차량 내부 네트워크의 메시지 응답 시간 최소화와 네트워크 이용률 개선 기법

Abstract

최근 안전성(Safety)과 편의성(Convenience)에 대한 높아진 소비자의 요구를 충족하기 위해 차량 내부에 많은 전자장치(Electronics)와 소프트웨어가 탑재되고 있으며, 각각의 전자장치 및 소프트웨어 사이에서 발생되는 많은 데이터를 원하는 시간 내에 정확하게 송수신하기 위해서는 차량 내부 네트워크(In-Vehicle Network)의 성능 향상이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 차량 내부 네트워크 중에서 현재까지 성공적으로 사용되고 있는 CAN(Controller Area Network)과 이것의 응용인 CANopen 및 향후 업계 표준(De facto standard)이 될 것으로 전망되는 FlexRay를 대상으로 메시지 전송 예측가능성(Predictability)을 높이기 위해 메시지 응답 시간(Response time)을 최소화하고, 네트워크 유연성(Flexibility) 및 효율(Efficiency)을 높이기 위해 네트워크 이용률(Network utilization)을 개선하는 연구를 수행하였다. 세부적인 연구 내용으로써 CAN의 경우, 메시지 프레임 전송을 위한 오버헤드(Overhead)를 줄여서 메시지 응답 시간을 최소화하는 방법을 제안하였고, CANopen에서는 전송해야 할 데이터를 프레임 패킹(Packing)하여 메시지 응답 시간 및 네트워크 이용률을 감소하는 방법을 제안하였다. 마지막으로 FlexRay 정적 구간(Static segment)에서 전송되는 주기적인 메시지를 동적 구간(Dynamic segment)에 할당하여 네트워크 이용률을 감소하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 연구 내용의 성능을 평가하기 위해 SAE 벤치마크 자료를 이용하고 시뮬레이션을 수행하여 메시지 응답 시간 및 네트워크 이용률을 측정하였다. 그 결과로써 CAN 메시지의 전송 오버헤드를 최소화하였고, CANopen 네트워크 이용률은 약 10% 가량 감소하였으며, FlexRay 스케줄링 알고리즘의 경우에는 낮은 전송 속도에서 네트워크 이용률이 더욱 감소됨을 확인하였다.