Zonal Architecture

Table of contents

• Overview
• Example Topology
• Interface Contract
• Local vs Central
• Fault Injection
• Timing Budget

Overview

Zonal Architecture는 차량의 물리적 영역별로 I/O·전원 분배·네트워크 접속을 모으고 중앙 연산 자원과 연결하는 구조다. Zone Controller는 단순 CAN-to-Ethernet 변환기가 아니라 로컬 제어·상태 관리·진단·전원 제어를 맡을 수 있다.

Example Topology

flowchart TD
 C[Central Compute / Lighting Service] <-->|Ethernet Backbone| Z[Rear Zone Controller]
 Z <-->|CAN / LIN| E[Local ECU]
 Z -->|GPIO / PWM| L[Lighting Driver]
 T[Temperature / Button] -->|ADC / GPIO| Z
 Z --> P[Power Switch / Load Monitoring]

Interface Contract

입력 이벤트에는 Signal ID, Value, Unit, Timestamp, Sequence, Validity를 정의한다. 출력 명령에는 Request ID, Target, Value, Expiry와 승인·적용·실패 상태를 구분한다. 네트워크에 전송됐다는 사실과 실제 Actuator에 반영됐다는 사실은 다르다.

Local vs Central

빠른 제어 루프·전류 제한·통신 단절 시 필요한 동작은 요구사항에 따라 로컬에 둔다. 중앙은 여러 Zone에 걸친 정책·사용자 설정을 담당할 수 있다. 모든 기능의 안전 상태가 Off인 것은 아니므로 조명·도어·전원 등 기능별 분석 결과를 따른다.

Fault Injection

중앙 서비스 정지, Backbone 단절, Zone 재부팅, 센서 고정값, 전원 스위치 과전류를 각각 주입한다. 상태 전이가 구분되는지와 재연결 후 만료된 명령이 재실행되지 않는지 확인한다. ACK 누락이 발생했을 때 재전송이 중복 동작을 만들지 않도록 Request ID 처리 정책을 정한다.

Timing Budget

센서 acquisition → MCU task 대기 → Gateway queue → Backbone → 중앙 처리 → 하행 전송 → 출력 반영으로 지연을 분해한다. 평균만 보지 말고 높은 부하·재연결 조건의 p99와 최악 관측값을 기록한다. 실측 최댓값은 WCET 증명과 다르다.

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