통신 시스템의 통신 링크를 통해 메시지에 데이터를전송하기 위한 전송 방법, 통신 모듈, 통신 시스템의서브스크라이버 및 상기 전송 방법을 구현하기 위한 통신시스템 document_id A220623053002

통신 시스템의 통신 링크를 이용하여, 예컨대 제어 장치, 센서 장치 및 액추에이터 장치 형태로 이루어지는 서브스크라이버들의 네트워킹은 최근에 현대적인 자동차의 제조 혹은 기계 설계, 특히 공작 기계 영역에서, 다시 말해 자동화 분야에서 급속하게 증가하였다. 이때 복수의 서브스크라이버에 기능들을 분산시킴으로써 시너지 효과가 달성될 수 있다. 이를 분산 시스템이라고 한다. 다양한 서브스크라이버들 간의 통신은 버스 시스템으로서 형성된 통신 시스템에서 데이터 버스로서 형성된 통신 링크를 통해 더욱더 많이 개시되고 있다. 버스 시스템, 접근 및 수신 메커니즘뿐 아니라 오류 처리 장치에서의 통신 트래픽은 프로토콜을 통해 제어된다. 이를 위해 공지된 프로토콜은 CAN(계측 제어기 통신망) 프로토콜이나 혹은 TTCAN(시간 기반 CAN) 프로토콜과 플렉스레이 프로토콜이다. 현재 플렉스레이 프로토콜 사양 v2.1이 기반이 되고 있다. 플렉스레이는 고속이고, 결정성이면서 무정지형의 버스 시스템으로, 특히 자동차에서 사용된다. 플렉스레이 프로토콜은 시분할 다중 접근(TDMA)의 방법에 따라 기능하며, 서브스크라이버들(혹은 컴포넌트들) 내지 전송될 메시지에는 고정된 시간 슬롯 혹은 시간 윈도우가 할당된다. 이 시간 슬롯 혹은 시간 윈도우에서 서브스크라이버 내지 메시지는 통신 링크에 대한 배타적 접근 권한을 갖는다. 이는 TTCAN에서도 유사하게 적용될 수 있다. 이때 시간 슬롯은 고정된 주기로, 다시 말해 이른바 통신 주기로 반복되며, 그럼으로써 메시지가 데이터 버스를 통해 전송되는 시점이 정확하게 예측될 수 있고, 버스 접근이 결정론적으로 이루어지게 된다. 버스 시스템에서 메시지 전송에 대한 대역폭을 최적화하여 사용하기 위해, 플렉스레이는 통신 주기를 정적 부분, 즉 이른바 정적 세그먼트와 동적 부분, 즉 이른바 동적 세그먼트로 분할한다. 이때 고정되어 사전 설정된 길이를 갖는 시간 슬롯은 정적 부분에서 버스 주기의 시작 부분에 위치한다. 동적 부분에서 시간 슬롯은 동적으로 할당된다. 그 시간 슬롯에서 배타적인 버스 접근은 각각 짧은 시간 동안만, 다시 말해 이른바 미니슬롯 동안만 가능하게 된다. 단지 미니슬롯 기간 내에서만 서브스크라이버들 중 어느 하나의 서브스크라이버에 의해 버스 접근이 이루어진다면, 대응하는 시간 슬롯은 그 해당 서브스크라이버가 데이터 전송을 위해 필요로 하는 시간 지속으로 연장된다. 그로 인해 대역폭은 실제로 데이터 전송을 위해 필요할 때에만 사용된다. 동적 세그먼트는 이벤트 기반(event-driven) 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 플렉스레이 통신 시스템에서는, 채널로서도 지칭되는 물리적으로 분할된 2개의 라인을 통해, 초당 현재로서는 최대 10MB인 데이터 전송률로써 통신이 이루어진다. 이때 상기 두 채널은 물리적 계층, 특히 OSI(개방 시스템 아키텍처) 계층 모델의 물리적 계층에 해당한다. 그 채널들은 주로 메시지를 중복성으로, 그에 따라 무정지형 방식으로 전송하는 역할을 하며, 그럼에도 상이한 메시지들을 전송할 수 있으며, 그럼으로써 데이터 전송률은 현재 20MB로 두 배가 될 수 있다. 자명한 사실로 플렉스레이는 더욱 낮은 데이터 전송률로도 운용될 수 있다. 동기식 기능을 실현하고, 두 메시지 간의 작은 간격을 통해 대역폭을 최적화하기 위해, 통신 네트워크에서 분산 컴포넌트들은, 다시 말해 통신 시스템에서 서브스크라이버들은 공동의 시간 기반, 즉 이른바 전역 시간(global time)을 필요로 한다. 서브스크라이버들은 전역 시간에 동기화된 자체 로컬 시각을 이용한다. 시각 동기화를 위해, 동기화 메시지는 주기의 정적 부분에서 전송된다. 시각 동기화는 각각의 통신 주기가 종료될 때 이른바 네트워크 유휴 시간(NIT) 동안 이루어진다. 플렉스레이 사양에 상응하는 특수한 알고리즘을 이용하여, 컴포넌트들의 로컬 시각은, 모든 로컬 시각이 전역 시각에 동기화되어 흘러가는 방식으로 수정된다. 이런 동기화는 TTCAN 네트워크에서도 유사하게 이루어진다. 플렉스레이 네트워크 노드로서도 지칭되는 플렉스레이 서브스크라이버는 서브스크라이버 프로세서, 다시 말해 호스트 프로세서, 플렉스레이 컨트롤러 혹은 통신 컨트롤러, 물리적 계층에 대한 링크, 버스 드라이버(BD)를 포함할 뿐 아니라, 버스 모니터링을 실현할 시에는 버스 가디안(BG; Bus Guardian)도 포함한다. 이때, 호스트 프로세서는 플렉스레이 통신 컨트롤러를 통해 전송되거나 수신되는 데이터를 공급하고 처리한다. 플렉스레이 네트워크에서 통신을 위해 메시지 내지 메시지 객체는 예컨대 최대 254 데이터 바이트를 구비하여 구성될 수 있다. 이와 같은 메시지 내지 메시지 객체를 물리적 계층, 다시 말해 통신 링크와 호스트 프로세서 사이에서 전송하기 위해, 통신 모듈, 특히 통신 컨트롤러가 이용된다. 통신 모듈은 메시지 메모리를 구비하며, 이 메시지 메모리 내에서는 통신 모듈에 할당된 서브스크라이버에 의해 송신될 메시지 객체 내지 그 서브스크라이버에 의해 수신될 메시지 객체가, 통신 링크에 송신되기 위해, 또는 추가 처리를 위해 호스트 프로세서로 전송되기 전에 임시 저장된다. 메시지 메모리의 데이터 필드의 수와 크기는 통신 시스템의 구성 단계 혹은 재구성 단계 동안 구성된다. 종래 기술에서, 현재 채널을 통해 현재 통신 주기에서, 및/또는 현재 시간 슬롯에서 송신 내지 수신될 메시지들이 저장되거나 아직 저장되어야 하는 그런 데이터 필드를 결정하기 위해, 메시지 메모리는 각각의 시간 슬롯을 개시하는 시점에 메시지 관리자에 의해 검색된다. 그러므로 메시지 메모리를 검색할 시에, 예컨대 현재 통신 주기에서 그리고 현재 시간 슬롯에서 현재 고려되는 채널을 통해 수신되어야 하는 메시지를 위해 제공되는 데이터 필드가 결정된다. 그런 다음 메시지를 수신한 후에, 그 메시지는 결정된 데이터 필드에 저장된다. 마찬가지로 메시지 메모리의 검색 시에, 예컨대 현재 통신 주기에서 그리고 현재 시간 슬롯에서 현재 고려되는 채널을 통해 송신되어야 하는 메시지가 저장되어 있는 데이터 필드가 결정될 수 있다. 그런 다음 상기한 메시지는 결정된 데이터 필드로부터 추출되어 송신을 위해 통신 링크로 전송된다. 그러나 단점으로서 입증된 점에 따르면, 검색 실행은 특히 메시지 메모리가 더욱 큰 경우 상대적으로 많은 시간을 필요로 하며, 그리고 검색 실행을 바탕으로 메시지의 수신 내지 송신 시에 지연이 야기될 수 있다. 각각의 시간 슬롯에서 전체 메시지 메모리가 검색됨으로써, 통신 시스템의 실시간 능력에 손상이 야기될 수 있다.