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Network Performance Evaluation of Next Generation Bus-based In-vehicle Networks

Network Performance Evaluation of Next Generation Bus-based In-vehicle Networks
Alternative Title
차세대 버스형 차량 내부 통신의 네트워크 성능 평가
Kyumin Kim
DGIST Authors
Choi, Ji-woongKim, KyuminLee, Seonghun
Seonghun Lee
Issued Date
Awarded Date
차량 내부 통신, Thunderbus, IEEE 802.3cg, 처리율, 지연시간
As the technology of autonomous vehicles has developed rapidly, the number of sensors for au-tonomous vehicles such as cameras, radars, and LiDARs has increased and conventional in-vehicle networks (IVN) has reached the limit to handle a lot of data traffic. For this reason, interest in IVN has increased and new IVN with better performance in complex environments is required. Thunderbus and IEEE 802.3cg has been developed to meet these requirements. In this paper, we introduce the two IVN, discuss their characteris-tics. Based on this, this paper presents the network performance such as latency, throughput of these IVN and a suitable configuration with simulation|본 논문은 차세대 버스형 차량 내부 통신인 Thunderbus와 IEEE 802.3cg의 네트워크 성능을 측정하고 안정된 네트워크 설계를 위한 기준을 제시하였다. 자율 주행 기술이 발전함에 따라 차량 내에 내장되는 센서나 ECU, 시스템의 수가 급격히 증가하고 있으며 차량 내에서 처리해야 하는 데이터의 양 또한 증가하고 있다. 이에 따라 차세대 차량 내부 통신은 차량 내에서 구현이 용이하여야 하며 높은 데이터 전송 속도를 제공해야 한다. 이러한 조건을 만족하는 차세대 차량 내부 통신으로 Thunderbus와 IEEE 802.3cg가 주목받고 있다. Thunderbus와 IEEE 802.3cg는 차량 내부 통신의 PHY을 지원하는 기술이다. 두 가지의 통신 시스템은 기본적으로 버스형 토폴로지를 지원하므로 차량 내 배선 설치나 배선 무게 등으로부터 비교적 자유로워 구현이 용이하며, CAN, CAN-FD 등 기존의 차량 내부 통신에 비해 높은 데이터 전송 속도를 제공한다. 본 논문에서는 Thunder-bus와 IEEE 802.3cg의 소개와 중요한 특징 중 하나인 라운드로빈 방식을 설명하고, 이로 인하여 야기되는 네트워크 성능을 시뮬레이션하여 결과를 비교 분석하였다. 네트워크에 연결된 노드의 수와 데이터가 생성되는 시간 간격을 변화시켜가며 지연 시간과 처리율을 측정하였고, 이를 통해 네트워크 환경에 따른 두 프로토콜의 성능을 분석하였다.
Table Of Contents
Ⅰ. Introduction 1
II. Conventional In-vehicle Networks 3
2.1 Controller Area Network (CAN) 3
2.2 Controller Area Network with Flexible Data Rate (CAN-FD) 4
2.3 Local Interconnect Network (LIN) 5
2.4 FlexRay 6
2.5 Automotive Ethernet 7
III. Next Generation Bus-based In-vehicle Networks 9
3.1 Thunderbus 9
3.1.1 Introduction of Thunderbus 10
3.1.2 Round-robin fashion for Thunderbus 11
3.1.3 Additional feature 13
3.2 IEEE 802.3cg 14
3.2.1 Introduction of IEEE 802.3cg 14
3.2.2 Round-robin fashion for IEEE 802.3cg 15
3.2.3 Additional feature 18
ⅠV. Network Performance Evaluation 19
4.1 Metrics for Network Performance Evaluation 19
4.1.1 Network Latency 19
4.1.2 Throughput 19
4.2 Configurations 20
4.2.1 General Configurations 20
4.2.2 Configurations of a real car 21
4.3 Simulation Results 22
4.3.1 General Configurations 22
4.3.2 Configurations of a real car 27
V. Conclusion 29
Department of Information and Communication Engineering
Related Researcher
  • 최지웅 Choi, Ji-Woong 전기전자컴퓨터공학과
  • Research Interests Communication System; Signal Processing; Communication Circuit Design; 생체 신호 통신 및 신호 처리; 뇌-기계 인터페이스(BMI); 차세대 교차계층 통신 및 신호 처리; 5G 모바일 통신
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Department of Electrical Engineering and Computer Science Theses Master


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