자율주행차량의 제어 데이터 실시간 전송보장을 위한 EthernetAVB 큐잉메커니즘 개선

Abstract

자율주행 자동차는 주변환경과 위치를 인식하기 위해 다량의 센서를 필요로 한다. 이는 차량 내 다양한 데이터들이 더욱 혼재되는 상황을 야기하고, 자율주행 자동차는 이러한 혼재 상황에서도 실시간성을 보장하는 차세대 네트워크를 필요로 한다. 이더넷은 차세대 차량 내 백본 네트워크로 대두되고 있으며, 특히 차량 내 스트리밍 데이터의 실시간 전송을 보장하는 Audio Video Bridging(AVB) 표준을 차량용 이더넷 표준으로 제정하기 위한 다양한 연구가 진행 중이다. 본 논문은 Ethernet AVB 표준 내 이를 구성하는 각각 표준들의 기술적 메커니즘과 Ethernet AVB가 일반 차량에 적용되어 차량 내 데이터들의 실시간 전송 보장을 위한 다양한 연구사례를 분석하고 서술한다. 이어 기존의 연구된 차량 특화 형태의 Ethernet AVB가 차세대 자동차 형태인 자율주행 자동차에 적용 시 발생할 수 있는 문제점을 크게 두 가지로 정의한다. 먼저, 이전의 일반 자동차에 적용된 컨트롤 데이터 전송 처리 방식은 자율주행 자동차에서 주기적, 비주기적으로 발생하는 컨트롤 데이터를 실시간으로 전송하는데 있어 한계점이 존재한다. 다음으로, Ethernet AVB는 비선점형 스케줄링 형태로서, 하위 우선순위를 가지는 프레임에 의해 상위 우선순위의 프레임이 전송 지연되거나 전송 실패할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문은 주기적, 비주기적으로 발생하는 자율주행 차량의 컨트롤 데이터를 실시간으로 처리하기 위해 우선순위 기반 다중 스케줄링 형태의 큐잉 메커니즘을 제안한다. 또한 비선점형 스케줄링으로 인해 정적 세그먼트 내 사전 정의한 컨트롤 데이터가 전송 실패할 수 있는 부분을 방지하기 위해 guard-band 추가를 통한 정적 세그먼트 확장 방안을 제안한다. 본 논문은 이어 제안된 메커니즘을 Ethernet AVB 표준 적용 스위치에 적용하고 비교 실험하여 자율주행 자동차 내에서 발생되는 컨트롤 데이터가 노드와 노드간에서 실시간 전송이 이뤄짐을 검증하여 보였다.