차량용 이더넷: 최신 차량 내 통신의 핵심 기술

오늘날의 자동차는 단순히 이동 수단이라는 개념을 훨씬 넘어서서, 이제 지능형, 커넥티드, 소프트웨어 중심의 플랫폼으로 진화하고 있습니다. 차량이 점점 더 자율화되고 데이터 중심화되면서, 차량 내 통신을 위해 고속, 확장성, 안정성을 갖춘 핵심 기술에 대한 필요성이 그 어느 때보다 커지고 있습니다. 자동차 산업에서 이러한 진화를 이끄는 중추적인 힘은 '차량용 이더넷'인데, 이는 첨단 차량 하위 시스템 전반에 걸쳐 원활한 실시간 통신을 지원하는 핵심 기술입니다.

인포테인먼트 및 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)에서 V2X 연결 및 무선(OTA) 업데이트에 이르기까지, 단일 쌍 이더넷(SPE)은 차세대 차량에서 선호되는 통신 표준으로 빠르게 자리 잡았습니다(그림 1). 차량용 이더넷은 가벼운 케이블링, 뛰어난 대역폭, 비용 효율성을 지원하여 차량에서의 데이터 흐름 방식을 재정의함으로써, 그 어느 때보다 더 스마트하고 빠른 성능 그리고 우수한 연결성을 차량에 제공합니다.

그림 1: 차량용 단일 쌍 이더넷의 기술적 장점(이미지 출처: iWave Global)

차량용 이더넷 이해하기

차량용 이더넷(100BASE-T1 및 1000BASE-T1 표준 기반)은 차량 내 통신을 위해 단일 쌍의 비차폐 연선 케이블을 통해 데이터를 송수신하는 방식으로 기존 이더넷을 적용합니다.

여러 개의 전선 쌍이 필요한 기존 이더넷(10BASE-T 또는 100BASE-TX)과 달리, 차량용 이더넷은 단일 연선에서 전이중 통신을 실현하여 배선 복잡성, 무게 및 비용을 줄입니다.

이러한 혁신의 핵심은 100BASE-T1에서 파생된 물리층 표준인 OABR(Open Alliance BroadR-Reach)로, 동일한 경량 케이블을 통해 여러 개의 전자 제어 장치(ECU)가 동시에 서로 통신할 수 있도록 합니다. 그 결과 케이블 무게가 30% 감소하고 설치 비용이 최대 80% 절감되어 효율성 및 차량의 성능이 모두 향상됩니다.

• 100BASE-T1(100Mbps)은 4B3B 및 PAM3 변조를 사용하여 EMI를 최소화하며 전이중 작동을 지원합니다.
• 1000BASE-T1(1Gbps)은 에코 제거 및 이퀄라이제이션이 포함된 PAM8 변조를 사용하므로, 자동차용 링크에서 안정적인 데이터 전송을 보장합니다.

두 표준 모두 데이터 기반 자동차 시스템에 필수적인 신호 무결성과 짧은 대기 시간을 보장하는 강력한 PHY 계층 인코딩 및 디코딩에 의존합니다.

정밀 동기화: 마스터-슬레이브 아키텍처

차량용 이더넷 통신은 실시간 차량 내 작동에 필수적인 정밀한 동기화를 보장하기 위해 마스터-슬레이브 모델을 따릅니다. 마스터 노드(일반적으로 도메인 컨트롤러 또는 게이트웨이)는 클록 신호를 생성하고, 슬레이브 노드(센서, 카메라, ECU)는 gPTP(일반화된 정밀 시간 프로토콜)를 통해 이에 동기화됩니다.

이러한 클록 동기화는 대기 시간과 지터를 최소화하여 ADAS, 자율 제어, 실시간 진단과 같은 시스템에서 매우 중요한 요소인 정확하고 결정론적인 통신을 보장합니다(그림 2).

그림 2: 차량용 이더넷은 많은 시스템에서 핵심적인 구성 요소입니다(이미지 출처: iWave Global).

텔레매틱스 장치에서 차량용 이더넷이 중요한 이유

텔레매틱스 게이트웨이는 커넥티드 차량에서 통신 신경 센터의 역할을 하여, ECU의 데이터를 집계하고 클라우드 연결을 관리하며 실시간 업데이트를 달성하도록 합니다. 데이터 양과 대역폭 요구 사항이 증가하고 있으므로, CAN, LIN 또는 FlexRay와 같은 기존의 차량용 프로토콜만으로는 더 이상 충분하지 않습니다.

차량용 이더넷은 최신 텔레매틱스 응용 제품이 요구하는 높은 대역폭, 짧은 대기 시간, 확장성을 제공합니다. V2X 통신, GPS 추적, OTA 업데이트, 클라우드 분석을 위한 빠른 데이터 교환을 지원하는 동시에 암호화, 보안 부팅, TSN(시간 민감형 네트워킹)을 통해 강력한 보안을 보장합니다.

간단히 말해 차량용 이더넷은 지능형, 커넥티드, 보안 모빌리티를 위한 기반을 제공하므로, 차세대 텔레매틱스 설계에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

차량용 이더넷을 지원하는 iWave의 텔레매틱스 솔루션

iWave Global은 첨단 유무선 연결 기능을 갖춘 자동차용 텔레매틱스 솔루션의 포괄적인 포트폴리오를 개발했습니다.

텔레매틱스 게이트웨이 - iW-RainboW-G41G

• 구동: NXP i.MX 8XLite MPU
• 연결성: CAN FD 포트 5개, 차량용 이더넷 포트 2개
• 무선: LTE Cat 4 및 5G 셀룰러, Wi-Fi 6, Bluetooth
• 포지셔닝: 고정밀 GNSS 모듈
• I/O 지원: RS232, RS485, 아날로그 및 디지털 I/O
• 보안: 통합된 하드웨어 보안 요소
• 인클로저: IP67 등급, 외부 안테나 지원

열악한 자동차 환경을 위해 설계된 iWave의 텔레매틱스 게이트웨이(그림 3)는 이더넷, 5G, 에지 컴퓨팅 기능을 결합하여 실시간 차량 데이터 집계, 분석, 원격 업데이트를 안정적으로 수행할 수 있도록 지원합니다.

그림 3: iWave Global의 텔레매틱스 게이트웨이 - iW-RainboW-G41G(이미지 출처: iWave Global)

차량용 이더넷을 채택한 iWave의 텔레매틱스 플랫폼은 더 높은 대역폭, 표준화 및 IP 기반 네트워킹을 제공함으로써 다음과 같은 기능을 지원합니다.

• 360° 카메라 시스템
• 예측 유지보수 및 진단
• V2X(차량-사물 간) 통신
• 안전한 무선(OTA) 업데이트

요약

iWave는 성능, 효율성, 확장성을 모두 제공함으로써, 미래형 커넥티드 차량을 위한 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.

iWave Global은 임베디드 시스템 및 ODM 설계 서비스를 제공하는 신뢰성 높은 업체로, 자동차, 산업 및 IoT 시장에 대한 우수한 전문성을 갖추고 있습니다. 텔레매틱스 제어 장치(TCU), 게이트웨이 및 연결 플랫폼을 제공하여, OEM 및 티어 1 제조업체가 강력하고 안전한 고성능 자동차 솔루션을 구축할 수 있도록 지원합니다.

iWave는 장기적인 제품 가용성, 설계 서비스, 글로벌 파트너십을 통해 커넥티드 모빌리티 에코시스템의 혁신을 지속적으로 주도하고 있습니다.

더 자세한 내용을 알아보거나 맞춤형 텔레매틱스 솔루션을 살펴보려면, www.iwave-global.com을 방문하거나 mktg@iwave-global.com으로 문의하세요.