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KR20120041990A - 이종 프로토콜 간 대용량 데이터 전송을 위한 데이터 전송 시스템 및 그 데이터 전송 방법 - Google Patents

이종 프로토콜 간 대용량 데이터 전송을 위한 데이터 전송 시스템 및 그 데이터 전송 방법 Download PDF

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KR20120041990A KR1020100103432A KR20100103432A KR20120041990A KR 20120041990 A KR20120041990 A KR 20120041990A KR 1020100103432 A KR1020100103432 A KR 1020100103432A KR 20100103432 A KR20100103432 A KR 20100103432A KR 20120041990 A KR20120041990 A KR 20120041990A
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Abstract

본 발명은 자동차에서 사용되는 이종 프로토콜 간 데이터 전송을 위한 시스템 및 그 데이터 전송 방법에 관한 것으로, 게이트웨이가 플렉스레이(FlexRay) 제어기로부터 모든 데이터를 전송받은 후 이를 CAN(Controller Area Network)에 전송하지 않고 CAN 제어기가 수신할 수 있는 만큼씩만 플렉스레이로부터 전송받아 이를 CAN 제어기에 전송해줌으로써 대용량의 데이터를 전송하는 경우에도 전송 지연 및 손실을 최소화할 수 있다.

Description

이종 프로토콜 간 대용량 데이터 전송을 위한 데이터 전송 시스템 및 그 데이터 전송 방법{Data transmission system and method for transmitting data between different type protocols}
본 발명은 데이터 전송 시스템 및 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차에 적용되는 이종 프로토콜 간에 지연 및 손실을 최소화하면서 대용량의 데이터를 보다 효율적으로 전송할 수 있도록 해주는 데이터 전송 시스템 및 전송 방법에 관한 것이다.
현재 자동차의 내부 통신 네트워크에는 다양한 통신 프로토콜들이 적용되어 사용되고 있다. 이러한 통신 프로토콜로는 차량용 근거리 통신망(LAN)의 표준 인터페이스 규격으로 가장 많이 보급되어 있는 CAN(Controller Area Network), 가격대 성능비가 뛰어난 단선의 차량 LAN 통신 표준인 상호연결망(LIN), 최근 차세대 차량용 통신으로 주목받고 있는 차세대 엑스 바이 와이어(Anything by Wire; 'X-by-Wire') 시스템용 통신 표준인 플레스레이(FlexRay) 등이 있다.
이 중에서 CAN 통신은 최대 8바이트의 크기를 가지는 데이터를 장비 ID의 우선순위에 기반하여 전송하는 방식이다. 이때 네트워크 토폴로지(topology)는 버스 형태를 가지며, 한 네트워크에 존재하는 여러 노드가 오류 없이 통신하기 위해 충돌 감지 기능을 이용하여 우선순위가 가장 높은 한 노드만 송신할 수 있도록 조정된다.
그리고 플렉스레이는 정적 세그먼트에 대한 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 동적 세그먼트에 대한 FTDMA(Flexible Time-Division Multiple-Access) 배열을 사용하는 것으로 규정된다. 이러한 플렉스레이는 최대 254 바이트의 크기를 가지는 데이터를 자신에게 할당된 시간에만 보내도록 하는 고정슬롯(static slot) 방식 및 우선순위에 기반한 가변슬롯(dynamic slot) 방식을 이용한다. 따라서 플렉스레이는 시분할 및 우선순위 기반 다중접속 방식을 동시에 지원할 수 있어 유연한 네트워크 구성이 가능하며, 네트워크 토폴러지는 버스 및 스타 형태를 갖는다. 또한, 전송속도는 최대 10Mbps이며 백업채널을 설정하여 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 CAN 통신 방식과 플렉스레이 통신 방식을 비교 정리하면 표 1과 같다.
Figure pat00001
이처럼 CAN 통신 방식과 플렉스레이 통신 방식은 통신 속도 및 전송 방식에 있어서 차이가 있다. 따라서 이러한 이종 프로토콜 간 데이터 전송시에는 서로 다른 프로토콜에 따라 상이한 전송 사이즈 등의 내부 전송 방식의 차이를 고려하여 데이터를 처리해주는 게이트웨이가 사용되고 있으며 이러한 게이트웨이를 통해 전송 지연을 최소화하고 있다.
이러한 게이트웨이를 이용한 CAN과 플렉스레이 사이의 데이터 통신에 있어서, 플렉스레이 제어기가 CAN 제어기에 데이터를 전송시 게이트 웨이는 플렉스레이 제어기로부터 전송 대상 데이터를 일단 모두 수신한 후 수신된 데이터를 CAN 방식에 따라 CAN 제어기에 전송해주는 방법이 사용되고 있다.
그런데 이처럼 게이트웨이가 전송 대상 데이터를 플렉스레이 제어기로부터 모두 수신한 후 이를 CAN 제어기에 전송시, 전송 대상 데이터의 용량이 큰 경우 CAN 통신 방식에 의해 규정된 타이밍 파라메터(toB, toC)를 만족시키지 못하는 경우가 발생할 수 있으며 그러한 경우 상당한 통신 지연 또는 데이터 손실을 유발할 수 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 데이터 전송능력이 다른 이종 프로토콜 간의 데이터 전송 방식을 개선하여 데이터 전송시 지연 및 손실을 최소화하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 전송 시스템은 제 1 통신 방식과 제 2 통신 방식 사이의 데이터 전송을 중개하는 게이트웨이, 상기 제 1 통신 방식에 따라 데이터를 전송하며, 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 상기 게이트웨이에 전달하는 제 1 제어기 및 상기 제 2 통신 방식에 따라 데이터를 수신하며, 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보를 상기 게이트웨이에 전달하는 제 2 제어기를 포함하며, 상기 게이트웨이는 상기 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보, 상기 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보 및 상기 제 2 제어기에 이미 전송된 데이터 양에 대한 정보를 근거로 전송 요청 데이터의 크기를 계산한 후 해당 정보를 상기 제 1 제어기에 전달한다.
본 발명의 데이터 전송 시스템에서 상기 제 1 제어기는 플렉스레이(FlexRay) 제어기이며, 상기 제 2 제어기는 CAN(Controller Area Network) 제어기일 수 있다.
이때, 상기 제 1 제어기는 SF(Start Frame) 메시지에 상기 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 포함시켜 상기 게이트웨이에 전달하며, 상기 제 2 제어기는 FC(Flow Control) 메시지에 상기 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보를 포함시켜 상기 게이트웨이에 전달한다.
본 발명의 데이터 전송 시스템에서 상기 게이트웨이는 전송해야 할 데이터의 크기가 상기 수신 가능한 데이터의 크기보다 큰 경우 상기 제 2 제어기의 수신 허용 가능한 최대 CF(Consecutive Frame)의 수에 대응되는 크기를 상기 전송 요청 데이터의 크기로 정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 전송 방법은 제 1 통신 방식을 사용하는 제 1 제어기와 제 2 통신 방식을 사용하는 제 2 제어기 간의 데이터 전송에 있어서, 상기 제 1 제어기로부터 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 제공받는 제 1 단계, 상기 제 2 제어기로부터 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보를 제공받는 제 2 단계, 상기 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보, 상기 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보 및 이미 전송된 데이터 양에 대한 정보를 근거로 전송 요청 데이터의 크기를 계산하는 제 3 단계 및 상기 전송 요청 데이터에 대한 정보를 상기 제 1 제어기에 전달하여 상기 제 1 제어기로부터 상기 전송 요청 데이터의 크기 만큼의 데이터를 전송받아 상기 제 1 제어기에 전송하는 제 4 단계를 포함한다.
본 발명은 데이터 전송 능력이 서로 다른 이종 통신 프로토콜 간에 대용량의 데이터를 전송시 전송 지연 및 데이터 손실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 프로토콜 간 데이터 전송 시스템의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 시스템에서의 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 타이밍 챠트.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 프로토콜 간 데이터 전송 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1의 데이터 전송 시스템은 CAN 제어기(10), 플렉스레이 제어기(20) 및 게이트웨이(GW)(30)를 포함한다.
CAN 제어기(10)는 게이트웨이(30)에 주기적으로 CAN 메시지를 전송하여 데이터 전송을 요청하며, 데이터 수신시 게이트웨이(30)에게 자신이 수신 가능한 데이터 크기(버퍼 사이즈)에 대한 정보를 알려준다. 즉, CAN 제어기(10)는 데이터 전송을 요청하는 Req 메시지를 게이트웨이(30)에 전송한 후 그에 대한 응답으로 FF(First Frame) 메시지가 수신되면, 게이트웨이(30)에 FC(Flow Control) 메시지를 전송하게 되는데 이 FC 메시지에 자신이 수신할 수 있는 최대 데이터 사이즈에 대한 정보를 포함시켜 전송한다.
플렉스레이 제어기(20)는 게이트웨이(30)로부터 Req 메시지가 수신되면, 자신이 CAN 제어기(10)에 전송해 줄 전체 전송 데이터의 크기에 대한 정보를 게이트웨이(30)에 알려주고, 게이트웨이(30)로부터의 요청에 따라 전체 전송 데이터를 요청된 만큼씩 분할하여 게이트웨이(30)에 전송한다. 즉, 플렉스레이 제어기(20)는 전송 대상 데이터를 게이트웨이(30)에 한꺼번에 모두 전송하지 않고 게이트웨이(30)의 요청에 따라 분할하여 게이트웨이(30)에 전송한다. 이를 위해, 플렉스레이 제어기(20)는 게이트웨이(30)로부터 Req 메시지가 수신되면 그에 대한 응답으로 SF(Start Frame) 메시지를 게이트웨이(30)에 전송하는데 이 SF 메시지에 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 포함시켜 전송한다.
게이트웨이(30)는 서로 다른 통신 방식을 사용하는 CAN 제어기(10)와 플렉스레이 제어기(20) 사이의 데이터 송수신이 가능하도록 CAN 통신 방식과 플렉스레이 통신 방식을 중개한다. 특히 본 발명의 게이트웨이(30)는 CAN 제어기(10)로부터 제공받은 버퍼 사이즈에 대한 정보, 플렉스레이 제어기(20)로부터 제공받은 전체 전송 데이터에 대한 정보 및 CAN 제어기(10)에 전송된 데이터 양에 대한 정보를 이용하여 플렉스레이 제어기(20)에게 CAN 제어기(10)가 수신할 수 있는 정도의 데이터만을 전송 요청한다. 즉, 게이트웨이(30)는 데이터 전송 능력이 큰 플렉스레이 제어기(20)에서 데이터 전송 능력이 상대적으로 작은 CAN 제어기(20)로의 데이터 전송을 중개시, 전송해야 할 데이터가 CAN 제어기(10)의 버퍼 사이즈를 초과하는 경우, 플렉스레이 제어기(20)로부터 전송 데이터를 한꺼번에 모두 전송받지 않고 CAN 제어기(10)에서 수용할 수 있는 크기 만큼씩 나누어 전송받는다.
도 2는 도 1의 시스템에서의 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 타이밍 챠트이다.
CAN 제어기(10)가 데이터 전송을 요청하는 Req 메시지를 CAN 통신 방식에 따른 메시지 포맷으로 게이트웨이(30)에 전송하면, 게이트웨이(30)는 해당 신호를 플렉스레이 방식의 메시지 포맷으로 변환하여 플렉스레이 제어기(20)에 전송한다.
Req 메시지를 수신한 플렉스레이 제어기(20)는 CAN 제어기(10)에 전송해 줄 데이터가 있는 경우 SF(Start Frame) 메시지를 게이트웨이(30)에 전송한다. 이때, SF 메시지에는 CAN 제어기(10)에 전송해 줄 전체 전송 데이터의 크기에 대한 정보가 포함된다.
SF 메시지를 수신한 게이트웨이(30)는 SF 메시지에 포함된 전송 데이터를 CAN 방식의 FF(First Frame) 메시지로 변환하여 CAN 제어기(10)에 전송한다. 그리고 게이트웨이(30)는 나머지 전송해 주어야 할 데이터를 CAN 통신 방식의 CF(Consecutive Frame) 메시지로 전송시 필요한 CF(Consecutive Frame)의 개수(전체 CF 개수)를 계산한다.
즉, 게이트웨이(30)는 전체 전송 대상 데이터의 크기에서 이미 CAN 제어기(10)에 전송한 데이터(FF에 포함시켜 전송한 데이터)의 크기를 뺀 후 이를 CF의 크기로 나누어 줌으로써 전체 CF 개수를 계산한다.
FF 메시지를 수신한 CAN 제어기(10)는 이에 응답하여 FC(Flow Control) 메시지를 게이트웨이(30)에 전송한다. 이때, FC 메시지에는 CAN 제어기(10)가 수신 가능한 데이터의 크기(버퍼 사이즈)에 대한 정보가 포함된다.
FC 메시지를 수신한 게이트웨이(30)는 전체 CF 개수가 FC 메시지에 포함된 버퍼 사이즈보다 큰 경우 즉 전송해 주어야 할 데이터를 한번에 모두 CAN 제어기(10)에 전송할 수 없는 경우, 전송 요청 데이터의 크기를 계산한 후 해당 정보를 FC 메시지에 포함시켜 플렉스레이 제어기(20)에 전송한다. 즉, 게이트웨이(30)는 플렉스레이 제어기(20)로부터 모든 전송 데이터를 한꺼번에 전송받지 않고 CAN 제어기(10)가 수신할 수 있는 데이터 크기를 계산한 후 그 정보를 플렉스레이 제어기(20)에 전달한다.
이때, 전송 요청 데이터의 크기는 CAN 제어기(10)가 수신 가능한 데이터의 크기가 된다.
게이트웨이(30)로부터 FC 메시지를 수신한 플렉스레이 제어기(20)는 게이트웨이(30)로부터 요청된 만큼의 데이터만을 플렉스레이 통신 방식의 CF 메시지를 이용하여 연속적으로 게이트웨이(30)에 전송한다.
플렉스레이 제어기(20)로부터 CF 메시지가 수신되면, 게이트웨이(30)는 이를 CAN 방식의 CF 메시지로 변환하여 실시간으로 CAN 제어기(10)에 전송한다. 그리고, 게이트웨이(30)는 CAN 제어기(10)에 전송한 CF의 개수를 카운트하여 저장한다.
CF 메시지를 모두 수신한 CAN 제어기(10)는 버퍼 사이즈에 대한 정보가 포함된 FC 메시지를 다시 게이트웨이(30)에 전송한다.
CAN 제어기(10)로부터 FC 메시지를 수신한 게이트웨이(30)는 FC 메시지에 포함된 버퍼 사이즈와 전송해야 할 CF의 개수(전체 전송해야 할 CF의 개수에서 이미 전송해준 CF의 개수를 뺀 값)를 비교하여 전송 요청 데이터를 다시 계산한다.
즉, 전송해야 할 CF의 개수가 여전히 CAN 제어기(10)의 버퍼 사이즈보다 큰 경우, 게이트웨이(30)는 상술한 바와 같이 BSmax에 대응되는 데이터의 크기를 전송 요청 데이터의 크기로 정하고 해당 정보를 FC 메시지에 포함시켜 플렉스레이 제어기(20)에 전송한다. 이 경우 상술한 CF 메시지 전송 과정이 반복 수행된다.
그러나 전송해야 할 CF의 개수가 CAN 제어기(10)에서 버퍼 사이즈보다 작거나 같은 경우, 게이트웨이(30)는 전송해야 할 CF의 개수에 대응되는 데이터의 크기를 전송 요청 데이터의 크기로 정하고 해당 정보를 FC 메시지에 포함시켜 플렉스레이 제어기(20)에 전송한다.
게이트웨이(30)로부터 FC 메시지를 수신한 플렉스레이 제어기(20)는 게이트웨이(30)로부터 요청된 만큼의 데이터(남아 있는 전송 대상 데이터 모두)를 플렉스레이 통신 방식의 CF 메시지를 이용하여 연속적으로 게이트웨이(30)에 전송하며, CF 메시지를 수신한 게이트웨이(30)는 이를 CAN 방식의 CF 메시지로 변환하여 CAN 제어기(10)로 전송한다.
10 : CAN 제어기 20 : 플렉스레이 제어기
30 : 게이트웨이

Claims (6)

  1. 제 1 통신 방식과 제 2 통신 방식 사이의 데이터 전송을 중개하는 게이트웨이;
    상기 제 1 통신 방식에 따라 데이터를 전송하며, 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 상기 게이트웨이에 전달하는 제 1 제어기; 및
    상기 제 2 통신 방식에 따라 데이터를 수신하며, 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보를 상기 게이트웨이에 전달하는 제 2 제어기를 포함하며,
    상기 게이트웨이는
    상기 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보, 상기 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보 및 상기 제 2 제어기에 이미 전송된 데이터 양에 대한 정보를 근거로 전송 요청 데이터의 크기를 계산한 후 해당 정보를 상기 제 1 제어기에 전달하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 제어기는 플렉스레이(FlexRay) 제어기이며, 상기 제 2 제어기는 CAN(Controller Area Network) 제어기인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 제어기는
    SF(Start Frame) 메시지에 상기 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 포함시켜 상기 게이트웨이에 전달하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 제어기는
    FC(Flow Control) 메시지에 상기 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보를 포함시켜 상기 게이트웨이에 전달하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 게이트웨이는
    전송해야 할 데이터의 크기가 상기 수신 가능한 데이터의 크기보다 큰 경우 상기 제 2 제어기의 수신 허용 가능한 최대 CF(Consecutive Frame)의 수에 대응되는 크기를 상기 전송 요청 데이터의 크기로 정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  6. 제 1 통신 방식을 사용하는 제 1 제어기와 제 2 통신 방식을 사용하는 제 2 제어기 간의 데이터 전송 방법에 있어서,
    상기 제 1 제어기로부터 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보를 제공받는 제 1 단계;
    상기 제 2 제어기로부터 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보를 제공받는 제 2 단계;
    상기 전송 대상 데이터의 크기에 대한 정보, 상기 수신 가능한 데이터의 크기에 대한 정보 및 이미 전송된 데이터 양에 대한 정보를 근거로 전송 요청 데이터의 크기를 계산하는 제 3 단계; 및
    상기 전송 요청 데이터에 대한 정보를 상기 제 1 제어기에 전달하여 상기 제 1 제어기로부터 상기 전송 요청 데이터의 크기 만큼의 데이터를 전송받아 상기 제 1 제어기에 전송하는 제 4 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
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