KR20210147495A

KR20210147495A - 차량 네트워크에서 nm 기능을 이용하는 통신 노드의 동작 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210147495A
Application number: KR1020200064825A
Authority: KR
Inventors: 김동옥
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-07
Also published as: US11616843B2; US20210377343A1

Abstract

차량 네트워크(network)를 구성하는 엔드 노드의 동작 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명은 미리 설정된 이벤트(event)가 감지된 경우에, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업(wake-up) 상태로 천이하는 단계, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태가 상기 웨이크업 상태로 천이된 경우, PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었는지 여부를 판단하는 단계, 상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성하는 단계 및 상기 NM 메시지를 전송하는 단계를 포함한다. 따라서 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

Description

차량 네트워크에서 NM 기능을 이용하는 통신 노드의 동작 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OPERATING COMMUNICATION NODE USING NM FUNCTION IN VEHICLE NETWORK}

본 발명은 차량 네트워크에서의 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NM(network management) 기능을 이용하는 통신 노드의 동작 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 있는 실정이다. 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, 복수의 엔드 노드들이 다른 엔드 노드들로 데이터 패킷을 동시에 전송하고자 하는 경우, PHY 계층에서 서로 다른 데이터 패킷 간에 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 기능을 의미한다. PLCA 기능은 적은 수(16개 미만)의 노드와 낮은 전파 지연을 통해, 멀티드롭이더넷(Multidrop Ethernet) 네트워크에서 향상된 성능을 제공할 수 있다.

이더넷 차량 기반 네트워크를 구성하는 통신 노드들은 버스(bus) 방식의 네트워크 토폴로지로 연결될 수 있다. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3cg에 규정된 인터페이스는 메시지간의 충돌을 고려한 CSMA/CD(Carrier Sense Multe-Access/Collision Detection) 기능과 충돌을 고려하지 않는 PLCA 기능을 지원할 수 있다. 일반적으로 버스 네트워크 토폴로지에서, 통신 네트워크가 PLCA 기능으로 동작하는 경우, CSMA/CD 기능으로 동작하는 경우보다 네트워크의 효율이 높을 수 있다.

PLCA기능을 통한 동작은 이더넷 모델의 RS(Reconciliation sublayer) 계층에서 처리될 수 있다. 따라서 PLCA 기능에 관한 주요 정보(노드ID 에 관한 정보 및 비콘(beacon)에 대한 정보 등)는 이더넷 패킷(packet)을 통해 확인할 수 없을 수 있다. 따라서 통신 네트워크에 존재하는 통신 노드가 어떠한 기능으로 동작하는지 알 수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 PLCA 동작에 관한 정보가 포함된 메시지를 통해, 통신 네트워크에서 PLCA 기능이 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 네트워크(network)를 구성하는 제1 통신 노드의 동작 방법은, 미리 설정된 이벤트(event)가 감지된 경우에, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업(wake-up) 상태로 천이하는 단계, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태가 상기 웨이크업 상태로 천이된 경우, PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었는지 여부를 판단하는 단계, 상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성하는 단계 및 상기 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 메시지는 NM(network management) 메시지이고, 상기 지시자는 상기 제1 통신 노드에 의해 제1 비콘이 미전송되었음을 더 지시하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지시자는 상기 PLCA의 동작 상태가 불능(disable) 상태, 재동기화(resynchronization) 상태 및 회복(recover) 상태 중 어느 하나의 상태인 것을 더 지시하는 특징으로 한다.

여기서, 상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 제1 통신 노드는 CSMA/CD(Carrier Sense Multe-Access/Collision Detection) 기능으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 메시지는, 제2 비콘을 전송할 제2 통신 노드를 결정하기 위한 로컬 ID(local identifier)의 범위 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 로컬 ID의 범위 정보는 복수의 로컬 ID를 포함하고, 상기 복수의 로컬 ID에 포함된 로컬 ID를 가지는 통신 노드들은 상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 로컬 ID의 범위 정보에서 가장 작은 로컬 ID 값을 가지는 통신 노드가 상기 제2 통신 노드로 결정되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 메시지는, 마스터(master) 노드로 동작하는 통신 노드의 마스터 ID(master identifier)를 더 포함하고, 상기 마스터 ID는 상기 현재 마스터 노드로 동작하는 통신 노드의 소스 ID(source idntifier)를 지시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량 네트워크(Network)를 구성하는 제1 통신 노드의 동작 방법은, 상기 차량 네트워크에 포함된 제2 통신 노드로부터 웨이크업(wake-up) 신호를 수신하고, 상기 웨이크업 신호에 기초하여 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업 상태로 천이하는 단계, PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 상기 제2 통신 노드로부터 수신하는 단계 및 상기 메시지에 포함된 정보에 기초하여 동작하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 메시지는 NM(network management) 메시지이고, 상기 지시자는 상기 제2 통신 노드에 의해 제1 비콘이 미전송되었음을 더 지시하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 메시지는, 제2 비콘을 전송할 통신 노드를 결정하기 위한 로컬 ID(local identifier)의 범위 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 메시지에 포함된 정보에 기초하여 동작하는 단계는, 상기 NM 메시지에 포함된 상기 로컬 ID의 범위 정보에서 상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드들의 상기 로컬 ID들을 확인하는 단계, 상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드들의 로컬 ID들 중 가장 작은 값을 가지는 로컬 ID를 확인하는 단계, 상기 확인된 가장 작은 값을 가지는 로컬 ID와 상기 제1 통신 노드의 로컬 ID가 동일한 경우, 상기 제1 통신 노드가 마스터(master) 노드로 동작하도록 설정을 변경하는 단계 및 상기 제2 비콘을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 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, 미리 설정된 이벤트(event)가 감지된 경우에, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업(wake-up) 상태로 천이하고, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태가 상기 웨이크업 상태로 천이된 경우, PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었는지 여부를 판단하고, 상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성하고 그리고 상기 NM 메시지를 전송하도록 실행된다.

본 발명에 의하면, 차량 네트워크 환경에서 PLCA 기능이 보다 효율적으로 수행되도록 할 수 있다. 또한 차량 네트워크 환경에서, 차량 네트워크에 존재하는 통신 노드의 고장 여부를 용이하게 진단할 수 있다. 또한 통신 네트워크의 신뢰성이 향상될 수 있고, 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 네트워크에서 NM 기능을 이용하는 통신 노드의 동작 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 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 7a 및 도 7b는 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 8은 도 7a 및 도 7b에 따른 NM 메시지의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 9는 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 10은 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 11은 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제3 실시예를 도시한 블록도이다.
도 12는 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제4 실시예를 도시한 블록도이다.
도 13은 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 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 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, 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. 여기서 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 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 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)에는 엔드 노드들(410, 420, 430)에 포함된 PHY 계층 유닛의 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). 엔드 노드들(410, 420, 430)이 전송 주기에서 데이터 패킷을 전송한 이후, 전송 주기는 종료될 수 있다(S608).

제1 전송 주기가 종료된 이후, 마스터 노드(410)는 비콘을 생성할 수 있다(S609). 제1 전송 주기가 종료된 이후에 생성되는 비콘은 제2 비콘으로 지칭될 수 있다. 마스터 노드(410)는 S609에서 생성한 제2 비콘을 네트워크에 접속된 다른 슬레이브 노드들(420, 430)로 전송할 수 있다(S610).

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). 보다 구체적으로, 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. 마스터 노드(410)의 비콘 타이머가 종료되고, 엔드 노드의 비콘(또는 제2 비콘)이 송수신된 경우, 제2 전송 주기가 시작될 수 있다(S612). 제2 전송 주기가 종료(S613)된 이후, 새로운 전송 주기가 반복될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 차량 네트워크에 속하는 엔드 노드의 동작 방법의 제2 실시예를 도시한 순서도이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 복수의 엔드 노드(410, 420, 430, 440)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, 440)에는 엔드 노드들(410, 420, 430, 440)에 포함된 PHY 계층 유닛의 고유한 식별자인 PHY ID가 설정될 수 있다. 엔드 노드들(410, 420, 430, 440)의 PHY의 ID는 엔드 노드들(410, 420, 430, 440) 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, 440)로 결정될 수 있다.

S701에서 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 CSMA/CD 기능으로 동작할 수 있다(S702). 웨이크업 된 슬레이브 노드(420)가 비콘을 수신하지 못하는 경우, 슬레이브 노드(420)는 마스터 노드(410)가 웨이크업 되어 비콘을 전송할 때까지 CSMA/CD 기능으로 동작할 수 있다(S702).

S703에서 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(S703).

S703에서 웨이크업 된 마스터 노드(410)는 비콘 타이머를 구동할 수 있으며, 비콘 신호를 생성할 수 있다(S704). 마스터 노드(410)가 S703에서 웨이크업 된 직후 생성하는 비콘은 제1 비콘으로 지칭될 수 있다. 마스터 노드(410)는 슬레이브 노드들(420, 430, 440)로 제1 비콘의 전송을 시도할 수 있다. 마스터 노드(410)는 제1 비콘이 슬레이브 노드들(420, 430, 440)로 전송되었는지 판단할 수 있다(S705), 마스터 노드(410)는 상기 판단 결과에 기초하여 NM 메시지를 생성할 수 있다(S706).

도 8은 도 7a 및 도 7b에 따른 NM 메시지의 일 실시예를 도시한 블록도이다. 도 8을 참조하면, NM 메시지는 제어 비트 백터(Control Bit Vector) 정보(810)를 포함하는 필드 및 소스 ID(Source Identifier)(820)를 포함하는 필드를 포함할 수 있다. 또한 NM 메시지는 고유 로컬 노드 ID(local_nodeID)(830)(이하, 제1 로컬 ID)를 포함하는 필드, 프라이머리 마스터 로컬 ID(Primary Master local_nodeID)(840)(이하, 제2 로컬 ID)를 포함하는 필드, 세컨더리 마스터 로컬 ID(Secondary Master local_nodeID)(이하, 제3 로컬 ID)의 범위 정보(850)를 포함하는 필드, 현재 마스터 노드로 동작하는 노드의 마스터 ID (curMasterNodeID)(860)(이하, 마스터 ID)를 포함하는 필드를 더 포함할 수 있다. 또한 NM 메시지는 PLCA 기능에 관한 정보(870)를 포함하는 필드를 더 포함할 수 있다. 상기 각 필드는 1옥텟(octets)의 크기를 가질 수 있다.

제어 비트 백터 정보(810)는 메시지를 반복 전송하도록 요청하는 지시자, 노드의 웨이크업 여부를 지시하는 지시자 등을 포함할 수 있다. 소스 노드 ID(820)는 차량의 개발 과정에서 정의된 노드의 식별자일 수 있다. 제어 비트 백터 정보(810)가 포함된 필드 및 소스 노드 ID(820)가 포함된 필드는 AUTOSAR(AUTomotive Open System Architecture)에 정의된 NM 메시지의 제어 비트 백터 정보 필드 및 소스 ID 필드와 동일한 기능을 수행할 수 있다.

제1 로컬 ID(830)는 PLCA 기능으로 동작하기 위한 식별자일 수 있다. 차량 네트워크에 존재하는 엔드 노드들 각각은 고유의 제1 로컬ID(830)를 가질 수 있다. 제2 로컬 ID(840)는 차량 네트워크에서 마스터(Master) 노드의 식별자일 수 있다. 제3 로컬 ID의 범위 정보(850)는 차량 네트워크에서 마스터 노드가 웨이크업 되지 않은 경우, 새로운 비콘(beacon)을 전송할 엔드 노드의 로컬 ID들을 나타낸 범위 정보일 수 있다. 제3 로컬의 ID의 범위 정보(850)는 복수의 로컬 ID를 포함할 수 있다. 복수의 로컬 ID 정보는 '0x01' 내지 '0x0E'의 값으로 구성될 수 있다. 한편, 마스터 ID(860)는 현재 마스터 노드로 동작하는 노드의 ID 일 수 있고, 마스터 ID(860)는 비콘을 전송한 엔드 노드의 소스 ID(source identifier)일 수 있다. 초기 상태에서 차량 네트워크에 존재하는 엔드 노드들의 마스터 ID(860)는 마스터 노드(410)의 소스 ID로 설정될 수 있다.

PLCA 기능에 관한 정보(870)는 PLCA의 동작 상태 정보(plca_status)(870-1), PLCA의 관리모드에 관한 정보(plca_en)(870-2) 및 PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보(plca_active)(870-3)를 포함할 수 있다. PLCA의 동작 상태 정보(870-1)는 비콘이 정상적으로 전송 또는 수신되고 있는지를 나타내는 정보일 수 있다. PLCA의 동작 상태 정보(870-1)는 PLCA의 동작 상태가 활성화 상태('plca_status'가 'OK'로 설정)인지 또는 비활성화 상태('plca_status'가 'FAIL'로 설정)인지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 비활성화 상태는 불능(disable) 상태, 재동기화(resynchronization) 상태 및 회복(recover) 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다. PLCA의 관리모드에 관한 정보(870-2)는 PLCA의 관리자 기능이 활성화 상태('plca_en'으로 설정)인지 또는 비활성화 상태('plca_en*'으로 설정)인지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보(870-3)는 노드가 비콘을 송수신 하였는지('plca_active'로 설정) 또는 노드가 비콘의 송수신을 위하여 대기 중인지('plca_active*'로 설정) 여부를 나타내는 정보일 수 있다.

다시 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 마스터 노드(410)는 S706에서 생성된 NM 메시지를 슬레이브 노드들(420, 430, 440)로 전송할 수 있다(S707). 도 9는 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제1 실시예를 도시한 블록도이다. 도 9를 참조하면, 마스터 노드(410)에 의해 비콘이 정상적으로 전송되는 경우, 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 PLCA 기능으로 동작 할 수 있다.

마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430, 440)이 PLCA 기능으로 동작하는 경우, 마스터 노드(410)의 PLCA 기능에 관한 정보(950)를 구성하는 PLCA의 동작 상태 정보(950-1)는 ‘plca_status'가 'OK'로 설정될 수 있고, PLCA의 관리모드에 관한 정보(950-2)는‘plca_en'으로 설정될 수 있으며, PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보(950-3)는 ‘plca_active'로 설정될 수 있다. 슬레이브 노드들(420, 430, 440)의 PLCA 기능에 관한 정보(960, 970, 980)를 구성하는 정보 또한 마스터 노드(410)의 PLCA 기능에 관한 정보(950)와 동일하게 설정될 수 있다. 한편, 마스터 노드(410)의 제1 로컬 ID(910)는 '0x00'일 수 있고, 마스터 노드(410)의 제2 로컬 ID(920)는 '0x01'일 수 있다. 마스터 노드(410)의 제3 로컬 ID(930)는 '0x1F'일 수 있고, 마스터 노드(410)의 마스터 ID(940)는 마스터 노드(410)의 소스 ID 인 '0xFF'일 수 있다.

다시 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 마스터 노드(410)는 S706에서 생성된 NM 메시지를 슬레이브 노드들(420, 430, 440)로 전송할 수 있다(S707). 도 10은 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제2 실시예를 도시한 블록도이다. 도 10을 참조하면, 도 9와 다르게, 마스터 노드(410)는 마스터 노드(410)에 의해 비콘이 전송되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드(410)의 제1 로컬 ID가 "0x00"일 수 있고, 이는 마스터 노드(410)에 의한 PLCA 기능이 비활성 되었음을 지시할 수 있다. 이 경우, 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 PLCA 기능으로 동작하지 않고, CSMA/CD 기능으로 동작할 수 있다.

마스터 노드(410)에 의해 비콘이 전송되지 않은 경우, 마스터 노드(410)는 PLCA의 기능이 비활성화되었다고 판단할 수 있다. 이 경우, 마스터 노드(410)는 마스터 노드(410)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1050)를 통해 PLCA의 기능이 비활성화된 것을 나타낼 수 있다. 즉, PLCA의 동작 상태 정보(1050-1)인 ‘plca_status'가 'FALSE'로 설정될 수 있고, PLCA의 관리모드에 관한 정보(1050-2)는‘plca_en*'으로 설정될 수 있으며, PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보(1050-3)는 ‘plca_active*'로 설정될 수 있다.

PLCA의 동작 상태 정보(1050-1)인 ‘plca_status'가 'FALSE'로 설정된 상태는 PLCA의 동작 상태가 불능(disable) 상태, 재동기화(resynchronization) 상태 및 회복(recover) 상태 중 어느 하나의 상태인 것을 나타낼 수 있다. 또한 PLCA의 관리모드에 관한 정보(1050-2)가‘plca_en*'으로 설정된 것은 PLCA의 관리 기능이 비활성된 상태인 것을 나타낼 수 있고, PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보(1050-3)가 ‘plca_active*'로 설정된 상태는 마스터 노드(410)에 의해 비콘이 미전송된 상태인 것을 나타낼 수 있다.

마스터 노드(410)는 PLCA의 기능이 비활성화된 것으로 판단한 경우, PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 나타내는 정보가 포함된 NM 메시지를 생성할 수 있다. 이 경우, NM 메시지는 새로운 비콘을 전송할 엔드 노드의 로컬 ID의 범위를 나타내는 제3 로컬 ID의 범위 정보를 더 포함할 수 있다. 제3 로컬 ID의 범위 정보는 복수의 로컬 ID를 포함할 수 있다. NM 메시지는 현재 마스터 노드로 동작하는 노드의 마스터 ID를 더 포함할 수 있다. 현재 마스터 노드로 동작하는 노드는 비콘을 생성한 노드일 수 있다. 마스터 노드(410)는 생성된 NM 메시지를 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송할 수 있다.

슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 마스터 노드(410)로부터 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 나타내는 정보가 포함된 NM 메시지를 수신할 수 있다(S707). 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 NM 메시지에 포함된 제3 로컬 ID의 범위 정보를 확인할 수 있다(S708). 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 제3 로컬 ID의 범위 정보를 비교할 수 있고(S709), 비교 결과에 기초하여 제3 로컬 ID의 범위 정보에서 가장 작은 로컬 ID 값을 가지는 슬레이브 노드(420)를 새로운 비콘을 전송할 통신 노드로 결정할 수 있다. 이와 달리, 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 마스터 노드(410)로부터 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 나타내는 정보가 포함된 NM 메시지를 수신하고, 제3 로컬 ID 범위 정보를 비교하는 과정을 수행하지 않고, 새로운 비콘을 전송할 통신 노드를 결정할 수 있다. 이 경우, 새로운 비콘을 전송할 통신 노드는 미리 결정되어 있을 수 있다. 이후, 새로운 비콘을 전송할 슬레이브 노드(420)는 마스터 노드로 동작하도록 설정을 변경할 수 있다(S710).

도 11은 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제3 실시예를 도시한 블록도이다. 도 11을 참조하면, 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 수신한 NM 메시지를 통하여, PLCA의 기능이 비활성화되었음을 확인할 수 있다. 또는 슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 PLCA의 타임 아웃(timeout) 조건을 통하여 PLCA의 기능이 비활성화되었음을 확인할 수도 있다.

PLCA의 기능이 비활성화된 상태인 경우, 마스터 노드(410) 및 슬레이브 노드들(410, 420, 430)은 CSMA/CD 기능으로 동작할 수 있다. 따라서 제1 슬레이브 노드(420)의 PLCA의 동작 상태 정보(1150-1)인 ‘plca_status'는 'FALSE'로 설정될 수 있다. 또한 PLCA의 관리모드에 관한 정보(1510-2)는‘plca_en*'으로 설정될 수 있으며, PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보(1150-3)는 ‘plca_active*'로 설정될 수 있다. 마스터 노드(410)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1140), 제2 슬레이브 노드(430)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1160) 및 제3 슬레이브 노드(440)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1170) 또한 동일한 상태를 나타내도록 설정될 수 있다.

슬레이브 노드들(420, 430, 440)은 제3 로컬 ID의 범위 정보를 확인할 수 있다. 차량 네트워크에 존재하는 엔드 노드들은 제3 로컬 ID의 범위 정보를 공유할 수 있다. 예를 들어, NM 메시지에 포함된 제3 로컬 ID의 범위 정보는 제1 슬레이브 노드(420)의 제3 로컬 ID(1110)와 제2 슬레이브 노드(430)의 제3 로컬 ID(1120)를 포함하고, 제3 슬레이브 노드(440)의 제3 로컬 ID(1130)는 포함하지 않을 수 있다. 따라서 제1 슬레이브 노드(420) 및 제2 슬레이브 노드(430)는 NM 메시지에 포함된 제3 로컬 ID의 범위 정보를 통하여, 자신이 새로운 비콘을 전송할 마스터 노드의 후보인 것을 확인할 수 있다. 그리고 제3 슬레이브 노드(440)는 자신이 새로운 비콘을 전송할 마스터 노드의 후보가 아닌 것을 확인할 수 있다. 한편, 로컬 ID의 범위 정보에 포함되는 로컬 ID를 가지는 통신 노드들은 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드일 수 있다.

새로운 비콘을 전송할 후보 마스터 노드들인 제1 슬레이브 노드(420)와 제2 슬레이브 노드(430)는 자신의 제3 로컬 ID를 비교하는 중재(arbitration)과정을 수행할 수 있다. 이러한 중재 과정은 상기 제1 슬레이브 노드(420)와 상기 제2 슬레이브 노드(430)가 메시지를 송수신하는 방식으로 수행될 수 있다. 중재 과정을 통해, 더 작은 제3 로컬 ID 값을 가지는 슬레이브 노드인 제1 슬레이브 노드(420)가 새로운 비콘을 전송할 노드로 결정될 수 있다. 이 경우, 제1 슬레이브 노드(420)는 자신이 마스터(master) 노드로 동작하도록 설정을 변경할 수 있다.

다시 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 새로운 비콘을 전송할 노드로 결정된 제1 슬레이브 노드(420)는 제2 비콘을 생성할 수 있다(S711). 마스터 노드로 동작하도록 설정된 제1 슬레이브 노드(420)는 제2 비콘을 전송할 수 있다(S712). 도 12는 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제4 실시예를 도시한 블록도이다.

도 12를 참조하면, 제1 슬레이브 노드(420)는 제2 비콘을 전송한 경우, 제1 로컬 ID(1210)를 '0x00'으로 변경할 수 있고, 제3 로컬 ID(1215)를 '0x0F'로 변경할 수 있다. '0x0F'는 현재 자신이 새로운 마스터 노드로 동작하고 있음을 지시하는 값일 수 있다. 그리고 제1 슬레이브 노드(420)는 마스터 ID(1230)를 자신의 소스 ID 인 '0xFE'로 변경할 수 있다.

제1 슬레이브 노드(420)에 의해 제2 비콘이 전송된 경우, 제1 슬레이브 노드(420), 제2 슬레이브 노드(430) 및 제3 슬레이브 노드(440)는 제2 비콘에 기초하여 PLCA 기능으로 동작할 수 있다. 따라서 제1 슬레이브 노드(420)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1220), 제2 슬레이브 노드(430)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1270) 및 제3 슬레이브 노드(440)의 PLCA의 기능에 관한 정보(1290)는 PLCA의 기능이 활성화 상태인 것을 나타낼 수 있다. 구체적으로 PLCA의 동작 상태 정보인 ‘plca_status'가 'OK'로 설정될 수 있고, PLCA의 관리모드에 관한 정보는 ‘plca_en'으로 설정될 수 있으며, PLCA의 비콘 송수신에 관한 정보는 ‘plca_active'로 설정될 수 있다.

한편, 제1 슬레이브 노드(420)가 제2 비콘을 생성하여 전송한 경우, 마스터 노드(410)의 마스터 ID(1240)는 제1 슬레이브 노드(420)의 마스터 ID(1230), 제2 슬레이브 노드(430)의 마스터 ID(1260) 및 제3 슬레이브 노드(440)의 마스터 ID(1280)와 상이해질 수 있다. 즉, 마스터 노드(410)의 마스터 ID(1240)는 마스터 노드(410)의 소스 ID 인 '0xFF'일 수 있고, 슬레이브 노드들(420, 430, 440)의 마스터 ID(1230, 1260, 1280)는 제1 슬레이브 노드(420)의 소스 ID인'0xFE'일 수 있다. 이 경우, 마스터 노드(410)는 CSMA/CD 기능으로 동작할 수 있다.

다시 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 마스터 노드(410)는 슬레이브 노드로 동작하도록 설정을 변경할 수 있다(S713). 도 13은 도 7a 및 도 7b에 따른 차량 네트워크의 제5 실시예를 도시한 블록도이다. 도 13을 참조하면, 마스터 노드(410)는 제1 로컬 ID(1310)를 '0x01'로 변경할 수 있다. 그리고 마스터 노드(410)는 마스터 ID(1320)를 제2 비콘을 전송한 슬레이브 노드(420)의 소스 ID를 지시하는'0xFE'로 변경할 수 있다. 따라서 마스터 노드(1310)의 마스터 ID(1320)와 슬레이브 노드들(420, 430, 440)의 마스터 ID(1340, 1350, 1360)가 동일해질 수 있다. 이 경우, 마스터 노드(410)는 다시 PLCA 기능으로 동작할 수 있다. 한편, 마스터 노드(410)의 PLCA 기능이 다시 활성화된 경우, 마스터 노드(410)는 PLCA 기능이 활성화되었음을 지시하는 지시자가 포함된 NM 메시지를 전송할 수 있다. 이 경우, 마스터 노드로 동작하는 제1 슬레이브 노드(420)는 비콘의 전송을 중지할 수 있고, 제1 슬레이브 노드(420)에 의한 비콘 전송 동작이 중지된 경우, 마스터 노드(410)가 다시 비콘을 전송할 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)를 구성하는 제1 통신 노드의 동작 방법으로서,
미리 설정된 이벤트(event)가 감지된 경우에, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업(wake-up) 상태로 천이하는 단계;
상기 제1 통신 노드의 동작 상태가 상기 웨이크업 상태로 천이된 경우, PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었는지 여부를 판단하는 단계;
상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성하는 단계; 및
상기 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 메시지는 NM(network management) 메시지이고, 상기 지시자는 상기 제1 통신 노드에 의해 제1 비콘이 미전송되었음을 더 지시하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 지시자는 상기 PLCA의 동작 상태가 불능(disable) 상태, 재동기화(resynchronization) 상태 및 회복(recover) 상태 중 어느 하나의 상태인 것을 더 지시하는 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 제1 통신 노드는 CSMA/CD(Carrier Sense Multe-Access/Collision Detection) 기능으로 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 메시지는, 제2 비콘을 전송할 제2 통신 노드를 결정하기 위한 로컬 ID(local identifier)의 범위 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 로컬 ID의 범위 정보는 복수의 로컬 ID를 포함하고, 상기 복수의 로컬 ID에 포함된 로컬 ID를 가지는 통신 노드들은 상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드인 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 로컬 ID의 범위 정보에서 가장 작은 로컬 ID 값을 가지는 통신 노드가 상기 제2 통신 노드로 결정되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 메시지는, 마스터(master) 노드로 동작하는 통신 노드의 마스터 ID(master identifier)를 더 포함하고, 상기 마스터 ID는 상기 현재 마스터 노드로 동작하는 통신 노드의 소스 ID(source idntifier)를 지시하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
차량 네트워크(Network)를 구성하는 제1 통신 노드의 동작 방법으로서,
상기 차량 네트워크에 포함된 제2 통신 노드로부터 웨이크업(wake-up) 신호를 수신하고, 상기 웨이크업 신호에 기초하여 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업 상태로 천이하는 단계;
PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 상기 제2 통신 노드로부터 수신하는 단계; 및
상기 메시지에 포함된 정보에 기초하여 동작하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 메시지는 NM(network management) 메시지이고, 상기 지시자는 상기 제2 통신 노드에 의해 제1 비콘이 미전송되었음을 더 지시하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 메시지는, 제2 비콘을 전송할 통신 노드를 결정하기 위한 로컬 ID(local identifier)의 범위 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 메시지에 포함된 정보에 기초하여 동작하는 단계는,
상기 메시지에 포함된 상기 로컬 ID의 범위 정보에서 상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드들의 상기 로컬 ID들을 확인하는 단계;
상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드들의 로컬 ID들 중 가장 작은 값을 가지는 로컬 ID를 확인하는 단계;
상기 확인된 가장 작은 값을 가지는 로컬 ID와 상기 제1 통신 노드의 로컬 ID가 동일한 경우, 상기 제1 통신 노드가 마스터(master) 노드로 동작하도록 설정을 변경하는 단계; 및
상기 제2 비콘을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 메시지는, 마스터(master) 노드로 동작하는 통신 노드의 마스터 ID(master identifier)를 더 포함하고, 상기 마스터 ID는 상기 현재 마스터 노드로 동작하는 통신 노드의 소스 ID(source idntifier)를 지시하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
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,
미리 설정된 이벤트(event)가 감지된 경우에, 상기 제1 통신 노드의 동작 상태를 웨이크업(wake-up) 상태로 천이하고;
상기 제1 통신 노드의 동작 상태가 상기 웨이크업 상태로 천이된 경우, PLCA(PHY layer collision avoidance)의 기능이 비활성화 되었는지 여부를 판단하고;
상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 PLCA의 기능이 비활성화 되었음을 지시하는 지시자가 포함된 NM(network management) 메시지를 생성하고; 그리고
상기 메시지를 전송하도록 실행되는, 제1 통신 노드.
청구항 14에 있어서,
상기 메시지는 NM(network management) 메시지이고, 상기 지시자는 상기 제1 통신 노드에 의해 제1 비콘이 미전송되었음을 더 지시하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 15에 있어서,
상기 PLCA의 기능이 비활성화된 경우, 상기 제1 통신 노드는 CSMA/CD(Carrier Sense Multe-Access/Collision Detection) 기능으로 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 14에 있어서,
상기 메시지는, 제2 비콘을 전송할 제2 통신 노드를 결정하기 위한 로컬 ID(local identifier)의 범위 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 17에 있어서,
상기 로컬 ID의 범위 정보는 복수의 로컬 ID를 포함하고, 상기 복수의 로컬 ID에 포함된 로컬 ID를 가지는 통신 노드들은 상기 PLCA 기능으로 동작하기 위한 통신 노드인 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 18에 있어서,
상기 로컬 ID의 범위 정보에서 가장 작은 로컬 ID 값을 가지는 통신 노드가 상기 제2 통신 노드로 결정되는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 17에 잇어서,
상기 메시지는, 마스터(master) 노드로 동작하는 통신 노드의 마스터 ID(master identifier)를 더 포함하고, 상기 마스터 ID는 상기 현재 마스터 노드로 동작하는 통신 노드의 소스 ID(source idntifier)를 지시하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.