KR101299222B1 - 자동차 네트워크에서의 동기화 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

자동차 네트워크에서 차량의 무선 통신 장치와 도로상에 설치된 동기화 장치사이의 동기를 위하여, 동기화 장치는 차량이 통과하는 것이 검출되면 동기를 위한 비컨 신호를 생성하여 전송한다. 즉, 도로 상에서 소정 간격을 두고 설치된 동기화 장치에 의하여 차량이 검출되는 경우에만 동기 신호가 차량의 무선 통신 장치로 전송되어, 동기화 장치와 차량의 무선 통신 장치간의 동기가 이루어진다.

차량네트워크, 차량검출, 동기, 비컨신호

Description

자동차 네트워크에서의 동기화 방법 및 그 장치{Synchronization method in vehicle network and apparatus thereof}

본 발명은 자동차 네트워크에서의 동기화 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 자동차 네트워크에서 통신을 수행하는 객체간의 동기를 수행하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

다수의 차량들이 무선통신을 이용하여 차량과 차량(V2V) 또는 차량과 도로 상의 기지국간(V2I)의 네트워킹 또는 도로 및 노변에 설치된 센서 노드들과 차량과의 네트워킹을 형성하는 차세대 네트워크 기술이 개발 및 사용되고 있다.

이러한 네트워크에서 동기를 맞추기 위하여 일반적으로 비컨(beacon)을 사용한다. 비컨은 노드들 간의 동기화를 위하여 사용되며, 일반적으로 주기적으로 송신된다.

이와 같이 노드가 비컨을 주기적으로 송신하기 위하여 시간을 계속하여 체크함에 따라 노드의 에너지 소비가 증가되고, 또한 노드간에 비컨 신호를 송신하여 비컨 신호간에 충돌이 발생한 경우에는 해당 신호들을 처리하는데 따른 오버헤드가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자동차 네트워크에서 비주기적으로 동기화를 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자동차 네트워크에서, 차량이 소정 지점을 지나가는 경우에 자동차 네트워크의 동기화를 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 위한 본 발명의 특징에 따른 동기화 방법은, 도로를 주행하는 차량의 무선 통신 장치들 사이에 형성된 자동차 네트워크에서 동기화를 수행하는 방법에서, 상기 도로에 설정 간격을 두고 설치되어 있는 차량 검출 센서에 의하여 상기 도로를 주행하는 차량을 검출하는 단계; 및 상기 차량 검출 센서에 의하여 차량이 검출된 경우에, 동기화 장치가 동기화를 위한 비컨 신호를 생성하여 상기 차량의 무선 통신 장치로 전송하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 차량의 무선 통신 장치는 상기 비컨 신호를 토대로 동기화를 수행한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 동기화 장치는, 도로를 주행하는 차량의 무선 통신 장치와 네트워크를 형성하는 자동차 네트워크에서 동기화를 수행하며, 상기 도로를 주행하는 차량의 압력에 따른 전기적인 신호를 출력하는 차량 검출 센서로부터 발생되는 신호에 따른 전기 에너지를 충전하는 충전부; 상기 차량 검출 센서로부터 상기 신호가 출력되면, 상기 차량의 무선 통신 장치와의 동기화를 위한 비 컨 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 비컨 신호를 상기 차량의 무선 통신 장치로 송신하고, 상기 무선 통신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 송수신부를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 자동차 네트워크에서 차량이 특정 지점을 지나가는 경우에만 동기화를 위한 비컨 신호를 출력함으로써, 비컨 신호를 출력하기 위하여 소정 조건을 체크하는데 소요되는 대기 전력의 소비를 방지할 수 있으며, 각 노드들이 주기적으로 비컨 신호를 송신하는데 따라 발생되는 비컨 신호들의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 차량이 차량 검출 센서를 통과할 때 발생하는 전기 에너지를 충전하고 이를 토대로 통신을 수행함으로써, 동기화에 소요되는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있으며, 충전된 에너지를 토대로 지속적인 통신을 할 수 있다.

또한, 노면에 차량 검출 센서들이 설치되는 간격을 조절하여, 해당 차량 검출 센서를 통과하는 차량들로부터 송신되는 비컨 신호들간의 충돌 확률을 효율적으로 조절하여, 비컨 신호간의 충돌 발생을 감소시킬 수 있다. 그 결과 비컨 신호의 충돌에 의하여 소정 노드로부터 송신된 비컨 신호에 대한 처리가 이루어지지 않아서 해당 노드가 비컨 신호를 재송신하는데 발생되는 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 네트워크의 구현 예를 나타낸 도이다.

첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 네트워크 시스템에서는 차량 검출을 위한 센서 노드들과 차량들이 통신을 수행하는 통신 객체로서 동작한다.

차량이 주행하는 도로 면에 설치된 센서 노드들은 도로를 주행하는 차량을 검출하며, 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 노드들은 차량 검출 이외에도 차량으로부터 데이터를 제공받아 수집하는 기능을 수행한다. 이에 따라, 이러한 센서 노드들을 동기화 장치로 명명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치(10)들은 차량이 주행하는 도로에 설치되며, 예를 들어 교통 신호 제어기들이 설치되어 있는 도로에 설치될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치의 구조를 나타낸 도이다.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치(10)는 충전부(11), 신호 생성부(12), 데이터 저장부(13), 송수신부(14), 그리고 제어부(15)를 포함하며, 차량 검출 센서(20)와 연계하여 동작한다. 또한 동기화 장치(10)는 도로를 주행하는 차량의 무선 통신 장치(30)와 통신한다.

차량 검출 센서(20)는 도로를 통과하는 차량을 검출하며, 본 발명의 실시 예에서는 차량의 무게에 따라 발생되는 압력을 감지하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 압전 센서로 이루어진다. 그러나 본 발명에 따른 차량 검출 센서(20)는 반드시 압전 센서에 한정되지는 않는다.

동기화 장치(10)의 충전부(11)는 차량 검출 센서(20)로부터 출력되는 전기적인 신호에 따른 전기 에너지를 충전한다. 충전된 전기 에너지는 동기화 장치(10)를 동작시키는 에너지로서 사용된다. 차량 검출 센서(20)의 동작에 따라 발생되는 전기 에너지를 충전하는 충전부(11)는 다양한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기서는 충전부의 상세 구조 설명을 생략한다.

그리고 신호 생성부(12)는 차량 검출 센서(20)로부터 차량 검출에 따른 신호가 발생되면 제어부(15)의 제어에 따라 동기화를 위한 신호를 생성하거나, 또는 소정 데이터를 포함하는 메시지 신호를 생성한다. 여기서 동기화를 위한 신호인 비컨 신호는 소정 정보를 포함하는 형태로 생성되며, 포함되는 정보로는 메시지의 유무를 나타내는 정보, 메시지 번호 등이 있다. 이러한 비컨 신호는 슈퍼 프레임(super frame)의 초기 구간인 비컨 전송 구간에 전송될 수 있다.

송수신부(14)는 동기 신호 생성부(12)로부터 전달되는 비컨 신호를 송신한다.

이러한 구조로 이루어지는 동기화 장치(10)로부터 송신된 비컨 신호는 주행하는 차량의 무선 통신 장치(30)로 수신되며, 무선 통신 장치(30)는 비컨 신호에 따라 동기화를 수행하며, 이후 해당 차량의 정보를 포함하는 메시지를 선택적으로 송신한다. 차량의 무선 통신 장치(30)로부터 송신된 메시지는 동기화 장치(10)의 송수신부(14)를 통하여 수신된다.

본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치(10)는 차량이 주행하는 도로에 설치되며, 또한 차량 검출 센서(20)와 함께 해당 지점에 설치된다. 여기서는 차량 검출 센서(20)가 동기화 장치(10)와 분리되어 있으나, 경우에 따라 동기화 장치(10)는 차량 검출 센서(20)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

다음에는 이러한 구조를 토대로 하여, 자동차 네트워크에서 차량에 설치된 무선 통신 장치(30)와 도로면에 설치된 동기화 장치(10)들 사이에 동기화를 수행하는 방법에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 네트워크에서의 동기화를 수행하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

여기서는 동기화 장치(10)들이 대응하는 차량 검출 센서(20)와 함께 소정 위치에 설치되어 있으며, 각 동기화 장치(10)들은 도로면에 설정된 간격을 두고 설치되어 있고, 도로를 첨부한 도 1에서와 같이 차량들이 주행하고 있는 것으로 가정한다.

도로를 주행하는 차량이 도 1에서와 같이, 동기화 장치(10)를 통과하게 되면, 도 3에서와 같이, 차량에 의한 압력에 의하여 동기화 장치(10)의 차량 검출 센서(20)가 동작하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력한다(S100). 출력되는 전기적인 신호는 제어부(15)로 인가되며, 또한 이러한 전기적인 신호에 따른 전기 에너지가 충전부(11)에 충전된다(S110). 이와 같이 충전되는 에너지는 동기화 장치(10)가 동작하는데 필요한 에너지로 사용되기 때문에, 배터리 교체 등을 통한 별도의 에너지 공급이 없어도 동기화 장치가 지속적으로 동작할 수 있다.

한편 제어부(15)는 차량 검출 센서(20)에 의하여 차량이 검출되면 동기 신호 생성부(12)를 동작시켜 차량의 무선 통신 장치(30)와의 동기를 위한 비컨 신호를 생성하고(S120), 송수신부(14)를 통하여 생성된 비컨 신호를 송신한다(S130). 송신되는 비컨 신호에는 전달 메시지의 유무 정보, 메시지의 번호를 포함한다.

차량의 무선 통신 장치(30)는 이러한 동기화 장치(10)로부터 비컨 신호를 수신하면 이를 토대로 동기화를 수행하며(S140), 그리고 비컨 신호에 포함되어 있는 정보를 토대로 후속 처리를 수행한다.

구체적으로 비컨 신호에 전달 메시지가 있음을 나타내는 정보가 포함되어 있으면, 해당 메시지를 요청하는 수신 요청 메시지를 생성하여 전송한다. 전송되는 수신 요청 메시지에는 상기 비컨 신호에 포함되어 있던 메시지 번호가 포함된다.

또한, 차량의 무선 통신 장치(30)는 비컨 신호에 포함된 메시지 번호를 확인하여, 비컨 신호에 전달 메시지가 있음을 나타내는 정보가 포함되어 있어도 비컨 신호에 포함된 메시지 번호가 이미 수신한 메시지 신호의 번호인 경우에는, 수신 요청 메시지를 생성 및 전송하지 않는다. 물론 비컨 신호에 전달된 메시지가 없음을 나타내는 정보가 포함되어 있는 경우에도 수신 요청 메시지는 생성되지 않는다.

이와 같이, 비컨 신호에 전달한 메시지가 있음을 나타내는 정보가 포함되어 있고 해당 메시지의 번호가 이전에 수신된 메시지의 번호와 일치하지 않는 경우에, 차량의 무선 통신 장치(30)는 수신 요청 메시지를 전송하고(S150∼S170), 위의 조건이 만족되지 않는 경우에는 수신 요청 메시지를 전송하지 않는다(S180).

동기화 장치(10)의 제어부(15)는 비컨 신호를 송신한 다음에 송수신부(14)를 통하여, 동기화가 이루어진 차량의 무선 통신 장치(30)로부터 전송된 수신 요청 메시지가 수신되면(S190), 신호 생성부(12)를 통하여 전달하고자 하는 데이터를 포함하는 메시지 신호를 생성한다. 생성된 메시지 신호는 송수신부(14)를 통하여 차량의 무선 통신 장치(30)로 전송된다(S200).

차량의 무선 통신 장치(30)는 동기화 장치(10)로부터 전송된 메시지 신호가 차량의 정보를 요청하는 메시지 신호이거나 또는 자체적으로 차량의 정보를 전송하고자 하는 경우에는 위의 동기화 과정이 종료된 다음에 백오프(back-off) 과정을 수행하고, 이후에 차량 정보를 포함하는 메시지 신호를 생성하여 전송한다(S210). 이러한 차량 정보를 포함하는 메시지 신호는 동기화 장치(10)로 수신되거나 또는 다른 차량의 무선 통신 장치로 수신될 수 있다.

이러한 과정을 통하여, 동기화 장치(10)가 주기적으로 비컨 신호를 전송하여 동기를 수행하는 것이 아니라, 차량이 동기화 장치(10)가 설치된 위치를 통과하는 경우에는 비컨 신호가 전송되면서 동기화가 이루어짐에 따라, 동기화를 위하여 불 필요하게 소모되는 에너지 낭비를 방지할 수 있다.

한편, 도로를 주행하는 차량의 밀도가 낮은 경우, 즉, 주행 차량이 설정 대수 이하로 거의 없는 경우에는 위와 같은 동기화 과정을 통하여 동기화 장치(10)가 설치된 위치를 통과한 차량으로부터 전송된 차량 정보를 포함하는 메시지 신호는 다른 차량의 무선 통신 장치로 수신되지 못하는 경우가 발생한다. 이 때, 동기화 장치(10)는 동기화가 이루어지는 차량의 무선 통신 장치(30)로부터 전송된 메시지 신호를 수신하고, 포함되어 있는 차량 정보를 데이터 저장부(13)에 저장한다. 그리고 이후 다른 차량이 통과하는 것이 검출된 경우, 데이터 저장부(13)에 저장되어 있던 데이터를 해당 차량으로 전송할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치(10)의 차량 정보 처리 과정을 나타낸 도이다.

첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 동기화 장치(10)는 통과하는 것으로 검출된 제1 차량의 무선 통신 장치(30)와 위에 기술된 봐와 같은 동기화 과정을 수행한 다음에 제1 차량의 무선 통신 장치로부터 차량 정보를 포함하는 제1 메시지 신호가 전송되면(S300), 해당 제1 메시지 신호를 데이터 저장부(13)에 저장한다(S310).

이후, 동기화 장치(10)는 제2 차량이 통과하는 것으로 검출되면(S320) 다시 제2 차량의 무선 통신 장치(30)로 비컨 신호를 전송하여 동기화 과정을 수행하면서(S330), 데이터 저장부(13)에 저장되어 있던 제1 차량의 정보를 제2 차량의 무선 통신 장치로 전송한다(S340).

이러한 과정을 통하여 차량간의 정보 교환이 이루어지면, 차량 밀도가 낮은 지역에서도 차량간의 원활한 통신 및 정보 교환이 이루어진다. 또한 동기화 장치(10)가 차량 정보를 항상 전송하는 것이 아니라 차량이 검출된 경우에만 정보를 전송함으로써, 불필요한 에너지 소비를 방지할 수 있다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치는 자동차 네트워크를 제어하는 네트워크 제어기(도시하지 않음)와 연계되어 구현될 수 있다. 이 경우, 동기화 장치는 네트워크 제어기의 제어에 따라 동작할 수 있으며, 각각의 동기화 장치들과 네트워크 제어기 사이에 신호 송수신을 중계하는 적어도 하나의 중계 장치(도시하지 않음)가 포함될 수 있다. 이에 따라, 동기화 장치가 수집한 차량들에 대한 정보는 정해진 시간마다 또는 이벤트가 발생할 때마다 등 소정의 조건 하에서 네트워크 제어기로 직접 전송되거나, 중계 장치를 통하여 네트워크 제어기로 전달될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 네트워크의 구현 예를 나타낸 도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치의 구조를 나타낸 도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 방법의 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 장치의 차량 정보 처리 과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims (10)

1. 도로를 주행하는 차량의 무선 통신 장치들 사이에 형성된 자동차 네트워크에서 동기화를 수행하는 방법에서,

   상기 도로에 설정 간격을 두고 설치되어 있는 차량 검출 센서에 의하여 상기 도로를 주행하는 차량을 검출하는 단계; 및

   상기 차량 검출 센서에 의하여 차량이 검출된 경우에, 동기화 장치가 동기화를 위한 비컨 신호를 생성하여 상기 차량의 무선 통신 장치로 전송하는 단계

   를 포함하고,

   상기 차량의 무선 통신 장치는 상기 비컨 신호를 토대로 동기화를 수행하며,

   상기 비컨 신호에 전달 메시지가 있음을 나타내는 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 차량의 무선 통신 장치가 상기 메시지의 전송을 요청하는 수신 요청 메시지를 생성하여 전송하는, 동기화 방법.
2. 제1항에 있어서

   상기 비컨 신호는 전달하는 메시지의 유무를 나타내는 정보 및 해당 메시지의 식별 번호를 포함하는, 동기화 방법.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서

   상기 차량의 무선 통신 장치는 상기 비컨 신호에 포함되어 있는 메시지 식별 번호가 이전에 수신한 메시지의 식별 번호와 일치하지 않는 경우에 상기 수신 요청 메시지를 전송하는, 동기화 방법.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서

   상기 동기화 장치가 상기 차량의 무선 통신 장치로부터 수신 요청 메시지가 전송되면, 소정 데이터를 포함하는 메시지 신호를 상기 무선 통신 장치로 전송하는 단계를 더 포함하고,

   상기 메시지 신호는 이전에 상기 도로를 통과한 차량으로부터 수집한 차량 정보가 포함되어 있는, 동기화 방법.
6. 제5항에 있어서

   상기 동기화 장치가 상기 메시지 신호를 수신한 차량의 무선 통신 장치로부터 해당 차량의 정보를 포함하는 메시지 신호를 수신하는 단계; 및

   상기 동기화 장치가 상기 수신된 메시지 신호에 포함된 차량 정보를 저장하는 단계

   를 더 포함하는, 동기화 방법.
7. 제1항에 있어서

   상기 동기화 장치는 상기 차량 검출 센서로부터 도로를 주행하는 차량의 검출에 의하여 출력되는 전기 에너지를 충전하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
8. 도로를 주행하는 차량의 무선 통신 장치와 네트워크를 형성하는 자동차 네트워크에서 동기화를 수행하는 동기화 장치에서,

   상기 도로를 주행하는 차량의 압력에 따른 전기적인 신호를 출력하는 차량 검출 센서로부터 발생되는 신호에 따른 전기 에너지를 충전하는 충전부;

   상기 차량 검출 센서로부터 상기 신호가 출력되면, 상기 차량의 무선 통신 장치와의 동기화를 위한 비컨 신호를 생성하는 신호 생성부;

   상기 비컨 신호를 상기 차량의 무선 통신 장치로 송신하고, 상기 무선 통신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 송수신부; 및

   상기 동기화가 이루어진 차량의 무선 통신 장치로부터 전송되는 메시지 신호에 포함되어 있는 차량 정보들을 저장하는 데이터 저장부

   를 포함하고,

   상기 동기화가 이루어진 상기 차량의 무선 통신 장치로부터 수신 요청 메시지가 수신되면, 상기 데이터 저장부에 저장되어 있는 차량 정보를 포함하는 메시지 신호가 상기 송수신부를 통하여 상기 무선 통신 장치로 전송되는, 동기화 장치.
9. 삭제
10. 삭제

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