네트워크 대역 효율성을 고려한 TTCAN 메시지 스케줄링 방법

Abstract

자동차 산업에서 차량내의 전자 장치들을 제어하기 위한 CAN (Controller area network)은 실시간 통신 시스템을 위한 프로토콜로써 기본적인 선택이었다. 이벤트 트리거 시스템(Event-triggered system)인 CAN은 네트워크의 접근은 우선순위 기반으로 한 CSMA/CD방식이기 때문에 특정 메시지가 전달되는 시점이 불규칙 하다. 이에 따라 안정적이고 다양한 적용이 가능할 수 있도록 세션 레이어(Session Layer)가 추가된 기존의 CAN에 시간 분할(Time Division)방식의 메커니즘에 맞게 최소의 변화만을 추가한 것이 TTCAN (Time-Triggered Controller Area Network)이다. TTCAN 네트워크의 모든 메시지들이 사전에 정해진 윈도우(window)라 불리는 타임-슬롯(Time-Slot)에서만 전송되기 때문에 네트워크상에서의 불필요한 데이터 충돌을 피할 수 있다. 네트워크의 안정성을 확보할 수 있게 되지만 메시지를 스케줄링 후 시스템 행렬을 출력하는 알고리즘들 중 주기적인 메시지의 크기로 인한 스케줄링의 불가능할 때의 알고리즘이 발표된 것이 없다. 따라서 스케줄링을 가능하게 하면서 트리거(trigger)의 수와 대역폭효율(Bandwidth Efficiency)을 고려하여 베이식 사이클(Basic cycle)의 수를 설계하는 스케줄링 알고리즘이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 입력 메시지들의 주기를 레이모노토닉(Rate Monotonic)방식으로 스케줄링 시 TTCAN의 제약사항으로 인해 스케줄이 불가능한 메시지를 해결하기 위한 스와핑 알고리즘(Swapping algorithm)을 제안한다. 이는 스케줄링을 가능하게 하면서 트리거의 수도 줄이며 대역폭효율을 높이는 스케줄링 알고리즘으로 효율적인 시스템 행렬(System Matrix)을 설계하는데 목적이 있다. 설계 후 시뮬레이션을 통하여 성능을 평가한다.; CAN (Controller Area Network), which controls the electronic devices inside cars, was thought to be a standard option in the automotive industry as the protocol for simultaneous communication systems. CAN is an Event-triggered system and uses a CSMA/CD system which bases the network access on the priority, so the delivery time of specific messages are inconsistent. Therefore, session layer has been added to the existing CAN to make it more stable and applicable for other usage. To this network, minimized changes has been added and is called TTCAN (Time-Triggered Controller Area Network), which conforms to settle time division mechanism. As every messages of TTCAN network are only transmitted in set time slot which is said window is set, can keep out of unnecessary data collision in network. However it can insure safety of network, it is no presented algorithm which schedule is impossibility because of size of periodic messages among algorithm print system matrix after scheduling messages. Therefore it is need a schedule algorithm which determine a number of basic cycle consider bandwidth efficiency, trigger and possibility of scheduling. In this manuscript, additionally, propose swapping algorithm to settle impossible message for scheduling by constraint of TTCAN when schedule period of incoming messages by rate monotonic method in Time-Triggered CAN(TTCAN) system. Purpose of this paper design an efficient system matrix has possibility of scheduling, decrease of number of trigger, improvement of bandwidth efficiency. After design, evaluate performance by simulation.