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KR20150050960A - 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법과 이를 이용하는 장치들 - Google Patents

패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법과 이를 이용하는 장치들 Download PDF

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KR20150050960A
KR20150050960A KR1020130132268A KR20130132268A KR20150050960A KR 20150050960 A KR20150050960 A KR 20150050960A KR 1020130132268 A KR1020130132268 A KR 1020130132268A KR 20130132268 A KR20130132268 A KR 20130132268A KR 20150050960 A KR20150050960 A KR 20150050960A
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KR
South Korea
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packet
ethernet
packets
protocol
data
Prior art date
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Application number
KR1020130132268A
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English (en)
Inventor
백남석
이선용
김경수
Original Assignee
(주)티에이치엔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by (주)티에이치엔 filed Critical (주)티에이치엔
Priority to KR1020130132268A priority Critical patent/KR20150050960A/ko
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Abstract

패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법은 게이트웨이가 전자 제어 장치로부터 전송된 타 프로토콜 패킷의 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징(packaging)하는 단계, 상기 게이트웨이가, 상기 타 프로토콜 패킷의 전체가 상기 이더넷 패킷의 상기 데이터 필드에 패키징 된 상태로 상기 타 프로토콜 패킷의 일부를 추출하는 단계 및 상기 게이트웨이가, 상기 일부에 기초하여 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열하는 단계를 포함한다.

Description

패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법과 이를 이용하는 장치들{METHOD FOR REARRANGING TRANSMISSION ORDER OF PACKET AND APPARATUSES USING THE SAME}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법에 관한 것으로, 특히 타 프로토콜의 패킷 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징한 상태에서 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열할 수 있는 방법과 이를 이용하는 장치들에 관한 것이다.
자동차 내부의 편의, 안전, 멀티미디어에 관련된 서브시스템부터 동력전달을 담당하는 파워 트레인(power tain)에 이르는 다양한 서브시스템은 다수의 전자 제어 장치들(electronic control units)을 통해 제어되고 있다.
상기 다수의 전자제어 장치를 제어하기 위하여, CAN 통신, LIN(local interconnect network) 통신, K-LINE 통신, 및 FlexRay 통신 등의 다양한 제어 네트워크 기술이 사용되고 있다.
CAN 통신은 차량용 근거리 통신망의 표준 인터페이스(interface) 규격으로 가장 많이 보급되어 있는 통신 방식이다. CAN 통신의 전송속도는 최대 1Mbps로 단일 채널을 이용한다. CAN 통신은 주로 엔진(engine)이나 자동 변속기와 같은 파워 트레인 시스템의 제어, 자동차의 문이나 에어컨(air conditioner)과 같은 바디 시스템(body system)의 제어에 사용된다. CAN 통신은 자동차 이외에도 공장 자동화, 선박, 의료기기, 및 산업기기 등의 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.
LIN 통신은 저가의 시리얼 버스 통신 프로토콜로서 주로 차량 내부의 편의 기능 제공을 위한 서브시스템에 적용된다. LIN 통신의 전송속도는 최대 20kbps이다.
FlexRay 통신은 CAN 통신이나 LIN 통신보다 더 높은 통신신뢰도가 요구되거나 더 빠른 메시지 전송 속도가 요구되는 경우에 사용된다. 따라서, FlexRay 통신은 CAN 통신 또는 LIN 통신을 이용하여 구현되고 있는 서브시스템뿐만 아니라, 향상된 파워 트레인 시스템에도 적용될 수 있다. FlexRay 통신은 두 개의 10Mbps 통신 채널 이용하여 최대 20Mbps의 고속통신환경을 제공할 수 있다.
하지만, 자동차에 요구되는 전자제어 장치의 수와 제어 신호량이 증가하면서, 차량 내부의 통신복잡도가 급격히 증가하고 있다. 따라서, 증가하는 통신복잡도(즉, 통신 대역폭)를 감당할 수 있는 차량 내 통신 시스템이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 타 프로토콜의 패킷 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징한 상태에서 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열할 수 있는 방법과 이를 이용하는 장치들을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법은 게이트웨이가 전자 제어 장치로부터 전송된 타 프로토콜 패킷의 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징(packaging)하는 단계, 상기 게이트웨이가, 상기 타 프로토콜 패킷의 전체가 상기 이더넷 패킷의 상기 데이터 필드에 패키징 된 상태로 상기 타 프로토콜 패킷의 일부를 추출하는 단계 및 상기 게이트웨이가, 상기 일부에 기초하여 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 타 프로토콜 패킷은 CAN(control area network) 패킷, LIN(local interconnect network) 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷, 또는 MOST(media oriented systems transport) 패킷일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 일부는 상기 타 프로토콜 패킷의 식별자(identifier) 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 게이트웨이(gateway)는 전자 제어 장치로부터 전송된 타 프로토콜 패킷의 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징(packaging)하는 패키징 모듈, 상기 타 프로토콜 패킷의 전체가 상기 이더넷 패킷의 상기 데이터 필드에 패키징 된 상태로 상기 타 프로토콜 패킷의 일부를 추출하고 상기 일부에 기초하여 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열하는 순서 재배열 모듈을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 타 프로토콜 패킷은 CAN(control area network) 패킷, LIN(local interconnect network) 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷, 또는 MOST(media oriented systems transport) 패킷일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 일부는 상기 타 프로토콜 패킷의 식별자(identifier) 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 타 프로토콜의 패킷 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징한 상태에서 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열함으로써, 복잡한 변환과정 없이 우선순위에 따라 타 프로토콜 패킷을 이더넷 통신 네트워크를 통하여 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치를 활용하여 대역폭이 넓은 이더넷 기반의 중앙 네트워크를 효율적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 내 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 CAN 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 이더넷 패킷에 패키징 된 CAN 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 LIN 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 이더넷 패킷에 패키징 된 LIN 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 K-LINE 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 이더넷 패킷에 패키징 된 K-LINE 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 FlexRay 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 이더넷 패킷에 패키징 된 FlexRay 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 게이트웨이(gateway)의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 11은 도 1에 도시된 게이트웨이의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 타 프로토콜 패킷을 이더넷 프로토콜 패킷에 패키징하는 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 타 프로토콜 패킷이 패키징 된 이더넷 프로토콜 패킷을 언-패키징하는 방법의 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 타 프로토콜 패킷이 패키징 된 이더넷 프로토콜 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법의 흐름도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 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 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 모듈(module)이라 함은 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 수행하기 위한 하드웨어 또는 상기 하드웨어를 구동할 수 있는 소프트웨어의 기능적 또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
따라서 상기 모듈은 프로그램 코드와 상기 프로그램 코드를 수행할 수 있는 하드웨어 리소스(resource)의 논리적 단위 또는 집합을 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아니다.
본 명세서에서 패킷(packet)이라 함은 데이터 전송에서 송신 측과 수신 측에 의하여 하나의 단위로 취급되어 전송되는 데이터의 묶음을 폭넓게 의미할 수 있으며, 프레임(frame)을 포함하는 개념을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 내 통신 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량 내 통신 시스템(10)은 복수의 게이트웨이들(gateways;100, 200, 및 300)과 복수의 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각에 접속된 전자 제어 장치들(electronic control units;110, 210, 및 310)을 포함할 수 있다.
차량 내 통신 시스템(10)은 이더넷(ethernet) 기반의 중앙 네트워크를 가질 수 있다. 즉, 차량 내 통신 시스템(10)의 중앙 네트워크를 구성하고 있는 게이트웨이들(100, 200, 및 300)은 이더넷 통신을 이용하여 서로 통신할 수 있다.
이더넷 통신이 100Mbps~1000Mbps의 대역폭(bandwith)을 가질 수 있는 점에서, 차량 내 통신 시스템(10)의 중앙 네트워크가 이더넷 통신을 사용하도록 함으로써 고속의 통신 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1에서는 차량 내 통신 시스템(10)의 게이트웨이들(100, 200, 및 300)이 버스(bus) 형의 네트워크를 구성하고 있는 경우를 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
실시 예에 따라, 차량 내 통신 시스템(10)의 게이트웨이들(100, 200, 및 300)은 링(ring) 형, 스타(star) 형, 또는 트리(tree) 형의 다양한 형태의 네트워크를 구성할 수 있다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 전자 제어 장치들(110, 210, 및 310) 간의 통신을 이더넷 통신을 기반으로 하여 중계할 수 있다.
즉, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 전자 제어 장치들(110, 210, 및 310)로부터 전송된 이더넷 외의 타 프로토콜의 패킷, 예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷 등을 수신할 수 있다. 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 수신된 타 프로토콜의 패킷을 이더넷 패킷에 패키징(packaging)할 수 있다. 게이트웨이들(100, 200, 및 300)은 상기 타 프로토콜의 패킷이 패키징 된 이더넷 패킷을 이더넷 통신을 이용하여 서로 주고 받을 수 있다.
또한, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 수신된 이더넷 패킷에 패키징 된 상기 타 프로토콜의 패킷을 언-패키징(un-packaging)할 수 있다. 언-패키징 된 상기 타 프로토콜의 패킷은 게이트웨이들(100, 200 및 300) 각각과 통신하는 전자 제어 장치들(110, 210, 및 310) 각각으로 전송될 수 있다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300)은 서로 서버-클라이언트(server-client) 방식으로 통신할 수 있다. 즉, 게이트웨이(예컨대,100)는 타 프로토콜의 패킷이 패키징된 이더넷 패킷을 다른 게이트웨이들(200과 300)로 전송할 수도 있고, 타 프로토콜의 패킷이 패키징된 이더넷 패킷을 다른 게이트웨이들(200과 300)로부터 수신할 수도 있다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각의 구조, 패키징 동작, 및 언-패키징 동작에 대해서는 도 2 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명된다.
전자 제어 장치들(110, 210, 및 310) 각각은 차량 내부의 편의, 안전, 멀티미디어(multimedia)를 위한 서브시스템부터 동력전달을 담당하는 파워트레인(power train)에 이르는 다양한 서브시스템을 제어하기 위한 장치를 의미할 수 있다.
전자 제어 장치들(110, 210, 및 310) 각각은 이더넷을 제외한 타 프로토콜, 예컨대 CAN 통신, LIN 통신, K-LINE 통신, 또는 FlexRay 통신 등을 통하여 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각과 패킷을 주고 받을 수 있다.
도 2는 CAN 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, CAN 패킷(P-CAN)은 SOF(start of frame), 식별자(Identifier), RTR(remote transmission request), IDE(identifier extention), 예약비트(R0), DLC(data lenghth code), 데이터(data; Data1), CRC(cyclic redundancy check), ACK(acknowledge), EOF, 및 IFS(inter frame space)를 포함할 수 있다.
도 2의 CAN 패킷(P-CAN)은 CAN 패킷의 일 실시 예로써 ISO 표준 규격(ISO11898)에 따른 CAN 2.0A 버전의 포맷(format)을 나타낸 것이지만 본 발명의 기술적 범위가 CAN 패킷(P-CAN)의 구조에 의해 한정해석되어서는 안 된다.
SOF는 메시지 시작을 표시하며, 식별자(Identifier)는 메시지의 우선순위 정보를 포함할 수 있다.
RTR은 원격 전송 요청 비트이며 '0'일 때 CAN 패킷(P-CAN)이 데이터 전송을 위한 패킷임을 나타내고, '1'일 때 CAN 패킷(P-CAN)이 원격 전송 요청을 위한 패킷임을 나타낸다.
IDE는 표준 식별자와 확장 식별자를 구분하고, DLC는 데이터(Data1) 부분의 바이트 수를 나타낸다. CRC는 16 비트 체크섬(checksum)으로 오류를 검출하기 위한 비트이며, ACK는 CAN 패킷(P-CAN)이 정확하게 수신되었음을 나타내기 위한 비트이다.
EOF는 CAN 패킷(P-CAN)의 끝을 나타내며, IFS는 컨트롤러가 요구하는 시간의 양을 포함하는 영역이다.
이더넷 패킷(P-ETH1)은 프리앰블(Preamble), SFD(start frame delimiter), DA(destination address), SA(source address), 타입(Type), 데이터 필드(Data1'), CRC(cyclic redundancy check)을 포함할 수 있다.
프리앰블(Preamble)은 비트 동기화를 위한 부분이고, SFD는 프레임의 시작을 표시하는 기능을 한다. DA는 이더넷 패킷(P-ETH1)을 수신할 목적지의 MAC 주소(media access control address)를 나타내고, SA는 이더넷 패킷(P-ETH1)을 송신하는 송신지의 MAC 주소를 나타낸다.
타입(Type)은 이더넷 패킷(P-ETH1)의 유형을 나타내며, 데이터 필드(Data1')는 전송하려고 하는 데이터를 포함하며, CRC는 이더넷 패킷(P-ETH1)의 오류를 검출하는 데 사용된다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 외의 타 프로토콜의 패킷, 예컨대 CAN 패킷(P-CAN) 전체를 이더넷 패킷(P-ETH1)의 데이터 필드(Data1')에 패키징할 수 있다. 즉, 패키징 된 CAN 패킷(P-CAN) 전체(SOF, 식별자(Identifier), RTR, IDE, 예약비트(R0), DLC, 데이터(Data1), CRC, ACK, EOF, 및 IFS)는 이더넷 패킷(P-ETH1)의 데이터 필드(Data1')에 포함된다.
실시 예에 따라, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 패키징 후, 이더넷 패킷(P-ETH1)의 데이터 필드(Data1')를 제외한 나머지 부분들(프리앰블(Preamble), SFD, DA, SA, 타입(Type), 및 CRC)을 생성할 수 있다. 경우에 따라 불필요한 부분은 디폴트(default)로 처리될 수 있다.
따라서, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 CAN 패킷(P-CAN)을 이더넷 패킷(P-ETH1)에 패키징함으로써 변환 과정 없이 CAN 패킷(P-CAN)을 이더넷 통신망을 통하여 전송할 수 있다.
도 1을 참조하면, CAN 패킷(P-CAN) 전체가 패키징된 이더넷 패킷(P-ETH1)은 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 간에 송수신될 수 있다.
도 3은 이더넷 패킷에 패키징 된 CAN 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 통신망을 통하여 수신된 이더넷 패킷(P-ETH1)의 데이터 필드(Data1')에 포함된 CAN 패킷(P-CAN)을 언-패키징하여 전자 제어 장치들(110, 210, 및 ,310) 각각으로 전송할 수 있다.
도 2에서 설명된 패키징 과정의 역 과정(reverse process)을 통하여 도 3의 언-패키징 과정이 수행될 수 있다.
도 4는 LIN 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, LIN 패킷(P-LIN)은 싱크 브레이크(synchronization break(Synch break)), 싱크 바이트(synchronization bytes(Synch bytes)), 식별자(Identifier), 데이터(Data2), 및 체크섬(Checksum)을 포함할 수 있다.
싱크 브레이크(Synch break)는 새로운 패킷의 시작 신호로 사용될 수 있고, 싱크 바이트(Synch byte)는 동기화를 위한 특정 비트 패턴(bit pattern)으로 나타날 수 있다.
식별자(Identifier)는 송수신할 메시지의 목적에 따라 종류별로 할당된 메시지 ID로 구성된다.
데이터(Data2)는 전송하려고 하는 데이터를 포함하고, 체크섬(Checksum)은 LIN 패킷(P-LIN)의 오류를 검출하는 데 사용된다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 외의 타 프로토콜의 패킷, 예컨대 LIN 패킷(P-LIN) 전체를 이더넷 패킷(P-ETH2)의 데이터 필드(Data2')에 패키징할 수 있다. 즉, 패키징 된 LIN 패킷(P-LIN) 전체(싱크 브레이크(Synch break), 싱크 바이트(Synch byte), 식별자(Identifier), 데이터(Data2), 및 체크섬(checksum))는 이더넷 패킷(P-ETH2)의 데이터 필드(Data2')에 포함된다.
실시 예에 따라, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 패키징 후, 이더넷 패킷(P-ETH2)의 데이터 필드(Data2')를 제외한 나머지 부분들(프리앰블(Preamble), SFD, DA, SA, 타입(Type), 및 CRC)을 생성할 수 있다. 경우에 따라 불필요한 부분은 디폴트(default)로 처리될 수 있다.
따라서, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 LIN 패킷(P-LIN)을 이더넷 패킷(P-ETH2)에 패키징함으로써 변환 과정 없이 LIN 패킷(P-LIN)을 이더넷 통신망을 통하여 전송할 수 있다.
이더넷 패킷(P-ETH2)의 구조는 데이터 필드(Data2')에 LIN 패킷(P-LIN)이 패키징되는 점을 제외하면 도 1의 이더넷 패킷(P-ETH1)과 실질적으로 동일하다.
도 5는 이더넷 패킷에 패키징 된 LIN 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 통신망을 통하여 수신된 이더넷 패킷(P-ETH2)의 데이터 필드(Data2')에 포함된 LIN 패킷(P-LIN)을 언-패키징하여 전자 제어 장치들(110, 210, 및 ,310) 각각으로 전송할 수 있다.
도 4에서 설명된 패키징 과정의 역 과정(reverse process)을 통하여 도 5의 언-패키징 과정이 수행될 수 있다.
도 6은 K-LINE 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 6을 참조하면, K-LINE 패킷(P-KL)은 포맷(Format), 타겟(Target), 소스(Source), 길이(Length), 서비스 ID(Service ID), 데이터(Data3), 체크섬(Checksum)을 포함할 수 있다.
포맷(Format)은 출력할 내용과 문자형식을 정의하기 위한 부분이고, 타겟(Target)과 소스(Source)는 멀티노드 접속을 위한 선택적인 부분이다. 길이(Length)는 데이터(Data3)의 크기를 나타낸다.
포맷(Format)부터 길이(Length)까지가 헤더(header)에 속하며, 서비스 ID(Service ID)와 데이터(Data3)가 데이터 바이트에 속한다. 체크섬(Checksum)은 오류를 검출하기 위한 비트이다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 외의 타 프로토콜의 패킷, 예컨대 K-LINE 패킷(P-KL) 전체를 이더넷 패킷(P-ETH3)의 데이터 필드(Data3')에 패키징할 수 있다. 즉, 패키징 된 K-LINE 패킷(P-KL) 전체(포맷(Format), 타겟(Target), 소스(Source), 길이(Length), 서비스 ID(Service ID), 데이터(Data3), 및 체크섬(Checksum))는 이더넷 패킷(P-ETH3)의 데이터 필드(Data3')에 포함된다.
실시 예에 따라, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 패키징 후, 이더넷 패킷(P-ETH3)의 데이터 필드(Data3')를 제외한 나머지 부분들(프리앰블(Preamble), SFD, DA, SA, 타입(Type), 및 CRC)을 생성할 수 있다. 경우에 따라 불필요한 부분은 디폴트(default)로 처리될 수 있다.
따라서, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 K-LINE 패킷(P-KL)을 이더넷 패킷(P-ETH3)에 패키징함으로써 변환 과정 없이 K-LINE 패킷(P-KL)을 이더넷 통신망을 통하여 전송할 수 있다.
이더넷 패킷(P-ETH3)의 구조는 데이터 필드(Data3')에 K-LINE 패킷(P-KL)이 패키징되는 점을 제외하면 도 1의 이더넷 패킷(P-ETH1)과 실질적으로 동일하다.
도 7은 이더넷 패킷에 패키징 된 K-LINE 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 통신망을 통하여 수신된 이더넷 패킷(P-ETH3)의 데이터 필드(Data3')에 포함된 K-LINE 패킷(P-KL)을 언-패키징하여 전자 제어 장치들(110, 210, 및 ,310) 각각으로 전송할 수 있다.
도 6에서 설명된 패키징 과정의 역 과정(reverse process)을 통하여 도 7의 언-패키징 과정이 수행될 수 있다.
도 8은 FlexRay 패킷을 이더넷 패킷에 패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 8을 참조하면, FlexRay 패킷(P-FR)은 리저브드 비트(reserved bit(1), 데이터 프리앰블 지시자(data preamble indicator(2)), 널 프레임 지시자(null frame indicator(3)), 싱크 프레임 지시자(sync frame indicator(4)), 및 시작 프레임 지시자(start frame indicator(5)), 프레임 ID(Frame ID), 데이터 길이(Data length), 헤더 CRC(Header CRC), 사이클 카운트(Cycle count), 데이터(Data4), 및 CRC를 포함할 수 있다.
리저브드 비트(1)는 데이터의 송신 또는 수신 여부를 나타내고, 데이터 프리앰블 지시자(2)는 네트워크와의 연결 상태를 나타낸다. 널 프레임 지시자(3)는 데이터의 유효성을 나타내고, 싱크 프레임 지시자(4)는 동기화된 FlexRay 패킷(P-FR)을 노드에 저장할지 여부를 나타낸다. 시작 프레임 지시자(5)는 FlexRay 패킷(P-FR)이 시작 프레임인지 여부를 표시한다.
프레임 ID(Frame ID)는 FlexRay 패킷(P-FR)의 식별 및 이벤트 트리거 프레임(event trigger frame)의 우선 순위를 정하는 데 사용될 수 있다.
데이터 길이(Data length)는 데이터(Data4)의 길이를 나타내고, 헤더 CRC(Header CRC)는 전송 중의 오류를 감지하는 데 사용될 수 있다. 사이클 카운트(Cycle count)는 통신 주기가 시작될 때마다 증가되는 카운터 값이다.
리저브드 비트(1), 데이터 프리앰블 지시자(2), 널 프레임 지시자(3), 싱크 프레임 지시자(4), 시작 프레임 지시자(5), 프레임 ID(Frame ID), 데이터 길이(Data length), 헤더 CRC(Header CRC), 및 사이클 카운트(Cycle count)는 헤더에 포함된다.
데이터(Data4)는 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. CRC는 오류를 감지하는 데 사용된다.
게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 외의 타 프로토콜의 패킷, 예컨대 FlexRay 패킷(P-FR) 전체를 이더넷 패킷(P-ETH4)의 데이터 필드(Data4')에 패키징할 수 있다. 즉, 패키징 된 FlexRay 패킷(P-FR) 전체(리저브드 비트(1), 데이터 프리앰블 지시자(2), 널 프레임 지시자(3), 싱크 프레임 지시자(4), 및 시작 프레임 지시자(5), 프레임 ID(Frame ID), 데이터 길이(Data length), 헤더 CRC(Header CRC), 사이클 카운트(Cycle count), 데이터(Data4), 및 CRC)는 이더넷 패킷(P-ETH4)의 데이터 필드(Data4')에 포함된다.
실시 예에 따라, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 패키징 후, 이더넷 패킷(P-ETH4)의 데이터 필드(Data4')를 제외한 나머지 부분들(프리앰블(Preamble), SFD, DA, SA, 타입(Type), 및 CRC)을 생성할 수 있다. 경우에 따라 불필요한 부분은 디폴트(default)로 처리될 수 있다.
따라서, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 FlexRay 패킷(P-FR)을 이더넷 패킷(P-ETH4)에 패키징함으로써 변환 과정 없이 FlexRay 패킷(P-FR)을 이더넷 통신망을 통하여 전송할 수 있다.
이더넷 패킷(P-ETH4)의 구조는 데이터 필드(Data4')에 FlexRay 패킷(P-FR)이 패키징되는 점을 제외하면 도 1의 이더넷 패킷(P-ETH1)과 실질적으로 동일하다.
도 9는 이더넷 패킷에 패키징 된 FlexRay 패킷을 언-패키징하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 게이트웨이들(100, 200, 및 300) 각각은 이더넷 통신망을 통하여 수신된 이더넷 패킷(P-ETH4)의 데이터 필드(Data4')에 포함된 FlexRay 패킷(P-FR)을 언-패키징하여 전자 제어 장치들(110, 210, 및 ,310) 각각으로 전송할 수 있다.
도 8에서 설명된 패키징 과정의 역 과정(reverse process)을 통하여 도 9의 언-패키징 과정이 수행될 수 있다.
도 10은 도 1에 도시된 게이트웨이(gateway)의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 10을 참조하면, 도 1에 도시된 게이트웨이(100)의 일 실시 예에 따른 게이트웨이(100A)는 수신 회로(receiving circuit;120A)와 송신 회로(transmission circuit;130A)를 포함할 수 있다.
수신 회로(120A)는 제1패킷 타입 결정 모듈(packet type determination moduule;122)과 패키징 모듈(packging module;124)을 포함할 수 있다.
제1패킷 타입 결정 모듈(122)은 전자 제어 장치들(110) 각각으로부터 전송된 다양한 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)을 수신하고, 수신된 프로토콜의 패킷의 종류를 판단할 수 있다. 제1패킷 타입 결정 모듈(122)은 판단된 패킷의 종류에 관한 데이터와 함께 전자 제어 장치들(110) 각각으로부터 전송된 다양한 프로토콜의 패킷을 패키징 모듈(124)로 전송할 수 있다.
패키징 모듈(124)은 패킷의 종류에 관한 데이터에 기초하여 다양한 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)을 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징할 수 있다. 이 경우, 패키징 모듈(124)은 패킷의 종류에 따라 패키징을 위해서 이더넷 패킷의 데이터 필드에 할당하는 공간을 조절할 수 있다. 실시 예에 따라, 패키징 모듈(124)은 패킷 종류에 관한 데이터를 이더넷 패킷의 데이터 필드에 함께 패키징할 수도 있다.
패키징 모듈(124)은 다양한 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)이 패키징 된 이더넷 패킷을 다른 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 수신 회로(120A)는 제1패킷 타입 결정 모듈(122)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 패키징 모듈(124)은 패킷의 종류와 관계없이 다양한 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)을 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징할 수 있다.
송신 회로(130A)는 제2패킷 타입 결정 모듈(132)과 언-패키징 모듈(un-packging module;134)을 포함할 수 있다.
제2패킷 타입 결정 모듈(132)는 다른 게이트웨이(200)로부터 전송된 이더넷 패킷에 패키징 되어 있는 타 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)의 종류를 판단할 수 있다. 제2패킷 타입 결정 모듈(132)은 판단된 타 프로토콜 패킷의 종류에 관한 데이터와 함께 상기 타 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)을 언-패키징 모듈(134)로 전송할 수 있다.
언-패키징 모듈(134)은 상기 타 프로토콜 패킷의 종류에 관한 데이터에 기초하여 이더넷 패킷에 패키징 되어 있는 상기 타 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)을 언-패키징할 수 있다. 이 경우, 언-패키징 모듈(124)은 패킷의 종류에 따라 이더넷 패킷의 데이터 필드에서 언-패키징해야할 부분을 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, 송신 회로(130A)는 제2패킷 타입 결정 모듈(132)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 언-패키징 모듈(134)은 패킷의 종류와 관계없이 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징 된 다양한 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)을 언-패키징 할 수 있다.
다른 게이트웨이들(200 및 300) 각각도 게이트웨이(100A)와 같은 구조를 가질 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 게이트웨이의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 도 1에 도시된 게이트웨이(100)의 다른 실시 예에 따른 게이트웨이(100B)는 수신 회로(120B)와 송신 회로(130B)를 포함할 수 있다.
수신 회로(120B)는 패키징 모듈(124)와 순서 재배열 모듈(126)을 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 패키징 모듈(124)의 구조 및 동작은 도 10에 도시된 패키징 모듈(124)의 구조 및 동작과 실질적으로 동일하다.
순서 재배열 모듈(126)은 패키징 모듈(124)에 의해 타 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷 또는 MOST(media oriented systems transport) 패킷)이 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징 된 상태에서, 상기 타 프로토콜의 패킷의 일부(예컨대, 도 1의 CAN 패킷의 식별자(Identifier))로부터 전송 우선 순위에 관한 데이터를 추출할 수 있다.
순서 재배열 모듈(126)은 추출된 상기 데이터에 기초하여 타 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)이 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징 된 상태에서, 상기 이더넷 패킷을 전송 우선 순위에 따라 재배열 할 수 있다.
실시 예에 따라, 순서 재배열 모듈(126)은 FIFO(first in first out) 버퍼를 포함하여 구현될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 순서 재배열 모듈(126)은 송신 회로(130B)의 내부 또는 게이트웨이(100B)의 외부에 구현될 수도 있다.
송신 회로(130B)에 포함된 언-패키징 모듈(134)은 도 10의 언-패키징 모듈(134)와 실질적으로 동일한 기능을 수행한다.
다른 게이트웨이들(200 및 300) 각각도 게이트웨이(100B)와 같은 구조를 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 타 프로토콜 패킷을 이더넷 프로토콜 패킷에 패키징하는 방법의 흐름도이다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 게이트웨이(예컨대, 100)는 전자 제어 장치들(110) 각각으로부터 타 프로토콜 패킷(예컨대, CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷, 또는 MOST 패킷)을 수신할 수 있다(S10).
게이트웨이(예컨대, 100)는 수신된 상기 타 프로토콜 패킷 전체를 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징할 수 있다(S12).
게이트웨이(예컨대, 100)는 타 프로토콜 패킷 전체가 패키징 된 이더넷 패킷을 다른 게이트웨이들(예컨대, 200과 300)로 전송할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 타 프로토콜 패킷이 패키징 된 이더넷 프로토콜 패킷을 언-패키징하는 방법의 흐름도이다.
게이트웨이(예컨대, 100)는 다른 게이트웨이(예컨대, 200)로부터 타 프로토콜 패킷 전체가 패키징 된 이더넷 패킷을 수신하고, 수신된 이더넷 패킷을 언-패키징하여 상기 타 프로토콜 패킷 전체를 얻을 수 있다(S20).
게이트웨이(예컨대, 100)는 언-패키징을 통하여 얻은 상기 타 프로토콜 패킷 전체를 전자 제어 장치들(예컨대, 110)로 전송할 수 있다(S22).
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 타 프로토콜 패킷이 패키징 된 이더넷 프로토콜 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법의 흐름도이다.
도 1 내지 도 12, 및 도 14를 참조하면, 게이트웨이(예컨대, 100)는 전자 제어 장치들(110) 각각으로부터 타 프로토콜 패킷(예컨대, CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷, 또는 MOST 패킷)을 수신할 수 있다(S30).
게이트웨이(예컨대, 100)는 수신된 상기 타 프로토콜 패킷 전체를 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징할 수 있다(S32).
게이트웨이(예컨대, 100)는 타 프로토콜의 패킷(예컨대 CAN 패킷, LIN 패킷, K-LINE 패킷, 또는 FlexRay 패킷)이 이더넷 패킷의 데이터 필드에 패키징 된 상태에서, 상기 타 프로토콜의 패킷의 일부(예컨대, 도 1의 CAN 패킷의 식별자(Identifier))로부터 전송 우선 순위에 관한 데이터를 추출할 수 있다(S34).
게이트웨이(예컨대, 100)는 추출된 데이터에 기초하여 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열할 수 있다(S36).
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 차량 내 통신 시스템
100, 200, 300 : 게이트웨이(gateway)
110, 210, 310 : 전자 제어 장치들(electronic control units(ECUs))

Claims (6)

  1. 게이트웨이가 전자 제어 장치로부터 전송된 타 프로토콜 패킷의 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징(packaging)하는 단계;
    상기 게이트웨이가, 상기 타 프로토콜 패킷의 전체가 상기 이더넷 패킷의 상기 데이터 필드에 패키징 된 상태로 상기 타 프로토콜 패킷의 일부를 추출하는 단계; 및
    상기 게이트웨이가, 상기 일부에 기초하여 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열하는 단계를 포함하는 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타 프로토콜 패킷은,
    CAN(control area network) 패킷, LIN(local interconnect network) 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷, 또는 MOST(media oriented systems transport) 패킷인 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 일부는,
    상기 타 프로토콜 패킷의 식별자(identifier) 부분을 포함하는 패킷의 전송 순서를 재배열하는 방법.
  4. 전자 제어 장치로부터 전송된 타 프로토콜 패킷의 전체를 이더넷(ethernet) 패킷의 데이터 필드(data field)에 패키징(packaging)하는 패키징 모듈;
    상기 타 프로토콜 패킷의 전체가 상기 이더넷 패킷의 상기 데이터 필드에 패키징 된 상태로 상기 타 프로토콜 패킷의 일부를 추출하고 상기 일부에 기초하여 상기 이더넷 패킷의 전송 순서를 재배열하는 순서 재배열 모듈을 포함하는 게이트웨이(gateway).
  5. 제4항에 있어서, 상기 타 프로토콜 패킷은,
    CAN(control area network) 패킷, LIN(local interconnect network) 패킷, K-LINE 패킷, FlexRay 패킷, 또는 MOST(media oriented systems transport) 패킷인 게이트웨이.
  6. 제5항에 있어서, 상기 일부는,
    상기 타 프로토콜 패킷의 식별자(identifier) 부분을 포함하는 게이트웨이.
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