KR20200109931A - 차량 네트워크에서 웨이크업 신호의 송수신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

차량 네트워크에서 웨이크업 신호의 송수신을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 엔드 노드 및 엔드 노드의 동작 방법이 개시된다. 로컬 이벤트(local event)를 감지한 상기 제1 엔드 노드의 컨트롤러 유닛이 상기 제1 엔드 노드의 PHY(physical) 계층 유닛의 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하는 단계, 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 경우, 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 설정하는 단계 및 상기 의사 PHY ID를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 전송하는 단계를 포함한다. 따라서 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

Description

차량 네트워크에서 웨이크업 신호의 송수신을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING WAKEUP SIGNAL IN AUTOMOTIVE NETWORK AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 차량 네트워크에서 통신 기술에 관한 것으로, 이더넷 기반의 네트워크를 포함하는 차량 네트워크에서 엔드 노드 간의 웨이크업 신호의 송수신 기술에 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. 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, 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 네트워크가 지원할 수 있는 이더넷 프로토콜 중 하나는 10SPE(single pair Ethernet)일 수 있다. 복수개의 노드들이 접속된 10SPE의 경우, 복수개의 노드들 중 마스터(master) 노드에 의해서만 다른 노드들이 웨이크업될 수 있다. 현재까지의 다양한 시나리오에 따르면 네트워크를 구성하는 노드들 중 임의의 노드가 웨이크업 가능할 수 있다. 그러나 10SPE의 경우, 임의의 슬레이브(slave) 노드가 웨이크업 된 경우, 다른 노드들은 웨이크업하지 못하는 문제가 발생할 수 있어, 이를 보완할 수 있는 수정된 프로토콜이 필요할 것이다. 또한, 10SPE 기반의 네트워크 간의 통신에서 노드 간의 통신 신뢰성의 향상을 위한 기술들이 필요할 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이더넷 기반의 네트워크에 접속된 엔드 노드가 주종(master-slave) 관계와 무관하게 다른 엔드 노드에 웨이크업(wakeup) 메시지를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드의 동작 방법은 로컬 이벤트(local event)를 감지한 상기 제1 엔드 노드의 컨트롤러 유닛이 상기 제1 엔드 노드의 PHY(physical) 계층 유닛의 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하는 단계, 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 경우, 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 설정하는 단계 및 상기 의사 PHY ID를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 전송하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제1 비콘은 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 것을 지시할 수 있다.
여기서, 상기 의사 PHY ID는 상기 차량 네트워크에서 마스터(master) 노드로 동작하는 제2 엔드 노드의 PHY ID인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은, 상기 제1 비콘이 전송된 후에, 상기 제1 엔드 노드의 PHY ID를 상기 의사 PHY ID에서 고유 PHY ID로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)은 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은, 마스터 노드로 동작하는 제2 엔드 노드로부터 제2 비콘을 수신하는 단계 및 상기 제2 비콘이 수신된 경우, 전송 기회 카운터(transmit opportunity counter)를 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은, 주기적으로 미리 설정된 시간이 경과할 때 마다 상기 전송 기회 카운터를 업데이트 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 제1 엔드 노드의 동작 방법은, 상기 업데이트 된 전송 기회 카운터가 상기 제1 엔드 노드의 고유 PHY ID와 동일한 경우, 상기 제1 엔드 노드의 웨이크업 이유를 포함하는 제1 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드의 동작 방법은 제2 엔드 노드로부터 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 수신하는 단계, 상기 제1 비콘이 수신된 경우, 상기 제1 엔드 노드의 동작 상태는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하는 단계 및 상기 제1 엔드 노드의 고유 PHY ID를 포함하는 제2 비콘을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 마스터(master) 노드로 동작하고, 상기 제2 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 슬레이브(slave) 노드로 동작할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)은 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드는 PHY(physical) 계층 프로세서(processor)를 포함하는 PHY 계층 유닛, 컨트롤러 프로세서를 포함하는 컨트롤러 유닛 및 상기 PHY 계층 유닛 및 상기 컨트롤러 유닛 각각에 의해 수행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 로컬 이벤트(local event)를 감지한 상기 제1 엔드 노드의 컨트롤러 유닛이 상기 제1 엔드 노드의 PHY(physical) 계층 유닛의 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하고, 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 경우, 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 설정하고, 그리고 상기 의사 PHY ID를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 전송하도록 실행되며, 상기 제1 비콘은 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 것을 지시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 의사 PHY ID가 상기 차량 네트워크의 마스터(master) 노드로 동작하는 엔드 노드의 PHY ID 값과 동일한 값으로 설정하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 비콘을 전송하도록 실행된 이후, 상기 제1 엔드 노드의 상기 PHY ID를 상기 의사 PHY ID에서 고유 PHY ID로 설정하도록 더 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)이 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 마스터 노드로 동작하는 제2 엔드 노드로부터 제2 비콘을 수신하고, 그리고 상기 제2 비콘이 수신된 경우, 전송 기회 카운터(transmit opportunity counter)를 초기화하도록 더 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 주기적으로 미리 설정된 시간이 경과할 때 마다 상기 전송 기회 카운터를 업데이트 하도록 더 실행될 수 있다.
여기서 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 업데이트 된 전송 기회 카운터가 상기 제1 엔드 노드의 고유 PHY ID와 동일한 경우, 상기 제1 엔드 노드의 웨이크업 이유를 포함하는 제1 메시지를 전송하도록 더 실행될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드는 PHY(physical) 계층 프로세서(processor)를 포함하는 PHY 계층 유닛, 컨트롤러 프로세서를 포함하는 컨트롤러 유닛 및 상기 PHY 계층 유닛 및 상기 컨트롤러 유닛 각각에 의해 수행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 제2 엔드 노드로부터 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 수신하고, 상기 제1 비콘을 수신한 경우, 상기 제1 엔드 노드의 동작 상태는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하고, 그리고 상기 제1 엔드 노드의 고유 PHY ID를 포함하는 제2 비콘을 전송하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 제1 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 마스터(master) 노드로 동작하고, 상기 제2 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 슬레이브(slave) 노드로 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)이 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함하도록 실행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이더넷 기반(예를 들어, 10SPE(single pair Ethernet))의 네트워크에 속하는 엔드 노드(예를 들어, ECU(electronic control unit))들은 노드의 주종관계에 관계없이 웨이크업(wakeup)할 수 있으며, 전송 주기에 따라 메시지를 생성하고, 생성된 메시지를 전송할 수 있다.
이더넷 기반(예를 들어, 10SPE)의 네트워크에 접속된 하나의 노드는 주종관계에 관계 없이 다른 노드로 비콘(beacon) 메시지를 전송할 수 있고, 노드들을 웨이크업 시킬 수 있다. 노드들이 성공적으로 웨이크업 된 경우, 마스터 노드에 의해 다음 전송 주기에 따라 마스터 노드 및 슬레이브 노드 간의 데이터 전송이 가능할 수 있다. 따라서 노드 간의 통신에서 통신 신뢰성이 향상될 수 있고, 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.
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 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 7은 엔드 노드의 전송 주기를 도시한 개념도이다.
도 8은 전송 주기 진행 시 엔드 노드의 전송 동작 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 9는 차량 네트워크에 속하는 10SPE 네트워크의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 10은 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제2 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 상기 컨트롤러 유닛(220) 각각에 의해 수행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함한다.
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 계층 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 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 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 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 유닛(221)은 PHY 계층 유닛(210)(즉, PHY 계층 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 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 네트워크들을 포함할 수 있다. 차량 네트워크에 속한 게이트웨이(310)는 이더넷 기반의 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 이더넷 기반의 네트워크는 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 네트워크는 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, 10 SPE 네트워크를 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.
10 SPE 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.
10 SPE 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.
10SPE 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. 10SPE 네트워크에 접속되는 복수의 엔드 노드들은 PHY 계층의 충돌을 회피하기 위해 PLCA(PHY layer collision avoidance) 기능을 사용할 수 있다. PLCA 기능은 10SPE 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 참조 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 참조 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 참조 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 데이터를 선로 부호화(line coding)할 수 있다. PCS(523)는 선류 부호화 결과 생성된 데이터를 PMA 부계층(524)으로 전달할 수 있다.
PMA 부계층(524)은 PCS(523)로부터 선로 부호화 결과 생성된 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 참조 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 다음의 동작을 수행할 수 있다.
도 6은 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 엔드 노드(410, 420, 430)들 각각은 이더넷 기반의 차량 네트워크에 접속될 수 있다. 이더넷 기반의 차량 네트워크에서 엔드 노드들 각각은 마스터 노드이거나 슬레이브 노드일 수 있다. 구체적으로, 엔드 노드들은 하나의 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드로 구분될 수 있다.
엔드 노드들(410, 420, 430)의 PHY 계층 유닛은 고유한 식별자인 PHY ID(identifier)가 설정될 수 있다. 엔드 노드들(410, 420, 430)의 PHY의 ID는 엔드 노드들(410, 420, 430) 간의 주종 관계를 결정할 수 있다. 예를 들어, PHY ID가 0인 엔드 노드는 마스터 노드(410)로 결정될 수 있고, PHY ID가 0이 아닌 엔드 노드는 슬레이브 노드(420, 430)로 결정될 수 있다.
복수개의 엔드 노드들 중 외부로부터의 이벤트를 감지한 엔드 노드의 컨트롤러 유닛은 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다. 웨이크업 된 컨트롤러 유닛은 연결된 PHY 계층 유닛을 웨이크업할 수 있다. 웨이크업 된 엔드 노드(마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430) 중 하나)의 PHY 계층 유닛은 엔드 노드의 주종 관계에 따라서 웨이크업 이후의 동작을 결정하고 수행할 수 있다.
S601에서 웨이크업 된 엔드 노드(420)는 PHY ID가 0이 아닌 슬레이브 노드일 수 있다. 로컬 이벤트를 감지하여 웨이크업 된 슬레이브 노드(420)의 컨트롤러 유닛은 PHY 계층 유닛을 웨이크업 시킬 수 있다. 마스터 노드(410)로부터 비콘을 수신하지 못한 슬레이브 노드(420)는 마스터 노드(410)로부터 비콘을 수신할 때까지 대기 상태를 유지할 수 있다(S602). 웨이크업 된 슬레이브 노드(420)가 비콘을 수신하지 못하는 경우, 슬레이브 노드(420)는 마스터 노드(410)가 웨이크업 되어 비콘을 전송할 때까지 대기 상태를 유지할 수 있다(S602).
S603에서 웨이크업 되는 엔드 노드는 PHY ID가 0인 마스터 노드일 수 있다. 이벤트를 감지하여 웨이크업 된 마스터 노드(410)의 컨트롤러 유닛은 마스터 노드(410)의 PHY 계층 유닛으로 웨이크업 신호를 전송할 수 있다. 마스터 노드(410)의 PHY 계층 유닛은 웨이크업 신호를 수신하고, 웨이크업될 수 있다(S603).
S603에서 웨이크업 된 마스터 노드(410)는 비콘 타이머(beacon timer)를 구동할 수 있으며, 비콘(beacon) 신호를 생성할 수 있다(S604). 마스터 노드(410)가 S603에서 웨이크업 된 직후(S604)에 생성되는 비콘을 제1 비콘이라 지칭할 수 있다. 마스터 노드(410)는 S604에서 생성한 제1 비콘 신호를 네트워크에 접속된 슬레이브 노드들(420, 430)에 송신할 수 있다(S605).
슬레이브 노드들(420, 430)은 마스터 노드(410)로부터 제1 비콘을 수신할 수 있으며(S605), 마스터 노드(410)로부터 제1 비콘을 수신한 슬레이브 노드(420)는 엔드 노드에 포함된 전송 기회 카운터(transmission opportunity counter)를 동기화할 수 있다(S606).
슬레이브 노드들(420, 430)의 PHY 계층 유닛은 데이터 패킷 전송 기회가 부여되었는지 여부를 판단하기 위한 전송 기회 카운터를 산출할 수 있다. 슬레이브 노드들(420, 430) 각각의 PHY 계층 유닛은 산출된 전송 기회 카운터에 기초하여 슬레이브 노드들(420, 430)에 전송 기회가 부여되었는지 여부를 판단할 수 있다.
슬레이브 노드들(420, 430)이 마스터 노드(410)로부터 제1 비콘을 수신하고 전송 기회 카운터를 동기화하면, 엔드 노드(410, 420, 430)들의 전송 기회 카운터는 0으로 설정될 수 있다(S606). 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드(420, 430)들의 전송 기회 카운터가 동기화된 후, 마스터 노드(410)는 비콘 타이머를 종료할 수 있다. 엔드 노드의 비콘(또는 제1 비콘)의 송수신이 완료된 경우, 네트워크에 접속된 엔드 노드들(410, 420, 430)이 데이터 패킷을 전송할 수 있는 전송 주기(bus cycle)가 시작될 수 있다(S607).
도 7은 엔드 노드의 전송 주기를 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 1회의 전송 주기는 복수개의 타임 슬롯(time-slot)으로 구성될 수 있다. 전송 주기의 첫 번째 타임 슬롯은 마스터 노드가 비콘을 전송한 타임 슬롯(711) 이후의 타임 슬롯일 수 있다. 차량 네트워크에 하나의 마스터 노드(410)와 N개의 슬레이브 노드들(420, 430)이 접속된 경우, 1회의 전송 주기는 마스터 노드(410)가 데이터를 전송할 수 있는 타임 슬롯(711)과 N개의 슬레이브 노드들(420, 430)이 데이터를 전송할 수 있는 타임 슬롯(713,??)을 포함하므로, 총 N+1개의 타임 슬롯을 포함할 수 있다. 하나의 타임 슬롯에서는 하나의 엔드 노드가 데이터 패킷 전송 기회를 획득할 수 있다. 데이터 패킷 전송 기회를 획득한 엔드 노드는 데이터 패킷을 다른 노드로 전송할 수 있다.
비콘이 전송되는 첫 번째 타임 슬롯(711)을 제외한 나머지 타임 슬롯들의 길이는 전송 기회를 획득한 엔드 노드의 동작에 따라 가변적일 수 있다. 예를 들어, 타임 슬롯이 시작되고, 미리 설정된 시간 동안 엔드 노드의 데이터 전송 동작이 없는 타임 슬롯(712, 713, 722, 724)은 사일런스(silence) 슬롯일 수 있다. 타임 슬롯이 시작되고 엔드 노드가 전송 지연(latency)로 인해 전송 동작을 수행하지 못하고 대기하는 타임 슬롯(725-1)은 대기(idle) 슬롯일 수 있다. 엔드 노드가 데이터를 다른 엔드 노드들로 전송하는 타임 슬롯(723, 725-2)은 데이터 슬롯일 수 있으며, 데이터 슬롯(723, 725-2)의 길이는 엔드 노드가 전송하는 데이터 길이에 비례할 수 있다. 전송 주기의 길이는 전송 주기에 포함된 타임 슬롯들의 길이에 따라 가변적일 수 있다.
도 8은 전송 주기 진행 시 엔드 노드의 전송 동작 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 전송 주기가 시작되고 엔드 노드들(410, 420, 430)은 대기 상태를 유지할 수 있다(S607-1). PHY 계층에서 2 이상의 데이터 패킷 간의 충돌을 감지한 경우, 마스터 노드(410)는 전송 주기를 종료하고 비콘을 다시 생성할 수 있다. 마스터 노드(410)는 다시 생성한 비콘을 전송할 수 있고, 슬레이브 노드들(420, 430)은 마스터 노드(410)로부터 비콘을 수신할 수 있다. 비콘을 수신한 슬레이브 노드(420, 430)들은 전송 기회 카운터를 다시 동기화할 수 있다.
엔드 노드들(410, 420, 430)은 전송 기회 카운터를 기초로 전송 기회가 부여되었는지 여부를 판단할 수 있다(S607-2). 엔드 노드의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 카운터와 엔드 노드의 PHY ID를 비교할 수 있다(S607-2). 전송 기회 카운터는 전송 주기의 타임 슬롯의 인덱스와 동일한 값일 수 있다.
전송 기회 카운터가 지시하는 숫자와 PHY ID가 동일하지 않은 엔드 노드들의 데이터 전송 기회를 획득하지 못하며, 엔드 노드들의 PHY 계층 유닛은 미리 설정된 시간 동안 대기 상태를 유지할 수 있다. 미리 설정된 시간이 경과하면, 전송 기회를 획득하지 못한 엔드 노드들의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 카운터의 숫자를 1만큼 증가시킬 수 있다(S607-6).
전송 기회 카운터가 지시하는 숫자와 PHY ID이 동일한 엔드 노드의 PHY 계층 유닛은 데이터를 전송하는 기회를 획득할 수 있다. 데이터 전송 기회를 부여받은 엔드 노드는 다른 엔드 노드들로 전송할 데이터 패킷이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S607-3). 다른 엔드 노드들로 전송할 데이터 패킷이 존재하는지 여부는 엔드 노드의 컨트롤러 유닛이 판단할 수 있다(S607-3). 엔드 노드의 컨트롤러 유닛은 다른 엔드 노드들로 전송할 데이터 패킷을 PHY 계층 유닛으로 전달할 수 있다(S607-4).
전송 기회를 획득한 엔드 노드의 PHY 계층 유닛은 S607-4에서 엔드 노드의 컨트롤러 유닛으로부터 획득한 데이터 패킷을 차량 네트워크에 접속된 다른 엔드 노드들로 전송할 수 있다(S607-5). 데이터 패킷 전송을 완료한 엔드 노드의 PHY 계층 유닛은 전송 기회를 종료할 수 있다. 데이터 전송 동작이 완료되면, 엔드 노드들의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 카운터의 숫자를 1만큼 증가시킬 수 있다(607-6).
전송 기회를 획득하였으나, 다른 엔드 노드들로 전송할 데이터 패킷이 없는(예를 들어, 컨트롤러 유닛으로부터 데이터 패킷을 획득하지 못한) 엔드 노드의 PHY 계층 유닛은 데이터 전송 기회를 다른 엔드 노드에 양도(yield)할 수 있다(S607-7). 미리 설정된 시간이 경과하면, 전송 기회 양도 동작을 수행하는 엔드 노드의 PHY 계층 유닛은 전송 기회를 종료하여 데이터 패킷 전송 절차를 종료할 수 있다. 데이터 패킷 전송 절차가 종료되면, 네트워크에 접속된 엔드 노드들의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 카운터의 숫자를 1만큼 증가시킬 수 있다(S607-6).
전송 기회 카운터의 초기 값은 0으로 설정될 수 있으며, 전송 기회 카운터의 최대 값은 통신 네트워크에 구비된 노드의 개수보다 하나 작은 수 일 수 있으며, 이를 Max_ID 라고 지칭할 수 있다. 따라서, 1개의 마스터 노드(410)와 N개의 슬레이브 노드들(420, 430)이 네트워크에 접속된 경우, PHY 계층의 ID가 0인 마스터 노드(410)부터 PHY 계층의 ID가 N인 슬레이브 노드까지 데이터 전송 기회를 순차적으로 획득할 수 있다. 그리고 순차적으로 데이터 전송 기회를 획득한 엔드 노드는 다른 노드들로 데이터를 전송할 수 있다. 네트워크에 접속된 엔드 노드들은 전송 기회 카운터가 Max_ID일 때까지 데이터 전송 동작 또는 대기 동작을 반복할 수 있다.
마스터 노드는 미리 설정된 Max_ID와 노드의 전송 기회 카운터를 비교할 수있다(S607-8). 전송 기회 카운터가 Max_ID와 동일하지 않은 경우, 증가한 전송 기회 카운터의 숫자와 동일한 PHY ID를 가지는 엔드 노드의 PHY 계층 유닛이 데이터 전송 기회를 획득할 수 있다. 전송 기회 카운터가 Max_ID와 동일한 경우, 제1 전송 주기는 종료될 수 있다(S608).
다시 도 6을 참조하면, 제1 전송 주기가 종료된 이후, 마스터 노드(410)는 비콘을 생성할 수 있다(S610). 제1 전송 주기가 종료된 이후에 생성되는 비콘을 제2 비콘이라 지칭할 수 있다. 마스터 노드(410)는 S610에서 생성한 제2 비콘을 네트워크에 접속된 다른 슬레이브 노드들(420, 430)로 전송할 수 있다(S611).
슬레이브 노드들(420, 430)의 PHY 계층 유닛은 마스터 노드(410)로부터 제2 비콘 신호를 수신할 수 있다(S610). 슬레이브 노드들(420, 430)은 수신한 제2 비콘에 기초하여 전송 기회 카운터를 동기화할 수 있다(S611). 동기화 동작 결과 네트워크에 접속된 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430)의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 카운터를 0으로 설정하여 전송 기회 카운터를 동기화할 수 있다(S611).
마스터 노드(410)의 비콘 타이머가 종료되고, 엔드 노드의 비콘(또는 제2 비콘)이 송수신된 경우, 전송 주기가 시작될 수 있다(S612). S612에서 시작된 전송 주기가 S613에서 종료된 이후에도, 네트워크에 접속된 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430)은 전송 주기를 반복할 수 있다.
도 9는 차량 네트워크에 속하는 10SPE 네트워크의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 복수개의 엔드 노드(910, 920, 930)들 각각의 PHY 계층 유닛은 PHY ID를 설정할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 엔드 노드들(920, 930)의 미리 설정된 PHY ID는 엔드 노드(920, 930)들 고유 PHY ID(local PHY ID)일 수 있다. 그리고 미리 설정된 조건이 충족되는 경우, 엔드 노드들(920, 930)은 고유 PHY와 별도의 ID인 의사 PHY ID(pseudo PHY ID)를 생성할 수 있다. 의사 PHY ID는 통신 네트워크의 마스터 노드(910)의 PHY ID와 동일할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크에 접속된 슬레이브 노드(920, 930)들은 미리 설정된 조건을 충족하는 경우, PHY ID를 고유 PHY ID에서 의사 PHY ID로 변경할 수 있다.
도 10은 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 복수개의 엔드 노드들 중 외부로부터의 이벤트를 감지한 엔드 노드(920)의 컨트롤러 유닛은 동작 상태를 웨이크업 상태로 천이할 수 있다(S1001). 웨이크업 된 컨트롤러 유닛은 연결된 PHY 계층 유닛을 웨이크업할 수 있다(S1001). S1001에서 웨이크업 된 엔드 노드(920)는 슬레이브 노드일 수 있다. 차량 네트워크에 접속된 엔드 노드들 중 마스터 노드(910)보다 먼저 웨이크업 된 슬레이브 노드를 제1 슬레이브 노드(920)로 지칭할 수 있다.
웨이크업 된 제1 슬레이브 노드(920)의 PHY 계층 유닛은 고유의 PHY ID를 가질 수 있다. 웨이크업 된 제1 슬레이브 노드(920)의 PHY 계층 유닛은 고유의 PHY ID와 별개의 PHY ID를 생성할 수 있다. 제1 슬레이브 노드(920)가 생성하는 의사 PHY ID는 차량 네트워크에서 마스터 노드로 동작하는 엔드 노드(910)의 PHY ID일 수 있다. 제1 슬레이브 노드(920)의 PHY 계층 유닛은 PHY ID를 의사 PHY ID로 설정할 수 있다(S1002).
다시 도 10을 참조하면, 웨이크업 상태로 동작하는 제1 슬레이브 노드(920)는 비콘을 생성할 수 있다(S1003). 제1 슬레이브 노드(920)가 생성한 비콘을 제1 비콘이라고 정의할 수 있다. 제1 비콘은 MAC 계층의 메시지와 PHY 계층의 메시지를 포함할 수 있다.
제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)은 제1 비콘을 수신하는 엔드 노드들의 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 것을 지시하는 웨이크업 신호를 포함할 수 있다. 웨이크업 신호는 AN 상태 레지스터(AN status register)로 표현될 수 있다.
제1 슬레이브 노드(920)는 생성한 제1 비콘을 마스터 노드(910)를 포함한 다른 엔드 노드(예를 들어, 제2 슬레이브 노드(930))들로 전송할 수 있다(S1004). 마스터 노드(910)를 포함한 다른 엔드 노드들은 제1 슬레이브 노드(920)로부터 제1 비콘을 수신할 수 있다(S1004). 마스터 노드(910)를 포함한 다른 엔드 노드들에 포함된 PHY 계층 유닛은 제1 비콘을 수신함으로써, 웨이크업 될 수 있다.
비콘을 송신한 제1 슬레이브 노드(920)는 PHY ID를 설정할 수 있다(S1005). 예를 들어, 의사 PHY ID에 기초하여 제1 비콘을 생성하고 송신한 제1 슬레이브 노드(920)는 비콘을 송신한 이후 PHY ID를 의사 PHY ID에서 고유 PHY ID로 설정할 수 있다(S1005).
제1 비콘을 수신한 마스터 노드(910)의 PHY 계층 유닛은 비콘을 생성할 수 있다(S1006). 마스터 노드(910)의 PHY 계층 유닛이 생성한 비콘을 제2 비콘이라고 정의할 수 있다. 제2 비콘 메시지는 마스터 노드의 고유 PHY ID를 포함할 수 있다. 마스터 노드(910)의 PHY 계층 유닛은 생성한 제2 비콘을 통신 네트워크에 접속된 다른 슬레이브 노드들(920, 930)의 PHY 계층 유닛으로 전송할 수 있다(S1007).
슬레이브 노드들(920, 930)은 마스터 노드(910)로부터 제2 비콘을 수신할 수 있다(S1007). 제2 비콘을 수신한 슬레이브 노드들(920, 930)의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 타이머를 동기화할 수 있다(S1008).
마스터 노드(910) 및 슬레이브 노드들(920, 930)의 제2 비콘 송신 및 수신 절차가 완료된 후 전송 주기가 진행될 수 있다(S1009). 전송 주기가 시작되면, 슬레이브 노드들(920, 930) 각각의 전송 기회 카운터를 산출할 수 있다. 슬레이브 노드들(920, 930)은 전송 기회 카운터와 엔드 노드들 각각의 고유한 PHY ID를 비교할 수 있다. 전송 기회 카운터가 지시하는 숫자와 고유 PHY ID가 동일한 슬레이브 노드가 데이터를 전송하는 기회를 획득할 수 있다. 전송 기회 카운터가 지시하는 숫자와 PHY 계층 고유 PHY ID가 동일하지 않은 엔드 노드들은 대기 상태를 유지할 수 있다.
제1 슬레이브 노드(920)의 PHY 계층 유닛은 전송 기회 카운터가 제1 슬레이브 노드(920)의 고유한 PHY ID와 동일할 때까지 대기 상태를 유지할 수 있다. 전송 기회를 부여 받은 제1 슬레이브 노드(920)는 네트워크에 접속된 엔드 노드들의 PHY 계층 유닛으로 웨이크업 이유 메시지(wakeup reason message)를 전송할 수 있다(S1010).
웨이크업 이유 메시지는 제1 슬레이브 노드(920)가 웨이크업 된 원인을 지시하는 메시지일 수 있다. 제1 슬레이브 노드(920)에 의해 생성된 웨이크업 이유 메시지는 네트워크에 접속된 엔드 노드(910, 930)들에 전송될 수 있다(S1010). 엔드 노드(910, 930)들 각각의 PHY 계층 유닛은 웨이크업 이유 메시지를 수신할 수 있다. 웨이크업 된 엔드 노드들 중 웨이크업 이유에 관련된 동작을 수행하는 엔드 노드는 웨이크업 상태를 유지할 수 있다. 웨이크업 상태를 유지하는 엔드 노드는 웨이크업 이유 메시지가 지시하는 동작을 수행할 수 있다. 웨이크업 이유에 관련된 동작을 수행하지 않는 엔드 노드들은 슬립 상태로 천이할 수 있다.
S1011에서 전송 주기가 종료된 이후, 마스터 노드(910)는 비콘을 생성하여 전송할 수 있다. 슬레이브 노드들(920, 930)은 마스터 노드(910)으로부터 비콘을 수신할 수 있으며, 네트워크에 접속된 마스터 노드(910) 및 슬레이브 노드들(920, 930)은 전송 주기를 반복할 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 (20)

  1. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드의 동작 방법으로서,
    로컬 이벤트(local event)를 감지한 상기 제1 엔드 노드의 컨트롤러 유닛이 상기 제1 엔드 노드의 PHY(physical) 계층 유닛의 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하는 단계;
    상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 경우, 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 설정하는 단계; 및
    상기 의사 PHY ID를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 비콘은 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 것을 지시하는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 의사 PHY ID는 상기 차량 네트워크에서 마스터(master) 노드로 동작하는 제2 엔드 노드의 PHY ID인 것을 특징으로 하는 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은,
    상기 제1 비콘이 전송된 후에, 상기 제1 엔드 노드의 PHY ID를 상기 의사 PHY ID에서 고유 PHY ID로 설정하는 단계를 더 포함하는 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)은 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은,
    마스터 노드로 동작하는 제2 엔드 노드로부터 제2 비콘을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 비콘이 수신된 경우, 전송 기회 카운터(transmit opportunity counter)를 초기화하는 단계를 더 포함하는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은,
    주기적으로 미리 설정된 시간이 경과할 때 마다 상기 전송 기회 카운터를 업데이트 하는 단계를 더 포함하는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 엔드 노드의 동작 방법은,
    상기 업데이트 된 전송 기회 카운터가 상기 제1 엔드 노드의 상기 고유 PHY ID와 동일한 경우, 상기 제1 엔드 노드의 웨이크업 이유를 포함하는 제1 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  8. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드의 동작 방법으로서,
    제2 엔드 노드로부터 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 수신하는 단계;
    상기 제1 비콘이 수신된 경우, 상기 제1 엔드 노드의 동작 상태는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하는 단계; 및
    상기 제1 엔드 노드의 고유 PHY ID를 포함하는 제2 비콘을 전송하는 단계를 포함하는 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 마스터(master) 노드로 동작하고, 상기 제2 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 슬레이브(slave) 노드로 동작하는, 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)은 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 엔드 노드의 동작 방법.
  11. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드로서,
    PHY(physical) 계층 프로세서(processor)를 포함하는 PHY 계층 유닛;
    컨트롤러 프로세서를 포함하는 컨트롤러 유닛; 및
    상기 PHY 계층 유닛 및 상기 컨트롤러 유닛 각각에 의해 수행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    로컬 이벤트(local event)를 감지한 상기 컨트롤러 유닛이 상기 PHY(physical) 계층 유닛의 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하고;
    상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 경우, 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 설정하고; 그리고
    상기 의사 PHY ID를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 전송하도록 실행되며,
    상기 제1 비콘은 상기 제1 엔드 노드가 상기 웨이크업 상태로 동작하는 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 제1 엔드 노드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 의사 PHY ID는 상기 차량 네트워크의 마스터(master) 노드로 동작하는 엔드 노드의 PHY ID 값과 동일한 값으로 설정되는 제1 엔드 노드.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 비콘이 전송된 후에, 상기 제1 엔드 노드의 PHY ID는 상기 의사 PHY ID에서 고유 PHY ID로 설정되는 제1 엔드 노드.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)은 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함하는, 제1 엔드 노드.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    마스터 노드로 동작하는 제2 엔드 노드로부터 제2 비콘을 수신하고; 그리고
    상기 제2 비콘이 수신된 경우, 전송 기회 카운터(transmit opportunity counter)를 초기화하도록 더 실행되는 제1 엔드 노드.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    주기적으로 미리 설정된 시간이 경과할 때 마다 상기 전송 기회 카운터를 업데이트 하도록 더 실행되는 제1 엔드 노드.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 업데이트 된 전송 기회 카운터가 상기 제1 엔드 노드의 상기 고유 PHY ID와 동일한 경우, 상기 제1 엔드 노드의 웨이크업 이유를 포함하는 제1 메시지를 전송하도록 더 실행되는 제1 엔드 노드.
  18. 이더넷(Ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 엔드 노드로서,
    PHY(physical) 계층 프로세서(processor)를 포함하는 PHY 계층 유닛;
    컨트롤러 프로세서를 포함하는 컨트롤러 유닛; 및
    상기 PHY 계층 유닛 및 상기 컨트롤러 유닛 각각에 의해 수행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    제2 엔드 노드로부터 의사(pseudo) PHY ID(identifier)를 포함하는 제1 비콘(beacon)을 수신하고;
    상기 제1 비콘을 수신한 경우, 상기 제1 엔드 노드의 동작 상태는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이하고; 그리고
    상기 제1 엔드 노드의 고유 PHY ID를 포함하는 제2 비콘을 전송하도록 실행되는 제1 엔드 노드.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 마스터(master) 노드로 동작하고, 상기 제2 엔드 노드는 상기 차량 네트워크에서 슬레이브(slave) 노드로 동작하는 것을 특징으로 하는 제1 엔드 노드.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 비콘의 PHY 프리앰블(preamble)이 상기 의사 PHY ID 및 웨이크업 신호를 포함하도록 실행되는 제1 엔드 노드.
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