Win-Win Tech - 자동차용 멀티미디어 네트워크 MOST150 기술
WIN-WIN TECH는 정부출연연구소 등 공공연구기관으로부터 듣는 최신 기술동향입니다.
서론
MOST(Media Oriented System Transport)는 멀티미디어와 인포테인먼트애플리케이션을 위한 멀티미디어 네트워크이다.
자동차 조작/제어를 담당하는 LIN01 과 CAN02 과는 달리 주로 고속의 멀티미디어 데이터 전송을 담당한다.
자동차 내의 전자기적 환경은 일반 가전에 비해 매우 열악하다.
많은 잡음에도 회로는 정상적으로 동작해야 하며, 타 장치에 전자기적 간섭을 최소화하도록 전자기파 생성을 규정에 맞게 낮춰 제작해야 한다.
즉, EMS(Electromagnetic Suspension)와 EMI(Electromagnetic Interference) 규정을 만족해야 자동차 생산이 가능하다. 물론, 차량 내 모든 장비는 이 규정의 영향을 받는다.
멀티미디어 네트워크 역시 예외는 아니다.
MOST는 자동차 내에 고속의 디지털 오디오 데이터를 전송하는 최초의 네트워크 기술이며, 현존하는 유일한 상용기술이다.
우리가 흔히 사용하는 IEEE 802.3이더넷은 자동차 OEM이 요구하는 EMI 규정을 만족시키지 못하기 때문에 차량에는 사용이 불가능하다.
MOST가 탑재된 차량모델은 전 세계적으로 160 종류 이상이며, 국내에서 생산된 차량 중에서는 기아 모하비, 쌍용 체어맨, 현대 제네시스 2008년식과 에쿠스가 MOST25를 적용하였다.
현대 제네시스 2014년식(DH) 모델은 아시아에서 최초로 MOST150이 적용된 차량이다.03
LG전자가 개발을 주도한 제네시스의 고급형 AVN 헤드유닛은 MOST150 네트워크를 통해 HARMAN Lexicon 오디오 앰프와 현대모비스에서 개발한 블루링크 등의 기능을 담당하는 I-BOX와 통신한다.
고품질 오디오 데이터를 잡음과 끊김 없이 POF광통신을 이용하여 전송한다.
1996년 BMW, Beker(현 Harman Automotive Division), OASIS Silicon Systems(현 Microchip)에 의해서 개발된 MOST기술은 1998년에 설립된 MOST Cooperation에 의해 표준이 제정되어 관리되고 있다.
국내에서는 전자부품연구원이 MOST Cooperation 회원으로 등록하였고, 현재 국내 기업 중에는 LG전자와 현대모비스 그리고 현대/기아 자동차가 MOST Cooperation의 회원으로 활동 중이다.
본론
MOST는 차량용 멀티미디어 및 인포테인먼트 네트워크를 위한 완벽한 통합 프로토콜이다.
물리계층부터 응용계층까지 전 계층의 프로토콜을 정의하고 있다.
물리계층은 버전 별로 정해진 매체규격이 있지만 MOST150의 경우에는 광통신 매체와 구리선 매체를 선택적으로 사용할 수 있고, O/E & E/O 변환기를 통해 동일한 네트워크에 혼재해서 사용 가능하다.
게다가 데이터링크 계층을 담당하는 INIC(Intelligent Network Interface Controller)는 모든 버전에서 동일한 On-Board 인터페이스(MediaLB, I2C, I2S, SPI, TSI 등)를 제공하여 하드웨어 개발자들의 플랫폼 재사용성을 향상시킬 수 있다.
MOST 소프트웨어의 핵심이라고 할 수 있는 NetServices 역시 버전의존성이 없어 소프트웨어 재사용성을 높일 수 있다.
물리계층
MOST는 Plastic Optical Fiber(POF/LED), Polymer Clad Silica(PCS), Shielded(STP)와 Unshielded Twisted Pair(UTP) 구리선, 동축케이블을 물리계층으로 사용할 수 있고, 향후 Glass Optical Fiber도 추가될 예정이다.
MOST는 현재 최대 약 150Mb/s의 대역폭을 제공한다. H.264 등으로 압축된HD 영상을 전송하는데 충분할지 몰라도 카메라나 각종 대용량 센서 데이터 기반의 ADAS(Advanced Driver Assistant System) 구현을 위해서는 좀더 많은 대역폭이 요구된다.
그래서, MOST Cooperation과 Microchip은 5-Gb/s 속도의 새 MOST 규격과 INIC 칩을 이미 개발 중이다.
데이터링크 계층
MOST 네트워크는 원형이고 수퍼프레임을 주기적으로 전송하는 구조이다. MOST25의 경우 수퍼프레임의 크기는 64바이트이고 그림 3 처럼 용도 별로 구역이 나누어져 있다.
제어 메시지를 전송하는 고정 크기의 제어채널, 오디오나 비디오와 같은 QoS가 요구되는 데이터가 실리는 동기(Synchronous) 채널 그리고 경쟁방식으로 패킷을 전송하는 비동기(Asynchronous) 채널로 구성된다.
동기채널에 실리는 데이터는 트래픽 혼잡에 인한 지연 없이 목적지까지 전송되는 것이 보장된다. 이 QoS가 가장 기본적이면서도 강력한 MOST의 장점이다. 일반 이더넷으로는 이렇게 확실한 QoS 보장이 어렵기 때문이다.
동기채널과 비동기 채널의 크기는 네트워크 마스터에 의해서 결정 된다. 오디오나 비디오 데이터가 많은 경우에는 동기 채널의 크기를 키우고 그렇지 않을 경우에는 줄인다.
비동기 채널의 크기는 설정된 동기 채널을 제외한 나머지를 모두 사용한다.
매 수퍼프레임에는 2바이트의 제어 메시지가 포함되는데, 이 조각은 16개가 모여서 온전한 제어메시지로 완성된다.
MOST 프레임 구조는 매우 유연하고 효율적으로 관리될 수 있도록 설계되었다.
MOST50은 MOST25 규격보다 2배 확장되었고, MOST150은 6배 확장되었다. 단, MOST150의 경우에는 MOST25와 MOST50과 달리 이더넷채널을 추가로 제공한다.
동기/비동기 채널을 할당하고 남는 영역에 이더넷 프레임을 전송할 수 있는 공간을 마련하였다.
응용 계층
MOST Cooperation에는 응용계층을 Function Block 라이브러리 형태로 표준화하였다.
차량에서 널리 사용되는 기능에 필요한 각종 변수(Property)와 기능(Method)들을 정의하였다.
기본적인 MOST 네트워크 관리기능은 NetworkMaster로 정의되었고, 오디오 장비는 AuxIn, AudioAimplifier, AudioDiskPlayer 등으로 정의되었다.
이런 표준화된 Function Block을 사용하여 MOST 장비를 개발할 경우 호환성이 확보되는 장점이 있다.
결론
MOST Cooperation 은 MOST 규격을 무료로 받을 수 있도록 하였고, 데이터링크 계층프로토콜은 로열티 기반으로 사용할 수 있도록 하였다.
개방된 표준과 모듈화된 계층구조 그리고 해당 계층별 완벽한 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션은 매우 견고하게 제작된 고급 자동차를 연상하게 한다.
하지만, 이런 완벽한 솔루션은 역으로 기존 IT 영역에서 표준화된 소프트웨어스택을 적용하기 어렵게 함으로써 IT 영역의 소프트웨어 개발자들에게 진입장벽으로 작용한다.
최근 Ethernet AVB라는 경쟁자가 나타나 자동차 네트워크를 놓고 MOST를 위협하고 있다.
Ethernet AVB가 일반 이더넷의 EMI/EMS 문제와 QoS 문제를 동시에 해결하고 자동차 네트워크에 도전장을 낸 것이다.
아직 상용화에 성공한 사례가 없는 Ethernet AVB이지만 인터넷을 평정한 이더넷을 기초하고 있어서 매우 위협적이다.
그 때문인지 최근 MOST 진영의 움직임이 매우 활발해지면서 MOST가 적용된 신차들이 최근 쏟아지고 있다.
국내에서도 제네시스에 이어 기아 K9와 현대 에쿠스에 MOST가 탑재되어 출시될 예정이다.
5Gb/s MOST 규격의 완성으로 폭넓은 응용 영역을 확보하고 MOST150 솔루션의 비용이 좀 더 낮아진다면 자동차 네트워크를 선점한 MOST의 선전을 기대해볼 수 있겠다.
01 Local Interconnect Network, 20Kb/s 이하의 속도를 갖는 직렬 버스 프로토콜로써 차량 윈도우 개폐 등의 편의 장치 간의 통신을 담당한다.
02 Controller Area Network, 1Mb/s 이하의 속도를 갖는 버스 토폴로지 형태의 네트워크로써 자동차 엔진/미션 등의 제어와 관련된 부품 간의 통신을 담당한다.
03 MOST Annual Achievement Report, 2014.