크기가 변화된 것을 확인할 수 있다.

OAM 필드(820-n)의 심볼 #0에 포함되는 D5, D4 비트는 제2 지시자(823)로 설정될 수 있다. D5, D4 비트는 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자로 사용될 수 있다. D5, D4비트는 (0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1)일 수 있다. 제1 엔드 노드는 D5, D4 비트를 통하여 서로 다른 종류의 데이터 전송 속도를 지시할 수 있다. 일 실시예로서, D5, D4 비트가 (0, 1)인 경우에는 2.5Gbps의 속도인 것을 지시할 수 있고, (1, 0)인 경우에는 5Gbps의 속도인 것을 지시할 수 있고, (1, 1)인 경우에는 10Gbps의 속도인 것을 지시할 수 있다. D5, D4 비트가 (0, 0)인 경우에는 2.5Gbps, 5Gbps, 10Gbps와 다른 속도인 것을 지시할 수 있다.

도 12를 참조하면, 서브 프레임 #n(800-n)에 포함되는 복수의 서브 프레임들(800-1, 800-2, ??, 800-k, ??, 800-n) 중 마지막 서브 프레임은 두 개의 OAM 필드(820-n)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 제1 지시자(821)는 첫 번째 OAM 필드(820-n-1)에 포함될 수 있고, 제2 지시자(823)은 두 번째 OAM 필드(820-n-2)에 포함될 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 엔드 노드는 프레임 #n을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다(S602). S602는 도 13 및 도 14를 참조하여 상세히 설명한다. 도 13은 엔드 노드가 프레임 #n+1을 전송하는 제1 실시예를 도시한 개념도이고, 도 14는 엔드 노드가 프레임 #n+1을 전송하는 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 13을 참조하면, 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다른지 여부를 확인할 수 있다. 제2 엔드 노드로 전송할 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다른 경우, 제1 엔드 노드는 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자 및 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 포함하는 프레임 #n(800)을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드는 제1 지시자 및 제2 지시자가 포함된 OAM 필드를 포함하는 서브 프레임 #n(800-n)이 포함된 프레임 #n을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

한편, 제2 엔드 노드로 전송할 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다르지 않은 경우, 제1 엔드 노드는 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다르지 않음을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 프레임 #n(800)을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드는 제1 지시자가 포함된 OAM 필드를 포함하는 서브 프레임 #n(800-n)이 포함된 프레임 #n을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

도 14를 참조하면, 제1 엔드 노드는 제2 엔드 노드로 전송할 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다른지 여부를 확인할 수 있다. 제2 엔드 노드로 전송할 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다른 경우, 제1 엔드 노드는 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자 및 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 포함하는 프레임 #n(800)을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드는 제1 지시자가 포함된 OAM 필드(820-n-1) 및 제2 지시자가 포함된 OAM 필드(820-n-2)를 포함하는 서브 프레임 #n(800-n)이 포함된 프레임 #n(800)을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

한편, 제2 엔드 노드로 전송할 프레임 #n(800) 이후의 프레임 #n+1(900)에 포함되는 데이터 #n+1의 크기가 데이터 #n의 크기와 다르지 않은 경우, 제1 엔드 노드는 도 13을 참조하여 설명한 제1 엔드 노드의 동작과 동일한 방식으로 프레임 #n(800)을 제2 엔드 노드로 전송할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제2 엔드 노드는 프레임 #n을 수신할 수 있다(S603). 보다 구체적으로, 제2 엔드 노드는 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다른지 여부를 지시하는 제1 지시자, 및 제1 지시자가 데이터 유닛의 크기가 다른 것을 지시하는 경우, 이에 따른 데이터 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 포함하는 프레임 #n을 수신할 수 있다.

제2 엔드 노드는 프레임 #n에 포함된 제1 지시자를 확인할 수 있다(S604). 제 2엔드 노드는 프레임 #n에 포함된 제1 지시자에 기초하여 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도가 상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도와 다른 것인지 여부를 판단할 수 있다. 제2 엔드 노드는 프레임 #n에 포함된 제1 지시자가 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 경우, 추가적으로 제2 지시자를 확인할 수 있다(S604).

제1 엔드 노드는 제1 지시자 및 제2 지시자에 기초하여 데이터 유닛 #n+1을 포함하는 프레임 #n+1을 생성할 수 있다(S605). 제1 엔드 노드는 제2 지시자에 기초하여 프레임 #n+1을 구성하는 복수의 서브 프레임들 사이에 데이터 전송이 중단되는 휴지 시간 구간(quiet time duration)을 삽입할 수 있다. 제1 엔드 노드는 복수의 서브 프레임들 사이마다 휴지 시간 구간을 하나 이상의 개수로 설정하여 데이터 #n+1의 전송 속도를 조절할 수 있다. 복수의 서브 프레임들 사이마다 설정되는 휴지 시간 구간의 개수가 많을 수록, 데이터의 전송 속도는 더 낮아질 수 있다. 제1 엔드 노드는 복수의 서브 프레임들 사이마다 동일한 개수로 휴지 시간 구간을 설정할 수 있다.

도 15는 프레임 #n+1의 제1 실시예를 도시한 개념도이고, 도 16은 프레임 #n+1의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 15를 참조하면, 제1 엔드 노드는 프레임 #n+1(1500)에 포함되는 복수의 서브 프레임들(1500-1, 1500-2, ??, 1500-n) 사이마다 1 개의 휴지 시간 구간(1510)을 설정할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드는 하나의 데이터를 전송할 때마다 1개의 휴지 시간 구간(1510)을 설정할 수 있다. 이 경우, 제1 엔드 노드는 휴지 시간 구간(1510)을 설정하지 않는 경우와 비교하여 1/2의 전송 속도로 데이터를 전송할 수 있다.

도 16을 참조하면, 제1 엔드 노드는 프레임 #n+1(1600)에 포함되는 복수의 서브 프레임들(1600-1, 1600-2, ??, 1600-n) 사이마다 3 개의 휴지 시간 구간(1610)을 설정할 수 있다. 즉, 제1 엔드 노드는 하나의 데이터를 전송할 때마다 3개의 휴지 시간 구간(1610)을 설정할 수 있다. 이 경우, 제1 엔드 노드는 휴지 시간 구간(1610)을 설정하지 않는 경우와 비교하여 1/4의 전송 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 도 15 및 도 16에서는 프레임 #n+1에 삽입되는 휴지 시간 구간의 개수가 1개 또는 3개인 것을 예시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 전송 요구 조건 및 데이터의 크기에 따라 이와 다른 개수로 삽입될 수 있다.

한편, 휴지 시간 구간의 길이는 복수의 서브 프레임들 중 어느 하나의 서브 프레임의 길이와 동일한 길이로 설정될 수 있고, 복수의 서브 프레임들((1500-1, 1500-2, ??, 1500-n), (1600-1, 1600-2, ??, 1600-n))은 PAM(Pulse-Amplitude Modulation) 변조가 수행된 서브 프레임들일 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 엔드 노드는 프레임 #n+1을 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도로 제2 엔드 노드에 전송할 수 있다(S606). 도 17은 도 6의 S606에 해당하는 엔드 노드의 동작 방법을 구체적으로 설명한 개념도이고, 도 18은 도 17에서 비대칭 전송을 지시하는 식별자가 포함된 제어 코드(Control codes)를 도시한 개념도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 제1 엔드 노드는 S1710에서 프레임 #n을 전송하는 과정에서 비대칭 전송을 지시하는 식별자(T_TYPE(tx_raw) = A(Asymmetric 전송))(1710)를 확인할 수 있다. 비대칭 전송을 지시하는 식별자는 전송하고자 하는 데이터 유닛의 크기가 다른 것을 지시하는 제1지시자일 수 있다. 비대칭 전송을 지시하는 식별자는 제어 블록(control block)에 인코딩되어 전송되는 제어 코드의 예비 필드에 포함될 수 있다. 제1 엔드 노드는 비대칭 전송을 지시하는 식별자를 확인할 수 있고, 프레임 #n+1에 휴지 시간 구간을 전송 속도를 고려하여 하나 이상의 개수로 삽입할 수 있다. 그리고 제1 엔드 노드는 프레임 #n+1을 전송할 수 있다(S1720).

예를 들어, 제1 엔드 노드는 휴지 시간 구간을 복수의 서브 프레임 사이마다 1개(64 비트)가 배치되도록 설정하여 프레임 #n+1을 5Gbps로 전송할 수 있다. 이와 다르게, 제1 엔드 노드는 휴지 시간 구간을 복수의 서브 프레임 사이마다 3개(192 비트(64비트×3))가 배치되도록 설정하여 프레임 #n+1을 5Gbps로 전송할 수 있다. 한편, 제2 엔드 노드로 전송할 데이터 크기의 변화가 없는 경우, 제1 엔드 노드는 휴지 시간 구간을 삽입하지 않는 일반 전송 모드(normal data mode)로 데이터를 전송할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 프레임 #n+1을 수신할 수 있다(S607). 제2 엔드 노드는 S604에서 확인한 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도에 기초하여, 프레임 #n+1에 존재하는 휴지 시간 구간 길이 및 개수 정보, 휴지 시간 구간이 제외된 프레임 #n+1의 길이 정보, 데이터가 존재하는 서브 프레임의 개수 정보 등을 확인할 수 있다.

제2 엔드 노드는 제1 엔드 노드로부터 수신한 프레임 #n+1에 존재하는 데이터 유닛 #n+1을 획득할 수 있다(S608). 구체적으로, 제2 엔드 노드는 프레임 #n+1 내에서 휴지 시간 구간을 제외한 구간에서 프레임 #n+1에 포함된 복수의 서브 프레임들을 확인할 수 있다. 제2 엔드 노드는 복수의 서브 프레임들 사이마다 존재하는 존재하는 휴지 시간 구간을 제외하고, 복수의 서브 프레임들에 존재하는 데이터를 조합하여 데이터 유닛 #n+1을 획득할 수 있다. 한편, 제2 엔드 노드는 휴지 시간 구간의 길이와 개수 정보에 기초하여 프레임 #n+1의 복조 동작을 수행할 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

이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법으로서,
데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 상기 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 상기 프레임 #n을 생성하는 단계;
상기 프레임 #n을 제2 통신 노드에 전송하는 단계;
상기 데이터 유닛 #n+1을 포함하는 상기 프레임 #n+1을 생성하는 단계; 및
상기 프레임 #n+1을 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며,
상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도는 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도와 다르고, n은 자연수인 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임 #n은 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하고, 상기 제1 통신 노드는 상기 프레임 #n+1을 상기 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도로 상기 제2 통신 노드에 전송하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 프레임 #n은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 복수의 서브 프레임들 중에서 마지막 서브 프레임에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 마지막 서브 프레임은 데이터 필드 및 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 필드를 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 OAM 필드에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임은 #n+1은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 복수의 서브 프레임들 사이에는 데이터 전송이 중단되는 휴지 시간 구간(quiet time duration)이 삽입되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 휴지 시간 구간의 길이는 상기 복수의 서브 프레임들 중 어느 하나의 서브 프레임의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 휴지 시간 구간은 상기 복수의 서브 프레임들 사이마다 동일한 개수로 설정되고, 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도는 상기 휴지 시간 구간의 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드(communication node)의 동작 방법으로서,
제2 통신 노드로부터 데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 상기 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 상기 프레임 #n을 수신하는 단계;
상기 프레임 #n에 포함된 제1 지시자에 기초하여 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도가 상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도와 다른 것으로 판단하는 단계;
상기 프레임 #n+1에 존재하는 휴지 시간 구간(quiet time duration)을 확인하는 단계; 및
상기 프레임 #n+1 내에서 상기 휴지 시간 구간을 제외한 구간에서 상기 데이터 유닛 #n+1을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 n은 자연수인 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 프레임 #n은 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하고, 상기 제1 통신 노드는 상기 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도에 기초하여 상기 휴지 시간 구간을 확인하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 프레임 #n은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 복수의 서브 프레임들 중에서 마지막 서브 프레임에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 마지막 서브 프레임은 데이터 필드 및 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 필드를 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 OAM 필드에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 프레임은 #n+1은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 복수의 서브 프레임들 사이에 상기 휴지 시간 구간이 존재하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 휴지 시간 구간은 상기 복수의 서브 프레임들 사이마다 동일한 개수로 존재하고, 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도는 상기 휴지 시간 구간의 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
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,
데이터 유닛 #n, 프레임 #n 이후의 프레임 #n+1을 통해 전송될 데이터 유닛 #n+1의 크기가 상기 데이터 유닛 #n의 크기와 다른 것을 지시하는 제1 지시자를 포함하는 상기 프레임 #n을 생성하고;
상기 프레임 #n을 제2 통신 노드에 전송하고;
상기 데이터 유닛 #n+1을 포함하는 상기 프레임 #n+1을 생성하고; 그리고
상기 프레임 #n+1을 상기 제2 통신 노드에 전송하도록 실행되고,
상기 데이터 유닛 #n의 전송 속도는 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도와 다르고, n은 자연수인 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 14에 있어서,
상기 프레임 #n은 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도를 지시하는 제2 지시자를 더 포함하고, 상기 제1 통신 노드는 상기 프레임 #n+1을 상기 제2 지시자에 의해 지시되는 전송 속도로 상기 제2 통신 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 15에 있어서,
상기 프레임 #n은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 복수의 서브 프레임들 중에서 마지막 서브 프레임에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 16에 있어서,
상기 마지막 서브 프레임은 데이터 필드 및 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 필드를 포함하고, 상기 제1 지시자 및 상기 제2 지시자는 상기 OAM 필드에 포함되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 14에 있어서,
상기 프레임은 #n+1은 복수의 서브 프레임들을 포함하고, 상기 복수의 서브 프레임들 사이에는 데이터 전송이 중단되는 휴지 시간 구간(quiet time duration)이 삽입되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 18에 있어서,
상기 휴지 시간 구간은 상기 복수의 서브 프레임들 사이마다 동일한 개수로 설정되고, 상기 데이터 유닛 #n+1의 전송 속도는 상기 휴지 시간 구간의 개수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.