KR102400730B1

KR102400730B1 - 네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기화 방법

Info

Publication number: KR102400730B1
Application number: KR1020160021103A
Authority: KR
Inventors: 서강운; 김동옥; 윤진화
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: KR20170099122A; US10574348B2; DE102017202895A1; US20170244477A1

Abstract

네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기화 방법이 개시된다. 제1 통신 노드의 동작 방법은, 시간 동기의 검증을 요청하는 제1 프레임을 제2 통신 노드에 전송하는 단계, 제2 통신 노드로부터 제2 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제2 프레임을 수신하는 단계, 제2 통신 노드로부터 제2 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제3 프레임을 수신하는 단계, 및 수신된 프레임들에 포함된 정보에 기초하여 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하는 단계를 포함한다. 따라서, 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

Description

네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기화 방법{METHOD FOR TIME SYNCHRONIZATION BETWEEN COMMUNICATION NODES IN NETWORK}

본 발명은 시간 동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하는 방법에 관한 것이다.

차량용 부품의 전자화가 급속도로 진행됨에 따라 차량에 탑재되는 전자 장치의 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(infotainment) 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.

이더넷 기반의 차량 네트워크는 복수의 통신 노드(communication node)들로 구성될 수 있다. 통신 노드는 게이트웨이(gateway), 스위치(switch)(또는, 브릿지(bridge)), 엔드(end) 노드 등을 의미할 수 있다. 통신 노드 중에서 마스터(master) 노드에 의해 시간 동기화 절차가 개시될 수 있다. 마스터 노드는 게이트웨이, 스위치 및 엔드 노드 중에서 하나일 수 있다. 마스터 노드는 기준 시간을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 동기 프레임을 전송할 수 있다. 통신 노드 중에서 슬레이브(slave) 노드는 마스터 노드로부터 동기 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 동기 프레임에 포함된 기준 시간에 기초하여 자신의 시간을 설정할 수 있다. 이러한 시간 동기화 절차가 완료된 후에 차량 네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하기 위한 방법이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량 네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반의 차량 네트워크에서 제1 통신 노드의 동작 방법은, 시간 동기의 검증을 요청하는 제1 프레임을 제2 통신 노드에 전송하는 단계, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제2 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제2 프레임을 수신하는 단계, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제2 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제3 프레임을 수신하는 단계, 및 수신된 프레임들에 포함된 정보에 기초하여 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제2 프레임은 동기 상태 또는 비동기 상태인 통신 노드를 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 통신 노드를 지시하는 정보는 동기 상태 또는 비동기 상태를 지시하는 플래그 및 상기 플래그에 의해 지시되는 상태를 가지는 통신 노드의 식별자를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 시간 동기를 검증하는 단계는 상기 링크 지연 시간과 상기 제3 프레임에 포함된 상기 제2 프레임의 전송 시간의 합을 상기 제2 통신 노드의 시간으로 결정하는 단계, 및 상기 제1 통신 노드의 시간과 상기 제2 통신 노드의 시간의 차이에 기초하여 시간 동기를 검증하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간은 동기 상태인 것으로 판단될 수 있고, 상기 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간은 비동기 상태인 것으로 판단될 수 있다.

여기서, 상기 제1 통신 노드의 동작 방법은 시간 동기의 검증 결과를 포함하는 제4 프레임을 제3 통신 노드에 전송하는 단계, 및 상기 제4 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제5 프레임을 상기 제3 통신 노드에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 검증 결과는 동기 상태 또는 비동기 상태를 지시하는 플래그 및 상기 플래그에 의해 지시되는 상태를 가지는 통신 노드의 식별자를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제4 프레임은 상기 제1 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 통신 노드는 마스터 노드일 수 있다.

여기서, 상기 제1 프레임은 통신 노드들 간의 시간 동기화가 완료된 후에 전송될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반의 차량 네트워크에서 제1 통신 노드의 동작 방법은, 시간 동기의 검증을 요청하는 제1 프레임을 제2 통신 노드로부터 수신하는 단계, 상기 제1 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제2 프레임을 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계, 및 상기 제2 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제3 프레임을 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제2 통신 노드는 마스터 노드일 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량 네트워크에서 시간 동기화 절차가 완료된 후에 통신 노드들 간의 시간 동기가 검증될 수 있다. 시간 동기의 검증 절차에 의해 비동기 상태인 통신 노드가 확인될 수 있고, 비동기 상태인 통신 노드를 위한 시간 동기화 절차가 다시 수행될 수 있다. 이를 통해, 차량 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.

도 1은 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 지연 시간의 산출 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기의 검증 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 차량 네트워크에서 검증 요청 프레임의 전송에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 프레임을 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 후속 프레임을 도시한 블록도이다.
도 10은 차량 네트워크의 엔드 노드에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 11은 차량 네트워크의 스위치에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 12는 차량 네트워크의 스위치에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송의 다른 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 통신 노드(communication 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 스위치와 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 통신 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 통신 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 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 네트워크를 구성하는 통신 노드(200)는 PHY 계층 유닛(physical layer unit)(210) 및 컨트롤러(controller) 유닛(220)을 포함할 수 있다. 또한, 통신 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 통신 노드로부터 신호를 수신할 수 있거나, 다른 통신 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 인터페이스 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 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. 컨트롤러 유닛(220)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 컨트롤러 유닛(220)은 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 프로세서(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.

아래에서는, 차량 네트워크에 속하는 통신 노드와 이에 대응하는 상대(counterpart) 통신 노드에서 수행되는 방법이 설명될 것이다. 이하에서, 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 제1 통신 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 제2 통신 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 제1 통신 노드는 스위치의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

도 3은 차량 네트워크의 토폴로지에 대한 다른 실시예를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 차량 네트워크의 토폴로지는 복수의 스위치들(310, 320)과 스위치들(310, 320) 각각에 연결된 엔드 노드들(311, 312, 313, 321, 322, 323)을 포함할 수 있다. 스위치(310, 320) 및 엔드 노드(311, 312, 313, 321, 322, 323)는 도 2를 참조하여 설명된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다.

스위치-1(310)은 복수의 포트들(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)을 포함할 수 있다. 스위치-1(310)의 포트-1(310-1)은 엔드 노드-1(311)의 포트-1(311-1)과 연결될 수 있고, 포트들(310-1, 311-1) 간에 링크가 형성될 수 있다. 스위치-1(310)의 포트-2(310-2)는 엔드 노드-2(312)의 포트-1(312-1)과 연결될 수 있고, 포트들(310-2, 312-1) 간에 링크가 형성될 수 있다. 스위치-1(310)의 포트-3(310-3)은 엔드 노드-3(313)의 포트-1(313-1)과 연결될 수 있고, 포트들(310-3, 313-1) 간에 링크가 형성될 수 있다. 스위치-1(310)의 포트-4(310-4)는 스위치-2(320)의 포트-1(320-1)과 연결될 수 있고, 포트들(310-4, 320-1) 간에 링크가 형성될 수 있다.

스위치-2(320)는 복수의 포트들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4)을 포함할 수 있다. 스위치-2(320)의 포트-2(320-2)는 엔드 노드-4(321)의 포트-1(321-1)과 연결될 수 있고, 포트들(320-2, 321-1) 간에 링크가 형성될 수 있다. 스위치-2(320)의 포트-3(320-3)은 엔드 노드-5(322)의 포트-1(322-1)과 연결될 수 있고, 포트들(320-3, 322-1) 간에 링크가 형성될 수 있다. 스위치-2(320)의 포트-4(320-4)는 엔드 노드-6(323)의 포트-1(323-1)과 연결될 수 있고, 포트들(320-4, 323-1) 간에 링크가 형성될 수 있다.

아래에서, 도 3에 도시된 차량 네트워크에 기초하여 통신 노드들 간의 시간 동기화 방법, 링크 지연(link delay) 시간의 산출 방법 및 시간 동기의 검증 방법이 설명될 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법을 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 스위치-1(310), 스위치-2(320), 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)는 도 2를 참조하여 설명된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 또한, 스위치-1(310), 스위치-2(320), 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)는 도 3을 참조하여 설명된 차량 네트워크를 구성할 수 있다. 스위치-1(310), 스위치-2(320), 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)는 IEEE 802.11AS를 지원할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 마스터(master) 노드로 동작할 수 있고, 스위치-1(310), 스위치-2(320) 및 엔드 노드-5(322)는 슬레이브(slave) 노드로 동작할 수 있다.

엔드 노드-1(311)은 링크 지연 시간을 지시하는 정보(이하, "링크 지연 시간 정보"라 함)를 포함하는 제1 동기(synchronization) 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 제1 동기 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다(S400). 링크 지연 시간 정보는 통신 노드들 간에 프레임이 전송되는데 소요되는 시간(예를 들어, 엔드 노드-1(311)과 스위치-1(310) 간의 프레임 전송 시간)을 지시할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 제1 동기 프레임의 전송 시간을 기록할 수 있고, 제1 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 제1 후속(follow up) 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 제1 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다(S410). 제1 후속 프레임은 제1 동기 프레임의 전송 후에 바로 전송될 수 있다.

스위치-1(310)은 엔드 노드-1(311)로부터 제1 동기 프레임 및 제1 후속 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임들로부터 링크 지연 시간 정보 및 제1 동기 프레임의 전송 시간 정보를 획득할 수 있다. 스위치-1(310)은 "제1 동기 프레임의 전송 시간 + 링크 지연 시간"을 스위치-1(310)의 시간으로 설정할 수 있다(S420). 그 후에, 스위치-1(310)은 링크 지연 시간 정보를 포함하는 제2 동기 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 제2 동기 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다(S430). 스위치-1(310)은 제2 동기 프레임의 전송 시간을 기록할 수 있고, 제2 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 제2 후속 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 제2 후속 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다(S440). 제2 후속 프레임은 제2 동기 프레임의 전송 후에 바로 전송될 수 있다.

스위치-2(320)는 스위치-1(310)로부터 제2 동기 프레임 및 제2 후속 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임들로부터 링크 지연 시간 정보 및 제2 동기 프레임의 전송 시간 정보를 획득할 수 있다. 스위치-2(320)는 "제2 동기 프레임의 전송 시간 + 링크 지연 시간"을 스위치-2(320)의 시간으로 설정할 수 있다(S450). 그 후에, 스위치-2(320)는 링크 지연 시간 정보를 포함하는 제3 동기 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 제3 동기 프레임을 엔드 노드-5(322)에 전송할 수 있다(S460). 스위치-2(320)는 제3 동기 프레임의 전송 시간을 기록할 수 있고, 제3 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 제3 후속 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 제3 후속 프레임을 엔드 노드-5(322)에 전송할 수 있다(S470). 제3 후속 프레임은 제3 동기 프레임의 전송 후에 바로 전송될 수 있다.

엔드 노드-5(322)는 스위치-2(320)로부터 제3 동기 프레임 및 제3 후속 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 프레임들로부터 링크 지연 시간 정보 및 제3 동기 프레임의 전송 시간 정보를 획득할 수 있다. 엔드 노드-5(322)는 "제3 동기 프레임의 전송 시간 + 링크 지연 시간"을 엔드 노드-5(322)의 시간으로 설정할 수 있다(S480).

한편, 차량 네트워크를 구성하는 다른 통신 노드들(예를 들어, 엔드 노드-2(312), 엔드 노드-3(313), 엔드 노드-4(321), 엔드 노드-6(323) 등)은 앞서 설명된 방법에 기초하여 엔드 노드-1(311)의 시간을 기준으로 시간 동기화를 수행할 수 있다. 이를 통해, 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드들의 시간이 동기화될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 지연 시간의 산출 방법을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 스위치-1(310) 및 엔드 노드-1(311)은 도 2를 참조하여 설명된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 또한, 스위치-1(310) 및 엔드 노드-1(311)은 도 3을 참조하여 설명된 차량 네트워크를 구성할 수 있다. 스위치-1(310) 및 엔드 노드-1(311)은 IEEE 802.11AS를 지원할 수 있다. 스위치-1(310)은 마스터 노드로 동작할 수 있고, 이 경우 엔드 노드-1(311)은 슬레이브 노드로 동작할 수 있다. 또는, 스위치-1(310)은 슬레이브 노드로 동작할 수 있고, 이 경우 엔드 노드-1(311)은 마스터 노드로 동작할 수 있다. 여기서, 스위치-1(310)의 시간은 엔드 노드-1(311)의 시간과 동기화된 것으로 가정된다.

스위치-1(310)은 지연 요청 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 지연 요청 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다(S500). 스위치-1(310)은 지연 요청 프레임의 전송 시간(이하, "시간 1"이라 함)을 기록할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 스위치-1(310)로부터 지연 요청 프레임을 수신할 수 있고, 지연 요청 프레임의 수신 시간(이하, "시간 2"라 함)을 확인할 수 있다.

엔드 노드-1(311)은 "시간 2"를 지시하는 정보를 포함하는 지연 응답 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 지연 응답 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다(S510). 엔드 노드-1(311)은 지연 응답 프레임의 전송 시간(이하, "시간 3"이라 함)을 기록할 수 있고, "시간 3"을 지시하는 정보를 포함하는 후속 프레임을 생성할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다(S520). 후속 프레임은 지연 응답 프레임의 전송 후에 바로 전송될 수 있다.

스위치-1(310)은 엔드 노드-1(311)로부터 지연 응답 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 지연 응답 프레임에 포함된 정보를 기초로 "시간 2"를 확인할 수 있고, 지연 응답 프레임의 수신 시간(이하, "시간 4"라 함)을 기록할 수 있다. 스위치-1(310)은 엔드 노드-1(311)로부터 후속 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 후속 프레임에 포함된 정보를 기초로 "시간 3"을 확인할 수 있다.

스위치-1(310)은 아래 수학식 1을 사용하여 통신 노드들 간의 링크 지연 시간을 산출할 수 있다(S530). 스위치-1(310)은 산출된 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 다른 통신 노드들에 공지할 수 있다.

한편, 차량 네트워크에서 통신 노드들 간의 시간 동기화 절차가 완료된 후에 다음과 같이 시간 동기의 검증 방법이 수행될 수 있다. 여기서, 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)를 중심으로 시간 동기의 검증 방법이 설명될 것이며, 엔드 노드-1(311)과 다른 엔드 노드들(312, 313, 321, 323) 간의 시간 동기의 검증 방법은 엔드 노드-1(311)과 엔드 노드-5(322) 간의 시간 동기의 검증 방법과 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기의 검증 방법을 도시한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 스위치-1(310), 스위치-2(320), 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)는 도 2를 참조하여 설명된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 또한, 스위치-1(310), 스위치-2(320), 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)는 도 3을 참조하여 설명된 차량 네트워크를 구성할 수 있다. 스위치-1(310), 스위치-2(320), 엔드 노드-1(311) 및 엔드 노드-5(322)는 IEEE 802.11AS를 지원하지 않을 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 마스터 노드로 동작할 수 있고, 스위치-1(310), 스위치-2(320) 및 엔드 노드-5(322)는 슬레이브 노드로 동작할 수 있다. 통신 노드들 간의 상향링크 지연 시간은 하향링크의 지연 시간과 동일할 수 있다.

시간 동기의 검증 절차는 마스터 노드 또는 다른 통신 노드(예를 들어, OBD(on-board diagnostic) 장치)에 의해 개시될 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 시간 동기의 검증을 요청하는 검증 요청 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 검증 요청 프레임을 엔드 노드-5(322)에 전송할 수 있다(S600). 검증 요청 프레임은 스위치-1(310) 및 스위치-2(320)를 거쳐 엔드 노드-5(322)에 전송될 수 있다. 또한, 엔드 노드-1(311)은 차량 네트워크에 속하는 다른 엔드 노드들(예를 들어, 엔드 노드-2(312), 엔드 노드-3(313), 엔드 노드-4(321), 엔드 노드-6(323) 등)에 검증 요청 프레임을 전송할 수 있다. 검증 요청 프레임의 전송에 대한 구체적인 실시예는 다음과 같다.

도 7은 차량 네트워크에서 검증 요청 프레임의 전송에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 엔드 노드-1(311)은 시간 동기의 검증을 요청하는 검증 요청 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 검증 요청 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 스위치-1(310)은 엔드 노드-1(311)로부터 검증 요청 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 검증 요청 프레임을 스위치-2(320), 엔드 노드-2(312) 및 엔드 노드-3(313)에 전송할 수 있다. 스위치-2(320)는 스위치-1(310)로부터 검증 요청 프레임을 수신할 수 있고, 수신된 검증 요청 프레임을 엔드 노드-4(321), 엔드 노드-5(322) 및 엔드 노드-6(323)에 전송할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 엔드 노드-5(322)는 스위치-2(320)로부터 검증 요청 프레임을 수신할 수 있다. 엔드 노드-5(322)는 검증 요청 프레임에 의해 시간 동기의 검증이 요청되는 것을 알 수 있다. 따라서, 엔드 노드-5(322)는 엔드 노드-5(322)의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제1 동기 프레임을 생성할 수 있다. 시간 동기의 검증 방법에서 사용되는 동기 프레임은 다음과 같이 구성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 프레임을 도시한 블록도이다.

도 8을 참조하면, 동기 프레임(800)은 6옥텟(octet)의 크기를 가지는 데스티네이션(destination) 주소 필드(801), 6옥텟의 크기를 가지는 소스(source) 주소 필드(802), 2옥텟의 크기를 가지는 이더넷 타입(type) 필드(803), 4비트(bit)의 크기를 가지는 트랜스포트 스페시픽(transport specific) 필드(804), 4비트의 크기를 가지는 메시지 타입 필드(805), 4비트의 크기를 가지는 예비 필드(806), 4비트의 크기를 가지는 버전 PTP(precision time protocol) 필드(807), 2옥텟의 크기를 가지는 메시지 길이 필드(808), 1옥텟의 크기를 가지는 도메인 번호(domain number) 필드(809), 1옥텟의 크기를 가지는 예비 필드(810), 2옥텟의 크기를 가지는 플래그(flag) 필드(811), 8옥텍의 크기를 가지는 비동기 MAC 주소 필드(812), 4옥텟의 크기를 가지는 시간 경과 플래그(time over flag) 필드(813), 10옥텟의 크기를 가지는 소스 포트 식별자 필드(814), 2옥텟의 크기를 가지는 시퀀스(sequence) ID 필드(815), 1옥텟의 크기를 가지는 제어 필드(816), 1옥텟의 크기를 가지는 로그 메시지 인터벌(log message interval) 필드(817) 및 10옥텟의 크기를 가지는 링크 지연 시간 필드(818)를 포함할 수 있다.

비동기 MAC 주소 필드(812)는 통신 노드의 식별자(예를 들어, MAC 주소)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비동기 MAC 주소 필드(812)는 시간 경과 플래그 필드(813)에 의해 지시되는 플래그를 가지는 통신 노드의 식별자를 포함할 수 있다. 시간 경과 플래그 필드(813)에 의해 동기 상태가 지시되는 경우 비동기 MAC 주소 필드(812)는 설정되지 않을 수 있고, 시간 경과 플래그 필드(813)에 의해 비동기 상태가 지시되는 경우 비동기 MAC 주소 필드(812)는 해당 통신 노드의 식별자를 포함할 수 있다.

시간 경과 플래그 필드(813)는 통신 노드들 간의 시간 차이를 지시할 수 있다. 통신 노드들 간의 시간 차이가 미리 설정된 값 이하이면, 시간 경과 플래그 필드(813)는 "0"으로 설정될 수 있다. "0"으로 설정된 시간 경과 플래그 필드(813)는 해당 통신 노드가 동기 상태인 것을 지시할 수 있다. 통신 노드들 간의 시간 차이가 미리 설정된 값을 초과하면, 시간 경과 플래그 필드(813)는 "1"로 설정될 수 있다. "1"로 설정된 시간 경과 플래그 필드(813)는 해당 통신 노드가 비동기 상태인 것을 지시할 수 있다. 시간 경과 플래그 필드(813)의 설정 방식은 이에 한정되지 않으며, 시간 경과 플래그 필드(813)는 다양한 방식으로 설정될 수 있다. 링크 지연 시간 필드(818)는 통신 노드들 간의 링크 지연 시간을 지시할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 동기 프레임의 비동기 MAC 주소 필드(812) 및 시간 경과 플래그 필드(813)는 설정되지 않을 수 있다. 제1 동기 프레임의 링크 지연 시간 필드(818)는 엔드 노드-5(322)에서 링크 지연 시간을 지시할 수 있다. 엔드 노드-5(322)는 시간 동기의 검증을 요청한 엔드 노드-1(311) 방향으로 제1 동기 프레임을 전송할 수 있다. 예를 들어, 엔드 노드-5(322)는 제1 동기 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다(S605). 엔드 노드-5(322)는 제1 동기 프레임의 전송 시간을 기록할 수 있고, 제1 동기 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보(이하, "전송 시간 정보"라 함)를 포함하는 제1 후속 프레임을 생성할 수 있다. 시간 동기의 검증 방법에서 사용되는 후속 프레임은 다음과 같이 구성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 후속 프레임을 도시한 블록도이다.

도 9를 참조하면, 후속 프레임(900)은 6옥텟의 크기를 가지는 데스티네이션 주소 필드(901), 6옥텟의 크기를 가지는 소스 주소 필드(902), 2옥텟의 크기를 가지는 이더넷 타입 필드(903), 4비트의 크기를 가지는 트랜스포트 스페시픽 필드(904), 4비트의 크기를 가지는 메시지 타입 필드(905), 4비트의 크기를 가지는 예비 필드(906), 4비트의 크기를 가지는 버전 PTP 필드(907), 2옥텟의 크기를 가지는 메시지 길이 필드(908), 1옥텟의 크기를 가지는 도메인 번호 필드(909), 1옥텟의 크기를 가지는 예비 필드(910), 2옥텟의 크기를 가지는 플래그 필드(911), 8옥텍의 크기를 가지는 커렉션(correction) 필드(912), 4옥텟의 크기를 가지는 예비 필드(913), 10옥텟의 크기를 가지는 소스 포트 식별자 필드(914), 2옥텟의 크기를 가지는 시퀀스 ID 필드(915), 1옥텟의 크기를 가지는 제어 필드(916), 1옥텟의 크기를 가지는 로그 메시지 인터벌 필드(917) 및 10옥텟의 크기를 가지는 타임스탬프(timestamp) 필드(918) 및 32옥텟의 크기를 가지는 후속 정보 TLV(time length value) 필드(919)를 포함할 수 있다. 타임스탬프 필드(918)는 후속 프레임(900)에 상응하는 동기 프레임(800)의 전송 시간을 지시할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 후속 프레임에 포함된 타임스탬프 필드(918)는 제1 동기 프레임의 전송 시간을 지시할 수 있다. 엔드 노드-5(322)는 시간 동기의 검증을 요청한 엔드 노드-1(311) 방향으로 제1 후속 프레임을 전송할 수 있다. 예들 들어, 엔드 노드-5(322)는 제1 후속 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다(S610). 제1 후속 프레임은 제1 동기 프레임의 전송 후에 바로 전송될 수 있다. 엔드 노드(312, 313, 321, 322, 323)에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송에 대한 구체적인 실시예는 다음과 같다.

도 10은 차량 네트워크의 엔드 노드에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 엔드 노드-2(312)는 검증 요청 프레임을 수신한 후에 동기 프레임 및 후속 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임 및 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 동기 프레임은 엔드 노드-2(312)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다. 후속 프레임은 엔드 노드-2(312)로부터 전송된 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다. 엔드 노드-3(313)은 검증 요청 프레임을 수신한 후에 동기 프레임 및 후속 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임 및 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 동기 프레임은 엔드 노드-3(313)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다. 후속 프레임은 엔드 노드-3(313)으로부터 전송된 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다.

엔드 노드-4(321)는 검증 요청 프레임을 수신한 후에 동기 프레임 및 후속 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임 및 후속 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다. 동기 프레임은 엔드 노드-4(321)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다. 후속 프레임은 엔드 노드-4(321)로부터 전송된 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다. 엔드 노드-5(322)는 검증 요청 프레임을 수신한 후에 동기 프레임 및 후속 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임 및 후속 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다. 동기 프레임은 엔드 노드-5(322)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다. 후속 프레임은 엔드 노드-5(322)로부터 전송된 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다. 엔드 노드-6(323)은 검증 요청 프레임을 수신한 후에 동기 프레임 및 후속 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임 및 후속 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다. 동기 프레임은 엔드 노드-6(323)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다. 후속 프레임은 엔드 노드-6(323)로부터 전송된 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 스위치-2(320)는 엔드 노드-5(322)로부터 제1 동기 프레임 및 제1 후속 프레임을 수신할 수 있다. 스위치-2(320)는 제1 동기 프레임 및 제1 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다(S615). 먼저, 스위치-2(320)는 제1 동기 프레임으로부터 엔드 노드-5(322)의 링크 지연 시간 정보를 획득할 수 있고, 제1 후속 프레임으로부터 제1 동기 프레임의 전송 시간 정보를 획득할 수 있다. 스위치-2(320)는 "제1 동기 프레임의 전송 시간 + 엔드 노드-5(322)의 링크 지연 시간"을 엔드 노드-5(322)의 시간으로 결정할 수 있다.

스위치-2(320)는 스위치-2(320)의 시간과 엔드 노드-5(322) 시간의 차이를 산출할 수 있고, 시간의 차이에 기초하여 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간의 시간 동기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 시간의 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우, 스위치-2(320)는 엔드 노드-5(322)와 동기 상태인 것으로 판단할 수 있고, 시간 경과 플래그를 "0"으로 설정할 수 있다. 반면, 시간의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 스위치-2(320)는 엔드 노드-5(322)와 비동기 상태인 것으로 판단할 수 있고, 시간 경과 플래그를 "1"로 설정할 수 있다.

스위치-2(320)는 제2 동기 프레임을 생성할 수 있다. 제2 동기 프레임은 도 8을 참조하여 설명된 동기 프레임(800)과 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 제2 동기 프레임의 시간 경과 플래그 필드(813)는 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간이 동기 상태로 판단된 경우 "0"으로 설정될 수 있고, 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간이 비동기 상태로 판단된 경우 "1"로 설정될 수 있다.

제2 동기 프레임의 비동기 MAC 주소 필드(812)는 시간 경과 플래그 필드(813)에 의해 지시되는 플래그를 가지는 통신 노드(예를 들어, 스위치-2(320))의 식별자를 포함할 수 있다. 비동기 MAC 주소 필드(812)는 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간이 동기 상태로 판단된 경우 설정되지 않을 수 있고, 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간이 비동기 상태로 판단된 경우 스위치-2(320)의 식별자를 포함할 수 있다. 제2 동기 프레임의 링크 지연 시간 필드(818)는 스위치-2(320)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다.

스위치-2(320)는 시간 동기의 검증을 요청한 엔드 노드-1(311) 방향으로 제2 동기 프레임을 전송할 수 있다(S620). 예를 들어, 스위치-2(320)는 제2 동기 프레임을 스위치-1(310)로 전송할 수 있다. 스위치-2(320)는 제2 동기 프레임이 전송된 시간을 기록할 수 있고, 제2 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 제2 후속 프레임을 생성할 수 있다. 제2 후속 프레임의 타임스탬프 필드(918)는 제2 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 후속 프레임은 도 9를 참조하여 설명된 후속 프레임(900)과 동일할 수 있다. 스위치-2(320)는 시간 동기의 검증을 요청한 엔드 노드-1(311) 방향으로 제2 후속 프레임을 전송할 수 있다(S625). 예를 들어, 스위치-2(320)는 제2 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 스위치(310, 320)에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송에 대한 구체적인 실시예는 다음과 같다.

도 11은 차량 네트워크의 스위치에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 스위치-1(310)은 엔드 노드-2(312)로부터 수신한 동기 프레임 및 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-1(310)과 엔드 노드-2(312) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다. 스위치-1(310)은 시간 동기의 검증 결과(예를 들어, 비동기 MAC 주소, 시간 경과 플래그 등), 스위치-1(310)에서 링크 지연 시간 정보 등을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 동기 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다. 그 후에, 스위치-1(310)은 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 후속 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다.

또한, 스위치-1(310)은 엔드 노드-3(313)으로부터 수신한 동기 프레임 및 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-1(310)과 엔드 노드-3(313) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다. 스위치-1(310)은 시간 동기의 검증 결과(예를 들어, 비동기 MAC 주소, 시간 경과 플래그 등), 스위치-1(310)에서 링크 지연 시간 정보 등을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다. 그 후에, 스위치-1(310)은 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 후속 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다.

한편, 스위치-1(310)은 엔드 노드-2(312)에 대한 시간 동기의 검증 결과와 엔드 노드-3(313)에 대한 시간 동기의 검증 결과를 하나의 동기 프레임으로 다중화할 수 있으며, 다중화된 동기 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다. 다중화된 동기 프레임은 스위치-1(310)에서 링크 지연 시간 정보를 더 포함할 수 있다. 다중화된 동기 프레임의 전송 후에 후속 프레임이 전송될 수 있다.

스위치-2(320)는 엔드 노드-4(321)로부터 수신한 동기 프레임 및 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-2(320)와 엔드 노드-4(321) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다. 스위치-2(320)는 시간 동기의 검증 결과(예를 들어, 비동기 MAC 주소, 시간 경과 플래그 등), 스위치-2(320)에서 링크 지연 시간 정보 등을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 그 후에, 스위치-2(320)는 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다.

또한, 스위치-2(320)는 엔드 노드-5(322)로부터 수신한 동기 프레임 및 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-2(320)와 엔드 노드-5(322) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다. 스위치-2(320)는 시간 동기의 검증 결과(예를 들어, 비동기 MAC 주소, 시간 경과 플래그 등), 스위치-2(320)에서 링크 지연 시간 정보 등을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 그 후에, 스위치-2(320)는 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다.

스위치-2(320)는 엔드 노드-6(323)으로부터 수신한 동기 프레임 및 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-2(320)와 엔드 노드-6(323) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다. 스위치-2(320)는 시간 동기의 검증 결과(예를 들어, 비동기 MAC 주소, 시간 경과 플래그 등), 스위치-2(320)에서 링크 지연 시간 정보 등을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있고, 동기 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다. 그 후에, 스위치-2(320)는 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 후속 프레임을 스위치-1(310)에 전송할 수 있다.

한편, 스위치-2(320)는 엔드 노드-4(321)에 대한 시간 동기의 검증 결과, 엔드 노드-5(322)에 대한 시간 동기의 검증 결과 및 엔드 노드-6(323)에 대한 시간 동기의 검증 결과를 하나의 동기 프레임으로 다중화할 수 있으며, 다중화된 동기 프레임을 스위치-2(320)에 전송할 수 있다. 다중화된 동기 프레임은 스위치-2(320)에서 링크 지연 시간 정보를 더 포함할 수 있다. 다중화된 동기 프레임의 전송 후에 후속 프레임이 전송될 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 스위치-1(310)은 스위치-2(320)로부터 제2 동기 프레임 및 제2 후속 프레임을 수신할 수 있다. 스위치-1(310)은 제2 동기 프레임 및 제2 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다(S630). 먼저, 스위치-1(310)은 제2 동기 프레임으로부터 스위치-2(320)의 링크 지연 시간 정보를 획득할 수 있고, 제2 후속 프레임으로부터 제2 동기 프레임의 전송 시간 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 스위치-1(310)은 "제2 동기 프레임의 전송 시간 + 스위치-2(320)의 링크 지연 시간"을 스위치-2(320)의 시간으로 결정할 수 있다.

스위치-1(310)은 스위치-1(310)의 시간과 스위치-2(320) 시간의 차이를 산출할 수 있고, 시간의 차이에 기초하여 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간의 시간 동기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 시간의 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우, 스위치-1(310)는 스위치-2(320)와 동기 상태인 것으로 판단할 수 있고, 시간 경과 플래그를 "0"으로 설정할 수 있다. 반면, 시간의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 스위치-1(310)은 스위치-2(320)와 비동기 상태인 것으로 판단할 수 있고, 시간 경과 플래그를 "1"로 설정할 수 있다.

스위치-1(310)은 제3 동기 프레임을 생성할 수 있다. 제3 동기 프레임은 도 8을 참조하여 설명된 동기 프레임(800)과 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 제3 동기 프레임의 시간 경과 플래그 필드(813)는 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간이 동기 상태로 판단된 경우 "0"으로 설정될 수 있고, 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간이 비동기 상태로 판단된 경우 "1"로 설정될 수 있다.

제3 동기 프레임의 비동기 MAC 주소 필드(812)는 시간 경과 플래그 필드(813)에 의해 지시되는 플래그를 가지는 통신 노드(예를 들어, 스위치-1(310))의 식별자를 포함할 수 있다. 비동기 MAC 주소 필드(812)는 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간이 동기 상태로 판단된 경우 설정되지 않을 수 있고, 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간이 비동기 상태로 판단된 경우 스위치-1(310)의 식별자를 포함할 수 있다. 제3 동기 프레임의 링크 지연 시간 필드(818)는 스위치-1(310)에서 링크 지연 시간 정보를 포함할 수 있다. 또한, 제3 동기 프레임은 제2 동기 프레임에 포함된 "비동기 MAC 주소 - 시간 경과 플래그"를 더 포함할 수 있다.

스위치-1(310)은 제3 동기 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다(S635). 스위치-1(310)은 제3 동기 프레임이 전송된 시간을 기록할 수 있고, 제3 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 제3 후속 프레임을 생성할 수 있다. 제3 후속 프레임의 타임스탬프 필드(918)는 제3 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 제3 후속 프레임은 도 9를 참조하여 설명된 후속 프레임(900)과 동일할 수 있다. 스위치-1(310)은 제3 후속 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다(S640). 스위치(310)에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송에 대한 구체적인 실시예는 다음과 같다.

도 12는 차량 네트워크의 스위치에서 동기 프레임 및 후속 프레임의 전송의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.

도 12를 참조하면, 스위치-1(310)은 스위치-2(320)로부터 수신한 동기 프레임 및 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 스위치-1(310)과 스위치-2(320) 간의 시간 동기를 검증할 수 있다. 스위치-1(310)은 시간 동기의 검증 결과(예를 들어, 비동기 MAC 주소, 시간 경과 플래그 등), 스위치-1(310)에서 링크 지연 시간 정보 등을 포함하는 동기 프레임을 생성할 수 있다. 또한, 동기 프레임은 스위치-2(320)로부터 수신된 동기 프레임에 포함된 "비동기 MAC 주소 - 시간 경과 플래그(예를 들어, 스위치-2(320)와 스위치-2(320)에 연결된 엔드 노드들(321, 322, 323) 간의 시간 동기 검증 결과)"를 더 포함할 수 있다. 스위치-1(310)은 동기 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다. 그 후에, 스위치-1(310)은 동기 프레임의 전송 시간 정보를 포함하는 후속 프레임을 엔드 노드-1(311)에 전송할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 엔드 노드-1(311)은 스위치-1(310)로부터 제3 동기 프레임 및 제3 후속 프레임을 수신할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 제3 동기 프레임 및 제3 후속 프레임에 포함된 정보에 기초하여 차량 네트워크를 구성하는 통신 노드들의 시간 동기를 검증할 수 있다(S645). 먼저, 엔드 노드-1(311)은 제3 동기 프레임으로부터 스위치-1(310)의 링크 지연 시간 정보를 획득할 수 있고, 제3 후속 프레임으로부터 제3 동기 프레임의 전송 시간 정보를 획득할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 "제3 동기 프레임의 전송 시간 + 스위치-1(310)의 링크 지연 시간"을 스위치-1(310)의 시간으로 결정할 수 있다.

엔드 노드-1(311)은 엔드 노드-1(311)의 시간과 스위치-1(310)의 시간의 차이를 산출할 수 있고, 시간의 차이에 기초하여 엔드 노드-1(311)과 스위치-1(310) 간의 시간 동기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 시간의 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우, 엔드 노드-1(311)은 스위치-1(310)과 동기 상태인 것으로 판단할 수 있다. 반면, 시간의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 엔드 노드-1(311)은 스위치-1(310)과 비동기 상태인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 엔드 노드-1(311)은 제3 동기 프레임에 포함된 "비동기 MAC 주소 - 시간 경과 플래그"를 기초로 비동기 상태인 통신 노드를 확인할 수 있다. 예를 들어, 엔드 노드-1(311)은 제3 동기 프레임의 시간 경과 플래그 필드(813)가 1로 설정된 경우, 해당 비동기 MAC 주소 필드(812)에 의해 지시되는 통신 노드가 비동기 상태인 것으로 판단할 수 있다. 엔드 노드-1(311)은 비동기 상태로 판단된 통신 노드와 시간 동기화 절차를 다시 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 노드의 동작 방법으로서,
시간 동기의 검증을 요청하는 제1 프레임을 제2 통신 노드에 전송하는 단계;
상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간에 프레임이 전송되는 데 소요되는 시간인 상기 제2 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제2 프레임을 수신하는 단계;
상기 제2 통신 노드로부터 상기 제2 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제3 프레임을 수신하는 단계;
상기 제2 통신 노드의 링크 지연 시간 및 상기 제2 프레임의 전송 시간에 기초하여 상기 제2 통신 노드의 시간을 결정하는 단계; 및
상기 제1 통신 노드의 시간과 상기 제2 통신 노드의 시간 차이에 기초하여 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 프레임은 동기 상태 또는 비동기 상태인 통신 노드를 지시하는 정보를 더 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 통신 노드를 지시하는 정보는 동기 상태 또는 비동기 상태를 지시하는 플래그(flag) 및 상기 플래그에 의해 지시되는 상태를 가지는 통신 노드의 식별자를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 통신 노드의 시간을 결정하는 단계는,
상기 링크 지연 시간과 상기 전송 시간의 합을 상기 제2 통신 노드의 시간으로 결정하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간은 동기 상태인 것으로 판단되고, 상기 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간은 비동기 상태인 것으로 판단되는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 통신 노드의 동작 방법은,
시간 동기의 검증 결과를 포함하는 제4 프레임을 제3 통신 노드에 전송하는 단계; 및
상기 제4 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제5 프레임을 상기 제3 통신 노드에 전송하는 단계를 더 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 검증 결과는 동기 상태 또는 비동기 상태를 지시하는 플래그 및 상기 플래그에 의해 지시되는 상태를 가지는 통신 노드의 식별자를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제4 프레임은 상기 제1 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 더 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 통신 노드는 마스터(master) 노드인, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 프레임은 통신 노드들 간의 시간 동기화가 완료된 후에 전송되는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
이더넷(ethernet) 기반의 차량 네트워크(network)에서 제1 통신 노드의 동작 방법으로서,
시간 동기의 검증을 요청하는 제1 프레임을 제2 통신 노드로부터 수신하는 단계;
상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간에 프레임이 전송되는 데 소요되는 시간인 상기 제1 통신 노드의 링크 지연 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제2 프레임을 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계; 및
상기 제2 프레임의 전송 시간을 지시하는 정보를 포함하는 제3 프레임을 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하며,
상기 제2 통신 노드의 링크 지연 시간 및 상기 제2 프레임의 전송 시간은 통신 노드들 간의 시간 동기를 검증하기 위하여 사용되는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제2 프레임은 동기 상태 또는 비동기 상태인 통신 노드를 지시하는 정보를 더 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 통신 노드를 지시하는 정보는 동기 상태 또는 비동기 상태를 지시하는 플래그(flag) 및 상기 플래그에 의해 지시되는 상태를 가지는 통신 노드의 식별자를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제2 통신 노드는 마스터(master) 노드인, 제1 통신 노드의 동작 방법.