차량 네트워킹을 위한 매끄러운 연결성

차량 네트워킹을 위한 매끄러운 연결성 아키텍처(zone architecture)라는 설계 트렌드는 어떻게 오토모티브 커뮤니케이션을 향상시키는가

Apr 18, 2024

전자 장치는 계속해서 우리가 자동차와 상호작용하는 방식을 진화시키고 있습니다. 일체형 내비게이션이나 핸즈프리 통화가 새롭고 흥미로운 기능으로 인식되던 시절은 이미 오래전 얘기입니다.

요즘 자동차는 혁신 기술로 가득하며 인텔리전스 기능과 전기화, 안전을 위해 수십만 개까지 반도체를 탑재할 수 있습니다. 또한 반도체 칩은 에어컨이 장착된 좌석부터 맞춤형 조명 효과에 이르기까지 보다 높은 수준의 편안함을 지원하며, 심지어 차량에 따라 이러한 기능을 지원하기 위해 여러 대의 터치스크린이나 스마트폰 앱을 설치하기도 합니다.

지금은 소프트웨어가 정의하는 자동차의 시대이며, 자동차 제조업체들은 이러한 자동차 시장 트렌드를 통해 보다 높은 수준의 서비스와 개인 맞춤화, 편리함을 제공할 수 있습니다.

물론 여전히 안전이 가장 중요한 요소이며, 새로 출시되는 차량의 93%에는 최소 1가지 이상의 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템) 요소가 탑재되어 있습니다[1]. ADAS는 연간 최대 160만 건의 교통 사고와 최대 367억 달러에 달하는 손해를 방지하는것으로 추산되고 있습니다[2]. 반도체가 자동차에 가져다주는 ADAS와 연결성 분야의 기술 발전 없이는 이러한 수치가 불가능할 것입니다.

자동차 분야의 또 하나의 트렌드인 영역 아키텍처(zone architecture)는 이러한 소프트웨어 정의 차량의 구현에 기여할 수 있습니다. 영역 아키텍처는 ECU(전자 제어 장치)를 기능 기준(도메인 아키텍처)이 아니라 차량 내 위치를 기준으로 분류합니다. 이러한 위치 기반 ECU('영역 제어 모듈'이라고도 함)는 기존 및 새로운 네트워크 인터페이스를 이용해 차량의 하드웨어와 소프트웨어 아키텍처를 중앙 집중화하고자 합니다.

TI의 인터페이스 부문을 맡고 있는 Tsedeniya Abraham 부사장은 "TI는 자동차 산업 분야의 아키텍처 변화에 따른 주요 커뮤니케이션 요구 사항에 모두 대응할 수 있는 완벽한 포지셔닝을 갖추고 있습니다. 우리는 설계자들이 영역 아키텍처에서 요구하는 다양한 데이터 유형을 관리 및 간소화하도록 지원할 수 있습니다"라고 말했습니다.

 

프로토콜을 이용한 케이블 연결 감소

차량에 탑재되는 센서와 액추에이터 수가 늘어나면서 차량 내에서 전송해야 할 데이터의 양도 늘어납니다. 각 ECU는 동작 및 안전 기능을 정확하게 수행하려면 센서, 액추에이터 및 다른 ECU와 통신해야 합니다. 그렇게 하려면 기존에는 차량 내에서 전체적으로 전원과 데이터를 운반하는 많은 케이블이 필요했습니다.

다행히도, 영역 아키텍처는 케이블 연결과 무게, 비용을 모두 줄여 소프트웨어 정의 차량을 최적화해 줍니다. 이더넷, CAN(컨트롤러 구역 네트워크) 및 LIN(로컬 인터커넥트 네트워크) 같은 기존의 친숙한 통신 프로토콜은 계속해서 이렇게 늘어나는 데이터를 정리하는데 여전히 필수적인 역할을 하고 있습니다.

예를 들어, 이더넷을 통해 지원되는 초고속 및 초저지연 기능은 사고 방지 같은 안전 필수 통신 지원에 사용되고 있습니다. CAN이나 LIN 같은 비용 효과적 프로토콜은 창을 위아래로 움직이거나 좌석 온도를 조절하는 작업, 또는 파워 스티어링같은 그 외 저대역 연결에 가장 적합할 수 있습니다.

Tsedeniya 부사장은 이렇게 말합니다. "영역 제어 모듈들 사이에는 이더넷이 고속 데이터 전송 용도로 최적이지만 각 영역 내에서 이루어지는 라스트 마일 통신에는 CAN이나 LIN이 더 효율적이고 빠른 선택입니다."

가장 요구 사항이 까다로운 동영상 전송의 경우, 현재 FPD-Link™ 프로토콜이 단일 케이블을 통해 13.5Gbps를 전송할 수 있습니다. 이는 차량 내 필러 투 필러(pillar-to-pillar) 고해상도 디스플레이를 지원하기에 충분합니다.

안전을 고려해 TI의 FPD-Link 시리얼라이저-디시리얼라이저(SerDes)는 비압축 카메라 데이터를 충분히 빠른 속도로 전송할 수 있으며, 이는 차량에 탑재되는 ADAS 기능이 늘어남에 따라 핵심적인 이점이 됩니다.

비압축 데이터는 이미지를 처리하고 반응하는 시스템 능력을 방해할 수 있는 시각적 아티팩트를 줄이는 데 필수적인 역할을 합니다. 또한 FPD-Link는양방향이기 때문에 시스템은 이미지를 수신하면서 동시에 계속 카메라를 제어할 수 있습니다.

 

앞으로의 전망

제조사들이 영역 아키텍처로의 이행을 위해 TI의 종합적인 차량용 통신 기기 제품군을 찾는 여러 가지 이유 중 하나는 ‌다양한 프로토콜 통합의 필요성입니다.

또 하나 기대되는 이점은 무선이라는 것입니다. TI에서 오토모티브 시스템 엔지니어링 및 마케팅 부문을 맡고 있는 Fern Yoon 이사는 이렇게 말합니다. "일부 소비자들은 이미 차량을 정비소에 맡기는 번거로움 없이 OTA(오버 디 에어)로 업데이트를 하고, 심지어 리콜에까지 응할 수 있는 새로운 성능 또는 편리한 기능을 이미 이용하고 있습니다."

자동차 제조사들은 소프트웨어 정의 차량이라는 비전을 지원하는 ‌영역 아키텍처를 이용해 한 차원 높은 운전자 개인 맞춤화와 안전, 편리함을 재정의하고 있습니다.

Tsedeniya 부사장은 이렇게 말합니다. "TI는 자동차 부문에서 현재와 미래의 차량용 아키텍처 트렌드를 충족하기 위해 지속적으로 투자하고 있습니다."

 

 
참고 자료:
[1] AAA. 2019년 1월 “ADVANCED DRIVER ASSISTANCE TECHNOLOGY NAMES.” 2024년 3월 25일에 액세스함.
[2] Khana, Abdullah, Corey D. Harper, Chris T. Hendrick, Constantine Samaras. Net-societal and net-private benefits of some existing vehicle crash avoidance technologies. Published in Accident Analysis & Prevention 125 (2019년 4월): pp. 207-216.