KR101909274B1 - 주변 차량들이 제공하는 정보를 이용한 채널 부하 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 채널 부하 측정 방법으로 사용자 차량과 적어도 한 개 이상의 주변 차량으로 구성된 차량간 통신 네트워크 시스템에서, 개별 차량이 자신을 기준으로 주변 차량 위치 정보를 이용하여 상대 거리를 계산하는 단계; 상기 사용자 차량을 포함하여 상기 상대 거리가 반송파 감지 범위 내에 있는 차량들을 검색하는 단계; 상기 검색된 차량 내에서 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL을 갖는 차량을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 차량의 채널 부하 값 및 위치 정보를 주변 차량으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, V2V 통신을 이용하여 주변 차량들이 제공하는 정보를 이용하여 차량간 통신 네트워크 상태를 좀 더 정확하게 측정하고 예측하는 채널 부하 측정 방법을 제공함으로써, 차량간 통신에 있어서 신뢰성을 향상시키고, 혼잡도를 감소시킬 수 있다.

Description

주변 차량들이 제공하는 정보를 이용한 채널 부하 측정 방법 {Method of measuring channel load using information that surrounding vehicles provide}
본 발명은 채널 부하 측정 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 주변 차량들이 제공하는 정보를 이용한 채널 부하 측정 방법에 관한 것이다.
차량간 통신에서 사용하는 IEEE 802.11p 무선 통신 기술은 CSMA/CA(반송파 감지 다중 접속 / 충돌 회피)기반의 단거리 무선 통신 기술로써, 기존 IEEE 802.11 무선랜 기술을 차량간 통신 환경에 적용하기 위해 설계한 표준 기술이다.
이 중에서 가장 특징되는 부분은 802.11에서의 액세스 포인트(Access Point)와 단말기(Terminal)간 통신 방식과 같이 coordinator를 중심으로 하는 유니캐스팅(unicasting) 통신 방식이 아닌, 단말과 단말 간 ad-hoc 통신 방식이며, 대부분 차지하는 통신 트래픽이 브로드캐스팅(broadcasting) 패킷이다.
일반적으로 802.11 기반 무선 통신에서 브로드캐스팅 패킷은 RTS/CTS, ACK(Acknowledgement)기법을 사용하지 않기 때문에 전송하는 패킷의 통신 신뢰성을 보장하기가 어렵다. 그러나 차량간 통신을 이용하는 안전 서비스는 인명과 관련된 안전서비스이므로 통신에 대한 신뢰성이 보장되어야 한다. 따라서, 차량간 통신에서는 브로드캐스팅 패킷의 통신 신뢰성을 확보하는 것이 중요하다.
브로드캐스팅 패킷의 통신 신뢰성을 확보하기 위해서는 기본적으로 현재 통신 채널 상태를 정확히 모니터링하고 이를 기반으로 혼잡 회피 및 혼잡 제어 등 기법을 적용하여 통신 신뢰성을 향상하여야 한다.
IEEE 802.11k 표준 기술은 여러 대 엑세스 포인터가 공존하는 환경에서 핸드오프 시점을 알려주기 위해 사용하는 무선 자원 관리 기술이다. 802.11k 표준 기술은 다양한 물리 계층이 갖는 전파 자원에 대한 측정 기능을 제공한다.
그런데, 802.11 무선 통신에서 채널 상태를 평가하기 위해서는 기본적으로 802.11k (radio resource measurement) 표준 기술이 있는데 이는 주로 엑세스 포인터와 단말기가 서로 제어 패킷을 송수신하면서 채널 상태를 평가하는 방식으로, 차량간 통신과 같이 hidden 노드가 많이 발생하는 ad-hoc 통신에는 적합하지 않다.
도 1은 종래 발명의 실시 예에 따른 차량간 통신의 구성도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이 종래 발명에서는 A차량과 C차량과의 통신 거리 때문에 서로 노드가 숨겨져 있다. 그러므로 차량간 통신에서 C가 송신한 패킷과 A가 송신한 패킷이 서로 충돌할 수 있고, 이러한 hidden 노드가 많을수록 패킷 충돌이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서 종래 발명은 채널 부하는 높지만 대부분 패킷 충돌이 발생하므로, 데이터 수신율이 오히려 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 주변 차량들이 제공하는 정보를 이용하여 차량간 통신 네트워크 상태를 좀 더 정확하게 측정하고 예측하는 채널 부하 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 채널 부하 측정 방법은 사용자 차량과 적어도 한 개 이상의 주변 차량으로 구성된 차량간 통신 네트워크 시스템에서, 개별 차량이 자신을 기준으로 주변 차량 위치 정보를 이용하여 상대 거리를 계산하는 단계; 상기 사용자 차량을 포함하여 상기 상대 거리가 반송파 감지 범위 내에 있는 차량들을 검색하는 단계; 상기 검색된 차량 내에서 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL을 갖는 차량을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 차량의 채널 부하 값 및 위치 정보를 주변 차량으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, V2V 통신을 이용하여 주변 차량들이 제공하는 정보를 이용하여 차량간 통신 네트워크 상태를 좀 더 정확하게 측정하고 예측하는 채널 부하 측정 방법을 제공함으로써, 차량간 통신에 있어서 신뢰성을 향상시키고, 혼잡도를 감소시킬 수 있다.
도 1는 종래 발명의 실시 예에 따른 차량간 통신의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량간 통신의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 부하 특정 방법의 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 부하 특정 방법의 순서도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 개별 차량이 자신을 기준으로 주변 차량 위치 정보를 이용하여 상대 거리를 계산한다(S110). 구체적으로 위치 정보는 경도 및 위도를 포함하고 위치 정보를 이용하여 네트워크 내의 사용자 차량과 주변 차량의 상대 거리를 계산할 수 있다.
다음으로, 사용자 차량을 포함하여 상대 거리가 반송파 감지 범위 내에 있는 차량들을 검색한다(S120). 반송파(Carrier)는 신호 세기의 증대, 기준 주파수의 변화, 파장의 변화 또는 다른 방법을 통해 정보를 실을 수 있는 일정 기준의 교류 주파수에서의 전자기파 또는 전파이다.
구체적으로 반송파 감지 범위 내에 있는 차량 들을 차량간 V2V 통신을 이용하여 검색할 수 있다.
검색된 차량 내에서 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL을 갖는 차량을 선택한다(S130).
구체적으로, 사용자 차량과 주변 차량 중에 802.11k 기술로 계산한 채널 부하 값이 가장 큰 CL을 갖는 차량을 선택한다.
또한 상대 거리가 반송파 감지 범위 이내인 경우 채널 부하 값이 가장 큰 값을 CL1으로 선택하고, 상대 거리가 반송파 감지 범위의 두 배인 경우 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL2로 선택 후, 최종 채널 부하값 CL은 아래의 수학식을 통해 계산할 수 있다.
반송파 감지 범위가 100m 인 경우 802.11k 기술로 계산한 채널 부하 값이 가장 큰 CL을 갖는 차량을 선택한다. 반송파 감지 범위가 200m 인 경우, 검색된 차량에서 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL2를 선택하고 반송파 감지 범위가 100m 인 경우의 가장 큰 채널 부하 값을 CL1으로 선택 후, 최종 채널 부하값 CL은 아래의 수학식을 통해 계산하고
Figure 112012091779527-pat00001
이에 대응하는 CL을 선택한다.
끝으로 선택된 차량의 채널 부하 값(CL값) 및 위치 정보를 주변 차량으로 전송한다(S140). 구체적으로, 개별 차량이 V2V 통신을 이용하여 주기적으로 자신의 현재 위치를 알리기 위하여 송신하는 메시지에 채널 부하 값을 포함하여 주변 차량으로 전송한다. V2V 통신을 이용한 차량간 통신에서 각 차량들은 주기적으로 (예컨대 10 Hz) 자신의 위치를 알리는 HIA (Here I am)메시지를 송신한다. 따라서 HIA 메시지에 채널 부하 값을 포함하여 주변 차량으로 전송한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량간 통신의 구성도이다. 도 2를 참조하면,
Figure 112012091779527-pat00002
차량이 채널 부하를 측정하는 상황을 도시한다.
- 반송파 감지 범위가 100m 인 경우 -
본 발명의 실시 예에 따르면, 먼저 개별 차량이 자신을 기준으로 주변 차량 위치 정보를 이용하여 상대 거리를 계산한다. 사용자 차량을
Figure 112012091779527-pat00003
로 놓으면 사용자 차량을 포함하여 상대거리가 100m 이내인 8대의 차량을 검색하게 된다.
이어, 802.11 k 기술로 8대의 차량 중 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL을 갖는 차량을 선택한다.
끝으로, 선택된 차량의 채널 부하 값(CL값) 및 위치 정보를 V2V 통신을 이용하여 주변 차량으로 전송한다.
- 반송파 감지 범위가 200m 인 경우 -
사용자 차량인
Figure 112012091779527-pat00004
차량 기준으로 현재 총 8대의 차량만 통신 범위(100m)에 있기 때문에 채널 부하는 8대의 차량에 의해서만 생성되는 것으로 보인다. 그러나 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)를 사용하는 802.11 통신에서는 실제 통신에 영향을 주는 hidden node가 차지하는 채널 부하도 고려해야 한다. 따라서 반송파 감지 범위는 2배가 되어 200 m가 되고,
Figure 112012091779527-pat00005
차량의 산출해야 하는 채널 부하는 총 17대 차량으로 인해 생성된 것이 된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 먼저 개별 차량이 자신을 기준으로 주변 차량 위치 정보를 이용하여 상대 거리를 계산한다. 사용자 차량을
Figure 112012091779527-pat00006
로 놓으면 상대거리가 200m 이내에서 통신에 영향을 주는
Figure 112012091779527-pat00007
의 hidden note를 고려하면 17대의 차량을 검색하게 된다.
이어, 17대의 차량 중 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL을 갖는 차량을 선택한다. 구체적으로, 17대의 차량 중 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL2를 선택하고 8대의 차량 중 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL1를 선택하면 최종 채널 부하값 CL은
Figure 112012091779527-pat00008
을 통해 획득된다.
끝으로, 선택된 차량의 채널 부하 값(CL값) 및 위치 정보를 V2V 통신을 주변 차량으로 이용하여 전송한다.
- V2V 통신 -
V2V 통신은 사용자 차량이 주행하면서 획득한 주변 차량, 도로 환경 등에 관한 정보를 운전자에게 제공하는 차량 자동 제어 및 안전 운행을 지원하는 기술이다.
V2V 통신은 국토 해양부가 진행중인 지능형 교통체계 (ITS, Intelligent Transport Systems)와 연동하여 확대 개편 중에 있다. V2V 통신의 목표는 크게 2가지로 볼 수 있다.
먼저, 운전자의 편의성이다. 현재 대부분의 차량에는 네비게이션 시스템만 장착하고 있고, 네비게이션 시스템은 실시간 교통 상황, 근처의 사고 상황, 사용자 차량의 주변의 교통 흐름 정도가 지원되지만, 차량 운행 중에 발생하는 모든 상황의 정보를 제공하기에는 무리가 따른다.
다음으로, 운전자의 안전성이다. 차량간 통신이 가능하면, 차량간 안정성 확보를 위하여 차량의 상태 정보(속도, 가속도, 에어백 작동 정보, 브레이크 동작 정보 및 GPS 정보)를 실시간으로 체크하여 주변 차량으로 그 정보를 공유할 수 있어, 사용자 차량은 주변 차량의 사고 위험 정보를 획득할 수 있고, 이에 운전자는 능동적으로 대처하여 안전 사고를 예방할 수 있다
본 발명에 따르면, V2V 통신을 이용하여 주변 차량들이 제공하는 정보를 이용하여 차량간 통신 네트워크 상태를 좀 더 정확하게 측정하고 예측하는 채널 부하 측정 방법을 제공함으로써, 차량간 통신에 있어서 신뢰성을 향상시키고, 혼잡도를 감소시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 사용자 차량과 적어도 한 개 이상의 주변 차량으로 구성된 차량간 통신 네트워크 시스템에서,
    개별 차량이 자신을 기준으로 주변 차량 위치 정보를 이용하여 상대 거리를 계산하는 단계;
    상기 사용자 차량을 포함하여 상기 상대 거리가 반송파 감지 범위 내에 있는 차량들을 검색하는 단계;
    상기 검색된 차량 내에서 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL을 갖는 차량을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 차량의 채널 부하 값 및 위치 정보를 주변 차량으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 선택하는 단계는
    검색된 차량에서 상기 상대 거리가 반송파 감지 범위 이내인 경우 채널 부하 값이 가장 큰 값을 CL1으로 선택하고, 상기 상대 거리가 반송파 감지 범위의 두 배인 경우 채널 부하 값이 가장 큰 값 CL2로 선택 후, 최종 채널 부하값 CL은 아래의 수학식을 통해 계산하여
    Figure 112018047853370-pat00013

    상기 CL을 선택하는 것
    인 채널 부하 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량을 선택하는 단계는 802.11k 기술로 계산한 채널 부하 값이 가장 큰 차량을 선택하는 것
    인 채널 부하 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는
    상기 개별 차량이 V2V 통신을 이용하여 주기적으로 자신의 현재 위치를 알리기 위하여 송신하는 메시지에 상기 채널 부하 정보를 포함하여 전송하는 것
    인 채널 부하 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검색하는 단계는
    상기 사용자 차량을 포함하여 상대 거리가 2배인 반송파 감지 범위에 포함된 차량들을 검색하는 것
    인 채널 부하 측정 방법.
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