차량용 네트워크

네트워크란 장치들 간의 정보를 교환하기 위한 인프라

< 통신과 네트워크의 차이 >

통신 : 1대1 정보 교류 방식, 변조 및 프로토콜
네트워크 : 다대다 정보 교류 방식, 노드의 구성 및 엑세스

필요성

자동차 환경에 적합한 네트워크를 이용 ➡ 비용 감소 + 성능 향상

• 네트워크 ❌ : 각 노드마다 송수신기 포함, 1:1 단일 루트 ➡ 필요한 케이블 및 장치 多
• 네트워크 ⭕ : 통합적 관리 쉬움, 일대다 통신 가능, 케이블 선 ⬇ 단말 가격 ⬇ 제조 과정 인건비 ⬇
  

네트워크 토폴로지 (Network Topology)

네트워크 요소(노드)의 연결 방식

고려 요소 : 케이블 길이, 노드 추가 가능성, 신뢰성 등

Bus (버스)

• 장점 : 가장 저렴하고 단순, 노드 추가 용이
• 단점 : 신뢰성 낮음, main 라인 손상시 전체 통신 불가 가능성, 버스의 끝단 및 노드에서 반사 발생

Ring (링)

/추후 수정

Mesh (매쉬)

• 장점 : 신뢰성 높음 (다른 경로 이용), 데이터 병렬 전송 가능 (효율 ⬆)
• 단점 : 비쌈, 노드 추가 및 수정이 어려움

Tree (트리)

• 장점 : 반사 X
• 단점 : 비쌈

Star (스타)

• 장점 : (중앙 노드 제외한) 노드 고장에도 다른 노드에는 영향 X, 노드 추가 용이
• 단점 : 중앙 노드 고장시 전체 네트워크 중단 가능성

자동차 도메인

파워트레인 도메인 (Powertrain Domain)

동력 전달을 위해 거치는 장치

엔진, 클러치, 변속기, 출력축, 종감속기어, 차동기어 등

주요 이슈

• ECM (Engine Control Module)
• TCM (Transmisson Control Module)
• Power Steerig Control Module

샤시 도메인 (Chassis Domain)

파워트레인, 바디 도메인을 제외한 나머지 부분

조향장치(Steering), 브레이크, 서스펜션, 바퀴 등

주요 이슈

• ABS (Anti-lock Break System) : 눈길 등 미끄러운 노면에서 브레이크를 밟을 때 차량이 미끄러지는 단점 보완
  - 급제동시 바퀴가 잠기는 현상(lock-up)에 의해, 차량은 진행 중임에도 바퀴는 멈추기 때문에 차량이 미끄러지게 됨
• ESP (Electronic Stability System) : 급차선변경 / 급정거시 차량이 도는 현상
• Lane Departure Warning / Assist : 차선 이탈시 경고 / 제어

바디 도메인 (Body Domain)

차량 내외부 시스템 제어에 사용되는 전자 시스템

문, 창문, 미러, 라이트, 계기판, 에어백(안전시스템), 공조 장치

주요 이슈

• BCM (Body Control Module)
• ICM (Instrument Cluster Control Module)
• ACM (Airbag Control Module)
• Lightening Control Module

HMI 도메인 (Human Machine Interface Domain)

차량의 정보나 상태를 운전자에게 알려주는 장치

자동차 상태, 주행 상태, 인포테인먼트 장치

주요 이슈

• 헤드업 디스플레이
• 인포테인먼트 제어 모듈 : 오디오, 네비게이션 등

네트워크 구성

도메인(Domain) 기반 네트워크

도메인 단위로 통신 장치 구성
도메인 특성에 맞는 네트워킹 방법 선택

• 장점
  • 체계적 관리 및 유지 보수 가능
  • 도메인 내 통신 多 ➡ 노드 경유 감소 (Latency ⬇, 총 트래픽 ⬇)
• 단점 : 배선 복잡, 많은 양 필요

존(Zone) 기반 네트워크

각 구역을 한 개의 네트워크 장비로 구성
Zone Gateway를 통해 구역 간 데이터 교환
소프트웨어 기반 차량 구현에 유리함

• 장점 : 배선 단순, 적은 양으로도 충분
• 단점 : 다른 Zone과의 통신 多 ➡ 노드 경유 증가

최근 존 기반 네트워크가 주목받는 이유

• gateway와 Controller 기능 향상으로 Latency 감소
• 센서 증가로 인한 총 무게 증가를 방지하기 위해 배선 무게 감소 필요
• OTA (Over-The-Air) : 외부와의 무선 통신 (eg. 테슬라)

차량용 네트워크 통신 방식

	LIN	CAN 2.0	FlexRay	MOST	Ethernet
토폴로지	Bus	Bus	Bus/Star	Ring/Star	Star/Tree
최대 속도[bps]	20k	1M	10M	24M	1G
거리[m]	40	40	24	10	10
데이터 크기[Byte]	8	8	254	44	1500
사용분야	Body	Powertrain	X-by-wire, safety	Multimedia	Multimedia