자동차 버스 시스템(Automotive Serial Bus Systems) — 차량의 경제·기술적 요구 (비용, 개발 공수, 유연성, 신뢰성)가 애플리케이션 도메인별로 다르기 때문에, 여러 시리얼 버스 시스템이 공존한다. 대역폭(Bandwidth)과 신뢰성(Reliability) 두 축으로 분류된다.
대역폭-신뢰성 분포
버스 적용 도메인 LIN Sensors / Actuators Fault tolerant CAN (Low Speed) Body CAN / CAN FDPowertrain & Chassis FlexRay Assistance, X-by-wire MOST Infotainment Ethernet Assistance, Infotainment
Class 분류
Class Application domain Bus system 최대 전송률 Class A Body / Sensors / Actuators LIN 20 kBit/s Class B Convenience / Body CAN (Low Speed)125 kBit/s Class C Powertrain / Chassis CAN (High Speed)1 MBit/s Not defined Powertrain / Chassis CAN FD (High Speed) Not defined Class C+ X-by-Wire / Assistance FlexRay 10 MBit/s Infotainment Multimedia / Telematics MOST / Ethernet 150 / 400 MBit/s
각 버스 요약
LIN (Local Interconnect Network)
Class A / Sensors·Actuators최대 20 kBit/s , 40m
Master-Slave 방식 — Master ECU가 schedule을 통해 Slave의 송신을 제어Broadcast addressing 오류 신호: Response Error Bit
1-wire 통신, ISO 17987 (2016)
자세한 내용은 LIN 참조
CAN (Controller Area Network)
Low Speed (Class B, Body/Convenience) : ≤ 125 kBit/s, 2.5V 스윙High Speed (Class C, Powertrain/Chassis) : ≤ 1 MBit/s, 1V 스윙CAN FD (Flexible Data Rate) : High Speed 확장, 전송률 Not definedCA Broadcast addressing 에러 대응: Error Frame, Negative Acknowledgement, 프레임 재전송
자세한 내용은 CAN 참조
Class C+ / X-by-Wire, Assistance (Brake-by-Wire 등)최대 10 MBit/s
TDMA 물리: 2V 스윙, 차동 신호
Bus, Star 토폴로지 지원2 채널 이중화 지원
자세한 내용은 FlexRay 참조
Infotainment / Multimedia / Telematics25 / 50 / 150 MBit/s (MOST25: 25 Mbps 제어+동기+비동기 채널; Optical 최대 150 Mbps, Electrical 50 Mbps)Ring 토폴로지BMW 는 MOST25를 오디오에만 적용(44.1 kHz), Audi·Mercedes도 채택연결 장치 예: TV Tuner, Navigation, CD Player, Telephone
차량 Ethernet AVB/TSN으로 단계적 대체 중
LVDS (Low Voltage Differential Signaling)
점-대-점 연결 , 버스·제어·프로토콜 없음매우 높은 데이터 전송 속도: 800 Mbps (차세대 2.5 Gbps)
무압축 데이터 전송 (예: video)
EMC로 인해 차폐 케이블 필요 → 비용·무게 증가 요인
BMW 등에서 카메라·디스플레이 연결에 사용했으나, 100BASE-T1 (OABR) 로 점진적 대체
SENT (Single Edge Nibble Transmission)
SAE J2716 1:1 센서 → ECU 단방향 통신. 높은 정밀도의 센서 데이터를 저렴하게 제공
별도 트랜시버 반도체 없음, 타이머 기반 으로 구현 가능
기존 아날로그(전압) 또는 PWM 센서 인터페이스 대체
프레임: Synchronization/Calibration pulse(56 tick) + 1 Status nibble + 최대 6 data nibble + 4-bit checksum nibble
Nibble: 4-bit 데이터, falling edge 간 tick 수(12~27)로 0~15 해석
진단 정보 등 부가 정보 전달 가능
차량 내 네트워킹 예시
도메인 버스 대표 ECU Powertrain/Chassis CAN Motor, ABS, Transmission Convenience CAN Door, Roof, Seat, Climate X-by-Wire FlexRay ECU 1, ECU 2 Multimedia MOST TV tuner, Navigation, CD player, Telephone Sensor/Actuator LIN Sensor, Sensor, Actuator
Gateway ECU 가 CAN(Powertrain) / FlexRay / MOST / CAN(Convenience) 사이를 연결.계기판 (Instrument Cluster)은 여러 버스에서 데이터를 수신하지만 게이트웨이가 아님 — 게이트웨이 기능은 별도 전용 ECU가 담당.No Mesh! — 자동차 내부 네트워크는 메쉬가 없다.
선택 기준
자동차용 시리얼 버스 시스템은 경제적·기술적 기준 으로 평가:
비용(Cost)
개발 공수(Development effort)
유연성(Flexibility)
신뢰성(Reliability)
애플리케이션 도메인마다 이들 기준의 중요도가 달라, 도메인별로 서로 다른 버스가 채택됐다.
HW 가격 비교 (2500개 기준)
트랜시버 IC 통신 프로토콜 가격 Wire harness — SENT — 1 wire TJA1020T LIN $0.99 1 wire TJA1055T Low Speed CAN $1.24 1 or 2 wire (UTP) TJA1050T High Speed CAN $0.86 2 wire (UTP) TJA1462AT CAN / CAN FD $0.65 2 wire (UTP) TJA1080ATS FlexRay $6.37 (1000개) 2 wire (UTP) TJA1103AHN 차량 Ethernet $1.62 (4000개) 2 wire (UTP)
FlexRay 단가가 CAN/CAN FD의 약 10배, Ethernet의 약 4배로 시장 확산의 걸림돌이 됨.
종합 비교
Feature HS-CAN FlexRay CAN FD Ethernet Data Rate 1 Mbps 10 Mbps 5 Mbps 1000 Mbps Msg. Length 8 B 254 B 64 B 1518 B Physical Media UTP UTP (POF) UTP UTP (Open Alliance) Topology Bus Bus, Star, Mixed Bus Star, Ring, Line Media Access CSMA-CA TDMA CSMA-CA (switch-based) Error Detection CRC-15 CRC-24, CRC-11 CRC-17, CRC-21 CRC-32 Redundancy No Two Channels No No Deterministic No Built-In No AVB, TSN Cost (트랜시버) $0.65 $6.37 $0.65 $1.62
약어
약어 전체 명칭 CAN Controller Area Network CAN FD Controller Area Network – Flexible Data Rate LIN Local Interconnect Network MOST Media Oriented System Transport LVDS Low Voltage Differential Signaling SENT Single Edge Nibble Transmission OABR Open Alliance BroadR-Reach UTSP Unshielded Twisted Single Pair AVB Audio Video Bridging TSN Time-Sensitive Networking
같이 보기