KR100903431B1 - The method of time synchronization for ad-hoc network - Google Patents

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Abstract

애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법은, 루트 차량이 제1 동기화 메시지를 생성하여 전송하는 단계와, 수신 차량이 제1 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계와, 수신 차량이 제1 동기화 메시지를 수신하여 동기화 여부를 판단하는 단계와, 루트 차량이 제2 동기화 메시지를 생성하여 전송하는 단계와, 수신 차량에서 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계와, 수신 차량이 제2 동기화 메시지를 수신하여 동기화 여부를 판단하는 단계 및 수신 차량이 시간 동기화를 하는 단계를 포함한다.

Figure R1020070092190

애드 혹 네트워크, VANET, 시간 동기화

A method of time synchronization in an ad hoc network is provided. In a time synchronization method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention, a step in which a root vehicle generates and transmits a first synchronization message, and a receiving vehicle stores a time stamping value at a reception time for the first synchronization message. Determining, by the receiving vehicle, whether to synchronize by receiving the first synchronization message; generating and transmitting a second synchronization message by the route vehicle; and time stamping at the time of reception of the second synchronization message by the receiving vehicle. Storing the value, determining whether or not the receiving vehicle receives a second synchronization message to synchronize, and performing time synchronization of the receiving vehicle.

Figure R1020070092190

Ad hoc network, VANET, time synchronization

Description

애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법{The method of time synchronization for ad-hoc network}The method of time synchronization for ad-hoc network

본 발명은 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애드 혹 네트워크에 있어서 MAC 계층 단계에서 2번의 타임 스탬핑을 통해 좀 더 정확하고 신속하게 시간 동기화를 수행할 수 있고, 낮은 통신 채널 부하를 통해 시간 동기화의 효율성을 높이는 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time synchronization method in an ad hoc network, and more particularly, it is possible to perform time synchronization more accurately and quickly through two times stamping at the MAC layer level in an ad hoc network, The present invention relates to a time synchronization method in an ad hoc network which increases the efficiency of time synchronization through channel load.

현재 일상 생활에서 다양한 형태의 무선 통신 기술들은 빠르게 발전되어 가고 있다. 특히 이동 통신, WLAN, 디지털 방송 및 위성 통신을 비롯한 RFID/USN, WiBro 등 무선을 이용하는 서비스가 급증하고 있다.In today's daily life, various forms of wireless communication technologies are developing rapidly. In particular, wireless services such as RFID / USN and WiBro, including mobile communication, WLAN, digital broadcasting and satellite communication, are increasing rapidly.

애드 혹 네트워크(Ad-hoc network)란 노드(node)들에 의해 자율적으로 구성되는 기반 구조가 없는 네트워크를 의미하며, 네트워크의 구성 및 유지를 위해 기지국(Base Station: BS)이나 액세스 포인트와 같은 기반 네트워크 장치를 필요로 하지 않는다. 애드 혹 노드들은 무선 인터페이스를 사용하여 서로 통신하고, 멀티 홉 라우팅 기능에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약을 극복하며, 노드들의 이동이 자유롭기 때문에 네트워크 토폴로지가 동적으로 변화되는 특징이 있다. 애드 혹 네트워크는 완전 독립형이 될 수도 있고, 인터넷 게이트웨이를 거쳐 인터넷과 같은 기반 네트워크와 연동될 수도 있다. 응용 분야로는 긴급 구조, 긴급 회의, 전쟁터에서의 군사 네트워크 등이 있다.Ad-hoc network refers to a network without an infrastructure that is autonomously configured by nodes. An ad-hoc network is a base such as a base station (BS) or an access point for configuration and maintenance of the network. No network device is required. Ad hoc nodes communicate with each other using a wireless interface, overcome the limitations of communication distance of the wireless interface by a multi-hop routing function, and the network topology is dynamically changed because the nodes are free to move. Ad hoc networks can be completely standalone or can be interworked with an underlying network such as the Internet via an Internet gateway. Applications include emergency rescue, emergency meetings, and military networks on the battlefield.

또한, 이동 애드 혹 네트워크(Mobile Ad-hoc Network, VANET)란 유선 기반망 없이 이동 단말기로만 구성된 무선 지역의 통신망을 의미하며, 유선 기반이 구축되지 않은 산악 지역이나 전쟁터 등지에서 통신망을 구성해서 인터넷 서비스를 제공하는 기술이다. 무선 신호의 송수신은 현재의 자료 연결 기술을 활용하고, 라우터 기능은 이동 애드 혹 네트워크의 이동 단말기가 호스트와 라우터 역할을 동시에 하도록 하는데, 여기에 라우터 프로토콜의 개발과 무선 신호의 보안 문제 해결 기술 등이 필요하다.In addition, a mobile ad-hoc network (VANET) refers to a communication network in a wireless area consisting of mobile terminals only without a wired network, and forms a communication network in a mountainous area or a battlefield where a wired base is not established. It is a technology to provide. The transmission and reception of wireless signals utilize current data connection technology, and the router function allows mobile terminals in mobile ad hoc networks to act as hosts and routers simultaneously. need.

차량간 애드 혹 네트워크(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)는 이동 애드 혹 네트워크의 한 형태로써, 근처의 차량들 간 또는, 도로변 제어장치(Road Side Equipment)와 차량들 간에 이루어지는 통신을 제공하는 형태의 무선 통신망이다. 이러한 VANET를 기반으로 하는 능동 안전 시스템과 운전자 보조 시스템의 중요성이 빠른 속도로 증가하고 있다.A vehicular ad hoc network (VANET) is a form of mobile ad hoc network that provides communication between nearby vehicles or between road side equipment and vehicles. It is a wireless network. The importance of active safety systems and driver assistance systems based on these VANETs is growing rapidly.

한편, 대부분의 디지털 통신과 ITS 통신에 적용되는 시분할 다중 접속 기반(TDMA, Time division multiple access) 통신 시스템에서 시간 동기화는 통신 자체를 가능하게 하는 필수적인 요소이다. 특히, VANET는 통신 인프라(Infrastructure)를 사용하는 기존의 통신 방식과 달리 통신 영역 내 차량들 간 에 임의적인 네트워크를 구축하므로 기존의 방식과 달리 빠르고 정확한 시간 동기화가 필요하다.Meanwhile, in the time division multiple access (TDMA) communication system applied to most digital and ITS communication, time synchronization is an essential element for enabling communication itself. In particular, unlike conventional communication method using communication infrastructure, VANET establishes arbitrary network between vehicles in communication area, and therefore requires fast and accurate time synchronization unlike existing method.

아직까지 VANET 환경에서의 통신 단말 스펙에 대한 정확한 정의가 내려져 있지 않은 상태이다.There is no exact definition of communication terminal specification in VANET environment.

그러나, 종래의 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional time synchronization method in an ad hoc network has the following problems.

애드 혹 네트워크에서 시간 동기화를 위해 GPS(Global Positioning System)와 같은 추가 장비 사용하게 되면 터널 등에서 사용 불가능하여 VANET의 활용 범위 제약이 있을 뿐 아니라, 높은 가격으로 인해 차량용 단말에 부적합하고 높은 에너지가 소모되어 소비 차량 전원에 부하가 발생하는 문제점이 있었다.If additional equipment such as GPS (Global Positioning System) is used for time synchronization in ad hoc network, it cannot be used in tunnels, limiting the application range of VANET, and due to high price, it is not suitable for vehicle terminals and consumes high energy. There was a problem that a load occurs in the power consumption of the vehicle.

또한, VANET 환경에서의 시간 동기화를 위해 ESSAM Sourour 방식과 Andre Ebner 방식을 사용할 수 있다.In addition, ESSAM Sourour and Andre Ebner can be used for time synchronization in a VANET environment.

ESSAM Sourour 방식은 정해진 차량이 주어진 시간 동기화 펄스를 발생시키고, 인접 차량이 정기적인 시간 동기화 펄스의 전력과 시간차를 계산하여 동기화하는 방식이나, 시간 동기화 펄스의 전달시, 전파 지연에 따라 시간 오차 발생하는 문제점이 있었다. 또한, Andre Ebner 방식은 통신 토폴로지에 따른 전파 지연 시간이 발생함에 따라 동기화 시간차가 발생함을 인지하고 상기 ESSAM Sourour 방식을 기반으로 타임 슬롯을 계산하여 좀 더 정확한 시간 동기화를 수행하는 방식이나, 타임 슬롯을 할당 받지 못한 차량에 대한 동기화를 할 수 없는 문제점이 있었다.The ESSAM Sourour method is a method in which a given vehicle generates a given time synchronization pulse, and a neighboring vehicle calculates and synchronizes the power and time difference of a regular time synchronization pulse, but when a time synchronization pulse is delivered, a time error occurs according to a propagation delay. There was a problem. In addition, the Andre Ebner method recognizes that a synchronization time difference occurs as a propagation delay time occurs according to a communication topology, and calculates a time slot based on the ESSAM sour method to perform more accurate time synchronization. There was a problem that can not be synchronized to the vehicle not assigned.

한편, 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)에서의 시간 동기 화 방식을 이용할 수 있는데, WSN은 센서로 센싱이 가능하고 수집된 정보를 가공하는 프로세서가 달려 있으며 이를 전송하는 소형 무선 송수신 장치, 센서 노드(Sensor Node)와 이를 수집하여 외부로 내보내는 싱크 노드(Sink Node)로 구성된 네트워크이다. WSN은 VANET과 비교하여 저전력, 이동성 특성을 제외한 나머지 부분에서 비슷한 특성을 가지므로 WSN의 기술이 많이 활용된다.On the other hand, a time synchronization method in a wireless sensor network (WSN) can be used. The WSN can be sensed by a sensor and has a processor for processing the collected information. It is a network consisting of a node and a sink node that collects it and exports it to the outside. WSN has much of the same technology as VANET because it has similar characteristics except for low power and mobility.

WSN에서의 시간 동기화 방식 중, 기준 브로드캐스트 동기화(Reference Broadcast Synchronization, RBS) 방식은 하나의 노드가 동기화 참조 패킷을 방송(Broadcast)하고 동기화 패킷을 수신한 인접 노드들이 동기화 패킷을 수신 시간을 교환하여 서로 간의 시간차를 계산하는 방식이나, 참조 패킷을 방송할 노드가 필요하므로 전체 노드가 동기화되지 않는 문제점이 있고, 수신 노드들 간의 추가적인 패킷 교환으로 지연 시간이 발생하는 문제점이 있었다.Among the time synchronization methods in WSN, Reference Broadcast Synchronization (RBS) method is one node that broadcasts the synchronization reference packet (Broadcast) and adjacent nodes receiving the synchronization packet exchanges the synchronization packet received time Since there is a need for a method of calculating a time difference between each other or a node for broadcasting a reference packet, there is a problem in that all nodes are not synchronized, and there is a problem in that delay time is caused by additional packet exchange between receiving nodes.

또한, 센서 네트워크를 위한 시간 동기화 프로토콜(Timing-sync Protocol for Sensor Network, TSPN) 방식은 시간 동기화를 요구하는 송신 노드가 수신 노드에 시간 동기화를 요청하고 요청을 받아들인 수신 노드가 확인 패킷을 전달하는 과정에서 총 4번의 타임 스탬핑(Time Stamping)을 통해 두 노드 간 시간 차이를 계산하는 방식이나, 한 쌍의 노드 간 최소 2개의 시간 동기화 패킷이 필요하므로 스패닝 트리(Spanning tree)를 따라 시간 동기화를 수행함에 따라 전체 노드를 동기화하는 경우 시간이 지연되는 문제점이 있었다.In addition, the Timing-sync Protocol for Sensor Network (TSPN) scheme allows a transmitting node requesting time synchronization to request time synchronization to a receiving node and a receiving node forwarding an acknowledgment packet to the receiving node. In this process, the time difference between two nodes is calculated through four time stamping, or at least two time synchronization packets are needed between a pair of nodes, so time synchronization is performed along the spanning tree. According to this, there is a problem that time is delayed when synchronizing all nodes.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하고 저가의 고성능 제품을 요구하는 소비자들의 요구를 고려할 때, GPS와 같은 추가 장비 없이 시간 동기화를 제공할 수 있는 시간 동기화 프로토콜이 필요하게 되었다.Therefore, when solving the above problems and considering the needs of consumers who demand low-cost, high-performance products, there is a need for a time synchronization protocol capable of providing time synchronization without additional equipment such as GPS.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 MAC 계층 단계에서 2번의 타임 스탬핑을 통해 좀 더 정확하고 신속하게 시간 동기화를 수행할 수 있고, 낮은 통신 채널 부하를 통해 시간 동기화의 효율성을 높이는 것이다.The present invention has been devised to improve the above problems, and the technical problem to be achieved by the present invention is to perform time synchronization more accurately and quickly through two times stamping in the MAC layer stage, and to achieve low communication channel load. This will increase the efficiency of time synchronization.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problem of the present invention is not limited to those mentioned above, another technical problem that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법은, 루트 차량이 제1 동기화 메시지를 생성하여 전송하는 단계와, 수신 차량이 상기 제1 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계와, 상기 수신 차량이 상기 제1 동기화 메시지를 수신하여 동기화 여부를 판단하는 단계와, 상기 루트 차량이 제2 동기화 메시지를 생성하여 전송하는 단계와, 상기 수신 차량에서 상기 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계와, 상기 수신 차량이 상기 제2 동기화 메시지를 수신하여 동기화 여부를 판단하는 단계 및 상기 수신 차량이 시간 동기화를 하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a time synchronization method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention, the step of generating and transmitting a first synchronization message by the route vehicle, the receiving vehicle receives the first synchronization message Storing a time stamping value of a time point; determining, by the receiving vehicle, whether to synchronize by receiving the first synchronization message; generating and transmitting, by the route vehicle, a second synchronization message; Storing a time stamping value at the time of reception of the second synchronization message, determining whether the receiving vehicle receives the second synchronization message to synchronize, and performing time synchronization of the receiving vehicle; do.

상기한 바와 같은 본 발명의 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the time synchronization method in the ad hoc network of the present invention as described above, there are one or more of the following effects.

첫째, MAC 계층 단계에서의 타임 스탬핑을 통해 좀 더 정확한 시간 동기화를 수행할 수 있다.First, more accurate time synchronization can be achieved through time stamping at the MAC layer level.

둘째, 단 2번의 동기화 메시지 방송을 통해 시간 동기화를 수행하고 추가적인 동기화 메시지의 교환이 필요 없으므로 신속하게 시간 동기화를 할 수 있다.Second, time synchronization can be performed through only two synchronization message broadcasts, and additional synchronization messages need not be exchanged, so that time synchronization can be performed quickly.

셋째, 동기화 주도 차량의 동기화 메시지 방송에 따라 통신 반경 내 모든 차량의 동기화가 가능하고 주기적인 동기화 메시지를 전달하지 않으므로 낮은 통신 채널 부하를 통해 시간 동기화의 효율성을 높일 수 있다.Third, all the vehicles within the communication radius can be synchronized according to the synchronization message broadcast of the synchronization-driven vehicle, and since the periodic synchronization message is not transmitted, the efficiency of time synchronization can be improved through a low communication channel load.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a time synchronization method in an ad hoc network according to embodiments of the present invention.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.At this point, it will be understood that each block of the flowchart illustrations and combinations of flowchart illustrations may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, those instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be described in flow chart block (s). It creates a means to perform the functions. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in the flowchart block (s). Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for performing the functions described in the flowchart block (s).

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative implementations, the functions noted in the blocks may occur out of order. For example, the two blocks shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order, depending on the corresponding function.

도 1은 일반적인 무선 네트워크 시스템 환경을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a general wireless network system environment.

기지국(Base Station, BS)(100)은 인지 무선(Cognitive radio: CR) 기술이 구비된 무선 송수신 장치이다. 인지 무선 기술이란 지역과 시간에 따라 사용하지 않는 주파수를 자동으로 찾아 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있도록 주변의 허가된 무선국을 보호하면서 목적하는 통신이 가능하도록 만들어 주는 기술을 의미한다. 즉, 다양한 폭으로 흩어져 있고 점유되는 시간이 계속 달라지는 유휴 스펙트럼을 찾아 그 환경에 맞는 주파수 대역폭, 출력, 변조 방식 등을 판단하여 재활용하도록 함으로써 제한된 자원인 주파수의 효율성을 높일 수 있다. IEEE에서는 2004년부터 텔레비전 주파수 대역의 인지 무선(CR) 이용 기술 표준화 작업을 추진하고 있다.The base station (BS) 100 is a radio transceiver device equipped with cognitive radio (CR) technology. Cognitive radio technology refers to a technology that automatically finds unused frequencies according to region and time, and makes it possible to communicate with them while protecting licensed wireless stations around them so that they can be effectively shared and used. In other words, by searching for an idle spectrum that is scattered in various widths and the time occupied continuously varies, it is possible to increase the efficiency of the limited resource frequency by determining and recycling the frequency bandwidth, output, and modulation method suitable for the environment. Since 2004, the IEEE has been working to standardize the technology of cognitive radio (CR) in the television frequency band.

기지국(10)은 우선 사용자를 보호하며 무선 자원을 인지 무선 네트워크에 할당한다. 기지국(10)은 인프라스트럭처 모드뿐만 아니라, 애드 혹 모드를 지원한다.The base station 10 first protects the user and allocates radio resources to the cognitive radio network. The base station 10 supports the ad hoc mode as well as the infrastructure mode.

제1 단말기(20) 내지 제6 단말기(70)는 인지 무선 기술이 구비된 디지털 TV, HD DVD 플레이어, PMP, MP3 플레이어, 휴대폰, 노트북, PDA 등의 기기들이다. 제1 단말기(20) 내지 제6 단말기(70)는 인프라스트럭처 모드뿐만 아니라, 애드 혹 모드 를 지원한다.The first terminal 20 to the sixth terminal 70 are devices such as a digital TV, an HD DVD player, a PMP, an MP3 player, a mobile phone, a notebook computer, and a PDA equipped with cognitive radio technology. The first terminal 20 to the sixth terminal 70 supports the ad hoc mode as well as the infrastructure mode.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 단말기(20)와 제2 단말기(30)는 애드 혹 모드를 사용하는 애드 혹 네트워크(80)를 구성하며, 제3 단말기(40)내지 제6 단말기(70)는 인프라스트럭처 모드를 사용하는 인프라스트럭처 네트워크(90)를 구성한다.As shown in FIG. 1, the first terminal 20 and the second terminal 30 form an ad hoc network 80 using an ad hoc mode, and the third terminal 40 to the sixth terminal 70. ) Constitutes an infrastructure network 90 using infrastructure mode.

인프라스트럭처 네트워크(90)는 기지국(10)과 제3 단말기(40) 내지 제6 단말기(70)로 구성된다. 제5 단말기(60)가 제6 단말기(70)에 데이터를 전송하기 위해서는, 제5 단말기(60)가 기지국(10)에 데이터를 전송한 후 기지국(10)이 제6 단말기(70)에 데이터를 전송한다. 할당된 채널의 자원이 제5 단말기(60)에서 기지국(10)으로의 상향 스트림(up stream)과 기지국(10)에서 제6 단말기(70)로의 하향 스트림(down stream)으로 나누어져, 처리율이 떨어진다.The infrastructure network 90 is composed of the base station 10 and the third terminal 40 to the sixth terminal 70. In order for the fifth terminal 60 to transmit data to the sixth terminal 70, the base station 10 transmits data to the sixth terminal 70 after the fifth terminal 60 transmits the data to the base station 10. Send it. The resources of the allocated channel are divided into an upstream from the fifth terminal 60 to the base station 10 and a downstream from the base station 10 to the sixth terminal 70. Falls.

현재 단계에서는 모든 데이터 통신이 기지국(10)를 거쳐서 단말기(Consumer Premise Equipment, CPE)(20~70)로 전송하는 인프라스트럭처 모드(Infrastructure Mode)로 표준화가 진행 중에 있다. 그러나, 인프라스트럭처 모드에 의해 데이터 통신을 하는 경우, 단말기간 데이터 통신을 함에 있어서 전체 처리율(Throughput)의 절반만을 사용하게 되는 문제점이 있다. 따라서, 단말기간 데이터 통신을 하는 경우 기지국(10)을 거치지 않는 애드 혹 모드(Ad-Hoc Mode)가 가능한 인지 무선 시스템이 필요하게 되었다.In the current stage, standardization is in progress in an infrastructure mode in which all data communication is transmitted to a terminal (Consumer Premise Equipment (CPE)) 20 through 70 through a base station 10. However, when data communication is performed in the infrastructure mode, there is a problem in that only half of the overall throughput is used in data communication between terminals. Accordingly, there is a need for a cognitive radio system capable of an Ad-Hoc mode without passing through a base station 10 when performing data communication between terminals.

애드 혹 네트워크(80)는 제1 단말기(20)와 제2 단말기(30)로 구성된다. 제1 단말기(20)가 제2 단말기(30)에 데이터를 전송하는 경우, 기지국(10)을 거치기 않 고 제1 단말기(20)에서 제2 단말기(30)로 바로 데이터가 전송된다.The ad hoc network 80 is composed of a first terminal 20 and a second terminal 30. When the first terminal 20 transmits data to the second terminal 30, the data is transmitted directly from the first terminal 20 to the second terminal 30 without passing through the base station 10.

도 2는 차량간 애드 혹 네트워크의 시스템 환경을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a system environment of an inter-vehicle ad hoc network.

도 2에 도시된 바와 같이, 차량간 애드 혹 네트워크의 시스템 환경은 도로변 제어 장치(Road Side Equipment, RSE)가 존재하지 않는 애드 혹 네트워크 환경을 대상으로 한다. 도로변 제어 장치(Road Side Equipment, RSE)는 도로변, 톨게이트, 또는 정류장 등에 설치될 수 있으며, 차량 운행 도중 각종 정보를 송수신하여 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 한다. 즉, 통신 반경(130) 내에서 도로변에 설치된 도로변 제어 장치(RSE)와 차량에 탑재된 단말기 간에 서로 무선 통신하여 자동 요금 징수, 도로 교통 안전 정보 제공 등을 수행함으로써, 첨단 도로 교통 환경을 구축하고 이를 통해 교통 효율화와 비용 절감을 도모하는 시스템을 구축할 수 있다.As shown in FIG. 2, the system environment of an inter-vehicle ad hoc network is targeted to an ad hoc network environment in which a road side equipment (RSE) does not exist. Road side equipment (RSE) may be installed on a roadside, toll gate, or a stop, and may provide various services by transmitting and receiving various information during vehicle operation. That is, by establishing a state-of-the-art road traffic environment by wirelessly communicating with each other between the roadside control device (RSE) installed on the side of the road within the communication radius 130 and the terminals mounted on the vehicle to provide automatic fare collection and road traffic safety information. Through this, it is possible to build a system that promotes traffic efficiency and cost reduction.

차량간 애드 혹 네트워크의 시스템 환경은 시간 동기화 패킷을 발송하는 루트 차량(Root vehicle)(100)과 루트 차량(100)의 시간에 시간 동기화를 맞추는 복수의 수신 차량(Receiver vehicle)(110a, 110b)로 구성될 수 있다. 여기서, 루트 차량(100)은 시간 동기화 주도 차량이고, 수신 차량(110a, 110b)은 비동기화 차량이다. 복수의 수신 차량(110a, 100b)는 차량간 애드 혹 네트워크의 통신 반경(130) 내에 있는 차량으로써, 루트 차량(100)으로부터 동기화 메시지를 받아 시간 동기화가 가능하다. 통신 반경(130) 외부에 있는 차량(120a, 120b)은 시간 동기화가 불가능하나, 통신 반경(130) 내부에 진입하면 시간 동기화가 가능하다.The system environment of the inter-vehicle ad hoc network includes a route vehicle 100 that sends a time synchronization packet and a plurality of receiver vehicles 110a and 110b that synchronize time synchronization with the time of the route vehicle 100. It can be configured as. Here, the route vehicle 100 is a time synchronization driven vehicle, and the receiving vehicles 110a and 110b are asynchronous vehicles. The plurality of receiving vehicles 110a and 100b are vehicles within the communication radius 130 of the inter-vehicle ad hoc network, and may receive time synchronization from the route vehicle 100. Vehicles 120a and 120b outside the communication radius 130 cannot be synchronized in time, but when entering the communication radius 130, time synchronization is possible.

차량간 애드 혹 네트워크의 시스템 환경을 구성하고 있는 복수의 차량, 즉 루트 차량(100)과 복수의 수신 차량(110a, 110b)들은 통신을 위한 노드(Node)들을 구성하게 된다. 애드 혹 네트워크를 구성하는 각 차량은 데이터 통신을 위해 송수신 단말기가 설치되어 있다. 외부와 데이터 통신을 지원하는 무선 플랫폼과, 데이터를 처리하는 프로세서 및 각종 데이터를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.A plurality of vehicles, that is, the root vehicle 100 and the plurality of receiving vehicles 110a and 110b constituting a system environment of the inter-vehicle ad hoc network, constitute nodes for communication. Each vehicle constituting the ad hoc network is provided with a transmission and reception terminal for data communication. It may include a wireless platform for supporting data communication with the outside, a processor for processing data, and a memory for storing various data.

도 3a는 종래 네트워크와 같은 분산된 시스템에 적용되는 시간 동기화 기법 중 TPSN에서의 시간 동기화 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 3개의 레벨로 구성된 네트워크에서 TPSN에서의 시간 동기화 과정을 위한 데이터 교환을 나타낸 예시도이다.FIG. 3A is a diagram for describing a time synchronization process in TPSN among time synchronization techniques applied to a distributed system such as a conventional network, and FIG. 3B is a data exchange for time synchronization process in TPSN in a three-level network. It is an exemplary diagram showing.

도 3a에 도시된 바와 같이, T1은 노드 A의 송신 시간, T4는 노드 A에서 노드 B의 응답 데이터를 수신한 시간을 나타내며, T2는 노드 B에서의 수신 시간, T3은 노드 B에서 응답 데이터를 송신한 시간을 나타낸다. 여기서, 노드 A는 송신 노드, 노드 B는 수신 노드의 역할을 한다.As shown in FIG. 3A, T1 represents the transmission time of node A, T4 represents the time when node A receives the response data from node B, T2 represents the reception time of node B, and T3 represents the response data from node B. Indicates the time of transmission. Here, node A serves as a transmitting node and node B serves as a receiving node.

TSPN(Timing-sync Protocol for Sensor Network) 방식은 시간 동기화를 요구하는 송신 노드가 수신 노드에게 시간 동기화를 요청하고 요청을 받아들인 수신 노드가 응답 데이터를 전달하는 과정에서 총 4번의 타임 스탬핑(Time Stamping)을 통해 두 노드 간 시간 차이를 계산하는 방식이다. 두 노드 간에 시간 동기화 방법에 대한 설명은 공지된 기술이므로 여기서는 생략한다.The Timing-sync Protocol for Sensor Network (TSPN) method uses a total of four time stamps when a sending node requesting time synchronization requests time synchronization to a receiving node and a receiving node forwards the response data. ) To calculate the time difference between two nodes. Description of a time synchronization method between two nodes is a well-known technique and thus will be omitted here.

그러나, 한 쌍의 노드 간 최소 2개의 시간 동기화 데이터가 필요하고, 도 3b에 도시된 바와 같이 스패닝 트리(Spanning tree)를 따라 시간 동기화를 수행함에 따라 전체 노드를 동기화하는 경우 시간이 지연되는 문제점이 있었다.However, at least two time synchronization data between a pair of nodes are required, and as shown in FIG. 3B, as time synchronization is performed along a spanning tree, time delay occurs when synchronizing all nodes. there was.

또한, 노드 간의 시간 데이터 전송은 유니캐스트(Unicast) 방식에 의해 진행 되므로 복수의 노드 간에 시간 데이터에 대한 통신을 할 때에 노드 간에 메시지 교환을 하는 횟수가 증가하는 문제점이 있다.In addition, since time data transmission between nodes is performed by a unicast method, there is a problem in that the number of times of message exchange between nodes increases when communicating time data between a plurality of nodes.

즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 3개의 레벨로 구성된 네트워크에서 데이터 교환 횟수를 살펴보면, 최하위 레벨에 4개의 노드들이 구비되고 이 레벨의 상위 레벨에 2개의 노드가 구비되고, 이 상위 레벨의 상위에 단일의 노드로 이루어진 최상위 레벨이 존재하는 경우, 이들 각 노드들 간의 시간 패킷에 대한 통신 방식이 유니캐스트 방식에 의해 진행되므로, 네트워크 전체에서 발생하는 데이터 교환 횟수는 총 12회가 발생한다. 이와 같이, 무선 통신 횟수가 증가함으로써 각 노드에서의 전력 소비가 증가하는 문제점이 있다.In other words, as shown in FIG. 3B, when looking at the number of data exchanges in a network composed of three levels, four nodes are provided at the lowest level and two nodes are provided at the upper level of this level, and the upper level of the upper level. If there is a top level consisting of a single node, since the communication scheme for the time packet between each of these nodes is performed by the unicast scheme, a total of 12 times of data exchange occurs in the entire network. As such, there is a problem in that power consumption at each node increases as the number of wireless communication increases.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a time synchronization method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 무선 메시지의 전송 단계는, 송신 단계(Send Phase), 접근 단계(Access Phase), 전송 단계(Transmission Phase), 전파 단계(Propagation Phase), 청취 단계(Reception Phase) 및 수신 단계(Receive Phase)로 이루어진다.As shown in FIG. 3, in general, a step of transmitting a wireless message includes a send phase, an access phase, a transmission phase, a propagation phase, and a reception phase. ) And a receive phase.

송신 단계(Send Phase)는 동기화 메시지를 생성하고 MAC 계층에게 전송을 요청하는 단계이고, 접근단계(Access Phase)는 전송 채널(Transmission channel)에 접근하는 단계이며, 전송 단계(Transmission Phase)는 통신 채널(Communication channel)에 동기화 메시지를 전송하는 단계이다. 또한, 전파 단계(Propagation Phase)는 공기 중에서 동기화 메시지가 전달되는 단계이다. 송신 단계, 접근 단계, 전송 단계, 전파 단계는 송신측, 즉 루트 차량(100)에서의 단계이다.The send phase is a step of generating a synchronization message and requesting transmission from the MAC layer, the access phase is a step of accessing a transmission channel, and the transmission phase is a communication channel. In this step, a synchronization message is transmitted to a communication channel. In addition, a propagation phase is a phase in which a synchronization message is delivered in the air. The transmission step, the access step, the transmission step, and the propagation step are steps at the transmitting side, that is, at the root vehicle 100.

청취 단계(Reception Phase)는 송신측, 즉 루트 차량(100)에서의 전송 단계와 비슷한 수신측, 즉 수신 차량(110a, 110b)에서의 단계로서, 동기화 메시지를 청취하는 단계이다. 수신 단계(Receive Phase)는 송신측, 즉 루트 차량(100)에서의 송신 단계와 비슷한 수신측, 즉 수신 차량(110a, 110b)에서의 단계로서, 동기화 메시지를 처리하는 단계이다. 청취 단계와 수신 단계는 수신측, 즉 수신 차량(110a, 110b)에서의 단계이다.The reception phase is a step in the receiving side, i.e., the receiving vehicles 110a and 110b, similar to the transmitting phase in the transmitting side, i.e., the root vehicle 100, and listening to the synchronization message. The Receive Phase is a step in the receiving side, i.e., the receiving vehicles 110a and 110b, which is similar to the transmitting step in the transmitting side, i.e., the root vehicle 100, and processes the synchronization message. The listening step and the receiving step are steps at the receiving side, i.e., the receiving vehicles 110a and 110b.

본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법은 루트 차량(100)이 제1 동기화 메시지(M1)를 생성하여 전송하는 단계(S201), 수신 차량(110a, 110b)이 제1 동기화 메시지(M1)를 수신하여 동기화 여부를 판단하고 제1 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값(TRi)을 저장하는 단계(S202), 루트 차량(100)이 제2 동기화 메시지(M2)를 생성하여 전송하는 단계(S203) 및 수신 차량(110a, 110b)이 제2 동기화 메시지(M2)를 수신하여 동기화 여부를 판단하고 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값(T'Ri)을 저장하여 시간 동기화를 하는 단계(S204)를 포함한다.In the time synchronization method in the ad hoc network according to an embodiment of the present invention, a step (S201) in which the root vehicle 100 generates and transmits a first synchronization message (M1), and the receiving vehicles (110a, 110b) are the first. Receiving the synchronization message (M1) to determine whether to synchronize and storing the time stamping value (T Ri ) at the time of reception for the first synchronization message (S202), the root vehicle 100 is the second synchronization message (M2) Generating and transmitting a signal (S203) and receiving vehicles 110a and 110b receive a second synchronization message M2 to determine whether to synchronize, and a time stamping value T ' Ri at a reception time for the second synchronization message. Storing the time to perform time synchronization (S204).

도 4에 도시된 바와 같이, 동기화 메시지의 발송에 따른 타임 스탱핑 은 수행 시간이 비결정적인 송신 단계 및 접근 단계의 간섭을 최소화하기 위해서, MAC 계층(Media access control layer, MAC layer) 단계에서 타임 스탬핑을 수행하게 된다. 즉, 루트 차량(100)에서의 송신 시점의 타임 스탬핑은 전송 단계(TB1, TB2)에 서, 수신 차량(110a, 110b)에서의 수신 시점의 타임 스탬핑은 청취 단계(TRi, T'Ri)에서 수행하게 된다. MAC 계층 단계에서 타임 스탬핑을 수행하여 차량간 시간차를 산출하므로 정확한 시간 동기화를 수행할 수 있다.As shown in FIG. 4, the time stamping according to the sending of the synchronization message is time stamped at the MAC layer in order to minimize the interference of the transmission step and the access step whose execution time is non-deterministic. Will be performed. That is, the time stamping at the transmission time in the route vehicle 100 is performed in the transmission stages T B1 and T B2 , and the time stamping at the reception time in the reception vehicles 110a and 110b is performed in the listening stages T Ri and T '. Ri ). Since time stamping is performed at the MAC layer stage to calculate time difference between vehicles, accurate time synchronization can be performed.

또한, 전파 지연에 따른 시간 오차를 감안하여 2번에 걸쳐 제1 동기화 메시지와 제2 동기화 메시지를 전송하고 이를 수신하여 산출된 평균 시간차를 계산하여 시간 동기화를 수행하므로 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 단 2번의 동기화 메시지 전송을 통해 시간 동기화를 수행하고 추가적인 동기화 메시지의 교환이 불필요하므로, 신속하게 시간 동기화를 수행할 수 있다.In addition, in consideration of the time error caused by the propagation delay, the first synchronization message and the second synchronization message are transmitted two times, and the average time difference calculated by receiving the calculated time synchronization is performed, thereby improving accuracy. In addition, time synchronization can be performed through only two synchronization message transmissions, and an additional exchange of additional synchronization messages is unnecessary, so that time synchronization can be performed quickly.

한편, 루트 차량(100)으로부터 수신 차량(110a, 110b)으로의 동기화 메시지 전송 방법은 브로드캐스트(Broadcast) 방식을 이용한다.On the other hand, the synchronization message transmission method from the route vehicle 100 to the receiving vehicle (110a, 110b) uses a broadcast (broadcast) method.

브로드캐스트(Broadcast) 방식은 불특정 다수를 대상으로 데이터를 전송하는 방식으로서, TV나 라디오 전파와 같이 특별히 가입자를 구분하지 않고 모든 사람에게 전송하는 방식이다.The broadcast method is a method of transmitting data to an unspecified number, and is a method of transmitting data to all people without distinguishing subscribers such as TV or radio waves.

본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법에 의하면, 동기화 메시지를 브로드캐스트 방식에 의해 전송함으로써, 통신 반경(130) 내 모든 차량의 동기화가 가능하고 주기적인 동기화 메시지를 전달하지 않으므로 동기화 메시지에 대한 데이터 통신 횟수를 줄일 수 있게 되어 동기화 절차를 빠르게 수행할 수 있다. 또한, 각 노드들 간의 메시지 교환 횟수를 줄일 수 있으므로 노드들의 무선 통신에 소모되는 전력 소비량을 줄일 수 있어 각 노드의 전력 소비 효율을 향상시켜 시간 동기화의 효율성을 높일 수 있다.According to the time synchronization method in the ad hoc network according to an embodiment of the present invention, by transmitting a synchronization message by a broadcast method, all vehicles within the communication radius 130 can be synchronized and do not transmit a periodic synchronization message. Therefore, the number of data communication for the synchronization message can be reduced, so that the synchronization procedure can be performed quickly. In addition, since the number of message exchanges between the nodes can be reduced, power consumption for wireless communication of the nodes can be reduced, thereby improving the power consumption efficiency of each node, thereby improving the efficiency of time synchronization.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the time synchronization method in the ad hoc network according to the present invention configured as described above are as follows.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a time synchronization method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

먼저, 루트 차량(100)이 제1 동기화 메시지(M1)를 생성한다(S701). 제1 동기화 메시지(M1)는 동기 번호(Sn)와 송신 시점의 타임 스탬핑 값(TB1)을 포함하고 있다. 동기 번호(Sn)는 동기화 메시지를 구별하는 식별 번호로서의 역할을 할 수 있다. 즉, 루트 차량(100)은 동기화 메시지의 전송 직전에 네트워크 카드(Network interface card, NIC)에서 시간 동기화를 위한 자신의 로컬 타임이 포함된 동기화 패킷을 생성한다(S100). 이와 같이 동기화 패킷에 포함되는 로컬 타임은 내부 메모리에 저장된다. 그리고 루트 차량(100)은 네트워크 카드를 통해 생성된 동기화 메시지를 전송한다.First, the route vehicle 100 generates a first synchronization message M1 (S701). The first synchronization message M1 includes a synchronization number Sn and a time stamping value T B1 at the time of transmission. The synchronization number Sn may serve as an identification number for distinguishing synchronization messages. That is, the root vehicle 100 generates a synchronization packet including its local time for time synchronization in a network interface card (NIC) immediately before transmission of the synchronization message (S100). In this way, the local time included in the synchronization packet is stored in the internal memory. The route vehicle 100 transmits the synchronization message generated through the network card.

다음으로 루트 차량(100)은 제1 동기화 메시지(M1)를 전송하게 된다(S702). 상술한 바와 같이, 루트 차량(100)으로부터 수신 차량(110a, 110b)으로의 동기화 메시지 전송 방법은 브로드캐스트(Broadcast) 방식을 이용한다.Next, the route vehicle 100 transmits the first synchronization message M1 (S702). As described above, the method of transmitting a synchronization message from the route vehicle 100 to the receiving vehicles 110a and 110b uses a broadcast method.

그리고, 통신 반경(130) 내에 있는 수신 차량(110a, 110b)은 루트 차량(100)에서 전송한 제1 동기화 메시지(M1)를 수신하게 되고(S703), 수신 차량(110a, 110b)은 수신 시점의 타임 스탬핑 값(TRi)을 저장하게 된다(S704).In addition, the reception vehicles 110a and 110b within the communication radius 130 receive the first synchronization message M1 transmitted from the route vehicle 100 (S703), and the reception vehicles 110a and 110b receive the reception time. The time stamping value of T Ri is stored (S704).

다음으로, 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)를 검사하여 동기화 여부를 판별하게 된다(S705). 즉, 이전에 저장된 동기화 메시지에 포함된 동기 번호와 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)를 비교한다. 만약, 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)이 이전에 저장된 동기화 메시지에 포함된 동기 번호와 동일하면 수신 차량(110a, 110b)은 이전에 저장된 동기화 메시지에 포함된 수신 시점의 타임 스탬핑 값과 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 수신 시점의 타임 스탬핑 값(TRi)을 이용하여 바로 시간 동기화를 수행하게 된다(S713). 시간 동기화 방법에 대해서는 후술한다.Next, the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1 is examined to determine whether or not to synchronize (S705). That is, the synchronization number included in the previously stored synchronization message is compared with the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1. If the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1 is the same as the synchronization number included in the previously stored synchronization message, the receiving vehicles 110a and 110b may determine the reception time included in the previously stored synchronization message. Time synchronization is performed immediately by using the time stamping value and the time stamping value T Ri of the reception time included in the first synchronization message M1 (S713). The time synchronization method will be described later.

만약, 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)이 이전에 저장된 동기화 메시지에 포함된 동기 번호와 동일하지 않은 경우에는, 수신 차량(110a, 110b)은 제1 동기화 메시지(M1)를 저장한다(S706). 한편, 수신 차량(110a, 110b)이 루트 차량(100)에서 전송한 제1 동기화 메시지(M1)를 수신하고, 동기화 여부를 판별하는 동안 루트 차량(100)은 일정한의 대기 시간(도 4의 Td)을 가지게 된다.If the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1 is not the same as the synchronization number included in the previously stored synchronization message, the receiving vehicles 110a and 110b may use the first synchronization message M1. To store (S706). Meanwhile, while the receiving vehicles 110a and 110b receive the first synchronization message M1 transmitted from the route vehicle 100 and determine whether to synchronize, the route vehicle 100 has a constant waiting time (Td in FIG. 4). Have).

다음으로, 루트 차량(100)이 제2 동기화 메시지(M2)를 생성한다(S707). 제2 동기화 메시지(M2)은 동기 번호(Sn)와 송신 시점의 타임 스탬핑 값(TB2)을 포함하고 있다. 다음으로 루트 차량(100)은 제2 동기화 메시지(M2)을 전송하게 된다(S708). 그리고, 통신 반경(130) 내에 있는 수신 차량(110a, 110b)은 루트 차량(100)에서 전송한 제2 동기화 메시지(M2)를 수신하게 되고(S709), 수신 차량(110a, 110b)은 수신 시점의 타임 스탬핑 값(T'Ri)을 저장하게 된다(S710).Next, the route vehicle 100 generates a second synchronization message M2 (S707). The second synchronization message M2 includes a synchronization number Sn and a time stamping value T B2 at the time of transmission. Next, the route vehicle 100 transmits the second synchronization message M2 (S708). In addition, the receiving vehicles 110a and 110b within the communication radius 130 receive the second synchronization message M2 transmitted from the route vehicle 100 (S709), and the receiving vehicles 110a and 110b receive the receiving time. The time stamping value T ' Ri is stored at step S710.

다음으로, 제2 동기화 메시지(M2)에 포함된 동기 번호(Sn)를 검사하여 동기화 여부를 판별하게 된다(S711). 즉, 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)와 제2 동기화 메시지(M2)에 포함된 동기 번호(Sn)를 비교한다. 만약, 제2 동기화 메시지(M2)에 포함된 동기 번호(Sn)이 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)와 동일하면 수신 차량(110a, 110b)은 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 수신 시점의 타임 스탬핑 값(TRi)과 제2 동기화 메시지(M2)에 포함된 수신 시점의 타임 스탬핑 값(T'Ri)을 이용하여 시간 동기화를 수행하게 된다(S713). 시간 동기화 방법에 대해서는 후술한다.Next, the synchronization number Sn included in the second synchronization message M2 is examined to determine whether to synchronize (S711). That is, the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1 is compared with the synchronization number Sn included in the second synchronization message M2. If the synchronization number Sn included in the second synchronization message M2 is the same as the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1, the receiving vehicles 110a and 110b may receive the first synchronization message M1. The time synchronization is performed using the time stamping value T Ri at the reception time included in the Tx ) and the time stamping value T ' Ri at the reception time included in the second synchronization message M2 (S713). The time synchronization method will be described later.

만약, 제2 동기화 메시지(M2)에 포함된 동기 번호(Sn)이 제1 동기화 메시지(M1)에 포함된 동기 번호(Sn)와 동일하지 않은 경우에는, 수신 차량(110a, 110b)은 제2 동기화 메시지(M2)를 저장한다(S712). 그리고 나서, 수신 차량(110a, 110b)은 루트 차량(100)으로부터의 또 다른 동기화 메시지를 기다리는 대기 상태에 들어가게 된다.If the synchronization number Sn included in the second synchronization message M2 is not the same as the synchronization number Sn included in the first synchronization message M1, the receiving vehicles 110a and 110b may use the second synchronization message Sn. The synchronization message M2 is stored (S712). The receiving vehicle 110a, 110b then enters a waiting state waiting for another synchronization message from the root vehicle 100.

한편, 두 번의 동기화 메시지(M1, M2)를 수신한 후, 각각의 동기화 메시지에 포함된 타임 스탬핑 값을 이용하여 시간 동기화를 수행하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a method of performing time synchronization using the time stamping value included in each synchronization message after receiving two synchronization messages M1 and M2 will be described below.

먼저, 제1 동기화 메시지(M1)와 관련된 송수신 측의 타임 스탬핑 값(TB1 , TRi)을 이용하여 송수신 시간차를 구한다.First, the transmission / reception time difference is obtained by using the time stamping values T B1 and T Ri of the transmission / reception side related to the first synchronization message M1.

Figure 112007065903701-pat00001
Figure 112007065903701-pat00001

여기서, ΔT1은 수신 차량(110a, 110b)이 제1 동기화 메시지(M1)를 받은 시점과 루트 차량(100)이 제1 동기화 메시지(M1)를 전송한 시점과의 시간차를, E1은 제1 동기화 메시지(M1)의 송수신에 관련된 변수를 의미한다.Here, ΔT 1 is the time difference between when the receiving vehicles 110a and 110b receive the first synchronization message M1 and when the route vehicle 100 transmits the first synchronization message M1, and E 1 is 1 means a variable related to the transmission and reception of the synchronization message M1.

다음으로, 제2 동기화 메시지(M2)와 관련된 송수신 측의 타임 스탬핑 값(TB2, T'Ri)을 이용하여 송수신 시간차를 구한다.Next, the transmission / reception time difference is obtained by using the time stamping values T B2 and T ′ Ri of the transmission / reception side related to the second synchronization message M2.

Figure 112007065903701-pat00002
Figure 112007065903701-pat00002

여기서, ΔT2은 수신 차량(110a, 110b)이 제2 동기화 메시지(M2)를 받은 시점과 루트 차량(100)이 제2 동기화 메시지(M2)를 전송한 시점과의 시간차를, E2은 제2 동기화 메시지(M2)의 송수신에 관련된 변수를 의미한다.Here, ΔT 2 is the time difference between when the receiving vehicles 110a and 110b receive the second synchronization message M2 and when the route vehicle 100 transmits the second synchronization message M2, and E 2 is 2 means a variable related to the transmission and reception of the synchronization message M2.

다음으로, 루트 차량(100)과 수신 차량(110a, 110b) 간의 평균 시간차를 구한다.Next, the average time difference between the route vehicle 100 and the reception vehicles 110a and 110b is obtained.

Figure 112007065903701-pat00003
Figure 112007065903701-pat00003

여기서, ΔT는 ΔT1과 ΔT2의 평균값으로써, 루트 차량(100)과 수신 차량(110a, 110b) 간의 평균 시간차를 의미한다.Here, ΔT is an average value of ΔT 1 and ΔT 2 , and means an average time difference between the route vehicle 100 and the receiving vehicles 110a and 110b.

마지막으로, 동기화 시간(TS)을 산출하면 다음과 같다.Finally, the synchronization time T S is calculated as follows.

Figure 112007065903701-pat00004
Figure 112007065903701-pat00004

여기서, TS는 동기화 시간이고, C는 계수를 의미한다.Here, T S is a synchronization time and C means a coefficient.

상기와 같은 방법으로 동기화 시간(TS)을 산출하여 수신 차량(110a, 110b)의 시간 동기화를 수행하게 된다.In this manner, the synchronization time T S is calculated to perform time synchronization of the receiving vehicles 110a and 110b.

본 발명의 시간 동기화 방법은 차량간 애드 혹 네트워크(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)에서의 시간 동기화 방법에 국한되지 않고, 복수의 노드들에 의해 구성되는 이동 애드 혹 네트워크(Mobile Ad-hoc Network, VANET) 등을 포함하는 다양한 애드 혹 네트워크 환경에서 시간 동기화를 위해 사용될 수 있다.The time synchronization method of the present invention is not limited to a time synchronization method in a vehicular ad hoc network (VANET), but is a mobile ad hoc network composed of a plurality of nodes. VANET) can be used for time synchronization in various ad hoc network environments.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변 형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims, which will be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

도 1은 일반적인 무선 네트워크 시스템 환경을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a general wireless network system environment.

도 2는 차량간 애드 혹 네트워크의 시스템 환경을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a system environment of an inter-vehicle ad hoc network.

도 3a는 종래 네트워크와 같은 분산된 시스템에 적용되는 시간 동기화 기법 중 TPSN에서의 시간 동기화 과정을 설명하기 위한 도면이다.3A is a diagram illustrating a time synchronization process in a TPSN among time synchronization techniques applied to a distributed system such as a conventional network.

도 3b는 3개의 레벨로 구성된 네트워크에서 TPSN에서의 시간 동기화 과정을 위한 데이터 교환을 나타낸 예시도이다.3B is an exemplary diagram illustrating data exchange for a time synchronization process in TPSN in a three level network.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a time synchronization method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a time synchronization method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 기지국 20~70: 제1 내지 제6 단말기10: base station 20 to 70: first to sixth terminal

80: 애드 혹 네트워크 90: 인프라스트럭처 네트워크80: ad hoc network 90: infrastructure network

100: 루트 차량 110a, 110b: 수신 차량100: route vehicle 110a, 110b: receiving vehicle

130: 통신 반경130: communication radius

Claims (9)

루트 차량이 제1 동기화 메시지를 생성하여 전송하는 단계;Generating and transmitting a first synchronization message by the route vehicle; 수신 차량이 상기 제1 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계;Storing, by a receiving vehicle, a time stamping value at the time of reception for the first synchronization message; 상기 수신 차량이 상기 제1 동기화 메시지를 수신하여 동기화 여부를 판단하는 단계;Determining, by the receiving vehicle, whether to synchronize by receiving the first synchronization message; 상기 루트 차량이 제2 동기화 메시지를 생성하여 전송하는 단계;Generating and transmitting a second synchronization message by the route vehicle; 상기 수신 차량에서 상기 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계;Storing a time stamping value at the time of reception for the second synchronization message in the receiving vehicle; 상기 수신 차량이 상기 제2 동기화 메시지를 수신하여 동기화 여부를 판단하는 단계; 및Determining, by the receiving vehicle, whether to synchronize by receiving the second synchronization message; And 상기 수신 차량이 상기 제1 및 제2 동기화 메시지와 상기 제1 및 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 이용하여 시간 동기화를 하는 단계를 포함하며,And receiving, by the receiving vehicle, time synchronization using a time stamping value at the time of reception of the first and second synchronization messages and the first and second synchronization messages. 상기 수신 차량이 시간 동기화를 하는 단계는,The time synchronization of the receiving vehicle is, 상기 제1 동기화 메시지에 대한 송신 시점의 타임 스탬핑 값과 상기 제1 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 비교하여 제1 송수신 시간차를 구하는 단계;Obtaining a first transmission / reception time difference by comparing a time stamping value of a transmission time point for the first synchronization message with a time stamping value of a reception time point for the first synchronization message; 상기 제2 동기화 메시지에 대한 송신 시점의 타임 스탬핑 값과 상기 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑 값을 비교하여 제2 송수신 시간차를 구하는 단계;Obtaining a second transmission / reception time difference by comparing a time stamping value of a transmission time point for the second synchronization message with a time stamping value of a reception time point for the second synchronization message; 상기 제1 송수신 시간차와 상기 제2 송수신 시간차를 이용하여 평균 시간차를 구하는 단계; 및Obtaining an average time difference using the first transmission / reception time difference and the second transmission / reception time difference; And 상기 평균 시간차를 이용하여 동기화 시간을 구하고 상기 동기화 시간을 이용하여 상기 수신 차량의 시간 동기화를 하는 단계를 포함하는, 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.Obtaining a synchronization time using the average time difference, and synchronizing the time of the receiving vehicle using the synchronization time. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 동기화 메시지는,The first and second synchronization message, 상기 제1 및 제2 동기화 메시지를 식별하기 위한 동기 번호; 및A synchronization number for identifying said first and second synchronization messages; And 상기 제1 및 제2 동기화 메시지에 대한 송신 시점의 타임 스탬핑 값을 포함 하는 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.And a time stamping value of a transmission time point for the first and second synchronization messages. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 동기화 메시지에 대한 송신 시점의 타임 스탬핑은 상기 루트 차량의 MAC 계층 단계에서 이루어지는 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.Time stamping at the time of transmission for the first and second synchronization messages is performed in the MAC layer step of the route vehicle. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 MAC 계층 단계는 상기 루트 차량에서 상기 제1 및 제2 동기화 메시지를 전송하는 전송 단계인 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.The MAC layer step is a transmission step of transmitting the first and second synchronization messages in the root vehicle. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 타임 스탬핑은 상기 수신 차량의 MAC 계층 단계에서 이루어지는 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.Time stamping at the time of reception for the first and second synchronization messages is performed in the MAC layer step of the receiving vehicle. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 MAC 계층 단계는 상기 수신 차량에서 상기 제1 및 제2 동기화 메시지를 수신하는 청취 단계인 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.The MAC layer step is a listening step of receiving the first and second synchronization messages in the receiving vehicle. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 루트 차량이 상기 제1 및 제2 동기화 메시지를 전송하는 단계는 브로드캐스트 방식을 사용하는 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.Transmitting, by the route vehicle, the first and second synchronization messages using a broadcast method. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 수신 차량이 동기화 여부를 판단하는 단계는,Determining whether the receiving vehicle is synchronized, 상기 제1 또는 제2 동기화 메시지에 포함된 상기 동기 번호를 검사하는 단계; 및Checking the sync number included in the first or second sync message; And 상기 동기 번호와 상기 수신 차량에 저장된 기존의 동기 번호의 동일성을 판단하는 단계를 포함하는 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.Determining the identity of the synchronization number and the existing synchronization number stored in the receiving vehicle. 루트 차량으로부터 제1 동기화 메시지를 전송받아 상기 제1 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 제1 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계;Receiving a first synchronization message from a route vehicle and storing a first time stamping value at a reception time for the first synchronization message; 상기 루트 차량으로부터 제2 동기화 메시지를 전송받아 상기 제2 동기화 메시지에 대한 수신 시점의 제2 타임 스탬핑 값을 저장하는 단계; 및Receiving a second synchronization message from the route vehicle and storing a second time stamping value at a reception time for the second synchronization message; And 상기 제1 및 제2 동기화 메시지와, 상기 제1 및 제2 타임 스탬핑 값을 이용하여 시간 동기화를 하는 단계를 포함하며,Synchronizing time using the first and second synchronization messages and the first and second time stamping values, 상기 시간 동기화를 하는 단계는 상기 제1타임 스탬핑 값으로부터 도출되는 제1 송수신 시간차 및 상기 제2 타임 스탬핑 값으로부터 도출되는 제2 송수신 시간차의 평균을 이용하여 동기화 시간을 구하고 상기 동기화 시간을 이용하여 수신 차량의 시간 동기화를 하는 단계를 포함하는, 애드 혹 네트워크에서의 시간 동기화 방법.The time synchronizing may include obtaining a synchronization time using an average of a first transmission / reception time difference derived from the first time stamping value and a second transmission / reception time difference derived from the second time stamping value, and receiving the synchronization time. And synchronizing the vehicle's time.
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