KR20210134827A

KR20210134827A - 데이터를 송수신하는 방법 및 통신 기기

Info

Publication number: KR20210134827A
Application number: KR1020217035311A
Authority: KR
Inventors: 김철승
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-11-10
Also published as: US20220329292A1; WO2021045266A1; KR102567386B1

Abstract

본 명세서의 일 개시는 차세대 이동통신 시스템에서 차량에 장착된 TCU를 제어하는 서버를 제공한다. 상기 서버는 송수신부; 및 상기 송수신부를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 상기 기지국을 포함하는 이동통신 네트워크로부터 수신하는 과정; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 기지국의 복수의 송신 빔과 상기 TCU의 복수의 수신 빔의 조합에 대해 이용가능한 데이터 레이트를 결정하는 과정; 상기 TCU의 데이터 요청 메시지를 상기 이동통신 네트워크로부터 수신하는 과정; 상기 TCU의 데이터 요청 메시지 및 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 상기 제1 데이터의 전송에 사용될 제1 송신 빔을 결정하는 단계; 및 상기 제1 데이터 및 상기 제1 송신 빔에 대한 정보를 상기 이동통신 네트워크에 전송하는 과정을 수행할 수 있다.

Description

데이터를 송수신하는 방법 및 통신 기기

본 발명은 차세대 이동 통신에 관한 것이다.

4세대 이동통신을 위한 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network), 즉 LTE(long term evolution)/LTE-Advanced(LTE-A)의 성공에 힘입어, 차세대, 즉 5세대(소위 5G) 이동통신에 대한 관심도 높아지고 있고, 연구도 속속 진행되고 있다.

상기 5세대(소위 5G) 이동통신을 위해서 새로운 무선 액세스 기술(new radio access technology: New RAT 또는 NR)이 연구되어 왔다. 특히, 자율 주행(Automotive driving)은 차량에 대한 이동 통신의 다양한 사용 예와 함께 5G에 있어 중요한 새로운 동력이 될 것으로 예상된다.

서버가 원격으로 차량을 제어하는 자율 주행의 경우, 5G에서 규정하는 초-신뢰 및 저 지연 통신(URLLC; ultra-reliable and low latency communications)을 달성하기 위해, 차량이 서버에 데이터를 전송하고, 차량이 서버로부터 제어 데이터를 수신하여 동작할 때까지 5msec 이하의 시간이 소요되어야 한다.

하지만, 종래의 클라우드 서버 기반 네트워크 구조(예를 들어, 기지국-유선 네트워크 - 클라우드 서버)에서는 기지국이 차량으로부터 수신한 데이터를 클라우드 서버로 전송하고, 클라우드 서버에서 데이터를 분석하여 기지국으로 데이터를 전송하고, 기지국이 이를 수신하는 데만 30~40msec 정도가 소요된다는 문제점이 있다.

종래의 네트워크 구조를 개선하고 URLLC를 달성하기 위해, ETSI(European Telecommunications Standards Institute)와 5GAA에서는 Multi-access Edge Computing(MEC)에 관한 논의가 이뤄지고 있다. 하지만, 기존에는 MEC 서버와 차량에 장착된 TCU 간의 데이터 송수신이 신속하고 효율적으로 수행될 수 있는 방안이 없었다.

예를 들어, TCU가 장착된 차량에 탑승한 사용자가 VR, AR, 4K 비디오, 8K 비디오 등의 멀티미디어 서비스를 이용하는 경우, 멀티미디어 서비스가 요구하는 데이터 레이트가 25~30Gbps 이상일 수 있다. 이때, TCU가 mmWave 5G 모듈의 안테나를 이용하여 데이터를 수신하더라도, 20Gbps 이상의 데이터 레이트가 충족되지 않을 수 있다.

다른 예를 들어, TCU의 이더넷 통신 속도는 TCU의 하드웨어 구현에 따라 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps 등 다양할 수 있다. 차량에 탑승한 사용자가 TCU의 이더넷 통신 속도 이상의 멀티미디어 서비스를 이용하고자 할 수 있다. 그러면, TCU는 TCU의 이더넷 통신 속도가 멀티미디어 서비스가 요구하는 데이터 레이트 미만임에도 불구하고, MEC 서버에 멀티미디어 서비스에 연관된 데이터를 요청하게 된다. 이에 따라, 종래에는 MEC 서버가 TCU의 이더넷 통신 속도를 고려하지 않고, 해당 멀티미디어 서비스에 연관된 클라우드 서버로부터 데이터를 수신하여 수신된 데이터를 TCU에 전송했다. 그러면, TCU는 TCU의 이더넷 통신 속도 이상의 데이터 레이트를 갖는 데이터를 수신하게 됨으로써 사용자에게 적절하게 멀티미디어 서비스를 제공할 수 없었다.

또 다른 예를 들어, MEC 서버는 TCU에 데이터를 전송할 때 사용되는 송신 빔을 결정할 때, 데이터의 종류를 고려하지 않았다. 일례로, 안전(safety)와 관련된 브레이크 ECU 제어 데이터나 엔진 ECU 제어 데이터 등과 같은 제어 데이터의 경우 신속하게 TCU에 전송될 필요가 있다. 하지만, 종래에는 MEC 서버가 데이터의 종류를 고려하지 않고 송신 빔을 할당함으로써 차량의 안전을 보장하지 못했다.

따라서, 본 명세서의 개시들은 전술한 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 차세대 이동통신 시스템에서 차량에 장착된 TCU(Telematics Communication Unit)를 제어하는 서버를 제공한다. 상기 서버는 송수신부; 및 상기 송수신부를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 송수신부를 제어하여, 상기 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 상기 기지국을 포함하는 이동통신 네트워크로부터 수신하는 과정; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 기지국의 복수의 송신 빔과 상기 TCU의 복수의 수신 빔의 조합에 대해 이용가능한 데이터 레이트(data rate)를 결정하는 과정; 상기 송수신부를 제어하여, 상기 TCU의 데이터 요청 메시지를 상기 이동통신 네트워크로부터 수신하는 과정, 상기 데이터 요청 메시지는 상기 TCU가 요청하는 제1 데이터에 관련된 정보를 포함하고; 상기 TCU의 데이터 요청 메시지 및 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 상기 제1 데이터의 전송에 사용될 제1 송신 빔을 결정하는 단계; 및 상기 송수신부를 제어하여, 상기 제1 데이터 및 상기 제1 송신 빔에 대한 정보를 상기 이동통신 네트워크에 전송하는 과정을 수행할 수 있다.

상기 데이터 요청 메시지는, 상기 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 데이터에 관련된 정보는, 상기 제1 데이터의 종류에 대한 정보 및 상기 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상기 제1 데이터의 종류가 상기 차량의 동작을 제어하는데 사용되는 제어 데이터인 경우, 상기 제1 송신 빔은 상기 기지국의 복수의 송신 빔 중에서 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트 중 가장 큰 값을 갖는 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔으로 결정될 수 있다.

상기 제1 데이터가 복수의 제어 데이터를 포함하는 경우, 상기 복수의 제어 데이터 각각에 대한 제1 송신 빔은, 상기 복수의 제어 데이터의 우선 순위가 높은 순서대로 큰 값의 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔으로 결정될 수 있다.

상기 제1 데이터의 종류가 일반 데이터인 경우, 상기 제1 송신 빔은 상기 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보, 상기 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보 및 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 이동통신 시스템으로부터 상기 기지국에 연결된 TCU에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 수행하고, 상기 TCU에 대한 정보는, 상기 TCU의 ID, 상기 TCU의 서비스 리스트, 상기 TCU의 딜레이 요구사항 또는 상기 TCU의 최소 데이터 레이트 요구사항 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 송신 빔에 대한 정보는 상기 기지국의 제1 송신 빔을 이용하여 상기 제1 데이터를 상기 TCU로 전송하는데 사용될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 차량에 장착된 TCU(Telematics Communication Unit)를 제공한다. 상기 TCU는 송수신부; 메모리; 및 상기 송수신부 및 상기 메모리를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 송수신부를 제어하여, 기지국과 상기 TCU 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 상기 기지국에 전송하는 과정; 상기 송수신부를 제어하여, 데이터 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정, 상기 데이터 요청 메시지는 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 장치가 요청하는 제1 데이터에 관련된 정보를 포함하고; 및 상기 송수신부를 제어하여, 상기 기지국으로부터 상기 기지국의 제1 송신 빔을 통해 상기 제1 데이터를 수신하는 과정을 수행할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 장치로부터 상기 제1 데이터에 관련된 정보를 수신하는 과정을 더 수행할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 수신된 제1 데이터를 상기 적어도 하나의 장치로 전송하는 과정을 더 수행할 수 있다.

본 명세서의 개시에 의하면 기존 문제점이 해결되게 된다.

도 1은 5G 사용 시나리오의 예를 나타낸다.
도 2는 차세대 이동 통신 네트워크의 구조도이다.
도 3은 차세대 이동통신 네트워크의 예상 구조를 노드 관점에서 나타낸 예시도이다.
도 4는 2개의 데이터 네트워크에 대한 동시 액세스를 지원하기 위한 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 5는 UE과 gNB 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다.
도 6A 내지 도 6D 는 MEC 서버의 구현 예시를 나타낸다.
도 7는 MEC 서버가 차량을 원격으로 제어하는 예시를 나타낸다.
도 8는 본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버의 예시와 TCU의 예시를 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 명세서의 개시에 따른 TCU, MEC 서버 및 이동통신 네트워크의 동작의 예시를 나타낸 신호 흐름도이다.
도 10은 MEC 서버가 TCU에 제어 데이터 및 일반 데이터를 전송하는 예시를 나타낸다.
도 11은 도 9의 단계 S909의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 12은 본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버의 동작의 예시를 나타낸다.
도 13는 본 명세서의 개시에 따른 TCU의 동작의 예시를 나타낸다.
도 14는 일 실시 예에 따른 MEC 서버와 TCU의 구성 블록도이다.
도 15은 본 발명의 실시예에 따른 TCU의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.

이하에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 3GPP LTE(long term evolution), 3GPP LTE-A(LTE-Advanced), Wi-Fi 또는 3GPP NR(New RAT, 즉 5G)를 기반으로 본 발명이 적용되는 것을 기술한다. 이는 예시에 불과하고, 본 발명은 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 이하에서, LTE라 함은 LTE 및/또는 LTE-A를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서 사용되는 용어인 기지국은, 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), gNB(Next generation NodeB) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

그리고 이하, 사용되는 용어인 UE(User Equipment)는, 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기기(Device), 무선기기(Wireless Device), 무선 통신 기기(Wireless Communication Device), 단말(Terminal), MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), MT(mobile terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

도 1은 5G 사용 시나리오의 예를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 5G 사용 시나리오의 예를 나타낸다. 도 1에 도시된 5G 사용 시나리오는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 특징은 도 1에 도시되지 않은 다른 5G 사용 시나리오에도 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 5G의 세 가지 주요 요구 사항 영역은 (1) 개선된 모바일 광대역(eMBB; enhanced mobile broadband) 영역, (2) 다량의 머신 타입 통신(mMTC; massive machine type communication) 영역 및 (3) 초-신뢰 및 저 지연 통신(URLLC; ultra-reliable and low latency communications) 영역을 포함한다. 일부 사용 예는 최적화를 위해 다수의 영역을 요구할 수 있고, 다른 사용 예는 단지 하나의 핵심 성능 지표(KPI; key performance indicator)에만 포커싱 할 수 있다. 5G는 이러한 다양한 사용 예들을 유연하고 신뢰할 수 있는 방법으로 지원하는 것이다.

eMBB는 데이터 속도, 지연, 사용자 밀도, 모바일 광대역 접속의 용량 및 커버리지의 전반적인 향상에 중점을 둔다. eMBB는 10Gbps 정도의 처리량을 목표로 한다. eMBB는 기본적인 모바일 인터넷 접속을 훨씬 능가하게 하며, 풍부한 양방향 작업, 클라우드 또는 증강 현실에서 미디어 및 엔터테인먼트 애플리케이션을 커버한다. 데이터는 5G의 핵심 동력 중 하나이며, 5G 시대에서 처음으로 전용 음성 서비스를 볼 수 없을 수 있다. 5G에서, 음성은 단순히 통신 시스템에 의해 제공되는 데이터 연결을 사용하여 응용 프로그램으로서 처리될 것으로 기대된다. 증가된 트래픽 양의 주요 원인은 콘텐츠 크기의 증가 및 높은 데이터 전송률을 요구하는 애플리케이션 수의 증가이다. 스트리밍 서비스(오디오 및 비디오), 대화형 비디오 및 모바일 인터넷 연결은 더 많은 장치가 인터넷에 연결될수록 더 널리 사용될 것이다. 이러한 많은 애플리케이션은 사용자에게 실시간 정보 및 알림을 푸쉬하기 위해 항상 켜져 있는 연결성을 필요로 한다. 클라우드 스토리지 및 애플리케이션은 모바일 통신 플랫폼에서 급속히 증가하고 있으며, 이것은 업무 및 엔터테인먼트 모두에 적용될 수 있다. 클라우드 스토리지는 상향링크 데이터 전송률의 성장을 견인하는 특별한 사용 예이다. 5G는 또한 클라우드 상의 원격 업무에도 사용되며, 촉각 인터페이스가 사용될 때 우수한 사용자 경험을 유지하도록 훨씬 더 낮은 단-대-단(end-to-end) 지연을 요구한다. 엔터테인먼트에서 예를 들면, 클라우드 게임 및 비디오 스트리밍은 모바일 광대역 능력에 대한 요구를 증가시키는 또 다른 핵심 요소이다. 엔터테인먼트는 기차, 차 및 비행기와 같은 높은 이동성 환경을 포함하여 어떤 곳에서든지 스마트폰 및 태블릿에서 필수적이다. 또 다른 사용 예는 엔터테인먼트를 위한 증강 현실 및 정보 검색이다. 여기서, 증강 현실은 매우 낮은 지연과 순간적인 데이터 양을 필요로 한다.

mMTC는 배터리에 의해 구동되는 다량의 저비용 장치 간의 통신을 가능하게 하기 위하여 설계되며, 스마트 계량, 물류, 현장 및 신체 센서와 같은 애플리케이션을 지원하기 위한 것이다. mMTC는 10년 정도의 배터리 및/또는 1km2 당 백만 개 정도의 장치를 목표로 한다. mMTC는 모든 분야에서 임베디드 센서를 원활하게 연결할 수 있게 하며, 가장 많이 예상되는 5G 사용 예 중 하나이다. 잠재적으로 2020년까지 IoT 장치들은 204억 개에 이를 것으로 예측된다. 산업 IoT는 5G가 스마트 도시, 자산 추적(asset tracking), 스마트 유틸리티, 농업 및 보안 인프라를 가능하게 하는 주요 역할을 수행하는 영역 중 하나이다.

URLLC는 장치 및 기계가 매우 신뢰성 있고 매우 낮은 지연 및 높은 가용성으로 통신할 수 있도록 함으로써 차량 통신, 산업 제어, 공장 자동화, 원격 수술, 스마트 그리드 및 공공 안전 애플리케이션에 이상적이다. URLLC는 1ms의 정도의 지연을 목표로 한다. URLLC는 주요 인프라의 원격 제어 및 자율 주행 차량과 같은 초 신뢰/지연이 적은 링크를 통해 산업을 변화시킬 새로운 서비스를 포함한다. 신뢰성과 지연의 수준은 스마트 그리드 제어, 산업 자동화, 로봇 공학, 드론 제어 및 조정에 필수적이다.

다음으로, 도 1의 삼각형 안에 포함된 다수의 사용 예에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

5G는 초당 수백 메가 비트에서 초당 기가 비트로 평가되는 스트림을 제공하는 수단으로 FTTH(fiber-to-the-home) 및 케이블 기반 광대역(또는 DOCSIS)을 보완할 수 있다. 이러한 빠른 속도는 가상 현실(VR; virtual reality)과 증강 현실(AR; augmented reality) 뿐 아니라 4K 이상(6K, 8K 및 그 이상)의 해상도로 TV를 전달하는 데에 요구될 수 있다. VR 및 AR 애플리케이션은 거의 몰입형(immersive) 스포츠 경기를 포함한다. 특정 애플리케이션은 특별한 네트워크 설정이 요구될 수 있다. 예를 들어, VR 게임의 경우, 게임 회사가 지연을 최소화하기 위해 코어 서버를 네트워크 오퍼레이터의 에지 네트워크 서버와 통합해야 할 수 있다.

스마트 사회로서 언급되는 스마트 도시와 스마트 홈은 고밀도 무선 센서 네트워크로 임베디드 될 것이다. 지능형 센서의 분산 네트워크는 도시 또는 집의 비용 및 에너지 효율적인 유지에 대한 조건을 식별할 것이다. 유사한 설정이 각 가정을 위해 수행될 수 있다. 온도 센서, 창 및 난방 컨트롤러, 도난 경보기 및 가전 제품은 모두 무선으로 연결된다. 이러한 센서 중 많은 것들이 전형적으로 낮은 데이터 전송 속도, 저전력 및 저비용을 요구한다. 하지만, 예를 들어, 실시간 HD 비디오는 감시를 위해 특정 타입의 장치에서 요구될 수 있다.

열 또는 가스를 포함한 에너지의 소비 및 분배는 고도로 분산화되고 있어, 분산 센서 네트워크의 자동화된 제어가 요구된다. 스마트 그리드는 정보를 수집하고 이에 따라 행동하도록 디지털 정보 및 통신 기술을 사용하여 이런 센서를 상호 연결한다. 이 정보는 공급 업체와 소비자의 행동을 포함할 수 있으므로, 스마트 그리드가 효율성, 신뢰성, 경제성, 생산의 지속 가능성 및 자동화된 방식으로 전기와 같은 연료의 분배를 개선하도록 할 수 있다. 스마트 그리드는 지연이 적은 다른 센서 네트워크로 볼 수도 있다.

건강 부문은 이동 통신의 혜택을 누릴 수 있는 많은 애플리케이션을 보유하고 있다. 통신 시스템은 멀리 떨어진 곳에서 임상 진료를 제공하는 원격 진료를 지원할 수 있다. 이는 거리에 대한 장벽을 줄이는 데에 도움을 주고, 거리가 먼 농촌에서 지속적으로 이용하지 못하는 의료 서비스로의 접근을 개선시킬 수 있다. 이는 또한 중요한 진료 및 응급 상황에서 생명을 구하기 위해 사용된다. 이동 통신 기반의 무선 센서 네트워크는 심박수 및 혈압과 같은 파라미터에 대한 원격 모니터링 및 센서를 제공할 수 있다.

무선 및 모바일 통신은 산업 응용 분야에서 점차 중요해지고 있다. 배선은 설치 및 유지 비용이 높다. 따라서, 케이블을 재구성할 수 있는 무선 링크로의 교체 가능성은 많은 산업 분야에서 매력적인 기회이다. 그러나, 이를 달성하는 것은 무선 연결이 케이블과 비슷한 지연, 신뢰성 및 용량으로 동작하는 것과, 그 관리가 단순화될 것을 요구한다. 낮은 지연과 매우 낮은 오류 확률은 5G로 연결될 필요가 있는 새로운 요구 사항이다.

물류 및 화물 추적은 위치 기반 정보 시스템을 사용하여 어디에서든지 인벤토리(inventory) 및 패키지의 추적을 가능하게 하는 이동 통신에 대한 중요한 사용 예이다. 물류 및 화물 추적의 사용 예는 전형적으로 낮은 데이터 속도를 요구하지만 넓은 범위와 신뢰성 있는 위치 정보가 필요하다.

특히, 자동차(Automotive)는 차량에 대한 이동 통신을 위한 많은 사용 예와 함께 5G에 있어 중요한 새로운 동력이 될 것으로 예상된다. 예를 들어, 승객을 위한 엔터테인먼트는 높은 용량과 높은 모바일 광대역을 동시에 요구한다. 그 이유는 미래의 사용자는 그들의 위치 및 속도와 관계 없이 고품질의 연결을 계속해서 기대하기 때문이다. 자동차 분야의 다른 사용 예는 증강 현실 대시보드이다. 운전자는 증강 현실 대비보드를 통해 앞면 창을 통해 보고 있는 것 위에 어둠 속에서 물체를 식별할 수 있다. 증강 현실 대시보드는 물체의 거리와 움직임에 대해 운전자에게 알려줄 정보를 겹쳐서 디스플레이 한다. 미래에, 무선 모듈은 차량 간의 통신, 차량과 지원하는 인프라구조 사이에서 정보 교환 및 자동차와 다른 연결된 장치(예를 들어, 보행자에 의해 수반되는 장치) 사이에서 정보 교환을 가능하게 한다. 안전 시스템은 운전자가 보다 안전한 운전을 할 수 있도록 행동의 대체 코스를 안내하여 사고의 위험을 낮출 수 있게 한다. 다음 단계는 원격 조종 차량 또는 자율 주행 차량이 될 것이다. 이는 서로 다른 자율 주행 차량 사이 및/또는 자동차와 인프라 사이에서 매우 신뢰성이 있고 매우 빠른 통신을 요구한다. 미래에, 자율 주행 차량이 모든 운전 활동을 수행하고, 운전자는 차량 자체가 식별할 수 없는 교통 이상에만 집중하도록 할 것이다. 자율 주행 차량의 기술적 요구 사항은 트래픽 안전을 사람이 달성할 수 없을 정도의 수준까지 증가하도록 초 저 지연과 초고속 신뢰성을 요구한다.

도 2는 차세대 이동 통신 네트워크의 구조도이다.

차세대 이동통신 네트워크(5G System)은 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 2에서는 그 중에서 일부에 해당하는 AMF(액세스 및 이동성 관리 기능: Access and Mobility Management Function)(51), SMF(세션 관리 기능: Session Management Function)(52), PCF(정책 제어 기능: Policy Control Function)(53), AF(애플리케이션 기능: Application Function)(55), N3IWF(비-3GPP 인터워킹 기능: Non-3GPP Interworking Function)(59), UPF(사용자 평면 기능: User Plane Function)(54), UDM(통합 데이터 관리: Unified Data Management) 데이터 네트워크(56)을 도시한다.

UE(10)는 gNB(20)를 포함하는 NG-RAN(Next Generation Radio Access Network)를 통해 UPF(55)를 거쳐 데이터 네트워크(60)으로 연결된다.

UE(10)는 신뢰되지 않는 비-3GPP 액세스, 예컨대, WLAN(Wireless Local Area Network)를 통해서도 데이터 서비스를 제공받을 수 있다. 상기 비-3GPP 액세스를 코어 네트워크에 접속시키기 위하여, N3IWF(59)가 배치될 수 있다.

도시된 N3IWF는 비-3GPP 액세스와 5G 시스템 간의 인터워킹을 관리하는 기능을 수행한다. UE(10)가 비-3GPP 액세스(e.g., IEEE 801.11로 일컬어 지는 WiFi)와 연결된 경우, UE(10)는 N3IWF를 통해 5G 시스템과 연결될 수 있다. N3IWF는 제어 시그너링은 AMF와 수행하고, 데이터 전송을 위해 N3 인터페이스를 통해 UPF와 연결된다.

도시된 AMF는 5G 시스템에서 액세스 및 이동성을 관리할 수 있다. AMF는 NAS 보안을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. AMF는 아이들 상태(Idle State)에서 이동성을 핸들링하는 기능을 수행할 수 있다.

도시된 UPF는 사용자의 데이터가 송수신되는 게이트웨이의 일종이다. 상기 UPF 노드는 4세대 이동통신의 S-GW(Serving Gateway) 및 P-GW(Packet Data Network Gateway)의 사용자 평면 기능의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다.

UPF는 차세대 무선 접속 네트워크(NG-RAN: next generation RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로 동작하고, gNB(20)와 SMF 사이의 데이터 경로를 유지하는 요소이다. 또한 UE(10)가 gNB(20)에 의해서 서빙되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, UPF는 이동성 앵커 포인트(mobility anchor point)역할을 한다. UPF는 PDU를 핸들링하는 기능을 수행할 수 있다. NG-RAN(3GPP 릴리즈-15 이후에서 정의되는 Next Generation-Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해 UPF는 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, UPF는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-15 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN, E-UTRAN(Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network)) 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다. UPF는 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당할 수 있다

도시된 PCF는 사업자의 정책을 제어하는 노드이다.

도시된 AF는 UE(10)에게 여러 서비스를 제공하기 위한 서버이다.

도시된 UDM은 4세대 이동통신의 HSS(Home subscriber Server)와 같이, 가입자 정보를 관리하는 서버의 일종이다. 상기 UDM은 상기 가입자 정보를 통합 데이터 저장소(Unified Data Repository: UDR)에 저장하고 관리한다.

도시된 SMF는 UE의 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고, SMF는 PDU(protocol data unit) 세션을 제어할 수 있다.

도 3은 차세대 이동통신 네트워크의 예상 구조를 노드 관점에서 나타낸 예시도이다.

도 3을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, UE는 차세대 RAN(Radio Access Network)를 통해 데이터 네트워크(DN)와 연결된다.

도시된 제어 평면 기능(Control Plane Function; CPF) 노드는 4세대 이동통신의 MME(Mobility Management Entity)의 기능 전부 또는 일부, S-GW(Serving Gateway) 및 P-GW(PDN Gateway)의 제어 평면 기능의 전부 또는 일부를 수행한다. 상기 CPF 노드는 AMF와 SMF을 포함한다.

도시된 인증 서버 기능(Authentication Server Function: AUSF)는 UE를 인증 및 관리한다.

도시된 네트워크 슬라이스 선택 기능(Network Slice Selection Function: NSSF)은 5G에서 도입되는 네트워크 슬라이싱을 위한 노드이다.

도시된 네트워크 공개 기능(Network Exposure Function: NEF)는 5G 코어의 서비스와 기능을 안전하게 공개하는 메커니즘을 제공하기 위한 노드이다. 예를 들어, NEF는 기능들과 이벤트들을 공개하고, 외부 애플리케이션으로부터 3GPP 네트워크로 안전하게 정보를 제공하고, 내부/외부 정보를 번역하고, 제어 평면 파라미터를 제공하고, 패킷 흐름 설명(Packet Flow Description: PFD)를 관리할 수 있다.

도 4에서는 UE가 2개의 데이터 네트워크에 다중 PDU(Protocol Data Unit) 세션을 이용하여 동시에 접속할 수 있다.

도 4는 2개의 데이터 네트워크에 대한 동시 액세스를 지원하기 위한 아키텍처를 나타낸 예시도이다.

도 4에서는 UE가 하나의 PDU 세션을 사용하여 2개의 데이터 네트워크에 동시 액세스하기 위한 아키텍처가 나타나 있다.

참고로, 도 2 내지 도 4에 도시된 레퍼런스 포인트에 대한 설명은 아래와 같다.

N1: UE와 AMF 간의 레퍼런스 포인트

N2: NG-RAN과 AMF 간의 레퍼런스 포인트

N3: NG-RAN과 UPF 간의 레퍼런스 포인트

N4: SMF와 UPF 간의 레퍼런스 포인트

N5: PCF와 AF 간의 레퍼런스 포인트

N6: UPF와 DN 간의 레퍼런스 포인트

N7: SMF와 PCF 간의 레퍼런스 포인트

N8: UDM과 AMF 간의 레퍼런스 포인트

N10: UDM과 SMF 간의 레퍼런스 포인트

N11: AMF와 SMF 간의 레퍼런스 포인트

N12: AMF와 AUSF 간의 레퍼런스 포인트

N13: UDM과 AUSF 간의 레퍼런스 포인트

N15: 비-로밍 시나리오(non-roaming scenario)에서, PCF와 AMF 간의 레퍼런스 포인트. 로밍 시나리오에서, AMF와 방문 네트워크(visited network)의 PCF 간의 레퍼런스 포인트

N22: AMF와 NSSF 간의 레퍼런스 포인트

N30: PCF와 NEF 간의 레퍼런스 포인트

N33: AF와 NEF 간의 레퍼런스 포인트

도 3 및 도 4에서 사업자(operator) 이외의 제3자(third party)에 의한 AF는 NEF를 통해 5GC에 접속될 수 있다.

도 5는 UE과 gNB 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다.

상기 무선인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical 계층), 데이터링크계층(Data Link 계층) 및 네트워크계층(Network 계층)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.

상기 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.

이하에서, 상기 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.

제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(정보 Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.

제2계층은 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층, 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층 그리고 패킷 데이터 수렴(Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층을 포함한다.

제3 계층은 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)을 포함한다. 상기 RRC 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(설정), 재설정(Re-설정) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.

상기 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(세션 Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.

NAS 계층은 MM(Mobility Management)을 위한 NAS 엔티티와 SM(session Management)을 위한 NAS 엔티티로 구분된다.

1) MM을 위한 NAS 엔티티는 일반적인 다음과 같은 기능을 제공한다.

AMF와 관련된 NAS 절차로서, 다음을 포함한다.

- 등록 관리 및 접속 관리 절차. AMF는 다음과 같은 기능을 지원한다.

- UE와 AMF간에 안전한 NAS 신호 연결(무결성 보호, 암호화)

2) SM을 위한 NAS 엔티티는 UE와 SMF간에 세션 관리를 수행한다.

SM 시그널링 메시지는 UE 및 SMF의 NAS-SM 계층에서 처리, 즉 생성 및 처리된다. SM 시그널링 메시지의 내용은 AMF에 의해 해석되지 않는다.

- SM 시그널링 전송의 경우,

- MM을 위한 NAS 엔티티는 SM 시그널링의 NAS 전송을 나타내는 보안 헤더, 수신하는 NAS-MM에 대한 추가 정보를 통해 SM 시그널링 메시지를 전달하는 방법과 위치를 유도하는 NAS-MM 메시지를 생성합니다.

- SM 시그널링 수신시, SM을 위한 NAS 엔티티는 NAS-MM 메시지의 무결성 검사를 수행하고, 추가 정보를 해석하여 SM 시그널링 메시지를 도출할 방법 및 장소를 유도한다.

도 5에서 NAS 계층 아래에 위치하는 RRC 계층, RLC 계층, MAC 계층, PHY 계층을 묶어서 액세스 계층(Access Stratum: AS)이라고 부르기도 한다.

한편, 5GAA(5G Automotive Association), 5G에 규정된 URLLC을 달성하기 위해서는 서버가 차량으로부터 차량의 상태 정보를 수신하고, 차량이 서버로부터 제어 데이터를 수신하여 동작할 때까지 5msec 이하의 시간이 소요되어야 한다. 즉, 차량 내 센서데이터를 클라우드 서버에서 수집하여, 분석 작업을 완료한 이후에, 클라우드 서버가 제어명령을 TCU(Telematics Communication Unit)에 전송하고, TCU가 이를 타겟 ECU(Electronic Control Unit)에게 전달하는 동작이 5msec 이내에 완료되어야 한다.

종래의 클라우드 서버 기반 네트워크 구조(예를 들어, 기지국-유선 네트워크 - 클라우드 서버)에서는 기지국에서 클라우드 서버로 데이터를 전송하고, 클라우드 서버에서 데이터를 분석하여 기지국으로 데이터를 전송하고, 기지국이 이를 수신하는 데까지 30~40msec 정도가 소요된다.

초-신뢰 및 저 지연 통신(URLLC; ultra-reliable and low latency communications)을 달성하기 위해, ETSI(European Telecommunications Standards Institute)와 5GAA에서는 Multi-access Edge Computing(MEC)에 관한 논의가 이뤄지고 있다.

< Multi-access Edge Computing(MEC)>

MEC는 클라우드 컴퓨팅 기능과 IT 서비스 환경을 셀룰러 네트워크의 가장자리(edge) (일반적으로, 모든 네트워크의 가장자리)에서 가능하게 하는 네트워크 아키텍쳐이다. MEC의 기본 아이디어는 어플리케이션(응용 프로그램)들을 실행하고, 셀룰러 고객(cellular customer)과 관련된 프로세싱 작업을 수행함으로써, 네트워크 혼잡을 감소시키고 어플리케이션을 더 잘 수행하는 것이다. MEC 기술은 셀룰러 기지국 또는 기타 에지 노드(edge node)에서 구현되도록 설계된다. MEC 기술은 고객을 위해 새로운 오플리케이션과 새로운 서비스를 유연하고 신속하게 배포할 수 있다. MEC는 셀룰러 사업자(operator)들이 어플리케이션 개발자 및 컨텐츠 제공자와 같은 공인된 제3자(authorized third parties)에게 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access network)를 개방할 수 있게 한다.

본 명세서에서 설명하는 MEC 서버는 네트워크의 가장자리에서 클라우드 컴퓨팅 기능 또는 IT 서비스 환경을 제공하는 통신 기기를 의미한다.

도 6A 내지 도 6D 는 MEC 서버의 구현 예시를 나타낸다.

도 6A 내지 도 6D 의 사용자 평면 기능(User Plane Function; UPF) 노드(630)는 사용자의 데이터가 송수신되는 게이트 웨이의 일종이다. 상기 UPF 노드(630)는 4세대 이동통신의 S-GW(serving-gateway) 및 P-GW(Packet Data Network-gateway)의 사용자 평면 기능의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다. 코어 네트워크(640)는 EPC(Evolved Packet Core) 또는 5GC(5G Core Network)일 수 있다. N3는 (R)AN과 UPF 노드(630) 간의 레퍼런스 포인트이다. N6는 UPF 노드(630)와 데이터 네트워크 간의 레퍼런스 포인트이다. 기지국(620)은 5G 기지국(gNB) 또는 LTE 기지국(eNB)일 수 있다. 기지국(620)은 gNB와 eNB를 모두 포함하는 기지국일 수도 있다.

AMF(650)는 Access and Mobility Management Function으로, 액세스 및 이동성을 관리하는 제어 평면 기능(Control Plane Function: CPF)이다. SMF(660)는 Session Management Function으로 PDU(Protocol Data Unit) 세션 등 데이터 세션을 관리하는 제어 평면 기능이다.

논리적으로 MEC 서버(MEC 호스트)(610)는 에지 또는 중앙 데이터 네트워크에 구현될 수 있다. UPF는 사용자 평면(user plane: UP) 트래픽을 데이터 네트워크의 타겟 MEC 어플리케이션(MEC 서버(610) 내의 어플리케이션)으로 조정하는 역할을 수행할 수 있다. 데이터 네트워크 및 UPF의 위치는 네트워크 사업자가 선택할 수 있다. 네트워크 사업자는 가용한 설비, 지원되는 어플리케이션 및 어플리케이션의 요구 사항, 측정된 또는 추정된 사용자 부하 등과 같은 기술 및 비즈니스 변수에 기초하여 물리적인 컴퓨팅 자원을 배치할 수 있다. MEC 관리 시스템은 MEC 서버(610)(MEC 호스트) 및 어플리케이션의 작동을 조정하여 MEC 어플리케이션을 배포할 위치를 동적으로 결정할 수 있다.

도 6A는 MEC 서버(610)와 UPF 노드(630)가 기지국(620)과 함께 배치되는 구현 예시이다. 도 6B는 MEC 서버(610)가 송신 노드(예를 들어, UPF 노드(630))와 함께 배치되는 구현 예시이다. 도 6B에서 코어 네트워크(640)는 네트워크 어그리게이션 포인트(network aggregation point)를 통해 UPF 노드(630) 및 MEC 서버(610)와 통신할 수 있다. 도 6C는 MEC 서버(610) 및 UPF 노드(630)가 네트워크 어그리게이션 포인트와 함께 배치되는 구현 예시이다. 도 6D는 MEC 서버(610)가 코어 네트워크(640) 기능들(core network functions)들과 함께 배치되는 구현 예시이다. 도 6D에서 MEC 서버(610)는 코어 네트워크(640) 기능들과 동일한 데이터 센터에 배치될 수 있다.

<본 명세서의 개시>

도 7은 MEC 서버가 차량을 원격으로 제어하는 예시를 나타낸다.

도 7을 참조하면, MEC 서버(610), 기지국(620) 및 차량(660a~660c)이 도시된다. 기지국(620)은 gNB 또는 eNB일 수 있다. 기지국(620)은 gNB와 eNB를 모두 포함하는 기지국일 수도 있다. MEC 서버(610)는 기지국(620)과 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 연결될 수 있다. MEC 서버(610)는 기지국(620)으로 데이터를 전송하거나 기지국(620)으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 도면에는 MEC 서버(610)와 기지국(620)이 직접적으로 연결된 것을 도시되나, 이는 예시에 불과하며, MEC 서버(610)는 다른 네트워크 노드를 거쳐 기지국(620)과 연결될 수도 있다. 기지국(620)은 차량(660a~660c) 내에 장착된 TCU(Telematics Communication Unit)와 데이터를 송수신할 수 있다.

TCU 는 차량(660a~660c)에 장착된 장치들로부터 상태 정보를 획득할 수 있고, 상태 정보는 각종 센서 데이터, 비디오 데이터 등을 포함할 수 있다. TCU는 상태 정보(또는 상태 정보를 포함하는 차량에 관련된 정보)를 기지국(620)에 전송하고, 기지국(620)은 상태 정보를 MEC 서버(610)에 전달할 수 있다. 그러면, MEC 서버(610)는 상태 정보에 기초하여 차량(660a~660c)을 제어하기 위한 데이터를 기지국(620)에 전송할 수 있다. 기지국(620)이 차량(660a~660c)을 제어하기 위한 데이터를 TCU에 전송하면, TCU는 수신된 데이터를 차량(660a~660c)에 장착된 장치들로 전송함으로써 차량(660a~660c)을 제어할 수 있다. 그리고, MEC 서버(610)는 맵(map) 정보를 기지국(620)에 전송하고, 기지국(620)은 이를 TCU에 전송할 수 있다. TCU 는 맵 정보를 이용하여 차량(660a~660c)을 제어할 수 있다.

도 8을 참조하여 MEC 서버(610) 및 차량(660a~660c)에 장착된 TCU를 구체적으로 설명한다.

도 8은 본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버의 예시와 TCU의 예시를 나타낸 블록도이다.

MEC 서버는 도 6A 내지 6D와 도 7에서 설명한 MEC 서버(610)이며, 이하에서는 도면 부호를 생략하여 설명한다. TCU(100)는 도 7에서 설명한 차량(660a~660c)에 장착된 TCU이며, 이하에서는 도면 부호를 생략하여 설명한다.

MEC 서버는 도 6A 내지 도 6D에서 설명한 예시들과 같이 구현될 수 있다. 도 8에는 MEC 서버가 기지국들과 직접적으로 통신하는 것으로 도시되어 있으나 이는 예시에 불과하며, MEC 서버는 다른 네트워크 노드(예를 들어, UPF 노드)를 통해 기지국들과 통신할 수도 있다. MEC 서버는 프로세서(미도시) 및 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 메모리는 MEC 서버 앱을 저장할 수 있다. 프로세서는 메모리에 저장된 MEC 서버 앱을 이용하여 본 명세서의 개시에서 설명하는 동작들을 수행할 수 있다. MEC 서버 앱은 예를 들어, VR/AR 앱, 비디오 앱, 카메라 데이터 분석 앱, 센서 데이터 분석 앱(라이다 센서 데이터 분석 앱 및 레이다 센서 데이터 분석 앱 포함) 엔진 ECU 데이터 분석 앱, 속도 ECU 데이터 분석 앱, HVAC ECU 데이터 분석 앱, ECU 제어 앱, 제어 명령 송신 앱, 야구 앱, 골프 앱 등일 수 있다.

5G 기지국 (sub6GHz)은 FR1(Frequency Range 1) 대역 (7125 MHz 이하의 주파수 대역)에서 5G 표준에 기초한 통신을 수행하는 기지국이다. 5G 기지국 (mmWave)은 FR2(Frequency Range 2) 대역 (24250 - 52600MHz의 주파수 대역)에서 5G 표준에 기초한 통신을 수행하는 기지국이다. LTE 기지국은 LTE 표준에 기초한 통신을 수행하는 기지국이다. Wi-Fi 기지국은 Wi-Fi 표준에 기초한 통신을 수행하는 기지국이다. MEC 서버는 5G 기지국 (sub6GHz), 5G 기지국 (mmWave), LTE 기지국 및 Wi-Fi 기지국 중 적어도 하나의 기지국을 이용하여 TCU와 통신할 수 있다.

TCU는 LTE 모듈, 5G 모듈 (sub6GHz), 5G 모듈 (mmWave), WiFi 모듈, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. LTE 모듈은 LTE 표준에 기초한 통신(데이터의 송수신)을 수행하는 통신 모듈(즉, 송수신부)이다. 5G 모듈 (sub6GHz)은 FR 1 대역에서 5G 표준에 기초한 통신(데이터의 송수신)을 수행하는 통신 모듈(즉, 송수신부)이다. 5G 모듈 (mmWave)은 FR 2 대역에서 5G 표준에 기초한 통신(데이터의 송수신)을 수행하는 통신 모듈(즉, 송수신부)이다. WiFi 모듈은 WiFi 표준에 기초한 통신(데이터의 송수신)을 수행하는 통신 모듈(즉, 송수신부)이다. LTE 모듈, 5G 모듈 (sub6GHz), 5G 모듈 (mmWave) 및 WiFi 모듈은 PCIe(PCI express)와 같은 인터페이스를 통해 프로세서와 연결될 수 있다. 또한, LTE 모듈, 5G 모듈 (sub6GHz), 5G 모듈 (mmWave) 및 WiFi 모듈은 각각 별개의 객체로 도시되어 있으나, 하나의 통신 모듈이 LTE 모듈, 5G 모듈 (sub6GHz), 5G 모듈 (mmWave) 및 WiFi 모듈의 기능을 수행할 수도 있다.

TCU의 프로세서는 LTE/5G 모듈 (sub6GHz), LTE/5G 모듈 (mmWave), WiFi 모듈 및 메모리와 연결된다. 메모리는 MEC 클라이언트 앱을 저장할 수 있다. 프로세서는 LTE 모듈, 5G 모듈 (sub6GHz), 5G 모듈 (mmWave) 및 WiFi 모듈을 이용하여 기지국들 또는 단말들(단말 1 및 단말 2)이 전송한 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서는 LTE 모듈, 5G 모듈 (sub6GHz), 5G 모듈 (mmWave) 및 WiFi 모듈을 이용하여 기지국들 또는 또는 단말들(단말 1 및 단말 2)로 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 단말들(단말 1 및 단말 2)은 차량에 탑승한 사용자가 사용하는 무선 통신 기기일 수 있다. 또한, TCU의 프로세서는 메모리에 저장된 MEC 클라이언트 앱을 이용하여 본 명세서의 개시에서 설명하는 동작들을 수행할 수 있다.

TCU의 프로세서는 차량에 장착된 장치들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 DCU(Domain Control Unit), LIN(Local Interconnect Network) 마스터, MOST(Media Oriented System Transport) 마스터, 이더넷 스위치와 연결될 수 있다. TCU의 프로세서는 CAN(Controller Area Network) 통신 기술을 이용하여 DCU와 통신할 수 있다. TCU의 프로세서는 LIN(Local Interconnect Network) 통신 기술을 이용하여 LIN 마스터와 통신할 수 있다. TCU의 프로세서는 MOST 통신 기술을 이용하여 광 섬유(Fiber Optics)로 연결된 MOST 마스터와 통신할 수 있다. TCU의 프로세서는 이더넷 통신 기술을 이용하여 이더넷 스위치 및 이더넷 스위치에 연결된 장치들과 통신할 수 있다.

DCU는 복수의 ECU를 제어하는 장치이다. DCU는 CAN 통신 기술을 이용하여 복수의 ECU와 통신할 수 있다. 여기서, CAN은 차량 내에서 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 기술이다. CAN은 각 컨트롤러 사이의 통신을 위해 주로 사용되는 비-호스트 버스(non-host bus) 방식의 메시지 기반 네트워크 프로토콜이다.

DCU는 엔진을 제어하는 엔진 ECU, 브레이크를 제어하는 브레이크(Brake) ECU, HVAC(heating, ventilation, & air conditioning) 장치를 제어하는 HVAC ECU 등의 ECU와 통신할 수 있다. DCU는 TCU의 프로세서로부터 수신한 데이터를 각각의 ECU에 전송할 수 있다. 또한 DCU는 각각의 ECU로부터 수신한 데이터를 TCU의 프로세서로 전송할 수 있다.

LIN 마스터는 LIN 통신 기술을 이용하여 LIN 슬레이브들(LIN Slave #1 및 LIN Slave #2)과 통신할 수 있다. 예를 들어, LIN Slave #1은 스티어링 휠(steering wheel), 루프 탑(roof top), 문(door), 시트(seat), 스몰 모터(small motor) 중 하나를 제어하는 슬레이브일 수 있다. 여기서, LIN은 자동차 네트워크에서 컴포넌트들 사이의 통신을 위한 직렬 통신 기술이다. LIN 마스터는 TCU의 프로세서로부터 데이터를 수신하여 LIN 슬레이브들(LIN Slave #1 및 LIN Slave #2)에 전송할 수 있다. 또한 LIN 마스터는 LIN 슬레이브들로부터 수신한 데이터를 TCU의 프로세서로 전송할 수 있다.

MOST 마스터는 MOST 통신 기술을 이용하여 MOST 슬레이브들(MOST Slave #1 및 MOST Slave #2)과 통신할 수 있다. 여기서, MOST는 광케이블을 이용하여 오디오, 비디오 및 제어 정보를 전송하는 시리얼 통신 기술이다. MOST 마스터는 TCU의 프로세서로부터 수신한 데이터를 MOST 슬레이브들로 전송할 수 있다. 또한 MOST 마스터는 MOST 슬레이브들로부터 수신한 데이터를 TCU의 프로세서로 전송할 수 있다.

이더넷은 local area networks (LAN), metropolitan area networks (MAN) 및 wide area networks (WAN) 등에서 사용되는 컴퓨터 네트워킹 기술이다. TCU의 프로세서는 이더넷 통신 기술을 사용하여 이더넷 스위치를 통해 각각의 장치들에 데이터를 전송할 수 있다. 각각의 장치들은 이더넷 통신 기술을 사용하여 이더넷 스위치를 통해 TCU의 프로세서로 데이터를 전송할 수 있다.

레이다(Radar: radio detection and ranging)는 전파를 사용하여 목표물의 거리, 방향, 각도 및 속도를 측정하는 기술이다. 레이다 센서 1 내지 5는 차량에 구비되어 차량 주위의 물체의 거리, 방향, 각도 및 속도를 측정한다. 레이다 센서 1 내지 5는 측정된 센서 데이터를 TCU의 프로세서에 전송할 수 있다.

라이다(LiDAR: light detection and ranging)는 광원과 수신기를 사용하여 원격의 개체를 탐지하고 거리를 측정하는 센싱 기술이다. 구체적으로, 라이다는 펄스 레이저 광으로 대상을 비추고 센서로 반사된 펄스를 측정하여 대상까지의 거리, 강도, 속도 등을 측정하는 기술이다. 라이다 센서 1 내지 5는 대상까지의 거리, 속도 등을 측정한다. 라이다 센서 1 내지 5는 측정된 센서 데이터를 TCU의 프로세서에 전송할 수 있다.

참고로, 도 8에는 레이다 센서들 및 라이다 센서들이 이더넷 통신 기술을 사용하는 것으로 도시되었지만, 레이다 센서들 및 라이다 센서들은 CAN 통신 기술을 사용할 수도 있다.

AVN(Audio, Video, Navigation)은 차량에 구비되어 소리, 영상, 네비게이션을 제공하는 장치이다. AVN은 이더넷 통신 기술을 이용하여 TCU의 프로세서로부터 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 기초하여 소리, 영상, 네비게이션을 제공할 수 있다. AVN은 이더넷 통신 기술을 이용하여 TCU의 프로세서로 데이터를 전송할 수 있다.

카메라(전방)과 카메라(후방)은 차량의 전방 및 후방에서 영상을 촬영할 수 있다. 도 8에는 카메라가 전방에 하나 후방에 하나만 있는 것으로 도시되었으나, 이는 예시에 불과하고, 좌측, 우측에도 카메라가 구비될 수 있다. 또한, 전방 및 후방 각각에 복수에 카메라가 구비될 수도 있다. 카메라들은 이더넷 통신 기술을 사용하여 TCU의 프로세서에 카메라 데이터를 전송하고, TCU의 프로세서로부터 데이터를 수신할 수도 있다.

Rear Side Entertainment(RSE)는 뒷자석 엔터테인먼트를 의미한다. RSE는 차량의 조수석 뒷편 또는 운전석 뒷편에 장착되어 탑승자에게 엔터테인먼트를 제공하는 장치이다. 태블릿(Tablet)도 차량 내부에 구비될 수 있다. RSE 또는 태블릿은 이더넷 통신 기술을 이용하여 TCU의 프로세서로부터 데이터를 수신하고, TCU의 프로세서로 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 사람이 종래의 클라우드 서버를 통해서 원격으로 차량을 제어(Remote Driving Control)하거나, 종래의 클라우드 서버가 차량의 전방카메라/후방카메라/각종 센서의 데이터를 분석하여 차량의 ECU 등 차량에 장착된 장치를 원격 제어할 수 있다. 이때, 차량에 장착된 장치 또는 사용자의 단말이 고용량의 실시간 데이터 서비스(VR/AR, 8K Video스트리밍 등 멀티미디어 데이터)를 사용하고 있으면 원격 제어 데이터를 5msec이내에 차량에 장착된 장치들에게 전달하여 차량을 제어하는 동작(브레이크/속도/방향 제어 등)을 수행할 할 수 없어서 사고발생 가능성이 높아질 수 있다.

본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버는 종래의 클라우드 서버에서 수행하던 비디오(카메라)/오디오/센서 데이터 등 각종 데이터를 수신/저장/전송/분석하는 기능, TCU 및 차량에 장착된 장치들을 관리하는 기능을 수행할 수 있다.

본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버에는 다양한 목적에 따른 동작을 수행하기 위한 MEC 서버 애플리케이션(MEC 서버 앱)이 존재할 수 있다. MEC 서버는 MEC 서버 애플리케이션을 이용하여 본 명세서의 개시에서 설명하는 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 명세서의 개시에 따른 TCU에는 다양한 목적에 따른 동작을 수행하기 위한 MEC 클라이언트 애플리케이션(MEC 클라이언트 앱)이 존재할 수 있다. TCU는 MEC 클라이언트 애플리케이션을 이용하여 본 명세서의 개시에서 설명하는 동작을 수행할 수 있다.

본 명세서의 개시에서 설명할 MEC 서버, 이동통신 네트워크 및 TCU의 동작을 간단하게 설명하면 아래와 같다. 다만, 아래의 설명은 예시에 불과하며, 도 9 내지 도 15에서 MEC 서버, 이동통신 네트워크 및 TCU의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.

MEC 서버는 도로교통법, ISO26262(산업 안전 관련 표준, Road vehicles - Functional safety) 또는 SAE(System Architecture Evolution) 표준 등의 규정을 준수하기 위하여 TCU와 차량 내 ECU의 동작을 감시한다. TCU와 차량 내 ECU의 동작이 규정을 위반하는 경우 사전에 정의된 시나리오에 근거하여 차량의 ECU의 동작을 제어함

MEC 서버는 차량 내의 TCU로부터 수신된 차량에 관련된 정보(예: 엔진 ECU 관련 데이터, RPM(revolutions per minute) ECU 관련 데이터, 휠(Wheel) 관련 데이터, 브레이크 (Brake) 관련 데이터, HVAC(heating, ventilation, & air conditioning) 관련 데이터 등과 같은 차량 내에 장착된 장치들의 상태 정보)를 분석하고, 사전에 정의된 동작 시나리오에 기초하여 TCU와 연결된 차량 내 장치의 동작을 제어하는 기능

MEC 서버가 차량 내의 복수의 타겟 장치에 대한 제어 데이터를 한번에 송신하는 경우, TCU가 복수의 타겟 장치에 제어 데이터를 효율적으로 송신하기 위하여 복수의 통신 기술(CAN/LIN/Flexray/MOST/이더넷)에 기초한 데이터 프레임을 합쳐서 한 개의 메시지로 전송할 수 있다. TCU에서 각각의 통신 기술에 기초한 데이터 프레임을 차량 내의 타겟 장치(예를 들어, ECU, LIN master와 같은 Controller/master)로 전송할 수 있다. MEC 서버로부터 제공받은 제어 데이터의 실행 결과를 TCU가 MEC 서버에 송신하고, MEC 서버는 제어 데이터 전송의 실패/성공 (FAIL/SUCCESS)를 판단할 수 있다.

타겟 장치(MEC 서버가 전송하는 데이터를 수신할 장치)가 제어 데이터(MEC 서버에 의해 전송됨)를 실행한 결과가 FAIL이거나 타겟 장치에서 지연(delay)이 발생한 경우에는 MEC 서버가 동일한 제어 데이터를 미리 결정된 횟수(예를 들어, 10회) 재전송할 수 있다. 이때 MEC 서버는 데이터 레이트가 가장 높은 빔을 이용하여 제어 데이터를 재전송할 수 있다.

안전성(Safety) 확보를 위하여, MEC 서버는 제어 데이터를 5G_sub6Ghz 기지국의 빔 중에서 데이터 레이트가 가장 높은 빔, 5G_mmWave 기지국의 빔 중에서 가장 데이터 레이트가 높은 빔 및 LTE 기지국의 빔 중에서 데이터 레이트가 가장 높은 빔 중 적어도 하나를 선택하여 동일한 제어 명령을 재전송할 수 있다.

MEC 서버는 TCU의 동작 상태를 모니터링하고, TCU의 현재 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, MEC 서버는 TCU의 동작 상태를 모니터링하고, TUC의 현재 상태를 inactive, active, sleeping 및 moving 중 하나로 결정할 수 있다.

MEC 서버는 TCU 로부터 차량에 관련된 정보(예: 차량의 위치에 관련된 정보)를 수신하여 차량의 위치를 관리(예: 수집/분석/제어/기록)할 수 있다.

MEC 서버는 TCU로부터 차량에 관련된 정보(예: 차량의 속도와 관련된 정보)를 수신하여 차량의 속도와 관련된 정보를 관리(예: 수집/분석/제어/기록)할 수 있다. MEC 서버는 차량의 속도와 관련된 정보를 관리하여 차량의 과속 여부, 차량의 안전 속도 준수 여부 등을 판단할 수 있다.

MEC 서버는 TCU로부터 차량에 관련된 정보(예: 엔진 ECU 정보)를 수신하여 엔진 ECU(엔진을 제어하는 ECU) 정보를 관리(예: 수집/분석/제어/기록)할 수 있다.

MEC 서버는 TCU로부터 차량에 관련된 정보(예: 차량에 장착된 센서 및 카메라로부터 수신된 정보)를 수신하여 차량 센서 및 카메라(Lidar, Radar, 및 전방/후방/측정/캐빈 카메라) 정보 관리 (예: 수집/분석/제어/기록)할 수 있다.

MEC 서버는 차량 센서 및 카메라 정보를 분석한 결과, 보행자, 장애물 등과 차량의 충돌이 예상되면 응급 상황 대응 시나리오에 기초하여 TCU에 제어 데이터를 전송함으로써 차량 내의 ECU(엔진 ECU, 브레이크 ECU 등)를 제어할 수 있다.

차량에 장착된 장치들(ECU 등)에 전송하는 제어 데이터(ECU, MOST, LIN, FlexRay 등에 기초한 데이터)와 멀티미디어 서비스(AR/VR/비디오/오디오 등 고용량 실시간 데이터)에 사용되는 일반 데이터를 구분할 수 있도록, MEC 서버는 TCU에 전송할 데이터의 종류별로 태그를 포함시킨 메시지를 TCU에게 송신할 수 있다.

TCU는 MEC 서버로부터 수신한 메시지에 포함된 데이터의 태그를 확인한 후, 차량 제어에 사용되는 제어 데이터를 먼저 메모리의 버퍼에 저장할 수 있다. 그리고 TCU는 제어 데이터를 메모리에서 먼저 ECU 컨트롤러 등의 장치에 전송하고, 이후에 고용량 실시간 데이터(즉, 일반 데이터)는 제어 데이터를 전송한 이후에 전송할 수 있다.

TCU는 MEC 서버로수터 수신한 제어 데이터가 다수인 경우, 제어 데이터의 태그의 우선 순위에 따라 높은 우선 순위의 제어 데이터부터 차량에 장착된 장치에 전송할 수 있다.

MEC 서버는 일반 데이터의 요구 사항(Requirement)(지연 시간 등)을 고려하여 일반 데이터의 서비스 별로 타임 아웃이 발생하지 않도록 일반 데이터를 TCU에 전송할 수 있다.

또한, 일반 데이터의 요구 사항(Requirement)(지연 시간 등)을 고려하여 일반 데이터의 서비스 별로 타임 아웃이 발생하지 않도록, TCU도 MEC 서버로부터 수신한 일반 데이터를 차량에 장착된 장치들에 전송할 수 있다.

참고로, 본 명세서에서 제어 데이터는 차량에 장착된 장치 중 자율 주행에 관련된 장치 및 차량을 제어하는 장치를 제어하는 명령어를 포함하는 데이터를 의미한다. 제어 데이터는 예를 들어, CAN, LIN, Flexray, MOST 등의 통신 기술에 기초한 데이터와 HD-MAP 등 자율 주행에 사용되는 지형에 관한 데이터를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 일반 데이터는 차량에 장착된 장치 중 자율 주행에 직접적으로 관련되지 않은 장치 및 차량에 탑승한 사용자의 단말에 전송할 데이터를 의미한다. 일반 데이터는 멀티미디어 서비스(AR/VR/비디오/오디오)에 연관된 데이터 및 기타 고용량 실시간 데이터를 포함한다.

배경기술 항목에서 설명한 바와 같이, 기존에는 MEC 서버와 차량에 장착된 TCU 간의 데이터 송수신이 신속하고 효율적으로 수행될 수 있는 방안이 없었다.

다른 예를 들어, TCU의 이더넷 통신 속도는 TCU의 구현에 따라 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps 등 다양할 수 있다. 차량에 탑승한 사용자가 TCU의 이더넷 통신 속도 이상의 멀티미디어 서비스를 이용하고자 할 수 있다. 그러면, TCU는 TCU의 이더넷 통신 속도가 멀티미디어 서비스가 요구하는 데이터 레이트 미만임에도 불구하고, MEC 서버에 멀티미디어 서비스에 연관된 데이터를 요청하게 된다. 이에 따라, 종래에는 MEC 서버가 TCU의 이더넷 통신 속도를 고려하지 않고, 해당 멀티미디어 서비스에 연관된 클라우드 서버로부터 데이터를 수신하여 수신된 데이터를 TCU에 전송하였다. 그러면, TCU는 TCU의 이더넷 통신 속도 이상의 데이터 레이트를 갖는 데이터를 수신하게 됨으로써 사용자에게 적절하게 멀티미디어 서비스를 제공할 수 없었다.

본 명세서의 개시는 전술한 문제점을 해결하기 위한 방안을 제안한다.

이하에서, 도 9 내지 도 15을 참조하여 본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버, TCU 및 이동통신 네트워크(기지국을 포함)의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 하나의 TCU가 존재하는 경우를 중심으로 본 명세서의 개시를 설명하지만, 이는 예시에 불과하며, 복수의 TCU가 존재하는 경우에도 본 발명에서 설명하는 동작들이 적용될 수 있다.

도 9는 본 명세서의 개시에 따른 TCU, MEC 서버 및 이동통신 네트워크의 동작의 예시를 나타낸 신호 흐름도이다.

TCU는 TCU의 전원이 켜지고 리눅스와 같은 OS(운영 체체: Operating System)가 부팅되면, TCU는 부팅 시퀀스에 따라서 MEC 클라이언트 앱을 실행할 수 있다. TCU는 MEC 클라이언트 앱을 실행하면, TCU 내의 장치들이 로딩되어 동작되는지 확인할 수 있다. 또한, TCU는 TCU와 통신하는 각 컨트롤러, 마스터, 슬레이브 등 차량 내 장치들의 ID 및 각각의 장치들의 ID 별로 설정값을 읽어올 수 있다. 여기서, ID는 ECU ID, Slave ID 등을 포함할 수 있다.

TCU는 MEC 클라이언트 앱을 이용하여 이더넷 컨트롤러의 전송 속도를 확인할 수 있다. 즉, TCU는 TCU의 이더넷 통신 속도를 확인할 수 있다. 여기서, TCU의 이더넷 통신 속도는 1Gbps, 10Gbps, 100Mbps 등 다양할 수 있다.

TCU의 전원이 켜지면, 차량 내의 각 장치들은 부팅 시퀀스에 따라서 각 장치들이 사용하는 앱을 실행할 수 있다. 그리고, 각 장치들은 부팅 시퀀스를 완료하면, TCU에게 부팅이 완료되었음을 알려줄 수 있다. 예를 들어, RSE의 경우, TCU의 전원이 켜지면 RSE는 RSE 에이전트 애플리케이션을 부팅 시퀀스에 따라 실행하며, 초기화 과정을 수행할 수 있다. 여기서, 초기화 과정은 RSE의 이더넷 드리이버 로딩, RSE의 GUI(Graphical User Interface) 화면 표시 등을 포함할 수 있다. 그리고, RSE는 이더넷 통신을 이용하여 TCU에게 부팅이 완료되었음을 알려줄 수 있다.

차량 내의 장치들은 각 장치들의 동작에 따라 또는 사용자의 조작에 따라 TCU에게 데이터를 요청할 수 있다. 이에 대해서는 단계(S906)에서 자세히 설명하기로 한다.

일례로, VR 장치는 VR 장치 내의 메모리에 저장된 VR 에이전트 애플리케이션(VR 앱)을 이용하여 사용자가 요청하는 컨텐츠(즉, VR 서비스)를 모니터링할 수 있다. 사용자가 VR 장치를 통해 특정 컨텐츠를 선택하면, VR 장치는 VR 앱을 이용하여 TCU에게 사용자가 요청한 컨텐츠의 ID(VR 서비스의 ID), 해당 컨텐츠가 요구하는 데이터 레이트에 대한 정보를 전송할 수 있다. 그러면, TCU는 MEC 클라이언트 앱을 이용하여 MEC 서버에게 VR 컨텐츠에 연관된 데이터 요청 메시지를 전송할 수 있다.

다른 일례로, 사용자가 RSE를 터치하여 특정한 8K 비디오 재생을 요청하면, RSE는 사용자가 요청한 비디오 서비스의 ID와 해당 비디오 서비스의 데이터 레이트를 TCU에 전송할 수 있다. 그러면, TCU는 MEC 서버에 RSE의 비디오 서비스에 연관된 데이터 요청 메시지를 전송할 수 있다.

도 9를 참조하면, 단계(S901)에서, MEC 서버는 기지국을 포함하는 이동통신 네트워크로부터 기지국에 연결된 TCU 정보를 수신할 수 있다. 이하에서, 이동통신 네트워크는 기지국을 포함하는 이동통신 네트워크를 의미한다. MEC 서버는 기지국에 연결된 모든 TCU에 대한 정보를 수신할 수 있다. TCU 정보는 TCU ID의 리스트, TCU와 기지국 간의 채널에 대한 정보, TCU와 기지국 간의 통신에 대한 타이밍 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, TCU 정보는 각 TCU 별 서비스 리스트, 각 TCU 별 서비스 각각의 지연 요구사항, 각 TCU 별 서비스 각가의 최소 데이터 레이트 요구 사항에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

단계(S902)에서, MEC 서버는 이동통신 네트워크로 파일럿 신호를 전송하고, 이동통신 네트워크에 포함된 기지국이 TCU에게 파일럿 신호를 전송할 수 있다. MEC 서버는 5G 기지국(sub 6Ghz)의 적어도 하나의 송신 빔, 5G 기지국(mmWave)의 적어도 하나의 송신 빔, LTE 기지국의 적어도 하나의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 적어도 하나의 송신 빔을 이용하여 파일럿 신호를 브로드캐스팅 할 수 있다.

단계(S903)에서, TCU는 수신된 파일럿 신호에 기초하여 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 채널 상태 정보는 CQI(Channel Quality Indicator)일 수 있다.

단계(S904)에서, TCU는 기지국에 채널 상태 정보를 전송할 수 있다. 그러면, 이동 통신 네트워크는 채널 상태 정보를 MEC 서버에 전송할 수 있다.

단계(S905)에서, MEC 서버는 기지국의 복수의 송신 빔과 TCU의 복수의 수신 빔의 조합에 대해 이용 가능한 데이터 레이트를 결정할 수 있다.

예를 들어, MEC 서버는 채널 상태 정보에 기초하여 아래 표 1과 같이 이용 가능한 데이터 레이트 그룹을 결정할 수 있다.

R(t)= { R_i,1,1(t), R_i,1,2(t), R_i,j,k(t),...., R_i,1,U(t), R_i,2,1(t), R_i,2,2(t), R_i,j,k(t),...., R_i,2,X(t), R_i,3,1(t), R_i,3,2(t), R_i,j,k(t),...., R_i,3,Y(t), R_i,4,1(t), R_i,4,2(t), R_i,j,k(t),...., R_i,4,Z(t)}

t는 MEC 서버가 데이터 레이트를 결정한 시점일 수 있다. 여기서, i는 TCU의 ID를 나타내는 인덱스이고, j는 기지국의 종류를 나타내는 인덱스이고, k는 각각의 기지국에서 송신 빔의 순번을 나타내는 인덱스일 수 있다.

t는 TCU가 데이터 레이트를 결정한 시점일 수 있다. 여기서, i는 TCU를 나타내는 인덱스이고, j는 기지국의 종류를 나타내는 인덱스이고, k는 각각의 기지국에서 송신 빔의 순번을 나타내는 인덱스일 수 있다.

예를 들어, j의 예시는 아래와 같다.

j=1　: 5G 기지국(mmWave)

j=2　: 5G 기지국(sub6Ghz)

j=3　: LTE 기지국

j=4　: WiFi 기지국

k는 각각의 기지국에 대해, 해당 기지국의 최대 빔 개수만큼 존재할 수 있다. 예를 들어, 5G 기지국(mmWave)의 최대 빔 개수가 U개인 경우, j=1일 때 k=1~U일 수 있다. 5G 기지국 (sub6Ghz)의 최대 빔 개수가 X개인 경우, j=2일 때 k=1~X일 수 있다. LTE 기지국의 최대 빔 개수가 Y개인 경우, j=3일 때 k=1~Y일 수 있다. WiFi 기지국의 최대 빔 개수가 Z개인 경우, j=4일 때 k=1~Z일 수 있다.

단계(S906)에서, TCU는 차량에 장착된 적어도 하나의 장치로부터 데이터 요청 메시지를 수신할 수 있다. 차량 내의 장치들은 각 장치들의 동작에 따라 또는 사용자의 조작에 따라 TCU에게 데이터를 요청할 수 있다.

구체적인 예를 들면, MEC 서버가 복수의 TCU와 통신하는 경우, TCU 각각은 아래 표 2의 예시와 같이 차량에 장착된 적어도 하나의 장치로부터 데이터 요청 메시지를 수신할 수 있다.

TCU 인덱스 i	서비스 목록(서비스 인덱스 s)	지연 요구 사항	최소 데이터 레이트 요구 사항S_i,S(t)
1	VR(s=1)	10msec	S_1,1(t)=5Gbps
1	오디오(s=2)	100msec	S_1,2(t)=100kbps
2	VR(s=1)	5msec	S_2,1(t)=10Gbps
2	비디오(s=2)	150msec	S_2,2(t)=1Gbps
3	VR(s=1)	20msec	S_3,1(t)=25Gbps
	안전(safety)에 연관된 제어 데이터(브레이크 ECU 제어 데이터) (s=2)	2msec	S_3,2(t)=400kbps
	안전에 연관된 제어 데이터(엔진 ECU 제어 데이터) (s=3)	3msec	S_3,3(t)=200kbps

표 2는 MEC 서버와 통신하는 3개의 TCU 각각의 서비스와 요구 사항의 예시를 나타낸다.표 2에서, S_i,S(t)는 최소 데이터 레이트 요구사항을 나타낸다. 여기서 i는 TCU 인덱스이며, s는 각각의 TCU가 요청하는 데이터에 연관된 서비스의 인덱스이다.

VR 서비스, 오디오 서비스, 비디오 서비스는 일반 데이터에 연관된 서비스의 예시이다. 브레이크 ECU 제어 데이터, 엔진 ECU 제어 데이터는 제어 데이터에 연관된 서비스의 예시이다. 제어 데이터 중에서는 차량 주행 시의 안전에 연관된 제어 데이터가 있을 수 있다. 예를 들어, 안전에 연관된 제어 데이터는 브레이크 ECU 제어 데이터, 엔진 ECU 제어 데이터, 스티어링 휠 LIN 제어 데이터 등과 같이 차량의 속도, 방향 등과 연관된 제어 데이터일 수 있다.

표 2를 참조하면, TCU-1(i=1인 TCU)는 VR 장치 및 AVN으로부터 데이터 요청 메시지를 수신할 수 있다. TCU-1이 VR 장치로부터 수신한 데이터 요청 메시지는 VR 서비스의 지연 요구 사항에 대한 정보(10ms) 및 최소 데이터 레이트 요구 사항에 대한 정보(S_1,1(t)=5Gbps)를 포함할 수 있다. 그리고, TCU-1이 AVN 으로부터 수신한 데이터 요청 메시지는 오디오 서비스의 지연 요구 사항에 대한 정보(100ms) 및 최소 데이터 레이트 요구 사항에 대한 정보(S_1,2(t)=100kbps)를 포함할 수 있다.

단계(S907)에서, TCU는 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보 및 메모리의 가용 버퍼 사이즈에 대한 정보를 획득할 수 있다. 참고로, TCU는 TCU의 전원이 켜질 때 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 미리 획득할 수 있으므로, 단계(S907)에서 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 획득하는 동작은 생략될 수 있다. 또한, TCU는 TCU의 메모리의 총 버퍼 사이즈에 대한 정보도 획득할 수 있다. TCU가 가용 버퍼 사이즈에 대한 정보를 획득하는 시점 t의 가용 버퍼 사이즈를 B_i(t)로 정의할 수 있다. 시점 t의 TCU의 가용 버퍼 사이즈 B_i(t)는 다운링크 데이터 저장용 버퍼(B_i,d(t))와 업링크용 데이터 저장용 버퍼(B_i,u(t))로 구분된다. 버퍼(B_i(t))는 업링크 데이터의 양과 다운링크 데이터의 양에 따라서 B_i,d(t)와 B_i,u(t)로 분배가 된다. B_i,d(t)는 TCU가 MEC서버로부터 다운받은 데이터를 버퍼링한 후에 이더넷 컨트롤러 및 각 ECU 컨트롤러에게 전달하는 용도로 사용된다. B_i,u(t)는 TCU가 각종 ECU 컨트롤러와 이더넷 컨트롤러로부터 수신된 데이터를 저장한 후에 5G 송수신부(mmWave, sub6Ghz), LTE 송수신부 및 WiFi 송수신부를 통하여 기지국을 통하여 MEC서버에게 데이터를 업로딩할 때에 사용된다.그리고, TCU가 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 획득하는 시점 t의 TCU의 이더넷 통신 속도는 E_i(t)로 정의할 수 있다. 여기서, 이더넷 통신 속도는 TCU의 구현에 따라 하드웨어적으로 미리 정해진 값이기 때문에, 시간에 따라 변하지 않을 수 있다.

단계(S908)에서, TCU는 데이터 요청 메시지를 기지국에 전송하고, 이동통신 네트워크는 데이터 요청 메시지를 MEC 서버에 전송할 수 있다. 데이터 요청 메시지에는 일반 데이터 또는 제어 데이터 중 적어도 하나에 대한 데이터 요청 메시지를 포함할 수 있다. 표 2를 예로 들어 설명하면, TCU-1 및 TCU-2가 전송하는 데이터 요청 메시지는 일반 데이터에 대한 데이터 요청 메시지만 포함할 수 있다. 그리고, TCU-3이 전송하는 데이터 요청 메시지는 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지 및 일반 데이터에 대한 데이터 요청 메시지를 모두 포함할 수 있다.

여기서, 데이터 요청 메시지는 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보, TCU가 요청하는 데이터의 종류에 대한 정보 또는 TCU 가 요청하는 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 데이터의 종류에 대한 정보는 표 2의 예시와 같이, TCU가 MEC 서버에 요청하는 데이터의 종류가 일반 데이터인지, 제어 데이터인지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터의 종류에 대한 정보는 표 2의 예시와 같이 TCU가 요청하는 데이터와 연관된 서비스에 대한 정보를 포함할 수 있다.

표 2의 TCU-3의 경우를 예로 들면, TCU-3의 데이터 요청 메시지는 데이터의 종류에 대한 정보(i)일반 데이터에 연관된 VR 서비스(s=1), ii)제어 데이터에 연관된 브레이크 ECU 제어 데이터(s=2) 및 엔진 ECU 제어 데이터(s=3)), 각각의 서비스의 지연 요구 사항에 대한 정보(s=1의 지연 요구 사항은 20ms, s=2의 지연 요구 사항은 2ms, s=3의 지연 요구 사항은 3ms) 및 TCU-3이 요구하는 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보(S_3,1(t)=25Gbps, S_3,2(t)=400kbps 및 S_3,3(t)=200kbps)를 포함할 수 있다.

MEC 서버는 데이터 요청 메시지에 VR 서비스 또는 RSE 서비스 등 일반 데이터에 대한 요청이 포함된 경우, 해당 일반 데이터에 관련된 클라우드 서버에 데이터 요청 메시지를 전송할 수 있다.

예를 들어, MEC 서버는 MEC 서버 VR 앱을 이용하여 VR 클라우드 서버에게 TCU가 요청한 VR 서비스의 ID(또는 컨텐츠 ID)와 화질(예: 8K, 60frame/sec)에 대한 정보, 데이터 레이트에 대한 정보를 전송하여 VR 서비스에 대한 데이터를 요청할 수 있다. 다른 예를 들어, MEC 서버는 MEC 서버 비디오 앱을 이용하여 차량 내의 RSE, 태블릿 또는 단말 등이 요청한 비디오 서비스의 ID(또는 컨텐츠 ID, 화질(예: 4K, 60frame/sec)에 대한 정보, 데이터 레이트에 대한 정보를 전송하여 비디오 서비스에 대한 데이터를 요청할 수 있다.

단계(S909)에서, MEC 서버는 데이터 요청 메시지 및 이용 가능한 데이터 레이트에 기초하여 데이터의 전송에 사용될 송신 빔을 결정할 수 있다.

MEC 서버는 데이터 요청 메시지 및 이용 가능한 데이터 레이트에 기초하여 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔, 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔, LTE 기지국의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 송신 빔의 조합 중에서 TCU가 요청하는 데이터를 제공할 수 있는 최적의 송신 빔의 조합을 결정할 수 있다. 즉, MEC 서버는 TCU가 요청하는 데이터의 요구사항을 충족시킬 수 있는 송신 빔의 조합을 결정할 수 있다.

단계(S909)에 대한 구체적인 예시는 이하에서 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.

단계(S910)에서, MEC 서버는 데이터 및 송신 빔에 대한 정보를 이동통신 네트워크에 전송할 수 있다. 송신 빔에 대한 정보는 기지국이 데이터의 전송에 사용될 송신 빔을 파악하는데 사용될 수 있다. 기지국은 송신 빔에 대한 정보에 기초하여 MEC 서버가 결정한 송신 빔을 이용하여 TCU로 데이터를 전송할 수 있다.

단계(S911)에서, TCU는 수신된 데이터를 적어도 하나의 장치에 전송할 수 있다. 표 2의 TCU-2를 예로 들면, TCU-2는 MEC 서버로부터 일반 데이터(VR 서비스 관련 데이터 및 비디오 서비스 관련 데이터)를 수신하고, 수신된 일반 데이터를 VR 장치 및 RSE에 전송할 수 있다.

도 10은 MEC 서버가 TCU에 제어 데이터 및 일반 데이터를 전송하는 예시를 나타낸다.

도 10에는 도 9에서 설명한 MEC 서버, 이동통신 네트워크, TCU의 동작에 따라 MEC 서버가 제어 데이터 및 일반 데이터를 전송하는 예시가 도시된다.

도 10의 예시는 TCU가 도 9의 단계(S908)에서 VR 서비스에 연관된 일반 데이터 및 브레이크 ECU 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지를 전송한 경우를 설명한다.

MEC 서버는 데이터 요청 메시지를 수신하면, 단계(S909)에서 설명한 동작을 수행할 수 있다. MEC 서버는 데이터 레이트가 가장 높은 제2 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔을 이용하여 브레이크 ECU 제어 데이터를 전송할 수 있다. 그리고, MEC 서버는 제1 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔 1개, 제2 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔 1개, LTE 기지국의 송신 빔 1개를 이용하여 VR 서비스에 연관된 일반 데이터를 전송할 수 있다.

TCU의 프로세서는 LTE 모듈의 수신 빔, 5G 모듈 (sub6GHz)의 수신 빔, 5G 모듈 (mmWave)의 수신 빔을 이용하여 일반 데이터 및 제어 데이터를 수신할 수 있다. 그리고, 프로세서는 메모리에 일반 데이터 및 제어 데이터를 버퍼링한 후 VR 장치 및 브레이크 ECU에 일반 데이터 및 제어 데이터를 전송할 수 있다.

도 11은 도 9의 단계 S909의 일 예를 나타낸 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 단계(S1101)에서, MEC 서버는 TCU가 요청하는 데이터가 제어 데이터인지 여부를 결정할 수 있다. TCU가 요청하는 데이터가 제어 데이터인 경우, MEC 서버는 단계(S1102)를 수행할 수 있다. TCU가 요청하는 데이터 제어 데이터가 아닌 경우(즉, 일반 데이터인 경우), MEC 서버는 단계(S1103)을 수행할 수 있다.

구체적으로, MEC 서버는 데이터 요청 메시지에 복수의 데이터에 대한 데이터 요청 메시지가 포함된 경우, 복수의 데이터에 대한 데이터 요청 메시지 각각에 대해 단계(S1101)를 수행할 수 있다.

예를 들어, 표 2의 TCU-3의 예시와 같이, 데이터 요청 메시지에 2개의 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지 및 1개의 일반 데이터에 대한 데이터 요청 메시지가 포함된 경우가 있을 수 있다. 그러면, MEC 서버는 2개의 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지에 대해 단계(S1102)를 수행하고, 1개의 일반 데이터에 대한 데이터 요청 메시지에 대해 단계(S1103)를 수행할 수 있다.

또는, MEC 서버는 단계(S1101)에서 TCU가 요청하는 데이터가 안전에 연관된 제어 데이터인지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, MEC 서버는 TCU가 요청하는 데이터가 브레이크 ECU 제어 데이터, 엔진 ECU 제어 데이터, 스티어링 휠 LIN 제어 데이터 등과 같이 차량의 속도, 방향 등과 연관된 제어 데이터인 경우 단계(S1102)를 수행할 수 있다. MEC 서버는 TCU가 요청하는 데이터가 루프 탑 LIN 제어 데이터, 비디오 MOST 제어 데이터 등 안전과 연관되지 않은 제어 데이터이거나 일반 데이터인 경우 단계(S1103)을 수행할 수 있다.

단계(S1102)에서, MEC 서버는 데이터 레이트가 가장 높은 송신 빔을 데이터의 전송에 사용될 송신 빔으로 결정할 수 있다.

예를 들어, MEC 서버는 제어 데이터가 안전에 연관된 제어 데이터인 경우, 단계(S905)에서 결정된 이용 가능한 데이터 레이트 중 가장 높은 데이터 레이트를 갖는 송신 빔을 이용하여 제어 데이터를 전송할 수 있다.

TCU가 전송한 데이터 요청 메시지에 복수의 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지가 포함된 경우, 미리 설정된 안전 정책에 기초하여 제어 데이터의 우선 순위 순서대로 데이터 레이트가 높은 송신 빔을 복수의 제어 데이터 각각에 대해 할당할 수 있다. 표 2의 TCU-3의 예를 들면, 브레이크 제어 데이터의 우선 순위가 엔진 ECU 제어 데이터의 우선 순위보다 높을 수 있다. 그러면, MEC 서버는 표 1의 R(t)의 원소 중에서 가장 큰 데이터 레이트(max R(t)인 원소)에 대응하는 송신 빔을 브레이크 제어 데이터에 할당하고, 할당된 원소는 그룹 R(t)에서 제거할 수 있다. 그리고, MEC 서버는 R(t)의 원소 중에서 그 다음으로 큰 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔을 엔진 ECU 제어 데이터에 할당하고, 할당된 원소는 그룹 R(t)에서 제거할 수 있다.

또는, MEC 서버는 단계(S1102)에서 제어 데이터의 최소 데이터 레이트 요구 사항 이상의 데이터 레이트를 갖는 송신 빔 중에서 채널 상태가 가장 좋은 송신 빔 또는 커버리지가 가장 넓은 송신 빔을 데이터의 전송에 사용될 송신 빔으로 결정할 수도 있다. 예를 들어, MEC 서버는 R(t)의 원소 중에서 S_3,2(t) 이상인 데이터 레이트를 갖고, 신호 세기가 가장 세거나 커버리지가 넓은 송신 빔(예: LTE 기지국의 송신 빔 중 데이터 레이트가 가장 높은 송신 빔)을 브레이크 ECU 제어 데이터의 송신 빔으로 할당할 수 있다. TCU가 전송한 데이터 요청 메시지에 복수의 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지가 포함된 경우, 제어 데이터의 우선 순위 순서대로 제어 데이터의 최소 데이터 레이트 요구 사항 이상의 데이터 레이트를 갖는 송신 빔 중에서 채널 상태가 가장 좋은 송신 빔 또는 커버리지가 가장 넓은 송신 빔을 복수의 제어 데이터 각각에 대해 할당할 수 있다.

단계(S1103)에서, MEC 서버는 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보, TCU가 요청하는 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보(예: 최소 데이터 레이트 요구 사항) 및 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 테이터의 전송에 사용될 송신 빔을 결정할 수 있다.

구체적으로, MEC 서버는 일반 데이터 또는 안전에 연관되지 않은 제어 데이터의 최소 데이터 레이트 요구 사항(예: 표 2의 S_i,S(t))와 TCU의 이더넷 통신 속도(예: E_i(t))를 비교할 수 있다. MEC 서버는 최소 데이터 레이트 요구 사항이 TCU의 이더넷 통신 속도보다 크면, MEC 서버는 해당 데이터에 연관된 클라우드 서버에 데이터를 요청할 때, 데이터 레이트를 TCU의 이더넷 통신 속도 이하로 낮추도록 요청할 수 있다. 예를 들어, 표 2의 S_3,1(t)가 E₃(t)보다 크면, MEC 서버는 VR 클라우드 서버에게 VR 서비스에 연관된 일반 데이터의 데이터 레이트를 E₃(t) 이하로 낮춰서 제공하도록 요청할 수 있다.

MEC 서버는 데이터의 전송에 사용될 송신 빔을 결정하기 위해, 데이터의 최소 데이터 레이트 요구 사항과 TCU의 이더넷 통신 속도를 비교한 결과 P_i,s(t)를 이용할 수 있다. 여기서, P_i,s(t)=min{S_i,S(t), E_i(t)}를 의미할 수 있다. 즉, P_i,s(t)는 S_i,S(t)가 E_i(t)보다 작거나 같은 값일 경우 S_i,S(t)가 되고, P_i,s(t)는 S_i,S(t)가 E_i(t)보다 큰 값일 경우 E_i(t)가 된다.

표 1의 R(t)에서 P_i,s(t) 값 이상의 데이터 레이트를 갖는 원소가 있는 경우, MEC 서버는 P_i,s(t) 값 이상의 데이터 레이트를 갖는 원소를 선택하고, 해당 원소에 대응하는 기지국의 송신 빔을 데이터의 전송에 사용할 송신 빔으로 결정할 수 있다. 이때, MEC 서버는 P_i,s(t) 값 이상의 데이터 레이트를 갖는 원소 중 데이터 레이트가 가장 큰 원소를 선택할 수 있다. 또는, MEC 서버는 P_i,s(t) 값 이상의 데이터 레이트를 갖는 원소 중 채널 상태가 가장 좋은 송신 빔 또는 커버리지가 가장 넓은 송신 빔에 대응하는 원소를 선택할 수도 있다.

표 1의 R(t)에서 P_i,s(t) 값 이상의 데이터 레이트를 갖는 원소가 없는 경우, MEC 서버는 R(t)에서 복수의 원소를 선택하여 데이터의 전송에 사용할 송신 빔으로 결정할 수 있다. MEC 서버는 R(t)에서 복수의 원소를 선택할 때, 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔, 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔, LTE 기지국의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 송신 빔의 순서로 데이터 레이트가 높은 송신 빔 중에서 원소 하나씩을 추가로 선택할 수 있다. 그리고, MEC 서버는 R(t)에서 원소를 하나씩 추가로 선택할 때마다, 추가된 원소들의 데이터 레이트의 합을 결정하고, 결정된 데이터 레이트의 합이 P_i,s(t) 값 이상이면, 추가된 원소들 각각에 대응하는 송신 빔을 데이터의 전송에 사용될 송신 빔으로 결정할 수 있다. MEC 서버는 추가된 원소들의 데이터 레이트의 합을 결정하고, 결정된 데이터 레이트의 합이 P_i,s(t) 값 이하이면, 결정된 데이터 레이트의 합이 P_i,s(t) 값 이상이 될 때까지 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔, 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔, LTE 기지국의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 송신 빔의 순서로 데이터 레이트가 높은 송신 빔 중에서 원소 하나씩을 추가할 수 있다.

아래 표 3은 MEC 서버가 단계(S909)를 수행하여 송신 빔을 결정한 예시를 도시한다.

기지국의 종류 인덱스(j)	서비스 및 서비스에 할당된 송신 빔	지연 요구 사항	최소 데이터 레이트 요구 사항
1 (5G 기지국(mmWave))	R_i,1,1(t)	2msec	S_3,2(t)=400kbps
2 (5G 기지국(sub 6Ghz))	R_i,2,3(t)	3msec	S_3,3(t)=200kbps
3 (LTE 기지국)	VR(s=1), R_i,3,1(t)	20msec	S_3,1(t)=25Gbps
4 (WiFi 기지국)	VR(s=1), R_i,4,2(t)	20msec	S_3,1(t)=25Gbps

표 3은 표 2의 TCU-3의 예시(즉, i=3)를 나타낸다.표 3을 참조하면, MEC 서버는 TCU-3의 VR 서비스(s=1)에 대해, LTE 기지국의 송신 빔 한 개(송신 빔 인덱스=1, 데이터 레이트=R_i,3,1(t)), WiFi 기지국의 송신 빔 한 개(송신 빔 인덱스=2, 데이터 레이트= R_i,4,2(t))를 VR 서비스에 연관된 데이터를 전송하는 송신 빔으로 결정할 수 있다.

또한, 표 3을 참조하면, MEC 서버는 TCU-3의 브레이크 ECU 제어 데이터(s=2)에 대해, 5G 기지국(mmWave) 기지국의 송신 빔 한 개(송신 빔 인덱스=1, 데이터 레이트= R_i,1,1(t))를 브레이크 ECU 제어 데이터를 전송하는 송신 빔으로 결정할 수 있다. 그리고, MEC 서버는 TCU-3의 엔진 ECU 제어 데이터(s=3)에 대해, 5G 기지국(sub 6GHz)의 송신 빔 한 개(송신 빔 인덱스=3, 데이터 레이트= R_i,2,3(t))를 엔진 ECU 제어 데이터를 전송하는 송신 빔으로 결정할 수 있다.

MEC 서버는 TCU가 데이터 요청 메시지를 통해 요청한 모든 데이터에 대해 송신 빔이 할당될 때까지 단계(S909)를 수행할 수 있다. 즉, MEC 서버는 데이터 요청 메시지에 포함된 모든 서비스에 대해 송신 빔을 할당할 때까지 단계(S909)를 수행할 수 있다. 즉, MEC 서버는 모든 서비스 인덱스 s에 대해서 단계(S909)를 수행할 수 있다. MEC 서버는 서비스 인덱스 s가 작은 순서대로 또는 큰 순서대로 단계(S909)를 수행할 수 있다. 또는, MEC 서버는 서비스 인덱스 s 중에서 제어 데이터에 연관된 서비스 인덱스부터 단계(S909)를 수행한 뒤에 일반 데이터에 연관된 서비스 인덱스에 대해 단계(S909)를 수행할 수 있다. 또는, MEC 서버는 서비스 인덱스 s 중에서 안전에 연관된 제어 데이터에 연관된 서비스 인덱스부터 단계(S909)를 수행한 뒤에 안전에 연관되지 않은 제어 데이터 또는 일반 데이터에 연관된 서비스 인덱스에 대해 단계(S909)를 수행할 수 있다.

MEC 서버는 복수의 TCU로부터 데이터 요청 메시지를 수신한 경우, 복수의 TCU 모두에 대해 단계(S909)를 수행할 수 있다. MEC 서버는 TCU 인덱스 i가 낮은 순서대로 또는 높은 순서대로 TCU 모두에 대해 단계(S909)를 수행할 수 있다. 또는, MEC 서버는 데이터 요청 메시지에 제어 데이터에 대한 데이터 요청 메시지를 포함하는 TCU에 대해 우선적으로 단계(S909)를 수행하고, 남은 TCU에 대해 단계(S909)를 수행할 수도 있다. 또는, MEC 서버는 복수의 TCU 모두에 대해 동시에 단계(S909)를 수행할 수도 있다.

도 12은 본 명세서의 개시에 따른 MEC 서버의 동작의 예시를 나타낸다.

도 12의 예시는 도 8 내지 도 11에서 설명한 MEC 서버의 동작을 간략하게 설명한 도면이다. MEC 서버는 도 8 내지 도 11를 참조하여 설명한 동작을 모두 수행할 수 있다.

도 12을 참조하면, 단계(S1201)에서, MEC 서버는 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 기지국을 포함하는 이동통신 네트워크로부터 수신할 수 있다.

MEC 서버는 단계(S1201)를 수행하기 전에 이동통신 시스템으로부터 기지국에 연결된 TCU에 대한 정보를 수신할 수 있다. TCU에 대한 정보는 TCU의 ID, TCU의 서비스 리스트, TCU의 딜레이 요구사항 또는 TCU의 최소 데이터 레이트 요구사항 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

단계(S1202)에서, MEC 서버는 채널 상태 정보에 기초하여 기지국의 복수의 송신 빔과 TCU의 복수의 수신 빔의 조합에 대해 이용가능한 데이터 레이트를 결정할 수 있다.

단계(S1203)에서, MEC 서버는 TCU의 데이터 요청 메시지를 이동통신 네트워크로부터 수신할 수 있다. 데이터 요청 메시지는 TCU가 요청하는 제1 데이터에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 데이터 요청 메시지는 데이터 요청 메시지는 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 제1 데이터에 관련된 정보는 제1 데이터의 종류에 대한 정보(예: 일반 데이터인지 제어 데이터인지 여부에 대한 정보, 어떤 서비스에 연관된 데이터인지에 대한 정보) 및 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보는 제1 데이터의 최소 데이터 레이트 요구 사항에 대한 정보를 포함할 수 있다.

단계(S1204)에서, MEC 서버는 TCU의 데이터 요청 메시지 및 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 제1 데이터의 전송에 사용될 제1 송신 빔을 결정할 수 있다.

제1 데이터의 종류가 상기 차량의 동작을 제어하는데 사용되는 제어 데이터인 경우, MEC 서버는 제1 송신 빔을 상기 기지국의 복수의 송신 빔 중에서 결정된 이용가능한 데이터 레이트 중 가장 큰 값을 갖는 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔으로 결정할 수 있다. 제1 데이터가 복수의 제어 데이터를 포함하는 경우(예: 표 2의 TCU-3가 브레이크 제어 데이터 및 엔진 ECU 제어 데이터를 요청하는 경우), MEC 서버는 복수의 제어 데이터 각각에 대한 제1 송신 빔을, 복수의 제어 데이터의 우선 순위가 높은 순서대로 큰 값의 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔으로 결정할 수 있다.

제1 데이터의 종류가 일반 데이터인 경우, MEC 서버는 제1 송신 빔을 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보, 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보 및 결정된 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 결정할 수 있다.

단계(S1205)에서, MEC 서버는 제1 데이터 및 제1 송신 빔에 대한 정보를 이동통신 네트워크로 전송할 수 있다. 제1 송신 빔에 대한 정보는 기지국이 제1 송신 빔을 이용하여 제1 데이터를 TCU로 전송하는데 사용될 수 있다.

도 13는 본 명세서의 개시에 따른 TCU의 동작의 예시를 나타낸다.

도 12의 예시는 도 8 내지 도 11에서 설명한 TCU의 동작을 간략하게 설명한 도면이다. TCU는 도 8 내지 도 11를 참조하여 설명한 동작을 모두 수행할 수 있다.

도 13을 참조하면, 단계(S1301)에서, TCU는 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. TCU는 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하고, 수신된 파일럿 신호에 기초하여 채널 상태 정보를 결정할 수 있다. 그리고, TCU는 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.

단계(S1302)에서, TCU는 데이터 요청 메시지를 전송할 수 있다. 데이터 요청 메시지는 제1 데이터에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 데이터 요청 메시지는 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제1 데이터에 관련된 정보는 제1 데이터의 종류에 대한 정보 및 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다.

단계(S1302)를 수행하기 전에, TCU는 차량에 장착된 적어도 하나의 장치로부터 제1 데이터에 관련된 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 표 2의 TCU-3는 VR 장치로부터 VR 서비스에 연관된 일반 데이터를 요청하는 메시지(서비스 ID, 지연 요구 사항, 최소 데이터 레이트 요구 사항 등 포함)를 수신할 수 있다. 그리고, TCU-3는 브레이크 ECU 및 엔진 ECU 로부터 각각 브레이크 ECU 제어 데이터를 요청하는 메시지 및 엔진 ECU 제어 데이터를 요청하는 메시지를 수신할 수 있다.

단계(S1303)에서, TCU는 기지국의 제1 송신 빔을 통해 제1 데이터를 수신할 수 있다. 그러면, TCU는 제1 데이터를 적어도 하나의 장치로 전송할 수 있다.

본 명세서의 개시에서 설명한 내용에 따르면, MEC 서버는 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔, 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔, LTE 기지국의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 송신 빔을 모두 활용하여 TCU에게 하향링크 데이터를 전송함으로써 하향링크 데이터의 전송 속도를 20Gbps 이상으로 향상시킬 수 있다. 또한, 5G 기지국(mmWave)은 셀 커버리지가 작아서 TCU의 핸드오버가 빈번하게 발생하는데, 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔, LTE 기지국의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 송신 빔을 모두 활용하므로 사용자에게 끊김 없는 서비스를 제공할 수 있다.

본 명세서의 개시에 따르면, MEC 서버는 차량 내 사용자가 요청하는 서비스의 요구 사항(requirement)(예: 지연에 대한 요구 사항, 최소 데이터 레이트에 대한 요구 사항 등)에 대한 정보를 TCU로부터 수신할 수 있다. MEC 서버는 서비스의 요구 사항에 대한 정보와 5G 기지국(sub 6Ghz)의 송신 빔, 5G 기지국(mmWave)의 송신 빔, LTE 기지국의 송신 빔 및 WiFi 기지국의 송신 빔의 조합을 고려하여 데이터를 전송함으로써, 차량 내 사용자가 요청하는 25~30Gbps의 고용량 멀티미디어 서비스(8K VR, AR, 4K 비디오, 8K 비디오 등)를 효과적으로 제공할 수 있다. 그리고, TCU가 도심의 교차로 핫스팟 지역의 WiFi 기지국에 연결되는 경우에는 MEC 서버는 5G, LTE, WiFi의 빔을 모두 활용하여 TCU에 데이터를 전송할 수 있다.

본 명세서의 개시에 따르면, MEC 서버는 TCU의 이더넷 통신 속도를 고려하여 데이터를 TCU에 전송함으로써, TCU는 사용자에게 효과적으로 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다. 또한, TCU는 고용량 데이터를 미리 버퍼링 해두어 사용자에게 안정적으로 서비스를 제공할 수 있다.

본 명세서의 개시에 따르면, MEC 서버는 TCU가 요청하는 데이터의 종류를 고려하여 송신 빔을 할당함으로써 보다 안전하게 차량을 원격 제어할 수 있다.

도 14는 일 실시 예에 따른 MEC 서버와 TCU의 구성 블록도이다.

도 14을 참조하면, 상기 MEC 서버(610)와 TCU(100)는 각기 메모리, 프로세서 그리고 송수신부를 포함할 수 있다.

도시된 프로세서, 메모리 및 트랜시버는 각각 별도의 칩으로 구현되거나, 적어도 둘 이상의 블록/기능이 하나의 칩을 통해 구현될 수 있다.

상기 송수신부는 송신기(transmitter) 및 수신기(receiver)를 포함한다. 특정한 동작이 수행되는 경우 송신기 및 수신기 중 어느 하나의 동작만이 수행되거나, 송신기 및 수신기 동작이 모두 수행될 수 있다. 상기 송수신부는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 송수신부는 수신 신호 및/또는 송신 신호의 증폭을 위한 증폭기와 특정한 주파수 대역 상으로의 송신을 위한 밴드패스 필터를 포함할 수 있다.

상기 TCU의 송수신부는 전술한 바와 같이, 제1 5G 송수신부(즉, sub 6GHz를 이용하는 모뎀/안테나), 제2 5G 송수신부(즉, mmWave를 이용하는 모뎀/안테나), LTE 송수신부(즉, LTE를 이용하는 모뎀/안테나)를 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 상기 프로세서는 인코더와 디코더를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 전술한 내용에 따른 동작을 수행할 수 있다. 이러한 프로세서는 ASIC(애플리케이션-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다.

메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

도 15은 본 발명의 실시예에 따른 TCU의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.

도시된 TCU(100)는 송수신부(110), 프로세서(120), 메모리(130), 하나 이상의 안테나, 그리고 SIM(subscriber identification module) 카드를 포함한다.

도시된 TCU(100)는 필요에 따라 스피커(161) 및 마이크(162)를 더 포함할 수 있다.

도시된 TCU(100)는 필요에 따라 디스플레이(151), 입력부(152)를 더 포함할 수 있다.

프로세서(120)는 본 명세서에서 설명된 제안된 기능, 절차 및/ 또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(120)에서 구현될 수 있다. 프로세서(120)는 ASIC(애플리케이션-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(102)는 AP(애플리케이션 processor)일 수 있다. 프로세서(120)는 DSP(digital signal processor), CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), 모뎀(Modem; modulator and demodulator) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프로세서(120)의 예는 Qualcomm®에 의해 제조된 SNAPDRAGONTM 시리즈 프로세서, Samsung®에 의해 제조된 EXYNOSTM 시리즈 프로세서, Apple®에 의해 제조된 A 시리즈 프로세서, MediaTek®에 의해 제조된 HELIOTM 시리즈 프로세서, INTEL®에 의해 제조된 ATOMTM 시리즈 프로세서 또는 대응하는 차세대 프로세서일 수 있다.

디스플레이(151)는 프로세서(120)에 의해 처리된 결과를 출력한다. 입력부(152)는 프로세서(120)에 의해 사용될 입력을 수신한다. 입력부(152)는 디스플레이(151) 상에 표시될 수 있다. SIM 카드는 휴대 전화 및 컴퓨터와 같은 휴대 전화 장치에서 가입자를 식별하고 인증하는 데에 사용되는 IMSI(international mobile subscriber identity) 및 그와 관련된 키를 안전하게 저장하기 위하여 사용되는 집적 회로이다. 상기 SIM 카드는 물리적으로 구현되지 않고, 컴퓨터 프로그램으로 구현되어, 상기 메모리에 저장될 수도 있다.

메모리(130)는 프로세서(120)와 동작 가능하게 결합되고, 프로세서(120)를 동작시키기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(130)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현되는 경우, 본 명세서에서 설명된 기술들은 본 명세서에서 설명된 기능을 수행하는 모듈(예컨대, 절차, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(130)에 저장될 수 있고 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(130)는 프로세서(120) 내부에 구현될 수 있다. 또는, 메모리(130)는 프로세서(120) 외부에 구현될 수 있으며, 기술 분야에서 공지된 다양한 수단을 통해 프로세서(120)에 통신 가능하게 연결될 수 있다.

송수신부(110)는 프로세서(120)와 동작 가능하게 결합되고, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 송수신부(110)는 전송기와 수신기를 포함한다. 송수신부(110)는 무선 주파수 신호를 처리하기 위한 기저 대역 회로를 포함할 수 있다. 송수신부는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 하나 이상의 안테나를 제어한다.

스피커(161)는 프로세서(120)에 의해 처리된 소리 관련 결과를 출력한다. 마이크(162)는 프로세서(120)에 의해 사용될 소리 관련 입력을 수신한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 명세서에 기재된 청구항들은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 명세서의 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다.

Claims

차세대 이동통신 시스템에서 차량에 장착된 TCU(Telematics Communication Unit)를 제어하는 서버로서,
송수신부; 및
상기 송수신부를 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 송수신부를 제어하여, 상기 TCU와 기지국 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 상기 기지국을 포함하는 이동통신 네트워크로부터 수신하는 과정;
상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 기지국의 복수의 송신 빔과 상기 TCU의 복수의 수신 빔의 조합에 대해 이용가능한 데이터 레이트(data rate)를 결정하는 과정;
상기 송수신부를 제어하여, 상기 TCU의 데이터 요청 메시지를 상기 이동통신 네트워크로부터 수신하는 과정,
상기 데이터 요청 메시지는 상기 TCU가 요청하는 제1 데이터에 관련된 정보를 포함하고;
상기 TCU의 데이터 요청 메시지 및 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 상기 제1 데이터의 전송에 사용될 제1 송신 빔을 결정하는 단계; 및
상기 송수신부를 제어하여, 상기 제1 데이터 및 상기 제1 송신 빔에 대한 정보를 상기 이동통신 네트워크에 전송하는 과정을 수행하는 서버.
제1항에 있어서,
상기 데이터 요청 메시지는,
상기 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 더 포함하는 서버.
제2항에 있어서,
상기 제1 데이터에 관련된 정보는,
상기 제1 데이터의 종류에 대한 정보 및 상기 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버.
제3항에 있어서,
상기 제1 데이터의 종류가 상기 차량의 동작을 제어하는데 사용되는 제어 데이터인 경우, 상기 제1 송신 빔은 상기 기지국의 복수의 송신 빔 중에서 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트 중 가장 큰 값을 갖는 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔으로 결정되는 것을 특징으로 하는 서버.
제4항에 있어서,
상기 제1 데이터가 복수의 제어 데이터를 포함하는 경우, 상기 복수의 제어 데이터 각각에 대한 제1 송신 빔은, 상기 복수의 제어 데이터의 우선 순위가 높은 순서대로 큰 값의 데이터 레이트에 대응하는 송신 빔으로 결정되는 것을 특징으로 하는 서버.
제3항에 있어서,
상기 제1 데이터의 종류가 일반 데이터인 경우, 상기 제1 송신 빔은 상기 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보, 상기 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보 및 상기 결정된 이용가능한 데이터 레이트에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 서버.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 이동통신 시스템으로부터 상기 기지국에 연결된 TCU에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 수행하고,
상기 TCU에 대한 정보는,
상기 TCU의 ID, 상기 TCU의 서비스 리스트, 상기 TCU의 딜레이 요구사항 또는 상기 TCU의 최소 데이터 레이트 요구사항 중 적어도 하나를 포함하는 서버.
제1항에 있어서,
상기 제1 송신 빔에 대한 정보는 상기 기지국의 제1 송신 빔을 이용하여 상기 제1 데이터를 상기 TCU로 전송하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 서버.
차량에 장착된 TCU(Telematics Communication Unit)로서,
송수신부;
메모리; 및
상기 송수신부 및 상기 메모리를 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 송수신부를 제어하여, 기지국과 상기 TCU 간의 무선 채널에 대한 채널 상태 정보를 상기 기지국에 전송하는 과정;
상기 송수신부를 제어하여, 데이터 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정,
상기 데이터 요청 메시지는 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 장치가 요청하는 제1 데이터에 관련된 정보를 포함하고; 및
상기 송수신부를 제어하여, 상기 기지국으로부터 상기 기지국의 제1 송신 빔을 통해 상기 제1 데이터를 수신하는 과정을 수행하는 TCU.
제9항에 있어서,
상기 데이터 요청 메시지는,
상기 TCU의 이더넷 통신 속도에 대한 정보를 더 포함하는 TCU.
제9항에 있어서,
상기 제1 데이터에 관련된 정보는,
상기 제1 데이터의 종류에 대한 정보 및 상기 제1 데이터의 최소 데이터 레이트에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 TCU.
제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 적어도 하나의 장치로부터 상기 제1 데이터에 관련된 정보를 수신하는 과정을 더 수행하는 TCU.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 수신된 제1 데이터를 상기 적어도 하나의 장치로 전송하는 과정을 더 수행하는 TCU.