KR101506598B1 - 차량간 통신을 위한 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른, 차량간 통신을 위한 통신 장치는, 주변 차량들의 주행정보와 채널상태정보를 바탕으로 현재의 네트워크 상태를 나타내는 네트워크 상태정보를 추정하는 네트워크 상태 추정부; 상기 네트워크 상태정보를 바탕으로 메시지의 전송 여부를 제어하는 네트워크 접근 제어부; 상기 네트워크 상태정보를 바탕으로 상기 메시지의 전송 시점을 제어하는 전송 스케줄러부; 및 상기 전송 스케줄러부의 전송 시점의 제어에 따라 상기 메시지의 전송을 지연시키는 전송 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량간 통신을 위한 통신 장치{Communication apparatus for vehicle to vehicle communication}
본 발명은 차량간 통신을 위한 통신 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량간 통신 기술을 이용한 안전주행 서비스를 위한 통신 장치에 관한 것이다.
최근 IEEE 802.11p 등 차량간 통신 기술을 이용한 안전주행 서비스(협력 충돌 방지, 전방 차량 충돌 경고, 차선 변경 등)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 차량 안전주행 서비스는 단거리 차량간 무선 통신을 통해 실시간 주행상황을 모니터링함으로써, 차량의 안전운행을 유도하고 교통 혼잡 상황을 개선하여 운전자에게 보다 안전하고 쾌적한 주행환경을 제공하도록 하는 것이 목적이다.
차량 안전주행 서비스는 일반적으로 차량 안전 메시지를 주변 차량들에게 주기적으로 브로드캐스팅(broadcasting)하는 기능을 가진다. 차량 안전 메시지에는 기본적으로 차량의 위치, 속도, 이동방향 등 차량 위치벡터와 타임스탬프 등이 포함된다. 이는 각 차량들이 주변 차량들의 현재 주행상황에 대해 실시간으로 인지할 수 있도록 하고 위험상황에 빠르게 반응하여 사고를 미연에 방지할 수 있도록 도와준다.
따라서 안전주행 서비스의 신뢰성 여부를 결정하는 중요한 요소 중 하나는 안전 메시지를 신뢰적으로 송수신하는 것이다. 그런데 차량의 수가 많은 교통 혼잡 지역에서는 안전 메시지의 절제되지 않은 전송으로 인해 무선 네트워크의 채널 로드가 급격하게 증가하여 채널접속 지연이 무한정으로 커지거나 패킷 손실이 급격하게 증가하는 등의 네트워크 혼잡 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상은 운전자의 생명과 밀접한 안전주행 서비스에 치명적인 결함을 야기할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량간 통신에서 네트워크 혼잡 상황을 회피하면서도 응용서비스의 요구사항들을 만족시킬 수 있는 혼잡제어가 가능한 통신 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른, 차량간 통신을 위한 통신 장치는, 주변 차량들의 주행정보와 채널상태정보를 바탕으로 현재의 네트워크 상태를 나타내는 네트워크 상태정보를 추정하는 네트워크 상태 추정부; 상기 네트워크 상태정보를 바탕으로 메시지의 전송 여부를 제어하는 네트워크 접근 제어부; 상기 네트워크 상태정보를 바탕으로 상기 메시지의 전송 시점을 제어하는 전송 스케줄러부; 및 상기 전송 스케줄러부의 전송 시점의 제어에 따라 상기 메시지의 전송을 지연시키는 전송 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 네트워크 상태정보는, 패킷에러율(Packet Error Rate), 채널혼잡도(Channel Busy Ratio) 및 차량 밀도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 네트워크 상태정보는, 자기 차량으로부터의 소정 거리 범위에 해당하는 패킷에러율, 채널혼잡도 및 차량 밀도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소정 거리 범위는, 상기 자기 차량으로부터의 거리 범위마다의 패킷에러율, 채널혼잡도 및 차량 밀도 중 적어도 하나의 변화가 소정 임계값을 초과하는지 여부에 따라 결정될 수 있다.
상기 네트워크 접근 제어부는, 상기 패킷에러율 및 상기 채널혼잡도 중 적어도 하나에 따라 전송 확률을 결정하고, 상기 결정된 전송 확률에 따라 메시지를 전송할 수 있다.
상기 네트워크 접근 제어부는, 차량의 추적 에러율에 따라 상기 전송 확률을 결정할 수 있다.
상기 전송 스케줄러부는, 상기 패킷 에러율 및 상기 차량 밀도 중 적어도 하나에 따라 지연 시간을 산출하고, 상기 전송 버퍼부는 상기 산출된 지연 시간만큼 상기 메시지의 전송을 지연시킬 수 있다.
상기 전송 스케줄러부는, 상기 패킷 에러율 및 상기 차량 밀도 중 적어도 하나에 따라 상기 메시지의 전송파워 또는 데이터율을 결정할 수 있다.
상기 전송 스케줄러부는, 추적 차량의 거리에 따라 상기 전송파워를 결정할 수 있다.
상기 전송 스케줄러부는, 상기 결정된 데이터율에 따라 타임 프레임을 구성하는 타임 슬롯의 길이를 결정하고, 상기 타임 프레임을 구성하는 타임 슬롯들 중 임의의 유휴 타임 슬롯을 메시지를 전송할 타임 슬롯으로 결정하여, 상기 결정된 타임 슬롯에 대응하는 지연 시간을 산출할 수 있다.
상기 전송 버퍼부는, 상기 산출된 지연 시간만큼 상기 메시지의 전송을 지연시킬 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 차량간 통신에서 네트워크 상태를 고려하여 메시지의 전송 여부 및 전송 시점을 제어함으로써, 네트워크 혼잡 상황을 회피하면서도 응용서비스의 요구사항들을 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 상태 추정부(110)의 구체적인 구성을 나타낸다.
도 3은 차량정보 테이블(115)에서 관리되는 룩업테이블의 일 예를 나타낸다.
도 4는 네트워크 상태 프로파일링부(117)에서 관리되는 룩업테이블의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 접근 제어부(120)의 구체적인 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 스케줄러부(130)의 구체적인 구성을 나타낸다.
도 7은 타임 슬롯 테이블(133)에서 관리되는 타임 프레임과 타임 슬롯의 일 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 버퍼부(140)의 구체적인 구성을 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 구성을 나타낸다. 통신 장치는 응용서비스를 제공하는 어플리케이션 계층(10)과, 위협 검출 및 혼잡제어 기능 등을 수행하는 Facility 계층(20), 그리고 하위 계층(30)으로 이루어진다. 하위 계층(30)에는 예컨대 네트워크 계층, 데이터링크 계층, 물리 계층 등이 포함될 수 있다.
Facility 계층(20)에는 주변 차량들로부터 수신되는 메시지를 바탕으로 차량들을 추적하고 위협을 검출하는 위협 검출부(200)와, 주변 차량들로 구성되는 네트워크의 상태를 관리하고 응용서비스를 위하여 송수신되는 메시지의 전송을 제어하는 등 혼잡제어 기능을 수행하는 혼잡 제어부(100)가 포함된다.
혼잡 제어부(100)는 네트워크 상태 추정부(110), 네트워크 접근 제어부(120), 전송 스케줄러부(130), 전송 버퍼부(140)를 포함하여 이루어진다.
네트워크 상태 추정부(110)는 주변 차량들로부터 수신되는 메시지를 통하여 파악되는 주변 차량들의 주행정보와 채널상태정보를 바탕으로 현재의 네트워크 상태를 나타내는 네트워크 상태정보를 추정한다.
네트워크 접근 제어부(120)는 네트워크 상태 추정부(110)로부터의 네트워크 상태정보를 바탕으로, 응용서비스로부터 전달되는 메시지의 전송 여부를 제어한다.
전송 스케줄러부(130)는 네트워크 상태 추정부(110)로부터의 네트워크 상태정보를 바탕으로 상기 메시지의 전송 시점을 제어한다.
전송 버퍼부(140)는 전송 스케줄러부(130)의 전송 시점 제어에 따라 상기 안전메시지의 전송을 지연시켜, 메시지가 지연 전송되도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 메시지는 응용서비스에서 주기적으로(예컨대, 100ms) 생성되는데, 생성된 메시지는 네트워크 접근 제어부(120)를 통하여 전송 또는 폐기되고, 전송 스케줄러부(130)와 전송 버퍼부(140)를 통하여 지연 전송된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 상태 추정부(110)의 구체적인 구성을 나타낸다. 네트워크 상태 추정부(110)는 PER 계산부(111), 테이블 업데이트부(113), 차량정보 테이블(115), 네트워크 상태 프로파일링부(117)를 포함하여 이루어진다.
차량정보 테이블(115)은 주변 차량들로부터 수신되는 메시지들을 바탕으로, 각 차량의 주행정보와 채널상태정보, 예컨대 각 차량의 아이디(Remote Vehicle ID, RVID), 위치, 속도, 방향, 거리, 타임스탬프, 패킷에러율(Packet Error Rate, 이하 PER), RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등을 실시간으로 유지 및 관리한다. 도 3은 차량정보 테이블(115)에서 관리되는 룩업(Lookup) 테이블의 일 예를 나타낸다.
테이블 업데이트부(113)는 후술할 PER 계산부(111)에서 산출되는 각 차량의 PER과, 차량에 구비되는 V2X 통신 모듈(40)을 통하여 들어오는 메시지의 내용을 바탕으로 메시지가 수신될 때마다 혹은 주기적으로 차량정보 테이블(115)을 업데이트한다. 또한, 테이블 업데이트부(113)는 미리 설정된 시간 동안 차량정보 테이블(115)의 어떤 엔트리가 업데이트되지 않은 경우 해당 엔트리를 삭제한다.
PER 계산부(111)는 V2X 통신 모듈(40)을 통하여 들어오는 메시지의 내용을 바탕으로 각 차량의 PER을 계산한다. PER 계산부(111)는 차량 별 메시지에 대응하는 메시지 카운터를 이용하여 해당 차량의 PER을 계산할 수 있다. 예컨대, 차량의 PER은 아래 수학식을 통하여 계산될 수 있다. 아래 수학식은, 응용서비스에서 생성되는 메시지에는 일반적으로 메시지 카운터가 포함되는데 메시지 카운터는 예컨대 0~127 사이의 값을 가지고, 순환적으로 부여됨을 고려한 것으로서, 초당 PER을 나타낸다.
Figure 112013109528227-pat00001
여기서, RVi는 i 번째 차량을 나타내고, PERRVi는 i 번째 차량의 PER을 나타낸다. CurrentRVi는 현재 수신된 메시지의 메시지 카운터를 나타내고, PreviousRVi는 현재 수신된 메시지의 바로 앞에 수신된 메시지의 메시지 카운터를 나타낸다(따라서, 매번 PER 연산 후, 직전의 CurrentRVi 값으로 현재의 PreviousRVi 값을 변경한다). InitRVi는 매 1초마다의 PreviousRVi에 해당한다.
V2X 통신 모듈(40)은 전술한 바와 같이 메시지의 내용을 PER 계산부(111)와 테이블 업데이트부(113)에 제공할 뿐만 아니라, CCA(Clear Channel Assessment) 기능을 통하여 일정 시간 단위(예컨대 50ms)로 채널혼잡도(Channel Busy Ratio, 이하 CBR)를 산출하고, 이를 후술할 네트워크 상태 프로파일링부(117)로 제공한다.
네트워크 상태 프로파일링부(117)는 차량정보 테이블(115)의 차량 주행정보와 채널상태정보, 그리고 V2X 통신 모듈(40)로부터 제공되는 CBR 정보를 바탕으로 현재의 네트워크 상태를 나타내는 네트워크 상태정보를 추정한다. 자기 차량을 기준으로 하는 네트워크 상태는 차량의 이동 환경(페이딩, 다중 경로, 유동성 등)에 따라서 실시간으로 변화하는 바, 네트워크 상태 프로파일링부(117)는 현재의 네트워크 상태를 프로파일링하여, 그 상태를 대변하는 정보를 네트워크 상태정보로서 추정한다.
본 발명의 실시예에서, 네트워크 상태 프로파일링부(117)는 차량정보 테이블(115)의 차량 주행정보와 채널상태정보 및 CBR 정보를 바탕으로, 자기 차량을 기준으로 소정 거리 범위마다 해당 거리 범위 내의 네트워크(즉, 해당 거리 범위 내의 노드들로 구성되는 네트워크)의 PER, CBR, 차량 밀도(이하, Density)를 산출한다. 예컨대, 거리 단위를 10m로 한다면, 10m 범위, 20m 범위, 30m 범위마다 네트워크의 PER, CBR, Density를 산출한다.
네트워크의 PER은 해당 거리 범위 내 차량들의 PER 값의 평균으로 산출될 수 있다. 네트워크의 Density는 해당 거리 범위 내 차량들의 수와 해당 거리 범위의 면적의 비율로 산출될 수 있다.
네트워크의 CBR은 해당 네트워크에 포함된 노드들에서 측정된 CBR 값들 중 최대값으로 산출될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서 각 노드들은 자신이 측정한 CBR 값을 메시지에 포함시켜 전송함으로써 CBR 값을 공유할 수 있다. 네트워크의 CBR은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013109528227-pat00002
여기서, CBRi는 해당 네트워크의 i번째 노드(자기 노드 포함)에서 측정된 CBR 값을 나타낸다.
네트워크 상태 프로파일링부(117)는 이처럼 소정 거리 범위마다 PER, CBR, Density를 산출하여 도 4에 도시된 바와 같이 룩업테이블 형태로 이를 유지/관리할 수 있다.
위와 같이 거리 범위로 특정되는 네트워크마다 PER, CBR, Density가 주어질 경우, 어떤 네트워크에서 PER, CBR, Density가 현저하게 증가하는 양상이 나타날 수 있다. 예컨대, 40m 범위의 네트워크에서 PER 값이 0.1로 매우 낮은 값을 보이나 50m 범위의 네트워크에서는 0.5로 증가한다거나, 40m 범위의 네트워크에서 Density가 5이나 50m 범위의 네트워크에서 Density가 15로 증가하는 등이 그것이다. 이것은 40m 범위에서는 비교적 네트워크 혼잡이 덜 하지만 50m 범위를 넘어서면 네트워크 혼잡이 급격하게 증가한다는 것을 의미한다.
따라서 네트워크 상태 프로파일링부(117)는 PER, CBR, Density 중 적어도 하나의 값이 현저하게 구별되는 거리 범위(네트워크)를 찾아서, 구별되기 직전의 네트워크의 PER, CBR, Density를 현재의 네트워크 상태를 나타내는 네트워크 상태정보로서 추정한다. PER, CBR, Density의 값이 현저하게 구별되는지 여부는 어떤 거리 범위와 다음 거리 범위의 PER, CBR, Density의 차이인 ΔPER, ΔCBR, ΔDensity가 미리 정의된 임계값을 초과하는지 여부에 따라 판단될 수 있다. 또한 네트워크의 구별 여부는 ΔPER, ΔCBR, ΔDensity 중 어느 하나라도 임계값을 초과하는지를 기준으로 판단할 수도 있고, ΔPER, ΔCBR, ΔDensity 모두가 초과하는지를 기준으로 판단할 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 접근 제어부(120)의 구체적인 구성을 나타낸다. 네트워크 접근 제어부(120)는 전송 확률 산출부(121)와 전송 제어부(123)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서 위협 검출부(200)는 주변 차량들을 추적(tracking)하는 과정에서 추적 에러 정보, 예컨대 추적 에러율을 산출하여 제공한다.
전송 확률 산출부(121)는 위협 검출부(200)로부터의 추적 에러 정보와 네트워크 상태 추정부(110)로부터의 네트워크 상태 정보를 바탕으로 메시지의 전송 확률을 산출한다. 그리고 전송 제어부(123)는 산출된 전송 확률에 따라 메시지의 전송 또는 폐기를 결정한다.
네트워크 상태가 좋지 않다면 메시지의 전송을 줄여야 하므로 전송 확률은 감소될 필요가 있고, 추적 에러율이 크다면 정확한 추적을 위하여 보다 많은 메시지가 필요하므로 전송 확률이 증가될 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 전송 확률을 결정하기 위한 기준으로, 네트워크 상태 추정부(110)로부터의 네트워크 상태 정보인 PER, CBR과, 위협 검출부(200)로부터의 추적 에러율을 이용한다.
일 예로, 전송 확률 산출부(121)는 기준이 되는 PER, CBR 값에 대응하는 전송 확률을 정의하고, 네트워크 상태 추정부(110)로부터의 PER, CBR 값이 소정의 임계값들을 초과할 때마다 전송 확률을 일정 비율 감소시킬 수 있다. 또한, 전송 확률 산출부(121)는 기준이 되는 추적 에러율에 대응하는 전송 확률을 정의하고, 위협 검출부(200)로부터의 추적 에러율이 소정의 임계값들을 초과할 때마다 전송 확률을 일정 비율 증가시킬 수 있다.
다른 예로, 네트워크 상태 정보와 추적 에러율에 따라 전송 확률을 계산하는 계산식이 미리 정의되어, 전송 확률 산출부(121)는 이러한 계산식에 따라 전송 확률을 산출할 수도 있다. 이때 PER, CBR, 추적 에러율에 다른 가중치를 부여할 수 있으며, 예컨대 전송 확률 PTx은 다음 수학식에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112013109528227-pat00003
여기서, PERnet, CBRnet, TEnet는 각각 해당 네트워크에서의 PER, CBR, 추적 에러율을 나타내고, w1, w2, w3는 각각 PER, CBR, 추적 에러율에 대응하는 가중치들을 나타낸다. w1, w2, w3 값은 미리 정의될 수 있다.
안전 메시지 생성부(11)로부터 메시지가 들어오면, 전송 제어부(123)는 0과 1 사이의 랜덤 수를 생성하고, 랜덤 수가 전송 확률 산출부(121)로부터의 전송 확률보다 크다면 메시지를 전송 스케줄러부(130)로 전달하고, 랜덤 수가 전송 확률보다 크지 않다면 메시지를 폐기(삭제)한다. 따라서 안전 메시지 생성부(11)에서 주기적으로 생성되는 메시지는 전송 확률 산출부(121)에서 산출된 전송 확률로 외부로 전송된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 스케줄러부(130)의 구체적인 구성을 나타낸다. 전송 스케줄러부(130)는 전송파워 및 데이터율 결정부(131), 타임 슬롯 테이블(133), 타임 슬롯 결정부(135), 전송 지연 계산부(137)를 포함하여 이루어진다. 전송 스케줄러부(130)는 위협 검출부(200)로부터 제공되는 차량 추적 정보(예컨대, 추적차량의 위치와 거리, 추적 에러율 등)와 네트워크 상태 추정부(110)로부터 제공되는 네트워크 상태 정보를 바탕으로 메시지의 전송을 위한 타임 프레임을 결정하고, 타임 프레임을 바탕으로 지연 전송을 위한 지연 시간을 결정한다.
전송파워 및 데이터율 결정부(131)는 위협 검출부(200)로부터 제공되는 추적차량의 거리(예컨대, 추적차량의 최대거리)와 네트워크 상태 추정부(110)로부터 제공되는 PER 및 Density를 바탕으로 메시지의 전송파워 및 데이터율(data rate)을 결정한다.
네트워크 상태가 좋지 않다면 전송거리를 줄이거나(즉, 전송파워를 줄이거나), 전송시간(전송에 걸리는 시간)을 줄여야 할 필요가 있다. 또한, 추적차량의 거리가 크다면 전송거리를 증가시킬 필요가 있다. 한편, 전송시간은 전송 속도, 즉 데이터율에 반비례한다. 따라서 전송파워 및 데이터율 결정부(131)는 네트워크 상태정보의 PER 값이 높을수록, CBR 값이 높을수록, 또는 Density가 높을수록 전송파워가 감소되거나, 데이터율이 증가되도록 전송파워와 데이터율을 결정한다. 또한, 전송파워 및 데이터율 결정부(131)는 추적 차량의 거리가 클수록 전송파워가 증가되도록 전송파워를 결정한다. 전송파워와 데이터율의 결정은 후술할 타임 프레임마다 결정될 수 있다.
일 예로, 전송파워 및 데이터율 결정부(131)는 기준이 되는 PER, CBR, Density, 추적거리 값에 대응하는 전송파워 및 데이터율을 정의하고, 네트워크 상태 추정부(110)로부터의 PER, CBR, Density 값이 소정의 임계값들을 초과할 때마다 전송파워를 일정 비율 감소시키거나, 혹은 데이터율을 일정 비율 증가시킬 수 있다. 또한, 전송파워 및 데이터율 결정부(131)는 추적거리 값이 소정의 임계값들을 초과할 때마다 전송파워를 일정 비율 증가시킬 수 있다. 전송파워 값은 V2X 통신 모듈(40)로 제공되고, 데이터율 값은 안전 메시지 생성부(11)로 제공되어, 해당 데이터율로 메시지가 인코딩되고, 해당 전송파워로 메시지가 전송되도록 한다.
타임 슬롯 테이블(133)은 메시지를 전송하기 위한 가상의 타임 프레임(time frame)과 타임 프레임 내의 타임 슬롯들의 정보를 유지/관리한다. 타임 슬롯 결정부(135)는 타임 프레임 내의 타임 슬롯을 정의하고 타임 슬롯들 중 메시지를 전송할 타임 슬롯을 결정한다.
도 7은 타임 슬롯 테이블(133)에서 관리되는 타임 프레임과 타임 슬롯의 일 예를 나타낸다. 타임 프레임은 네트워크 내의 노드들이 적어도 하나의 메시지를 전송하는 구간으로, 예컨대 하나의 타임 프레임의 길이는 100ms일 수 있다. 타임 슬롯의 길이는 메시지 하나의 전송시간에 따라 결정된다. 즉, 메시지의 데이터 율에 상응하는 전송 시간이 타임 슬롯의 길이가 된다. 따라서 타임 슬롯 결정부(135)는 전송파워 및 데이터율 결정부(131)로부터 제공되는 데이터율 값에 상응하는 타임 슬롯의 길이를 결정하고, 타임 프레임 구간을 타임 슬롯으로 분할하여 타임 프레임을 구성한다. 예컨대, 타임 프레임의 길이가 100ms이고 타임 슬롯의 길이가 10ms인 경우, 타임 프레임은 10개의 타임 슬롯으로 구성된다. 또한, V2X 통신 모듈(40)을 통하여 메시지가 수신되는지(예컨대, 수신 메시지의 시작 및 끝 시점)를 감지하여, 메시지가 수신 중인 타임 슬롯과 수신 중이 아닌 타임 슬롯을 구별하여 관리할 수 있다. 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 메시지가 수신 중인 타임 슬롯을 ‘1’(busy slot)로 표현하고, 메시지가 수신 중이 아닌 유휴 타임 슬롯을 ‘0’(idle slot)으로 표현하여 해당 정보가 타임 슬롯 테이블(133)에 유지되도록 할 수 있다. 이러한 타임 슬롯 테이블은 주기적으로 갱신될 수 있다. 예컨대 10개의 타임 프레임이 경과할 때마다 타임 프레임이 갱신될 수 있다.
충돌을 방지하기 위하여, 메시지의 전송은 메시지가 수신 중이 아닌(즉, idle 상태인) 타임 슬롯을 통하여 전송될 필요가 있다. 따라서 타임 슬롯 결정부(135)는 idle 상태인 타임 슬롯들 중 하나를 메시지를 전송할 타임 슬롯으로 결정한다. 예컨대, idle 상태인 타임 슬롯들 중 랜덤하게 하나를 선택할 수 있다.
전송 지연 계산부(137)는 타임 슬롯 결정부(135)에서 결정된 타임 슬롯에 대응하는 지연 시간을 산출한다. 이 지연 시간은 결정된 타임 슬롯이 타임 프레임의 몇 번째 타임 슬롯인지에 따라서 계산될 수 있다. 계산된 지연 시간 값은 네트워크 접근 제어부(120)로부터의 메시지와 함께 전송 버퍼부(140)로 제공된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 버퍼부(140)의 구체적인 구성을 나타낸다. 전송 버퍼부(140)는 메시지 제어부(141)와 메시지 버퍼(143)를 포함하여 이루어진다.
전송 스케줄러부(130)로부터 전달되는 메시지는 기본적으로 메시지 버퍼(143)에 저장된다. 메시지 제어부(141)는 메시지가 들어오면, 우선 메시지 버퍼(143)에 메시지가 저장되어 있는지 확인한다. 메시지 버퍼(143)에 메시지가 저장되어 있지 않은 경우 메시지 제어부(141)는 들어온 메시지를 메시지 버퍼(143)에 저장하고, 전송 스케줄러부(130)로부터 제공된 지연 시간 동안 지연한 후 버퍼(143)에 저장된 메시지를 하위 계층(30)으로 전달한다.
메시지 버퍼(143)에 메시지가 저장되어 있는 경우 메시지 제어부(141)는 메시지 버퍼(143)에 저장되어 있는 메시지를 삭제한 다음, 들어온 메시지를 메시지 버퍼(143)에 저장하고, 전송 스케줄러부(130)로부터 제공된 지연 시간 동안 지연한 후 버퍼(143)에 저장된 메시지를 하위 계층(30)으로 전달한다. 이와 같이 메시지 버퍼(143)에 저장되어 있는 메시지를 삭제하고 새로운 메시지를 전송함으로써, 항상 최신의 정보가 주변 차량들에게 제공된다.
상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 거리 범위마다 해당 거리 범위 내의 네트워크의 네트워크 상태 정보를 구하고, 네트워크 상태 정보가 현저하게 변화하는 구간을 기준으로 현재의 네트워크 상태 정보를 추정함으로써, 실시간으로 변화하는 네트워크 혼잡 상태를 고려하여 메시지의 전송 확률과 메시지 전송 스케줄링 등을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 네트워크 상태정보와 차량 추적 정보를 이용하여 전송파워 또는 데이터율을 조절함으로써 응용서비스의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가상의 타임 프레임과 타임 슬롯을 통하여 효과적으로 채널 로드 조절 및 향상된 혼잡 제어를 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 차량간 통신을 위한 통신 장치에 있어서,
    주변 차량들의 주행정보와 채널상태정보를 바탕으로 현재의 네트워크 상태를 나타내는 네트워크 상태정보를 추정하는 네트워크 상태 추정부;
    상기 네트워크 상태정보를 바탕으로 메시지의 전송 여부를 제어하는 네트워크 접근 제어부;
    상기 네트워크 상태정보를 바탕으로 상기 메시지의 전송 시점을 제어하는 전송 스케줄러부; 및
    상기 전송 스케줄러부의 전송 시점의 제어에 따라 상기 메시지의 전송을 지연시키는 전송 버퍼부;
    를 포함하되, 상기 네트워크 상태 추정부는
    소정의 거리 범위마다 네트워크의 패킷에러율(Packet Error Rate), 채널혼잡도(Channel Busy Ratio), 차량 밀도를 산출하고, 산출한 상기 네트워크의 패킷에러율, 채널혼잡도, 차량 밀도 중 적어도 하나의 변화가 소정 임계값을 초과되는 거리 범위를 구하여 초과되기 전의 네트워크의 패킷에러율, 채널혼잡도, 차량 밀도를 현재의 네트워크 상태로 추정하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 접근 제어부는, 상기 패킷에러율 및 상기 채널혼잡도 중 적어도 하나에 따라 전송 확률을 결정하고, 상기 결정된 전송 확률에 따라 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 네트워크 접근 제어부는, 차량의 추적 에러율에 따라 상기 전송 확률을 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전송 스케줄러부는, 상기 패킷 에러율 및 상기 차량 밀도 중 적어도 하나에 따라 지연 시간을 산출하고,
    상기 전송 버퍼부는 상기 산출된 지연 시간만큼 상기 메시지의 전송을 지연시키는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전송 스케줄러부는, 상기 패킷 에러율 및 상기 차량 밀도 중 적어도 하나에 따라 상기 메시지의 전송파워 또는 데이터율을 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전송 스케줄러부는, 추적 차량의 거리에 따라 상기 전송파워를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전송 스케줄러부는, 상기 결정된 데이터율에 따라 타임 프레임을 구성하는 타임 슬롯의 길이를 결정하고, 상기 타임 프레임을 구성하는 타임 슬롯들 중 임의의 유휴 타임 슬롯을 메시지를 전송할 타임 슬롯으로 결정하여, 상기 결정된 타임 슬롯에 대응하는 지연 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전송 버퍼부는, 상기 산출된 지연 시간만큼 상기 메시지의 전송을 지연시키는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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