버스 네트워크의 주요 작업 - 2

Data Protection (데이터 보호)

통신 매체에 영향을 주는 외부 간섭을 최소화하고,
매체 자체에서 발생하는 신호 방출을 줄이는 것이 목표이다.

 

데이터 보호(데이터 링크 계층)

• 동기화 및 재동기화
  
  송신자와 수신자는 동일한 타이밍을 유지해야 한다.
  프레임의 시작 부분에서 초기 동기화를 수행하고,
  프레임 전송 중에도 타이밍 오차를 보정하기 위해 재동기화 수행
• 오류 인식
  • 비트 또는 바이트 모니터링
  • 프로토콜 확인
  • 중복 검사
    
    데이터 전송 중 오류가 발생했는지를 인식하는 과정이다

• • 응답 오류 비트(LIN)
  • 오류 프레임 전송(CAN)
  • 부정 확인 (CAN)
    
    오류가 검출되면 송신 노드뿐 아니라 네트워크 내
    다른 노드에게도 이를 알린다.
• 오류 수정/처리
  • 프레임 반복(CAN)
    
    수신 측에서 데이터 재구성 방식을 사용하는 경우도 있으나,
    이는 복잡하고 지연이 큰 장거리 통신에 적합하다.
    자동차의 버스 네트워크에서는 송신기가
    프레임 반복 전송을 통해 오류를 처리하는 것이 일반적이다.

Bus Access

Event-driven method (CAN)

이벤트 기반 방식에서는 각 ECU가 필요할 때마다 
버스가 비어 있는 경우 자유롭게 접근할 수 있다.

 

하나의 노드가 버스에 접근해 데이터를 전송하는 동안에는

다른 노드들은 버스가 해제될 때까지 대기해야 한다.

 

또한, 각 메시지에 우선순위(priority)를 부여하여

버스 접근 시 트래픽 충돌을 최소화하고 중요한 메시지가 먼저 전송되도록 제어

 

Master-slave method (LIN)

데이터 전송은 상위 노드(Master)에 의해 제어된다.

모든 하위 노드(Slave)는 마스터의 요청에 응답해야 할 때만 버스에 접근 가능

즉. 통신의 흐름이 중앙집중식 구조로 관리

Time-synchronous method (FlexRay)

네트워크의 각 노드에 주기적인 시간 슬롯(Time Window)이 할당된다.

각 노드는 자신에게 주어진 시간 윈도우 내에서만 메시지 전송 가능

 

시간 슬롯은 고정된 할당량으로 구성되어 있어

모든 노드가 정해진 시간에 동기화된 방식으로 통신 수행

Token passing method (OSEK NM)

전송 권한(토큰)을 소유한 노드만 버스에 접근해 데이터 전송 가능

 

토큰은 네트워크 내에서 순차적으로 전달되며, 
주어진 시간에는 오직 하나의 노드만 전송이 가능하다.

이를 통해 충돌 없이 공정하고 질서 있는 통신이 이루어진다.

 

CSMA (Carrier Sence Multiple Access)

ECU가 신호를 감지한 후, 버스가 비어 있을 떄 접근할 수 있다.

접근 시간은 임의적이며, 순서나 일정이 정해져 있지 않다.

두 개 이상의 ECU가 동시에 버스에 접근하려 하면,

우선순위(Priority)가 가장 높은 메시지가 먼저 전송

TDMA (Time Division Multiple Access)

각 메시지에 대해 고정된 시간 슬롯을 예약한다.

따라서 메시지는 주기적인 사이클에 따라 반복적으로 전송

이 방식은 정확한 타이밍 제어와 충돌 방지가 가능하며,
고속ㆍ실시간 네트워크에서 사용

Master/Slave

Master노드가 미리 정의된 스케줄(Schedule)을 기반으로

다른 Slave 노드들의 버스 접근을 제어한다.

 

마스터는 필요에 따라 여러 스케줄 간 전환이 가능하지만,

이 경우 시스템의 시간 동기 안정성이 떨어질 수 있다.

 

마스터는 토큰(Token)이라는 신호를 통해

특정 슬레이브에게 버스 접근 권한을 위임할 수도 있다.