KR20220166762A - 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 메시지 라우팅 방법 - Google Patents

차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 메시지 라우팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 메시지 라우팅 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 캔(CAN) 네트워크에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여 이더넷 제어기가 포함된 이더넷(Ethernet) 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 다이렉트 전송부와, 캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여 이더넷 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 인다이렉트 전송부와, 이더넷 네트워트에서 송신되는 이더넷 패킷을 캔 네트워크에 라우팅하는 이더넷-캔 전송부를 구비함으로써, 이더넷 전송 트래픽의 증가를 방지하고 캔-이더넷(CAN-Ethernet) 간의 통신 신뢰성을 확보할 수 있으며, 캔 네트워크의 실시간성과 이더넷 네트워크의 대용량 전송을 보장할 수 있다.

Description

차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 메시지 라우팅 방법{Gateway for vehicle Ethernet communication and message routing method thereof}
본 발명은 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 메시지 라우팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 내부 통신 네트워크는 각 도메인 별 버스 구조형태의 통신 방식으로 통신한다. 버스 구조형태의 통신 방식을 취하고 있기 때문에 타 도메인으로 ECU들 간의 메시지 및 신호를 전달을 하기 위해서는 차량 내부에서 통신게이트웨이를 두어 지정된 메시지 형태로 메시지를 라우팅하여 통신하게 된다. 이때, 주기 및 데이터의 크기는 CAN의 통신방식과 성능 범위 내에서 결정된다.
최근에는, 차량용 이더넷 기술이 적용됨에 따라 이기종간 통신(CAN-Ethernet)라우팅이 적용되었지만, 기존 CAN통신 방식을 바꾸지 않는 범위에서 통신하기 위해 CAN 메시지당 이더넷 하나의 패킷으로 전송한다.
이 경우, CAN : Ethernet 의 메시지 교환방식이 CAN통신 방식과 동일하게 1:1로 전송하게 됨으로써, 이더넷의 대용량 전송과 전송효율 측면으로 불합리한 요소가 발생된다. 예를 들어, CAN 통신에서 10ms주기로 30개의 메시지를 보낼 경우, 이더넷 패킷 입장에서 한 개의 패킷으로 전송할 수 있으나, CAN 통신과 동일하게 30개의 패킷을 전송하여야 한다.
즉, 게이트웨이 입장에서 각 CAN 도메인별로 들어오는 메시지를 이더넷 패킷으로 전송 시 불필요하게 이더넷전송 트래픽이 증가한다. 이기종간 CAN-Ethernet 라우팅 시 CAN 메시지와 이더넷 패킷 비율이 1:1로 라우팅되면, 물리적으로 이더넷의 속도, 전송량이 증가하였지만, CAN의 통신방식 및 기준에 맞춰서 네트워크 토폴리지가 구성된다.
이때, 차량내부 통신게이트웨이 입장에서 여러 CAN 도메인(바디, 샤시, 파워트레인, 멀티미디어)의 메시지를 이더넷 제어기로 라우팅하게 되면 게이트웨이 입장에서는 한번에 보낼 수 있는 패킷의 수가 CAN 도메인별 메시지 수만큼 늘어나 이더넷 전송 트래픽이 증가된다.
결론적으로, CAN의 통신(500Kbps, 8byte)과 이더넷 통신(100Mbps, 1400byte)간의 라우팅 통신 효율성 저하 및 차량내부 네트워크의 부하가 커져서 차량용 이더넷의 이점이 없어지며, 불합리한 통신 구조로 라우팅되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 캔 네트워크에서 이더넷 네크워트로 메시지의 라우팅 시 이더넷 전송 트래픽의 증가를 방지할 수 있는 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 메시지 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 캔(CAN) 네트워크에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여, 이더넷 제어기가 포함된 이더넷(Ethernet) 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 다이렉트 전송부; 캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여, 이더넷 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 인다이렉트 전송부; 및 이더넷 네트워트에서 송신되는 이더넷 패킷을, 캔 네트워크에 라우팅하는 이더넷-캔 전송부;를 포함하고, 상기 이더넷-캔 전송부는, 이더넷 패킷의 헤더에 설정된 통신 주기에 대한 정보와 사전에 정의된 오프셋 위치에 대한 정보에 기반하여 캔 메시지들을 필터링하고, 필터링된 통신 주기에 따라 각각의 캔 메시지를 라우팅하며, 이더넷 패킷의 수신 시, 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 함께 수신하거나, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 정의된 정보에 기반하여 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이를 제공한다.
또한, 본 발명은 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이에서 수행되는 메시지 라우팅 방법으로서, 캔(CAN) 네트워크에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여, 이더넷 제어기가 포함된 이더넷(Ethernet) 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 다이렉트 전송단계; 캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여, 이더넷 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 인다이렉트 전송단계; 및 이더넷 네트워트에서 송신되는 이더넷 패킷을, 캔 네트워크에 라우팅하는 이더넷-캔 전송단계;를 포함하고, 상기 이더넷-캔 전송단계는, 이더넷 패킷의 헤더에 설정된 통신 주기에 대한 정보와 사전에 정의된 오프셋 위치에 대한 정보에 기반하여 캔 메시지들을 필터링하고, 필터링된 통신 주기에 따라 각각의 캔 메시지를 라우팅하며, 이더넷 패킷의 수신 시, 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 함께 수신하거나, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 정의된 정보에 기반하여 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법을 제공한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 캔 네트워크에서 수신되는 복수의 캔 메시지를 하나의 이더넷 패킷에 저장하여 이더넷 네트워크에 라우팅함으로써, 이더넷 제어기 간 대용량 메시지의 라우팅을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 대용량 메시지의 라우팅이 가능하게 함으로써, 이더넷 전송 트래픽의 증가를 방지하고 캔-이더넷(CAN-Ethernet) 간의 통신 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 캔 메시지의 통신 주기에 따라 이더넷 패킷을 라우팅함으로써, 캔 네트워크의 실시간성을 확보할 수 있으며, 이더넷 네트워크에서 수신한 캔 메시지들을 캔 네트워크에 다중 라우팅할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 캔 네트워크와 이더넷 네트워크 간의 통신 이질감을 줄일 수 있고, 차량의 내부와 외부에서 모두 활용할 수 있는 범용성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 캔-이더넷 다이렉트 전송부의 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 캔-이더넷 인다이렉트 전송부의 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이더넷-캔 전송부의 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 캔-이더넷 다이렉트 전송부의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 캔-이더넷 인다이렉트 전송부의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이더넷-캔 전송부의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이(100)는 캔-이더넷 다이렉트 전송부(110), 캔-이더넷 인다이렉트 전송부(120) 및 이더넷-캔 전송부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 캔-이더넷 다이렉트 전송부(110)는 캔(CAN) 네트워크(10)에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여, 이더넷 제어기가 포함된 이더넷(Ethernet) 네트워트(20)로 라우팅한다.
이러한, 캔-이더넷 인다이렉트 전송부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 다이렉트 메시지를 하나의 이더넷 패킷으로 라우팅할 수 있으며, 이를 위해, 다이렉트 메시지들을 메모리 또는 버퍼에 저장하여 이더넷 패킷을 생성하고, 다이렉트 메시지들의 통신 주기에 대한 정보를 이더넷 패킷의 헤더에 설정한 후 이더넷 네트워트(20)에 라우팅할 수 있다.
여기서, 다이렉트 메시지들을 10ms, 20ms, 50ms 내지 1000ms의 통신 주기에 따라 구분되도록 메모리 또는 버퍼에 저장되고, 이더넷 패킷의 헤더에 설정되는 통신 주기에 대한 정보는 ‘0’ 또는 ‘1’로 설정되는 비트맵(Bitmap) 값으로 저장될 수 있다.
이를 위해, 모든 캔 메시지의 특성이 정의된 맵 테이블 또는 메시지 설정파일이 사전에 구비될 수 있으며, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일은 캔 메시지별 또는 캔 시그널(Signal)별로 이더넷 패킷의 시작 위치와 오프셋(Offset), 통신 주기, 아이피(IP)와 포트(port)를 포함하는 송수신 주소에 대한 정보가 정의되며, 캔 메시지를 수신할 이더넷 제어기와 피어 투 피어(Peer to Peer) 방식으로 정의될 수 있다.
또한, 캔-이더넷 다이렉트 전송부(110)는 최소 통신 주기에 따라 주기적으로 이더넷 패킷을 라우팅하지만, 이벤트 메시지로 수신된 캔 메시지의 경우에는 예외적으로 실시간으로 이더넷 네트워트(20)에 라우팅할 수도 있다.
상기 캔-이더넷 인다이렉트 전송부(120)는 캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여, 이더넷 네트워트(20)로 라우팅한다.
이러한, 캔-이더넷 인다이렉트 전송부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 인다이렉트 메시지 또는 인다이렉트 시그널을 하나의 이더넷 패킷으로 라우팅할 수 있으며, 메모리 또는 버퍼에서 사전에 정의되는 오프셋 위치에 각각의 인다이렉트 메시지를 순차 저장하여 이더넷 패킷을 생성하고, 인다이렉트 메시지들의 통신 주기에 대한 정보를 이더넷 패킷의 헤더에 설정한 후 이더넷 네트워트(20)에 라우팅할 수 있다.
이 경우에도, 전술한 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 의해 인다이렉트 메시지가 저장되는 오프셋 위치가 정의되며, 이더넷 패킷의 헤더에 설정되는 통신 주기에 대한 정보는 ‘0’ 또는 ‘1’로 설정되는 비트맵 값으로 저장된다.
그리고, 캔-이더넷 인다이렉트 전송부(120)는 최소 통신 주기에 따라 주기적으로 이더넷 패킷을 라우팅하되, 인다이렉트 메시지가 이벤트 메시지인 경우에는 실시간으로 이더넷 네트워트(20)에 라우팅한다.
상기 이더넷-캔 전송부(130)는 이더넷 네트워트(20)에서 송신되는 이더넷(Ethernet) 패킷을, 캔 네트워크(10)에 라우팅한다.
이러한, 이더넷-캔 전송부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이, 이더넷 패킷이 수신되면, 이더넷 패킷의 헤더에 설정된 통신 주기에 대한 정보와 사전에 정의된 오프셋 위치에 대한 정보에 따라 캔 메시지들을 필터링하여 메모리 또는 버퍼에 저장하고, 필터링된 통신 주기에 따라 각각의 캔 메시지를 캔 네트워크(10)에 라우팅할 수 있다.
또한, 이더넷-캔 전송부(130)는 이더넷 패킷의 수신 시 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 함께 수신할 수도 있고, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 정의된 정보에 기반하여 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 획득할 수도 있다.
도 6은 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이(100)에서 수행되는 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법을 설명한다.
다만, 도 6에 도시된 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이(100)에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법에서 수행되고, 도 6을 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이(100)에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 게이트웨이(100)는 캔(CAN) 네트워크에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여 이더넷 제어기가 포함된 이더넷 네트워트(20)로 라우팅한다(S100).
이때, 게이트웨이(100)는 다이렉트 메시지들을 통신 주기별로 구분하여 메모리 또는 버퍼에 저장하고, 저장된 다이렉트 메시지들의 통신 주기에 대한 정보를 헤더에 설정한 이더넷 패킷을 이더넷 네트워트(20)로 라우팅할 수 있다.
그 다음, 게이트웨이(100)는 캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여 이더넷 네트워트(20)로 라우팅한다(S200).
이때, 게이트웨이(100)는 인다이렉트 메시지들을 사전에 정의된 오프셋 위치에 순차 저장하고, 저장된 인다이렉트 메시지들의 통신 주기에 대한 정보를 헤더에 설정한 이더넷 패킷을 이더넷 네트워트(20)로 라우팅할 수 있다.
또한, 전술한 오프셋 위치는 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 의해 사전에 정의될 수 있으며, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일은 캔 메시지별 또는 캔 시그널(Signal)별로 이더넷 패킷의 시작 위치와 오프셋(Offset), 통신 주기, 아이피(IP)와 포트(port)를 포함하는 송수신 주소에 대한 정보가 정의될 수 있다.
한편, 전술한 S100단계와 S200단계는 최소 통신 주기에 따라 주기적으로 이더넷 패킷을 라우팅할 수 있으나, 예외적으로, 캔 메시지가 이벤트 메시지인 경우에는 이더넷 네트워트(20)에 실시간으로 라우팅할 수도 있다.
그 다음, 게이트웨이(100)는 이더넷 네트워트(20)에서 송신되는 이더넷(Ethernet) 패킷을 캔 네트워크(10)에 라우팅한다(S300).
이때, 게이트웨이(100)는 이더넷 패킷의 헤더에 설정된 통신 주기에 대한 정보 및 오프셋 위치에 대한 정보에 기반하여 캔 메시지들을 필터링하고, 필터링된 통신 주기에 따라 각각의 캔 메시지를 라우팅할 수 있다.
한편, S300단계가 완료되면 전술한 S100단계부터 다시 반복할 수 있으며, S100단계와 S200단계 및 S300단계가 동시에 수행될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100 : 게이트웨이
110 : 캔-이더넷 다이렉트 전송부
120 : 캔-이더넷 인다이렉트 전송부
130 : 이더넷-캔 전송부

Claims (2)

  1. 캔(CAN) 네트워크에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여, 이더넷 제어기가 포함된 이더넷(Ethernet) 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 다이렉트 전송부;
    캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여, 이더넷 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 인다이렉트 전송부; 및
    이더넷 네트워트에서 송신되는 이더넷 패킷을, 캔 네트워크에 라우팅하는 이더넷-캔 전송부;를 포함하고,
    상기 이더넷-캔 전송부는,
    이더넷 패킷의 헤더에 설정된 통신 주기에 대한 정보와 사전에 정의된 오프셋 위치에 대한 정보에 기반하여 캔 메시지들을 필터링하고, 필터링된 통신 주기에 따라 각각의 캔 메시지를 라우팅하며,
    이더넷 패킷의 수신 시, 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 함께 수신하거나, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 정의된 정보에 기반하여 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이.
  2. 차량용 이더넷 통신을 위한 게이트웨이에서 수행되는 메시지 라우팅 방법으로서,
    캔(CAN) 네트워크에서 송신되는 캔 메시지들 중 다이렉트(Direct) 메시지들을 구분하여, 이더넷 제어기가 포함된 이더넷(Ethernet) 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 다이렉트 전송단계;
    캔 메시지들 중에서 인다이렉트(Indirect) 메시지들을 구분하여, 이더넷 네트워트로 라우팅하는 캔-이더넷 인다이렉트 전송단계; 및
    이더넷 네트워트에서 송신되는 이더넷 패킷을, 캔 네트워크에 라우팅하는 이더넷-캔 전송단계;를 포함하고,
    상기 이더넷-캔 전송단계는,
    이더넷 패킷의 헤더에 설정된 통신 주기에 대한 정보와 사전에 정의된 오프셋 위치에 대한 정보에 기반하여 캔 메시지들을 필터링하고, 필터링된 통신 주기에 따라 각각의 캔 메시지를 라우팅하며,
    이더넷 패킷의 수신 시, 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 함께 수신하거나, 맵 테이블 또는 메시지 설정파일에 정의된 정보에 기반하여 캔 메시지를 송신할 주소 또는 포트에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신을 위한 메시지 라우팅 방법.
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