WO2021261610A1 - 자율주행시스템에서 차량이 제어메시지를 모니터링하는 방법 - Google Patents

자율주행시스템에서 차량이 제어메시지를 모니터링하는 방법 Download PDF

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WO2021261610A1
WO2021261610A1 PCT/KR2020/008189 KR2020008189W WO2021261610A1 WO 2021261610 A1 WO2021261610 A1 WO 2021261610A1 KR 2020008189 W KR2020008189 W KR 2020008189W WO 2021261610 A1 WO2021261610 A1 WO 2021261610A1
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vehicle
control message
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control
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김철승
박준상
윤성호
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엘지전자 주식회사
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W50/04—Monitoring the functioning of the control system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W50/06—Improving the dynamic response of the control system, e.g. improving the speed of regulation or avoiding hunting or overshoot
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles

Definitions

  • This specification relates to an autonomous driving system, and is a method of monitoring whether a control value capable of causing an abnormal operation is included in a control message having a normal data type.
  • An automobile may be classified into an internal combustion engine automobile, an external combustion engine automobile, a gas turbine automobile, an electric vehicle, or the like, according to a type of a prime mover used.
  • Autonomous vehicle refers to a vehicle that can operate on its own without the manipulation of a driver or passengers. say
  • a method for blocking a control message including a control value that can cause abnormal driving behavior is presented.
  • an object of the present specification is to provide a method of generating a rule for monitoring a control message by using a control message of a vehicle having a normal state.
  • An aspect of the present specification provides a method for monitoring a control message by a vehicle in an autonomous driving system, the method comprising: collecting control messages related to an event occurring in the vehicle having a normal state; grouping the control messages based on the correlation of the control messages; Based on the grouped control message, 1) a first model for determining a sequence, 2) a second model for determining a dependency, 3) determining a trend of the control message a third model for and 4) modeling a fourth model for determining consistency; and setting a rule for monitoring a control message generated during driving of the vehicle, based on the result of the modeling.
  • a group may be created based on 1) a module in which the control message is generated or 2) a target module of the control message.
  • the grouping may include selecting a control message capable of modeling based on the control message included in the group.
  • the first model may be modeled based on 1) the generation period and 2) the number of occurrences of the grouped control messages for each of a plurality of groups.
  • the second model may be modeled based on a confidence value between the control message included in the first group and the control message included in the second group.
  • the third model may be modeled based on the control value change amount for a specific time of the control messages included in the same group.
  • the fourth model may be modeled based on a correlation value between the control message included in the first group and the control message included in the second group, obtained through linear regression.
  • monitoring a control message generated while the vehicle is driving; dropping a control message generated during driving of the vehicle based on a result value of the monitoring; and reporting, to a server connected to the vehicle, a reason for dropping a control message generated while the vehicle is driving; reporting (reporting).
  • a vehicle for monitoring a control message in an autonomous driving system comprising: a transceiver; Memory; a processor for controlling the transceiver and the memory; including, wherein the processor collects control messages related to an event occurring in the vehicle having a normal state, groups the control messages based on the correlation between the control messages, and adds the grouped control messages to the grouped control messages.
  • the processor collects control messages related to an event occurring in the vehicle having a normal state, groups the control messages based on the correlation between the control messages, and adds the grouped control messages to the grouped control messages.
  • Based on the control message 1) a first model for determining a sequence, 2) a second model for determining a dependency, 3) a third model for determining a trend, and 4 ) modeling a fourth model for determining consistency, and setting a rule for monitoring a control message generated during driving of the vehicle based on the modeling result in the memory can
  • control message including a control value that may cause abnormal driving operation.
  • a rule for monitoring the control message may be generated by using a control message of a vehicle having a normal state.
  • FIG. 1 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a signal transmission/reception method in a wireless communication system.
  • FIG. 3 shows an example of basic operations of a user terminal and a 5G network in a 5G communication system.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a vehicle according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a block diagram of an AI device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a system in which an autonomous driving vehicle and an AI device are linked according to an embodiment of the present specification.
  • 9 and 10 are examples of message order modeling to which the present specification can be applied.
  • 11 and 12 are examples of signal dependence modeling to which the present specification can be applied.
  • 17 is an embodiment of a vehicle to which the present specification can be applied.
  • FIG. 18 is a block diagram of a general apparatus to which the present specification can be applied.
  • FIG. 1 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • a device (AI device) including an AI module may be defined as a first communication device ( 910 in FIG. 1 ), and a processor 911 may perform detailed AI operations.
  • a second communication device ( 920 in FIG. 1 ) may perform a 5G network including another device (AI server) that communicates with the AI device, and the processor 921 may perform detailed AI operations.
  • AI server another device that communicates with the AI device
  • the processor 921 may perform detailed AI operations.
  • the 5G network may be represented as the first communication device, and the AI device may be represented as the second communication device.
  • the first communication device or the second communication device may include a base station, a network node, a transmitting terminal, a receiving terminal, a wireless device, a wireless communication device, a vehicle, a vehicle equipped with an autonomous driving function, and a connected car.
  • drone Unmanned Aerial Vehicle, UAV
  • AI Artificial Intelligence
  • robot Robot
  • AR Algmented Reality
  • VR Virtual Reality
  • MR Magnetic
  • hologram device public safety device
  • MTC device IoT devices
  • medical devices fintech devices (or financial devices)
  • security devices climate/environment devices, devices related to 5G services, or other devices related to the 4th industrial revolution field.
  • a terminal or user equipment is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, a slate PC (slate PC), tablet PC (tablet PC), ultrabook (ultrabook), wearable device (e.g., watch-type terminal (smartwatch), glass-type terminal (smart glass), HMD (head mounted display)) and the like.
  • the HMD may be a display device worn on the head.
  • an HMD may be used to implement VR, AR or MR.
  • the drone may be a flying vehicle that does not have a human and flies by a wireless control signal.
  • the VR device may include a device that implements an object or a background of a virtual world.
  • the AR device may include a device implemented by connecting an object or background of the virtual world to an object or background of the real world.
  • the MR device may include a device that implements a virtual world object or background by fusion with a real world object or background.
  • the hologram device may include a device for realizing a 360-degree stereoscopic image by recording and reproducing stereoscopic information by utilizing an interference phenomenon of light generated by the meeting of two laser beams called holography.
  • the public safety device may include an image relay device or an image device that can be worn on a user's body.
  • the MTC device and the IoT device may be devices that do not require direct human intervention or manipulation.
  • the MTC device and the IoT device may include a smart meter, a bending machine, a thermometer, a smart light bulb, a door lock, or various sensors.
  • a medical device may be a device used for the purpose of diagnosing, treating, alleviating, treating, or preventing a disease.
  • a medical device may be a device used for the purpose of diagnosing, treating, alleviating or correcting an injury or disorder.
  • a medical device may be a device used for the purpose of examining, replacing, or modifying structure or function.
  • the medical device may be a device used for the purpose of controlling pregnancy.
  • the medical device may include a medical device, a surgical device, an (ex vivo) diagnostic device, a hearing aid, or a device for a procedure.
  • the security device may be a device installed to prevent a risk that may occur and to maintain safety.
  • the security device may be a camera, CCTV, recorder or black box.
  • the fintech device may be a device capable of providing financial services such as mobile payment.
  • a first communication device 910 and a second communication device 920 include a processor 911,921, a memory 914,924, and one or more Tx/Rx RF modules (radio frequency module, 915,925). , including Tx processors 912 and 922 , Rx processors 913 and 923 , and antennas 916 and 926 . Tx/Rx modules are also called transceivers. Each Tx/Rx module 915 transmits a signal via a respective antenna 926 .
  • the processor implements the functions, processes, and/or methods salpinned above.
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data. Memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • the transmit (TX) processor 912 implements various signal processing functions for the L1 layer (ie, the physical layer).
  • the receive (RX) processor implements the various signal processing functions of L1 (ie the physical layer).
  • the UL (second communication device to first communication device communication) is handled in the first communication device 910 in a manner similar to that described with respect to the receiver function in the second communication device 920 .
  • Each Tx/Rx module 925 receives a signal via a respective antenna 926 .
  • Each Tx/Rx module provides an RF carrier and information to the RX processor 923 .
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data. Memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • the first communication device may be a vehicle
  • the second communication device may be a 5G network.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a signal transmission/reception method in a wireless communication system.
  • the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the BS when the power is turned on or a new cell is entered ( S201 ).
  • the UE receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the BS, synchronizes with the BS, and acquires information such as cell ID can do.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH secondary synchronization channel
  • the P-SCH and the S-SCH are called a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS), respectively.
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • the UE may receive a physical broadcast channel (PBCH) from the BS to obtain broadcast information in the cell.
  • PBCH physical broadcast channel
  • the UE may check the downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink shared channel (PDSCH) according to information carried on the PDCCH to obtain more specific system information. It can be done (S202).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • the UE may perform a random access procedure (RACH) to the BS (steps S203 to S206).
  • RACH random access procedure
  • the UE transmits a specific sequence as a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S203 and S205), and a random access response to the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH (random access response, RAR) message may be received (S204 and S206).
  • PRACH physical random access channel
  • RAR random access response
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE receives PDCCH/PDSCH (S207) and a physical uplink shared channel (PUSCH)/physical uplink control channel as a general uplink/downlink signal transmission process.
  • Uplink control channel, PUCCH) transmission (S208) may be performed.
  • the UE receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the UE monitors a set of PDCCH candidates from monitoring opportunities set in one or more control element sets (CORESETs) on a serving cell according to corresponding search space configurations.
  • the set of PDCCH candidates to be monitored by the UE is defined in terms of search space sets, which may be a common search space set or a UE-specific search space set.
  • the CORESET consists of a set of (physical) resource blocks with a time duration of 1 to 3 OFDM symbols.
  • the network may configure the UE to have multiple CORESETs.
  • the UE monitors PDCCH candidates in one or more search space sets. Here, monitoring means trying to decode PDCCH candidate(s) in the search space. If the UE succeeds in decoding one of the PDCCH candidates in the search space, the UE determines that the PDCCH is detected in the corresponding PDCCH candidate, and performs PDSCH reception or PUSCH transmission based on DCI in the detected PDCCH.
  • the PDCCH may be used to schedule DL transmissions on PDSCH and UL transmissions on PUSCH.
  • the DCI on the PDCCH is a downlink assignment (ie, a downlink grant; DL grant), or an uplink, including at least modulation and coding format and resource allocation information related to the downlink shared channel. It includes an uplink grant (UL grant) that includes a modulation and coding format and resource allocation information related to a shared channel.
  • UL grant uplink grant
  • an initial access (IA) procedure in a 5G communication system will be additionally described.
  • the UE may perform cell search, system information acquisition, beam alignment for initial access, DL measurement, and the like based on the SSB.
  • the SSB is mixed with an SS/PBCH (Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) block.
  • SS/PBCH Synchronization Signal/Physical Broadcast channel
  • SSB is composed of PSS, SSS and PBCH.
  • the SSB is configured in four consecutive OFDM symbols, and PSS, PBCH, SSS/PBCH, or PBCH is transmitted for each OFDM symbol.
  • PSS and SSS consist of 1 OFDM symbol and 127 subcarriers, respectively, and PBCH consists of 3 OFDM symbols and 576 subcarriers.
  • Cell discovery means a process in which the UE acquires time/frequency synchronization of a cell and detects a cell ID (eg, Physical layer Cell ID, PCI) of the cell.
  • PSS is used to detect a cell ID within a cell ID group
  • SSS is used to detect a cell ID group.
  • PBCH is used for SSB (time) index detection and half-frame detection.
  • the SSB is transmitted periodically according to the SSB period (periodicity).
  • the SSB basic period assumed by the UE during initial cell discovery is defined as 20 ms. After cell access, the SSB period may be set to one of ⁇ 5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms ⁇ by the network (eg, BS).
  • SIB master information block
  • SIB system information blocks
  • SIB1 SystemInformationBlock1
  • SIB1 includes information related to availability and scheduling (eg, transmission period, SI-window size) of the remaining SIBs (hereinafter, SIBx, where x is an integer greater than or equal to 2).
  • SIBx is included in the SI message and transmitted through the PDSCH. Each SI message is transmitted within a periodically occurring time window (ie, an SI-window).
  • RA random access
  • the random access process is used for a variety of purposes.
  • the random access procedure may be used for network initial access, handover, and UE-triggered UL data transmission.
  • the UE may acquire UL synchronization and UL transmission resources through a random access procedure.
  • the random access process is divided into a contention-based random access process and a contention free random access process.
  • the detailed procedure for the contention-based random access process is as follows.
  • the UE may transmit a random access preamble through the PRACH as Msg1 of the random access procedure in the UL. Random access preamble sequences having two different lengths are supported.
  • the long sequence length 839 applies for subcarrier spacings of 1.25 and 5 kHz, and the short sequence length 139 applies for subcarrier spacings of 15, 30, 60 and 120 kHz.
  • the BS When the BS receives the random access preamble from the UE, the BS transmits a random access response (RAR) message (Msg2) to the UE.
  • RAR random access response
  • the PDCCH scheduling the PDSCH carrying the RAR is CRC-masked and transmitted with a random access (RA) radio network temporary identifier (RNTI) (RA-RNTI).
  • RA-RNTI random access radio network temporary identifier
  • the UE detecting the PDCCH masked with the RA-RNTI may receive the RAR from the PDSCH scheduled by the DCI carried by the PDCCH.
  • the UE checks whether the random access response information for the preamble, that is, Msg1, transmitted by the UE is in the RAR.
  • Whether or not random access information for Msg1 transmitted by itself exists may be determined by whether or not a random access preamble ID for the preamble transmitted by the UE exists. If there is no response to Msg1, the UE may retransmit the RACH preamble within a predetermined number of times while performing power ramping. The UE calculates the PRACH transmit power for the retransmission of the preamble based on the most recent path loss and power ramping counter.
  • the UE may transmit UL transmission on the uplink shared channel as Msg3 of the random access process based on the random access response information.
  • Msg3 may include an RRC connection request and UE identifier.
  • the network may send Msg4, which may be treated as a contention resolution message on DL.
  • Msg4 the UE can enter the RRC connected state.
  • the BM process can be divided into (1) a DL BM process using SSB or CSI-RS, and (2) a UL BM process using a sounding reference signal (SRS).
  • each BM process may include Tx beam sweeping to determine a Tx beam and Rx beam sweeping to determine an Rx beam.
  • a configuration for a beam report using the SSB is performed during channel state information (CSI)/beam configuration in RRC_CONNECTED.
  • CSI channel state information
  • the UE receives from the BS a CSI-ResourceConfig IE including a CSI-SSB-ResourceSetList for SSB resources used for the BM.
  • the RRC parameter csi-SSB-ResourceSetList indicates a list of SSB resources used for beam management and reporting in one resource set.
  • the SSB resource set may be set to ⁇ SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, ⁇ .
  • the SSB index may be defined from 0 to 63.
  • - UE receives signals on SSB resources from the BS based on the CSI-SSB-ResourceSetList.
  • the UE reports the best SSBRI and RSRP corresponding thereto to the BS.
  • the reportQuantity of the CSI-RS reportConfig IE is set to 'ssb-Index-RSRP', the UE reports the best SSBRI and the corresponding RSRP to the BS.
  • the CSI-RS resource is configured in the same OFDM symbol(s) as the SSB, and when 'QCL-TypeD' is applicable, the UE has the CSI-RS and SSB similarly located in the 'QCL-TypeD' point of view ( quasi co-located, QCL).
  • QCL-TypeD may mean QCL between antenna ports in terms of spatial Rx parameters.
  • the Rx beam determination (or refinement) process of the UE using the CSI-RS and the Tx beam sweeping process of the BS will be described in turn.
  • the repetition parameter is set to 'ON'
  • the repetition parameter is set to 'OFF'.
  • the UE receives the NZP CSI-RS resource set IE including the RRC parameter for 'repetition' from the BS through RRC signaling.
  • the RRC parameter 'repetition' is set to 'ON'.
  • the UE repeats signals on the resource(s) in the CSI-RS resource set in which the RRC parameter 'repetition' is set to 'ON' in different OFDM symbols through the same Tx beam (or DL spatial domain transmission filter) of the BS receive
  • the UE determines its own Rx beam.
  • the UE omits the CSI report. That is, the UE may omit CSI reporting when the multi-RRC parameter 'repetition' is set to 'ON'.
  • the UE receives the NZP CSI-RS resource set IE including the RRC parameter for 'repetition' from the BS through RRC signaling.
  • the RRC parameter 'repetition' is set to 'OFF' and is related to the Tx beam sweeping process of the BS.
  • the UE receives signals on resources in the CSI-RS resource set in which the RRC parameter 'repetition' is set to 'OFF' through different Tx beams (DL spatial domain transmission filter) of the BS.
  • the UE selects (or determines) the best beam.
  • the UE reports the ID (eg, CRI) and related quality information (eg, RSRP) for the selected beam to the BS. That is, when the CSI-RS is transmitted for the BM, the UE reports the CRI and the RSRP to the BS.
  • ID eg, CRI
  • RSRP related quality information
  • the UE receives the RRC signaling (eg, SRS-Config IE) including the (RRC parameter) usage parameter set to 'beam management' from the BS.
  • SRS-Config IE is used for SRS transmission configuration.
  • the SRS-Config IE includes a list of SRS-Resources and a list of SRS-ResourceSets. Each SRS resource set means a set of SRS-resources.
  • the UE determines Tx beamforming for the SRS resource to be transmitted based on the SRS-SpatialRelation Info included in the SRS-Config IE.
  • the SRS-SpatialRelation Info is set for each SRS resource and indicates whether to apply the same beamforming as that used in SSB, CSI-RS, or SRS for each SRS resource.
  • SRS-SpatialRelationInfo is configured in the SRS resource, the same beamforming as that used in SSB, CSI-RS or SRS is applied and transmitted. However, if SRS-SpatialRelationInfo is not configured in the SRS resource, the UE arbitrarily determines Tx beamforming and transmits the SRS through the determined Tx beamforming.
  • BFR beam failure recovery
  • Radio Link Failure may frequently occur due to rotation, movement, or beamforming blockage of the UE. Therefore, BFR is supported in NR to prevent frequent RLF from occurring. BFR is similar to the radio link failure recovery process, and can be supported when the UE knows new candidate beam(s).
  • the BS sets beam failure detection reference signals to the UE, and the UE determines that the number of beam failure indications from the physical layer of the UE is within a period set by the RRC signaling of the BS. When a threshold set by RRC signaling is reached (reach), a beam failure is declared (declare).
  • the UE triggers beam failure recovery by initiating a random access procedure on the PCell; Beam failure recovery is performed by selecting a suitable beam (if the BS provides dedicated random access resources for certain beams, these are prioritized by the UE). Upon completion of the random access procedure, it is considered that beam failure recovery is complete.
  • URLLC transmission defined in NR has (1) relatively low traffic size, (2) relatively low arrival rate, (3) extremely low latency requirements (eg, 0.5, 1ms), (4) a relatively short transmission duration (eg, 2 OFDM symbols), (5) may mean transmission for an urgent service/message.
  • transmission for a specific type of traffic eg, URLLC
  • eMBB previously scheduled transmission
  • information to be preempted for a specific resource is given to the previously scheduled UE, and the resource is used for UL transmission by the URLLC UE.
  • eMBB and URLLC services may be scheduled on non-overlapping time/frequency resources, and URLLC transmission may occur on resources scheduled for ongoing eMBB traffic.
  • the eMBB UE may not know whether the PDSCH transmission of the corresponding UE is partially punctured, and the UE may not be able to decode the PDSCH due to corrupted coded bits.
  • NR provides a preemption indication.
  • the preemption indication may also be referred to as an interrupted transmission indication.
  • the UE receives the DownlinkPreemption IE through RRC signaling from the BS.
  • the UE is configured with the INT-RNTI provided by the parameter int-RNTI in the DownlinkPreemption IE for monitoring of a PDCCH carrying DCI format 2_1.
  • the UE is additionally configured with a set of serving cells by INT-ConfigurationPerServing Cell including a set of serving cell indices provided by servingCellID and a corresponding set of positions for fields in DCI format 2_1 by positionInDCI, dci-PayloadSize It is established with the information payload size for DCI format 2_1 by , and is set with the indicated granularity of time-frequency resources by timeFrequencySect.
  • the UE receives DCI format 2_1 from the BS based on the DownlinkPreemption IE.
  • the UE When the UE detects DCI format 2_1 for a serving cell in the configured set of serving cells, the UE determines that the DCI format of the set of PRBs and symbols of the monitoring period immediately preceding the monitoring period to which the DCI format 2_1 belongs. It can be assumed that there is no transmission to the UE in the PRBs and symbols indicated by 2_1. For example, the UE sees that the signal in the time-frequency resource indicated by the preemption is not the DL transmission scheduled for it and decodes data based on the signals received in the remaining resource region.
  • mMTC massive machine type communication
  • 5G Fifth Generation
  • mMTC massive machine type communication
  • the UE communicates intermittently with a very low transmission rate and mobility. Therefore, mMTC is a major goal of how long the UE can run at a low cost.
  • 3GPP deals with MTC and NB (NarrowBand)-IoT.
  • the mMTC technology has characteristics such as repeated transmission of PDCCH, PUCCH, physical downlink shared channel (PDSCH), PUSCH, etc., frequency hopping, retuning, and a guard period.
  • characteristics such as repeated transmission of PDCCH, PUCCH, physical downlink shared channel (PDSCH), PUSCH, etc., frequency hopping, retuning, and a guard period.
  • a PUSCH (or PUCCH (particularly, long PUCCH) or PRACH) including specific information and a PDSCH (or PDCCH) including a response to specific information are repeatedly transmitted.
  • Repeated transmission is performed through frequency hopping, and for repeated transmission, (RF) retuning is performed in a guard period from a first frequency resource to a second frequency resource, and specific information
  • RF retuning is performed in a guard period from a first frequency resource to a second frequency resource
  • a response to specific information may be transmitted/received through a narrowband (ex. 6 RB (resource block) or 1 RB).
  • FIG. 3 shows an example of basic operations of a user terminal and a 5G network in a 5G communication system.
  • the UE transmits the specific information transmission to the 5G network (S1).
  • the 5G network performs 5G processing on the specific information (S2).
  • the 5G processing may include AI processing.
  • the 5G network transmits a response including the AI processing result to the UE (S3).
  • the UE in order for the UE to transmit/receive signals, information, etc. with the 5G network, the UE has an initial access procedure and random access (initial access) with the 5G network before step S1 of FIG. random access) procedure.
  • the UE performs an initial connection procedure with the 5G network based on the SSB to obtain DL synchronization and system information.
  • a beam management (BM) process and a beam failure recovery process may be added to the initial access procedure, and a quasi-co location (QCL) relationship in the process of the UE receiving a signal from the 5G network can be added.
  • BM beam management
  • QCL quasi-co location
  • the UE performs a random access procedure with the 5G network for UL synchronization acquisition and/or UL transmission.
  • the 5G network may transmit a UL grant for scheduling transmission of specific information to the UE. Accordingly, the UE transmits specific information to the 5G network based on the UL grant. Then, the 5G network transmits a DL grant for scheduling transmission of a 5G processing result for the specific information to the UE. Accordingly, the 5G network may transmit a response including the AI processing result to the UE based on the DL grant.
  • the UE may receive a DownlinkPreemption IE from the 5G network. Then, the UE receives DCI format 2_1 including a pre-emption indication from the 5G network based on the DownlinkPreemption IE. And, the UE does not perform (or expect or assume) the reception of eMBB data in the resource (PRB and/or OFDM symbol) indicated by the pre-emption indication. Thereafter, the UE may receive a UL grant from the 5G network when it is necessary to transmit specific information.
  • the UE receives a UL grant from the 5G network to transmit specific information to the 5G network.
  • the UL grant includes information on the number of repetitions for the transmission of the specific information, and the specific information may be repeatedly transmitted based on the information on the number of repetitions. That is, the UE transmits specific information to the 5G network based on the UL grant.
  • repeated transmission of specific information may be performed through frequency hopping, transmission of the first specific information may be transmitted in a first frequency resource, and transmission of the second specific information may be transmitted in a second frequency resource.
  • the specific information may be transmitted through a narrowband of 6RB (Resource Block) or 1RB (Resource Block).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a vehicle according to an embodiment of the present specification.
  • the vehicle 10 is defined as a means of transport traveling on a road or track.
  • the vehicle 10 is a concept including a car, a train, and a motorcycle.
  • the vehicle 10 may be a concept including all of an internal combustion engine vehicle having an engine as a power source, a hybrid vehicle having an engine and an electric motor as a power source, and an electric vehicle having an electric motor as a power source.
  • the vehicle 10 may be a vehicle owned by an individual.
  • the vehicle 10 may be a shared vehicle.
  • the vehicle 10 may be an autonomous vehicle.
  • FIG. 5 is a block diagram of an AI device according to an embodiment of the present specification.
  • the AI device 20 may include an electronic device including an AI module capable of performing AI processing, or a server including the AI module. Also, the AI device 20 may be included as a component of at least a part of the vehicle 10 shown in FIG. 1 to perform at least a part of AI processing together.
  • the AI processing may include all operations related to driving of the vehicle 10 illustrated in FIG. 4 .
  • an autonomous vehicle may process sensing data or driver data by AI processing to perform processing/judgment and control signal generation operations.
  • the autonomous driving vehicle may perform autonomous driving control by AI-processing data obtained through interaction with other electronic devices provided in the vehicle.
  • the AI device 20 may include an AI processor 21 , a memory 25 and/or a communication unit 27 .
  • the AI device 20 is a computing device capable of learning a neural network, and may be implemented in various electronic devices such as a server, a desktop PC, a notebook PC, and a tablet PC.
  • the AI processor 21 may learn the neural network using a program stored in the memory 25 .
  • the AI processor 21 may learn a neural network for recognizing vehicle-related data.
  • the neural network for recognizing vehicle-related data may be designed to simulate a human brain structure on a computer, and may include a plurality of network nodes having weights that simulate neurons of the human neural network.
  • the plurality of network modes may transmit and receive data according to a connection relationship, respectively, so as to simulate a synaptic activity of a neuron in which a neuron sends and receives a signal through a synapse.
  • the neural network may include a deep learning model developed from a neural network model.
  • a plurality of network nodes can exchange data according to a convolutional connection relationship while being located in different layers.
  • neural network models include deep neural networks (DNN), convolutional deep neural networks (CNN), Recurrent Boltzmann Machine (RNN), Restricted Boltzmann Machine (RBM), deep trust It includes various deep learning techniques such as neural networks (DBN, deep belief networks) and deep Q-networks, and can be applied to fields such as computer vision, speech recognition, natural language processing, and voice/signal processing.
  • the processor performing the above-described function may be a general-purpose processor (eg, CPU), but may be an AI-only processor (eg, GPU) for artificial intelligence learning.
  • a general-purpose processor eg, CPU
  • an AI-only processor eg, GPU
  • the memory 25 may store various programs and data necessary for the operation of the AI device 20 .
  • the memory 25 may be implemented as a non-volatile memory, a volatile memory, a flash-memory, a hard disk drive (HDD), or a solid state drive (SDD).
  • the memory 25 is accessed by the AI processor 21 , and reading/writing/modification/deletion/update of data by the AI processor 21 may be performed.
  • the memory 25 may store a neural network model (eg, the deep learning model 26 ) generated through a learning algorithm for data classification/recognition according to an embodiment of the present specification.
  • the AI processor 21 may include a data learning unit 22 that learns a neural network for data classification/recognition.
  • the data learning unit 22 may learn a criterion regarding which training data to use to determine data classification/recognition and how to classify and recognize data using the training data.
  • the data learning unit 22 may learn the deep learning model by acquiring learning data to be used for learning and applying the acquired learning data to the deep learning model.
  • the data learning unit 22 may be manufactured in the form of at least one hardware chip and mounted on the AI device 20 .
  • the data learning unit 22 may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence (AI), or is manufactured as a part of a general-purpose processor (CPU) or graphics-only processor (GPU) to the AI device 20 . may be mounted.
  • the data learning unit 22 may be implemented as a software module.
  • the software module When implemented as a software module (or a program module including instructions), the software module may be stored in a computer-readable non-transitory computer readable medium.
  • the at least one software module may be provided by an operating system (OS) or may be provided by an application.
  • OS operating system
  • the data learning unit 22 may include a training data acquiring unit 23 and a model learning unit 24 .
  • the training data acquisition unit 23 may acquire training data required for a neural network model for classifying and recognizing data.
  • the training data acquisition unit 23 may acquire vehicle data and/or sample data to be input to the neural network model as training data.
  • the model learning unit 24 may use the acquired training data to learn the neural network model to have a criterion for determining how to classify predetermined data.
  • the model learning unit 24 may train the neural network model through supervised learning using at least a portion of the learning data as a criterion for determination.
  • the model learning unit 24 may learn the neural network model through unsupervised learning for discovering a judgment criterion by self-learning using learning data without guidance.
  • the model learning unit 24 may train the neural network model through reinforcement learning using feedback on whether the result of the situation determination according to the learning is correct.
  • the model learning unit 24 may train the neural network model by using a learning algorithm including an error back-propagation method or a gradient decent method.
  • the model learning unit 24 may store the learned neural network model in a memory.
  • the model learning unit 24 may store the learned neural network model in the memory of the server connected to the AI device 20 through a wired or wireless network.
  • the data learning unit 22 further includes a training data preprocessing unit (not shown) and a training data selection unit (not shown) to improve the analysis result of the recognition model or to save resources or time required for generating the recognition model You may.
  • the learning data preprocessor may preprocess the acquired data so that the acquired data can be used for learning for situation determination.
  • the training data preprocessor may process the acquired data into a preset format so that the model learning unit 24 may use the acquired training data for image recognition learning.
  • the learning data selection unit may select data necessary for learning from among the learning data acquired by the learning data acquiring unit 23 or the training data preprocessed by the preprocessing unit.
  • the selected training data may be provided to the model learning unit 24 .
  • the learning data selector may select, as the learning data, only data about an object included in the specific region by detecting a specific region among images acquired through a vehicle camera.
  • the data learning unit 22 may further include a model evaluation unit (not shown) in order to improve the analysis result of the neural network model.
  • the model evaluator may input evaluation data to the neural network model and, when an analysis result output from the evaluation data does not satisfy a predetermined criterion, cause the model learning unit 22 to learn again.
  • the evaluation data may be predefined data for evaluating the recognition model.
  • the model evaluation unit may evaluate as not satisfying a predetermined criterion when, among the analysis results of the learned recognition model for the evaluation data, the number or ratio of evaluation data for which the analysis result is not accurate exceeds a preset threshold. have.
  • the communication unit 27 may transmit the AI processing result by the AI processor 21 to an external electronic device.
  • the external electronic device may be defined as an autonomous vehicle.
  • the AI device 20 may be defined as another vehicle or a 5G network that communicates with the autonomous driving module vehicle.
  • the AI device 20 may be implemented by being functionally embedded in an autonomous driving module provided in a vehicle.
  • the 5G network may include a server or module that performs autonomous driving-related control.
  • the AI device 20 shown in FIG. 5 has been functionally divided into the AI processor 21, the memory 25, the communication unit 27, etc., the above-described components are integrated into one module and the AI module Note that it may also be called
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a system in which an autonomous driving vehicle and an AI device are linked according to an embodiment of the present specification.
  • the autonomous vehicle 10 may transmit data requiring AI processing to the AI device 20 through the communication unit, and the AI device 20 including the deep learning model 26 is the deep learning AI processing results using the model 26 may be transmitted to the autonomous vehicle 10 .
  • the AI device 20 may refer to the contents described in FIG. 2 .
  • the autonomous driving vehicle 10 may include a memory 140 , a processor 170 , and a power supply unit 190 , and the processor 170 may further include an autonomous driving module 260 and an AI processor 261 .
  • the autonomous driving vehicle 10 may include an interface unit that is connected to at least one electronic device provided in the vehicle by wire or wirelessly to exchange data required for autonomous driving control.
  • At least one electronic device connected through the interface unit includes an object detection unit 210 , a communication unit 220 , a driving operation unit 230 , a main ECU 240 , a vehicle driving unit 250 , a sensing unit 270 , and location data generation. part 280 may be included.
  • the interface unit may be composed of at least one of a communication module, a terminal, a pin, a cable, a port, a circuit, an element, and a device.
  • the memory 140 is electrically connected to the processor 170 .
  • the memory 140 may store basic data for the unit, control data for operation control of the unit, and input/output data.
  • the memory 140 may store data processed by the processor 170 .
  • the memory 140 may be configured as at least one of ROM, RAM, EPROM, flash drive, and hard drive in terms of hardware.
  • the memory 140 may store various data for the overall operation of the autonomous vehicle 10 , such as a program for processing or controlling the processor 170 .
  • the memory 140 may be implemented integrally with the processor 170 . According to an embodiment, the memory 140 may be classified into a sub-configuration of the processor 170 .
  • the power supply unit 190 may supply power to the autonomous driving device 10 .
  • the power supply unit 190 may receive power from a power source (eg, a battery) included in the autonomous vehicle 10 to supply power to each unit of the autonomous vehicle 10 .
  • the power supply unit 190 may be operated according to a control signal provided from the main ECU 240 .
  • the power supply 190 may include a switched-mode power supply (SMPS).
  • SMPS switched-mode power supply
  • the processor 170 may be electrically connected to the memory 140 , the interface unit 280 , and the power supply unit 190 to exchange signals.
  • Processor 170 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays), processors (processors), controller It may be implemented using at least one of controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing functions.
  • the processor 170 may be driven by power provided from the power supply 190 .
  • the processor 170 may receive data, process data, generate a signal, and provide a signal while power is supplied by the power supply unit 190 .
  • the processor 170 may receive information from another electronic device in the autonomous vehicle 10 through the interface unit.
  • the processor 170 may provide a control signal to another electronic device in the autonomous vehicle 10 through the interface unit.
  • the autonomous vehicle 10 may include at least one printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the memory 140 , the interface unit, the power supply unit 190 , and the processor 170 may be electrically connected to the printed circuit board.
  • the autonomous driving vehicle 10 will be referred to as a vehicle 10 .
  • the object detector 210 may generate information about an object outside the vehicle 10 .
  • the AI processor 261 applies a neural network model to the data obtained through the object detector 210, so that at least one of the presence or absence of an object, location information of the object, distance information between the vehicle and the object, and relative speed information between the vehicle and the object. You can create one.
  • the object detector 210 may include at least one sensor capable of detecting an object outside the vehicle 10 .
  • the sensor may include at least one of a camera, a radar, a lidar, an ultrasonic sensor, and an infrared sensor.
  • the object detector 210 may provide data on an object generated based on a sensing signal generated by the sensor to at least one electronic device included in the vehicle.
  • the vehicle 10 transmits the data acquired through the at least one sensor to the AI device 20 through the communication unit 220 , and the AI device 20 adds a neural network model 26 to the transmitted data.
  • AI processing data generated by applying may be transmitted to the vehicle 10 .
  • the vehicle 10 may recognize information on the detected object based on the received AI processing data, and the autonomous driving module 260 may perform an autonomous driving control operation using the recognized information.
  • the communication unit 220 may exchange signals with a device located outside the vehicle 10 .
  • the communication unit 220 may exchange signals with at least one of an infrastructure (eg, a server, a broadcasting station), another vehicle, and a terminal.
  • the communication unit 220 may include at least one of a transmit antenna, a receive antenna, a radio frequency (RF) circuit capable of implementing various communication protocols, and an RF element to perform communication.
  • RF radio frequency
  • At least one of the existence of an object, location information of the object, distance information between the vehicle and the object, and relative speed information between the vehicle and the object can be generated.
  • the driving operation unit 230 is a device that receives a user input for driving. In the manual mode, the vehicle 10 may be driven based on a signal provided by the driving control unit 230 .
  • the driving manipulation unit 230 may include a steering input device (eg, a steering wheel), an acceleration input device (eg, an accelerator pedal), and a brake input device (eg, a brake pedal).
  • the AI processor 261 may generate an input signal of the driving control unit 230 according to a signal for controlling the movement of the vehicle according to the driving plan generated through the autonomous driving module 260 . have.
  • the vehicle 10 transmits data necessary for the control of the driver manipulation unit 230 to the AI device 20 through the communication unit 220 , and the AI device 20 transmits the neural network model 26 to the transmitted data.
  • AI processing data generated by applying may be transmitted to the vehicle 10 .
  • the vehicle 10 may use the input signal of the driver manipulation unit 230 to control the movement of the vehicle based on the received AI processing data.
  • the main ECU 240 may control the overall operation of at least one electronic device included in the vehicle 10 .
  • the vehicle driving unit 250 is a device for electrically controlling various vehicle driving devices in the vehicle 10 .
  • the vehicle driving unit 250 may include a power train drive control device, a chassis drive control device, a door/window drive control device, a safety device drive control device, a lamp drive control device, and an air conditioning drive control device.
  • the power train drive control device may include a power source drive control device and a transmission drive control device.
  • the chassis drive control device may include a steering drive control device, a brake drive control device, and a suspension drive control device.
  • the safety device drive control device may include a safety belt drive control device for seat belt control.
  • the vehicle driving unit 250 includes at least one electronic control device (eg, a control electronic control unit (ECU)).
  • ECU control electronic control unit
  • the vehicle driving unit 250 may control a power train, a steering device, and a brake device based on a signal received from the autonomous driving module 260 .
  • the signal received from the autonomous driving module 260 may be a driving control signal generated by applying a neural network model to vehicle-related data in the AI processor 261 .
  • the driving control signal may be a signal received from the external AI device 20 through the communication unit 220 .
  • the sensing unit 270 may sense the state of the vehicle.
  • the sensing unit 270 includes an inertial measurement unit (IMU) sensor, a collision sensor, a wheel sensor, a speed sensor, an inclination sensor, a weight sensor, a heading sensor, a position module, and a vehicle. It may include at least one of a forward/reverse sensor, a battery sensor, a fuel sensor, a tire sensor, a steering sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an ultrasonic sensor, an illuminance sensor, and a pedal position sensor. Meanwhile, an inertial measurement unit (IMU) sensor may include one or more of an acceleration sensor, a gyro sensor, and a magnetic sensor.
  • IMU inertial measurement unit
  • the AI processor 261 may generate vehicle state data by applying a neural network model to sensing data generated by at least one sensor.
  • AI processing data generated by applying the neural network model includes vehicle attitude data, vehicle motion data, vehicle yaw data, vehicle roll data, vehicle pitch data, vehicle collision data, vehicle direction data, Vehicle angle data, vehicle speed data, vehicle acceleration data, vehicle inclination data, vehicle forward/reverse data, vehicle weight data, battery data, fuel data, tire pressure data, vehicle interior temperature data, vehicle interior humidity data, steering wheel rotation It may include angle data, external illumination data of the vehicle, pressure data applied to the accelerator pedal, pressure data applied to the brake pedal, and the like.
  • the autonomous driving module 260 may generate a driving control signal based on the AI-processed state data of the vehicle.
  • the vehicle 10 transmits the sensing data obtained through the at least one sensor to the AI device 20 through the communication unit 22 , and the AI device 20 uses the transmitted sensing data as the neural network model 26 ), the generated AI processing data may be transmitted to the vehicle 10 .
  • the location data generator 280 may generate location data of the vehicle 10 .
  • the location data generator 280 may include at least one of a Global Positioning System (GPS) and a Differential Global Positioning System (DGPS).
  • GPS Global Positioning System
  • DGPS Differential Global Positioning System
  • the AI processor 261 may generate more accurate vehicle location data by applying a neural network model to location data generated by at least one location data generating device.
  • the AI processor 261 performs a deep learning operation based on at least one of an Inertial Measurement Unit (IMU) of the sensing unit 270 and a camera image of the object detection device 210 , and the generated Position data may be corrected based on AI processing data.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • the vehicle 10 transmits the location data obtained from the location data generation unit 280 to the AI device 20 through the communication unit 220, and the AI device 20 adds the received location data to the neural network model ( 26) may be applied to transmit the generated AI processing data to the vehicle 10 .
  • the vehicle 10 may include an internal communication system 50 .
  • a plurality of electronic devices included in the vehicle 10 may exchange signals via the internal communication system 50 .
  • Signals may include data.
  • the internal communication system 50 may use at least one communication protocol (eg, CAN, LIN, FlexRay, MOST, Ethernet).
  • the autonomous driving module 260 may generate a path for autonomous driving based on the acquired data, and may generate a driving plan for driving along the generated path.
  • the autonomous driving module 260 may implement at least one Advanced Driver Assistance System (ADAS) function.
  • ADAS includes Adaptive Cruise Control (ACC), Autonomous Emergency Braking (AEB), Forward Collision Warning (FCW), Lane Keeping Assist (LKA), ), Lane Change Assist (LCA), Target Following Assist (TFA), Blind Spot Detection (BSD), Adaptive High Beam Control (HBA) , Auto Parking System (APS), Pedestrian Collision Warning System (PD Collision Warning System), Traffic Sign Recognition (TSR), Trafffic Sign Assist (TSA), Night Vision System At least one of a Night Vision (NV), a Driver Status Monitoring (DSM), and a Traffic Jam Assist (TJA) may be implemented.
  • ACC Adaptive Cruise Control
  • AEB Autonomous Emergency Braking
  • FCW Forward Collision Warning
  • LKA Lane Keeping Assist
  • LKA Lane Change Assist
  • TSA Blind Spot Detection
  • HBA Adaptive High
  • the AI processor 261 applies at least one sensor provided in the vehicle, traffic-related information received from an external device, and information received from another vehicle communicating with the vehicle to the neural network model, thereby performing at least one ADAS function described above.
  • a control signal capable of performing these functions may be transmitted to the autonomous driving module 260 .
  • the vehicle 10 transmits at least one data for performing ADAS functions to the AI device 20 through the communication unit 220 , and the AI device 20 adds a neural network model 260 to the received data. By applying, it is possible to transmit a control signal capable of performing an ADAS function to the vehicle 10 .
  • the autonomous driving module 260 acquires the driver's state information and/or the vehicle's state information through the AI processor 261 , and based on this, a switching operation from the autonomous driving mode to the manual driving mode or autonomous in the manual driving mode A switching operation to the driving mode may be performed.
  • the vehicle 10 may use AI processing data for passenger support for driving control. For example, as described above, the state of the driver and the occupant may be checked through at least one sensor provided inside the vehicle.
  • the vehicle 10 may recognize a driver's or passenger's voice signal through the AI processor 261 , perform a voice processing operation, and perform a voice synthesis operation.
  • DNN Deep Neural Network
  • a deep neural network is an artificial neural network (ANN) composed of several hidden layers between an input layer and an output layer. Deep neural networks can model complex non-linear relationships like general artificial neural networks.
  • each object may be expressed as a hierarchical configuration of image basic elements.
  • the additional layers may aggregate the characteristics of the gradually gathered lower layers.
  • the artificial neural network is called 'deep', and the machine learning paradigm that uses the sufficiently deep artificial neural network as a learning model is called deep learning.
  • a sufficiently deep artificial neural network used for such deep learning is collectively referred to as a deep neural network (DNN).
  • DNN deep neural network
  • sensing data of the vehicle 10 or data required for autonomous driving may be input to the input layer of the DNN, and meaningful data that can be used for autonomous driving may be generated through the output layer while passing through the hidden layers.
  • an artificial neural network used for such a deep learning method is collectively referred to as a DNN, but if meaningful data can be output in a similar manner, of course, other deep learning methods may be applied.
  • the blocking method causes difficulty in detecting the error included in the normal CAN message.
  • a method of detecting an error included in a normal CAN message using a semantic analysis technique is presented.
  • the vehicle may detect an error in the CAN message using a set rule through semantic analysis technology.
  • control message may include a vehicle CAN message and messages having a similar purpose.
  • the semantic analysis technology is a technology that analyzes the meaning of CAN messages transmitted and received through the CAN bus inside the vehicle, and detects abnormal CAN messages that are expected not to be implemented in a normal state. For example, the vehicle considers the normal state of the vehicle and determines whether specific CAN messages lower driving safety or perform an abnormal operation (eg, a heater operates at 100% in midsummer, etc.) from a semantic point of view. can do.
  • an abnormal operation eg, a heater operates at 100% in midsummer, etc.
  • the semantic analysis technique may include a rule extraction phase and a detection phase.
  • the rule extraction step may be performed in the offline state, and the detection step may be performed in the online state to perform interaction with the connected network.
  • the rule extraction step may include a collection step, a grouping/selection step, a modeling step, and a rule setting step.
  • the vehicle may be set to have a steady state.
  • the vehicle may collect control messages related to events occurring in a normal state. For example, when an event in which the vehicle performs cruise control occurs, control messages generated in connection therewith may be collected. Alternatively, when an event in which the vehicle turns on/off the accelerator occurs, control messages generated in this regard may be collected.
  • the control messages collected in this way can be managed through the vehicle's DataBase.
  • the vehicle may group the control messages based on the correlation of the collected control messages of the DataBase. For example, the control messages may be grouped into a group in which a generated module is the same or a group in which a target module is the same. In more detail, among the control messages related to the event of performing Excel ON, control messages using the clutch as a target module may be grouped into the same group. Additionally, the vehicle may select a control message capable of modeling, which will be described later. For example, when it is determined that it is not necessary to group all of the collected control messages, the vehicle may select a control message generated during a specific time, a control message having a control value within a specific range, or periodic control messages. Through this, the vehicle can perform grouping more efficiently.
  • the vehicle 1) a first model for determining the sequence of the control message, 2) a second model for determining a dependency, 3) a third for determining a trend A model and 4) a fourth model for determining consistency may be generated.
  • the vehicle may set a rule for monitoring the control message generated during driving by using the modeling result.
  • the vehicle may set a rule for determining that the control message must have the order of CLU_12, CLU_11, and CLU_13 to be justified by using the first model.
  • the vehicle uses the second model to determine the rule related to the dependence of the control message included in the first group of control messages generated when the vehicle is stopped and the control message included in the second group indicating the current speed of the vehicle. can be set. For example, when a control message indicating that the vehicle in a steady state is ON is generated, a control message indicating that the current speed is 0 may be generated.
  • the vehicle may set a rule related to the tendency of the control value change amount of the control message included in the same group by using the third model. For example, when the control value change amount (Delta) is 0.05 or less, the vehicle may set a rule for determining that the control messages including the type of the control value are justified.
  • the vehicle may set a rule for determining that a pair of control messages having a correlation value greater than or equal to a predetermined value between different control messages is justified by using the fourth model.
  • the vehicle may detect control messages generated while driving using a set rule. In addition, the vehicle may report the control message detection result to the connected network. In addition, when an update of a set rule is required, the vehicle may update the rule through a connected network.
  • 9 and 10 are examples of message order modeling to which the present specification can be applied.
  • the vehicle may generate a first model through message order modeling. To this end, the vehicle may measure the generation period and the number of occurrences of the control message included in each of the plurality of groups.
  • the vehicle may measure the generation period of control messages in the same group. These control messages may be limited to periodicity control messages. For example, the vehicle may measure the generation period of the control message based on 2 chunks of data. These control messages are classified according to a group and can be named according to the type of control value included.
  • FIG. 9( a ) illustrates the periodicity of control messages included in a cluster (CLU) group.
  • FIG. 9( d ) illustrates the periodicity of control messages included in a Lane Keeping Assist System (LKAS) group.
  • LKAS Lane Keeping Assist System
  • 11 and 12 are examples of signal dependence modeling to which the present specification can be applied.
  • the vehicle may generate a second model through signal dependence modeling.
  • the vehicle may use a confidence value between control messages included in different groups, which may be calculated through an AI processor.
  • a vehicle can detect an attack by utilizing the dependency (if A then B) between control messages collected in a normal state.
  • the vehicle's AI processor can measure the confidence value used in the association rule analysis to extract a signal pair in which dependency, contradiction, and causality exist.
  • control messages of the Power_BRAKE group and the control messages of the speed (VS) group may be paired.
  • a pair of a control message of the Power_BRAKE group having an Activated control value and a control message having a speed value of 0 may have a reliability value of 1 (100%).
  • control messages of the MainMode_ACC group and the control messages of the accelerator (ACC) input percentage group may be paired.
  • a pair of a control message of the MainMode_ACC group having an Off control value and a control message having a speed value of 0 may have a reliability value of 1 (100%).
  • control messages of a stand group and control messages of a speed group generated during city driving of a vehicle having a normal state may be paired.
  • control messages of a stand group and control messages of a speed group which are generated while going to a Mac drive of a vehicle having a normal state, may be paired.
  • a pair of a control message of a stand group having a stand still control value and a control message having a speed value of 0 may have a reliability value of 1 (100%).
  • a pair of a control message of a stand group having a non-stand still control value and a control message having a speed value other than 0 may have a reliability value of 1 (100%).
  • the vehicle may generate a third model through signal trend modeling. To this end, the vehicle may measure the amount of change in the control value for a specific time of the control messages included in the same group through the AI processor.
  • a vehicle can have Max diff.
  • the third model can be modeled for control messages of 0.05 or less.
  • ⁇ may be set according to the vehicle or driving state.
  • the vehicle may generate a fourth model through signal consistency modeling.
  • the vehicle may calculate a pair of control messages having a correlation value of 0.9 or more through the AI processor.
  • the vehicle may model a pair of control messages having a high correlation value of 0.9 or more as a meaningful control message pair.
  • pairs of control messages may have a positive correlation value, a negative correlation value, or a correlation value of zero.
  • the control messages indicating the wheel speed of the front left (WHL_SPD_11-WHL_SPD_FL), front right (WHL_SPD_11-WHL_SPD_FR), rear left (WHL_SPD_11-WHL_SPD_RL) and rear right (WHL_SPD_11-WHL_SPD_RR) control messages have a correlation value of 1 can have
  • WHL_SPD_FL and WHL_SPD_FR may be set as a pair of control messages.
  • the vehicle may calculate the correlation value of the control message pair through linear regression.
  • ⁇ may be set differently depending on the vehicle or driving state.
  • the vehicle may have a state in which the aforementioned rule is set.
  • the network may include other vehicles connected to the vehicle, a Road Side Unit (RSU), and a server.
  • the vehicle may be controlled through a control message received from the network, or may be controlled through a control message generated through a processor of the vehicle.
  • a CAN message for controlling the vehicle may be generated according to the received control message.
  • the vehicle receives a control message from the network (S1610).
  • a control message may include a control message for attacking the vehicle.
  • the vehicle monitors the control message generated while driving using the set rule (S1620).
  • the vehicle can filter whether the control message is legitimate by using the rule. For example, the vehicle may determine a control message having a different order as an erroneous control message using the first model. In addition, the vehicle may determine an error in the control values of the control message pair in which the reliability value is set to be high by using the second model. In addition, the vehicle may determine a control message having a control value that is out of a specific control value change amount as an erroneous control message using the third model. In addition, the vehicle may determine a control message pair that deviates from a specific correlation value as an error by using the fourth model.
  • the vehicle drops the control message determined to be an error (S1630).
  • the vehicle transmits log information and report information to the network (S1640).
  • the network may include an authorized server to which the vehicle is connected.
  • the report information may include a reason for dropping the control message. For example, it may include information on which model was dropped due to an error related to it.
  • the authorized server may generate a rule update message for updating a vehicle rule by using the received log information and report information.
  • the authorized server can report an attack or send a message to warn other vehicles.
  • the network transmits a rule update message to the vehicle (S1650).
  • the vehicle may use the received rule update message to drop all control messages received from the attacking network or to update the rule.
  • 17 is an embodiment of a vehicle to which the present specification can be applied.
  • FIG. 17 illustrates in more detail how the vehicle of FIG. 16 sets rules.
  • the vehicle collects control messages related to an event occurring in the vehicle having a normal state (S1710). For example, the vehicle may collect control messages or receive control messages from a vehicle manufacturer through a test run in a state where it is not connected to an external network.
  • the vehicle groups the control messages based on the association of the collected control messages (S1720). Also, the vehicle may select collected control messages for modeling.
  • the vehicle models the grouped control messages (S1730).
  • the vehicle has a control message: 1) a first model for determining the sequence, 2) a second model for determining a dependency, 3) a third model for determining a trend and 4) a fourth model for determining consistency may be modeled.
  • the vehicle sets a rule for monitoring a control message generated while the vehicle is driving (S1740).
  • the vehicle since the set rule is generated based on a vehicle having a normal state, the vehicle may set the above-mentioned rule in order to determine an error in a control message generated while driving by being connected to a network.
  • the server X200 may be an MEC server or a cloud server, and may include a communication module X210, a processor X220, and a memory X230.
  • the communication module X210 is also referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • the communication module X210 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device and to receive various signals, data and information to an external device.
  • the server X200 may be connected to an external device by wire and/or wirelessly.
  • the communication module X210 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the processor X220 may control the overall operation of the server X200, and may be configured to perform a function of the server X200 calculating and processing information to be transmitted and received with an external device. In addition, the processor X220 may be configured to perform the server operation proposed in this specification. The processor X220 may control the communication module X210 to transmit data or a message to the UE, another vehicle, or another server according to the proposal of the present specification.
  • the memory X230 may store arithmetic-processed information and the like for a predetermined time, and may be replaced with a component such as a buffer.
  • terminal device X100 and the server X200 may be implemented so that the matters described in the various embodiments of the present specification are independently applied or two or more embodiments are simultaneously applied, and overlapping Descriptions are omitted for clarity.
  • the above-described specification can be implemented as computer-readable code on a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc.
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Disk
  • SDD Silicon Disk Drive
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Compact Disk Drive
  • CD-ROM Compact Disk Read Only Memory
  • magnetic tape floppy disk
  • optical data storage device etc.
  • carrier wave eg, transmission over the Internet

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Abstract

본 명세서는 자율주행시스템에서 차량이 제어메시지를 모니터링하는 방법에 있어서, 정상상태를 갖는 상기 차량에 발생한 이벤트와 관련된 제어메시지들을 수집하는 단계; 상기 제어메시지들의 연관성에 근거하여, 상기 제어메시지들을 그룹핑(grouping)하는 단계; 상기 그룹핑된 제어메시지에 근거하여, 상기 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 모델링(modeling)하는 단계; 및 상기 모델링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰(rule)을 설정하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서의 자율 주행 차량, 사용자 단말기 및 서버 중 하나 이상이 인공지능(Artificial Intelligence) 모듈, 드론 (Unmmanned Aerial Vehicle, UAV) 로봇, 증강 현실 (Augmented Reality, AR) 장치, 가상 현실(Virtual reality, VR) 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다.

Description

자율주행시스템에서 차량이 제어메시지를 모니터링하는 방법
본 명세서는 자율주행시스템에 관한 것으로서 정상적인 데이터 타입을 갖는 제어메시지 내에 이상동작을 유발시킬 수 있는 제어값이 포함되었는지 여부를 모니터링하는 방법이다.
자동차는 사용되는 원동기의 종류에 따라, 내연기관(internal combustion engine) 자동차, 외연기관(external combustion engine) 자동차, 가스터빈(gas turbine) 자동차 또는 전기자동차(electric vehicle) 등으로 분류될 수 있다.
자율주행자동차(Autonomous Vehicle)란 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 말하며, 자율주행시스템(Automated Vehicle & Highway Systems)은 이러한 자율주행자동차가 스스로 운행될 수 있도록 모니터링하고 제어하는 시스템을 말한다.
주행동작의 이상을 유발시킬 수 있는 제어값이 포함된 제어메시지를 차단하기 위한 방법을 제시한다.
또한, 본 명세서의 목적은, 정상상태를 갖는 차량의 제어메시지를 이용하여, 제어메시지 모니터링을 위한 룰을 생성하는 방법을 제시한다.
본 명세서가 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 양상은, 자율주행시스템에서 차량이 제어메시지를 모니터링하는 방법에 있어서, 정상상태를 갖는 상기 차량에 발생한 이벤트와 관련된 제어메시지들을 수집하는 단계; 상기 제어메시지들의 연관성에 근거하여, 상기 제어메시지들을 그룹핑(grouping)하는 단계; 상기 그룹핑된 제어메시지에 근거하여, 상기 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 모델링(modeling)하는 단계; 및 상기 모델링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰(rule)을 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 그룹핑하는 단계는 1) 상기 제어메시지가 생성된 모듈 또는 2) 상기 제어메시지의 목적 모듈에 근거하여, 그룹을 생성할 수 있다.
또한, 상기 그룹핑하는 단계는 상기 그룹에 포함된 제어메시지에 근거하여, 상기 모델링을 할 수 있는 제어메시지를 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 모델은 복수개의 그룹 별로 상기 그룹핑된 제어메시지의 1) 발생주기 및 2) 발생횟수에 근거하여, 모델링될 수 있다.
또한, 상기 제2 모델은 제1 그룹에 포함된 제어메시지와 제2 그룹에 포함된 제어메시지 사이의 신뢰도(confidence) 값에 근거하여, 모델링될 수 있다.
또한, 상기 제3 모델은 동일한 그룹에 포함된 제어메시지들의 특정시간 동안의 제어값 변화량에 근거하여, 모델링될 수 있다.
또한, 상기 제4 모델은 선형 회귀 분석(linear regression)을 통해 획득되는, 제1 그룹에 포함된 제어메시지와 제2 그룹에 포함된 제어메시지 사이의 상관관계 값에 근거하여, 모델링될 수 있다.
또한, 상기 룰에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하는 단계; 상기 모니터링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 드랍(drop)하는 단계; 및 상기 차량과 연결된 서버로, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 드랍하는 이유(cause)를 리포팅(reporting)하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 또 다른 일 양상은, 자율주행시스템에서 제어메시지를 모니터링하는 차량에 있어서, 송수신기; 메모리; 상기 송수신기 및 메모리를 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는 정상상태를 갖는 상기 차량에 발생한 이벤트와 관련된 제어메시지들을 수집하고, 상기 제어메시지들의 상관 관계에 근거하여, 상기 제어메시지들을 그룹핑(grouping)하며, 상기 그룹핑된 제어메시지에 근거하여, 상기 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 모델링(modeling)하고, 상기 모델링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰(rule)을 상기 메모리에 설정할 수 있다.
본 명세서는 제어메시지의 데이터 타입 자체에는 하자가 없으나 주행동작의 이상을 유발시킬 수 있는 제어값이 포함된 제어메시지를 차단할 수 있다.
또한, 본 명세서는 정상상태를 갖는 차량의 제어메시지를 이용하여, 제어메시지 모니터링을 위한 룰을 생성할 수 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 AI 장치의 블록도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량과 AI 장치가 연계된 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 명세서가 적용될 수 있는 DNN 모델의 예시이다.
도 8은 본 명세서가 적용된 Semantic 분석 기술의 예시이다.
도 9 및 도 10은 본 명세서가 적용될 수 있는 메시지 순서 모델링의 예시이다.
도 11 및 도 12는 본 명세서가 적용될 수 있는 시그널 의존성 모델링의 예시이다.
도 13은 본 명세서가 적용될 수 있는 시그널 트렌드 모델링의 예시이다.
도 14 및 도 15는 본 명세서가 적용될 수 있는 시그널 컨시턴시 모델링의 예시이다.
도 16은 본 명세서가 적용될 수 있는 일 실시예이다.
도 17은 본 명세서가 적용될 수 있는 차량의 일 실시예이다.
도 18은 본 명세서가 적용될 수 있는 장치 일반의 블록도이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, AI 프로세싱된 정보를 필요로 하는 자율주행장치 및/또는 AI 프로세서가 필요로 하는 5G 통신(5th generation mobile communication)을 단락 A 내지 단락 G를 통해 설명하기로 한다.
A. UE 및 5G 네트워크 블록도 예시
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 1을 참조하면, AI 모듈을 포함하는 장치(AI 장치)를 제1 통신 장치로 정의(도 1의 910)하고, 프로세서(911)가 AI 상세 동작을 수행할 수 있다.
AI 장치와 통신하는 다른 장치(AI 서버)를 포함하는 5G 네트워크를 제2 통신 장치(도 1의 920)하고, 프로세서(921)가 AI 상세 동작을 수행할 수 있다.
5G 네트워크가 제 1 통신 장치로, AI 장치가 제 2 통신 장치로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제 1 통신 장치 또는 상기 제 2 통신 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 커넥티드카(Connected Car), 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MR(Mixed Reality) 장치, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야와 관련된 장치일 수 있다.
예를 들어, 단말 또는 UE(User Equipment)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 드론은 사람이 타지 않고 무선 컨트롤 신호에 의해 비행하는 비행체일 수 있다. 예를 들어, VR 장치는 가상 세계의 객체 또는 배경 등을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, AR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 연결하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, MR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 융합하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 장치는 홀로그래피라는 두 개의 레이저 광이 만나서 발생하는 빛의 간섭현상을 활용하여, 입체 정보를 기록 및 재생하여 360도 입체 영상을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공공 안전 장치는 영상 중계 장치 또는 사용자의 인체에 착용 가능한 영상 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 사람의 직접적인 개입이나 또는 조작이 필요하지 않는 장치일 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 스마트 미터, 벤딩 머신, 온도계, 스마트 전구, 도어락 또는 각종 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 상해 또는 장애를 진단, 치료, 경감 또는 보정할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 구조 또는 기능을 검사, 대체 또는 변형할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 임신을 조절할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 진료용 장치, 수술용 장치, (체외) 진단용 장치, 보청기 또는 시술용 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 발생할 우려가 있는 위험을 방지하고, 안전을 유지하기 위하여 설치한 장치일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 카메라, CCTV, 녹화기(recorder) 또는 블랙박스 등일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 모바일 결제 등 금융 서비스를 제공할 수 있는 장치일 수 있다.
도 1을 참고하면, 제 1 통신 장치(910)와 제 2 통신 장치(920)은 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. Tx/Rx 모듈은 트랜시버라고도 한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(915)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 전송한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층(즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 수신(RX) 프로세서는 L1(즉, 물리 계층)의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 통신 장치는 차량이 될 수 있으며, 상기 제2 통신 장치는 5G 네트워크가 될 수 있다.
B. 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 2를 참고하면, UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 BS와 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다(S201). 이를 위해, UE는 BS로부터 1차 동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 2차 동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 BS와 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. LTE 시스템과 NR 시스템에서 P-SCH와 S-SCH는 각각 1차 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)와 2차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)로 불린다. 초기 셀 탐색 후, UE는 BS로부터 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 브로드캐스트 정보를 획득할 수 있다. 한편, UE는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(downlink reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 UE는 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared Channel, PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S202).
한편, BS에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 UE는 BS에 대해 임의 접속 과정(random access procedure, RACH)을 수행할 수 있다(단계 S203 내지 단계 S206). 이를 위해, UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로서 전송하고(S203 및 S205), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지를 수신할 수 있다(S204 및 S206). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 과정(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 과정을 수행한 UE는 이후 일반적인 상향링크/하향링크 신호 전송 과정으로서 PDCCH/PDSCH 수신(S207) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 전송(S208)을 수행할 수 있다. 특히 UE는 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 수신한다. UE는 해당 탐색 공간 설정(configuration)들에 따라 서빙 셀 상의 하나 이상의 제어 요소 세트(control element set, CORESET)들에 설정된 모니터링 기회(occasion)들에서 PDCCH 후보(candidate)들의 세트를 모니터링한다. UE가 모니터할 PDCCH 후보들의 세트는 탐색 공간 세트들의 면에서 정의되며, 탐색 공간 세트는 공통 탐색 공간 세트 또는 UE-특정 탐색 공간 세트일 수 있다. CORESET은 1~3개 OFDM 심볼들의 시간 지속기간을 갖는 (물리) 자원 블록들의 세트로 구성된다. 네트워크는 UE가 복수의 CORESET들을 갖도록 설정할 수 있다. UE는 하나 이상의 탐색 공간 세트들 내 PDCCH 후보들을 모니터링한다. 여기서 모니터링이라 함은 탐색 공간 내 PDCCH 후보(들)에 대한 디코딩 시도하는 것을 의미한다. UE가 탐색 공간 내 PDCCH 후보들 중 하나에 대한 디코딩에 성공하면, 상기 UE는 해당 PDCCH 후보에서 PDCCH를 검출했다고 판단하고, 상기 검출된 PDCCH 내 DCI를 기반으로 PDSCH 수신 혹은 PUSCH 전송을 수행한다. PDCCH는 PDSCH 상의 DL 전송들 및 PUSCH 상의 UL 전송들을 스케줄링하는 데 사용될 수 있다. 여기서 PDCCH 상의 DCI는 하향링크 공유 채널과 관련된, 변조(modulation) 및 코딩 포맷과 자원 할당(resource allocation) 정보를 적어도 포함하는 하향링크 배정(assignment)(즉, downlink grant; DL grant), 또는 상향링크 공유 채널과 관련된, 변조 및 코딩 포맷과 자원 할당 정보를 포함하는 상향링크 그랜트(uplink grant; UL grant)를 포함한다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 초기 접속(Initial Access, IA) 절차에 대해 추가적으로 살펴본다.
UE는 SSB에 기반하여 셀 탐색(search), 시스템 정보 획득, 초기 접속을 위한 빔 정렬, DL 측정 등을 수행할 수 있다. SSB는 SS/PBCH(Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) 블록과 혼용된다.
SSB는 PSS, SSS와 PBCH로 구성된다. SSB는 4개의 연속된 OFDM 심볼들에 구성되며, OFDM 심볼별로 PSS, PBCH, SSS/PBCH 또는 PBCH가 전송된다. PSS와 SSS는 각각 1개의 OFDM 심볼과 127개의 부반송파들로 구성되고, PBCH는 3개의 OFDM 심볼과 576개의 부반송파들로 구성된다.
셀 탐색은 UE가 셀의 시간/주파수 동기를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID(Identifier)(예, Physical layer Cell ID, PCI)를 검출하는 과정을 의미한다. PSS는 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용되고, SSS는 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용된다. PBCH는 SSB (시간) 인덱스 검출 및 하프-프레임 검출에 사용된다.
336개의 셀 ID 그룹이 존재하고, 셀 ID 그룹 별로 3개의 셀 ID가 존재한다. 총 1008개의 셀 ID가 존재한다. 셀의 셀 ID가 속한 셀 ID 그룹에 관한 정보는 상기 셀의 SSS를 통해 제공/획득되며, 상기 셀 ID 내 336개 셀들 중 상기 셀 ID에 관한 정보는 PSS를 통해 제공/획득된다
SSB는 SSB 주기(periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송된다. 초기 셀 탐색 시에 UE가 가정하는 SSB 기본 주기는 20ms로 정의된다. 셀 접속 후, SSB 주기는 네트워크(예, BS)에 의해 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나로 설정될 수 있다.
다음으로, 시스템 정보 (system information; SI) 획득에 대해 살펴본다.
SI는 마스터 정보 블록(master information block, MIB)와 복수의 시스템 정보 블록(system information block, SIB)들로 나눠진다. MIB 외의 SI는 RMSI(Remaining Minimum System Information)으로 지칭될 수 있다. MIB는 SIB1(SystemInformationBlock1)을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH의 모니터링을 위한 정보/파라미터를 포함하며 SSB의 PBCH를 통해 BS에 의해 전송된다. SIB1은 나머지 SIB들(이하, SIBx, x는 2 이상의 정수)의 가용성(availability) 및 스케줄링(예, 전송 주기, SI-윈도우 크기)과 관련된 정보를 포함한다. SIBx는 SI 메시지에 포함되며 PDSCH를 통해 전송된다. 각각의 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 윈도우(즉, SI-윈도우) 내에서 전송된다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 임의 접속(Random Access, RA) 과정에 대해 추가적으로 살펴본다.
임의 접속 과정은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 임의 접속 과정은 네트워크 초기 접속, 핸드오버, UE-트리거드(triggered) UL 데이터 전송에 사용될 수 있다. UE는 임의 접속 과정을 통해 UL 동기와 UL 전송 자원을 획득할 수 있다. 임의 접속 과정은 경쟁 기반(contention-based) 임의 접속 과정과 경쟁 프리(contention free) 임의 접속 과정으로 구분된다. 경쟁 기반의 임의 접속 과정에 대한 구체적인 절차는 아래와 같다.
UE가 UL에서 임의 접속 과정의 Msg1로서 임의 접속 프리앰블을 PRACH를 통해 전송할 수 있다. 서로 다른 두 길이를 가지는 임의 접속 프리앰블 시퀀스들이 지원된다. 긴 시퀀스 길이 839는 1.25 및 5 kHz의 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 대해 적용되며, 짧은 시퀀스 길이 139는 15, 30, 60 및 120 kHz의 부반송파 간격에 대해 적용된다.
BS가 UE로부터 임의 접속 프리앰블을 수신하면, BS는 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지(Msg2)를 상기 UE에게 전송한다. RAR을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH는 임의 접속(random access, RA) 무선 네트워크 임시 식별자(radio network temporary identifier, RNTI)(RA-RNTI)로 CRC 마스킹되어 전송된다. RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출한 UE는 상기 PDCCH가 나르는 DCI가 스케줄링하는 PDSCH로부터 RAR을 수신할 수 있다. UE는 자신이 전송한 프리앰블, 즉, Msg1에 대한 임의 접속 응답 정보가 상기 RAR 내에 있는지 확인한다. 자신이 전송한 Msg1에 대한 임의 접속 정보가 존재하는지 여부는 상기 UE가 전송한 프리앰블에 대한 임의 접속 프리앰블 ID가 존재하는지 여부에 의해 판단될 수 있다. Msg1에 대한 응답이 없으면, UE는 전력 램핑(power ramping)을 수행하면서 RACH 프리앰블을 소정의 횟수 이내에서 재전송할 수 있다. UE는 가장 최근의 경로 손실 및 전력 램핑 카운터를 기반으로 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다.
상기 UE는 임의 접속 응답 정보를 기반으로 상향링크 공유 채널 상에서 UL 전송을 임의 접속 과정의 Msg3로서 전송할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다. Msg3에 대한 응답으로서, 네트워크는 Msg4를 전송할 수 있으며, 이는 DL 상에서의 경쟁 해결 메시지로 취급될 수 있다. Msg4를 수신함으로써, UE는 RRC 연결된 상태에 진입할 수 있다.
C. 5G 통신 시스템의 빔 관리(Beam Management, BM) 절차
BM 과정은 (1) SSB 또는 CSI-RS를 이용하는 DL BM 과정과, (2) SRS(sounding reference signal)을 이용하는 UL BM 과정으로 구분될 수 있다. 또한, 각 BM 과정은 Tx 빔을 결정하기 위한 Tx 빔 스위핑과 Rx 빔을 결정하기 위한 Rx 빔 스위핑을 포함할 수 있다.
SSB를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
SSB를 이용한 빔 보고(beam report)에 대한 설정은 RRC_CONNECTED에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)/빔 설정 시에 수행된다.
- UE는 BM을 위해 사용되는 SSB 자원들에 대한 CSI-SSB-ResourceSetList를 포함하는 CSI-ResourceConfig IE를 BS로부터 수신한다. RRC 파라미터 csi-SSB-ResourceSetList는 하나의 자원 세트에서 빔 관리 및 보고을 위해 사용되는 SSB 자원들의 리스트를 나타낸다. 여기서, SSB 자원 세트는 {SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, 쪋}으로 설정될 수 있다. SSB 인덱스는 0부터 63까지 정의될 수 있다.
- UE는 상기 CSI-SSB-ResourceSetList에 기초하여 SSB 자원들 상의 신호들을 상기 BS로부터 수신한다.
- SSBRI 및 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)에 대한 보고와 관련된 CSI-RS reportConfig가 설정된 경우, 상기 UE는 최선(best) SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 BS에게 보고한다. 예를 들어, 상기 CSI-RS reportConfig IE의 reportQuantity가 'ssb-Index-RSRP'로 설정된 경우, UE는 BS으로 최선 SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 보고한다.
UE는 SSB와 동일한 OFDM 심볼(들)에 CSI-RS 자원이 설정되고, 'QCL-TypeD'가 적용 가능한 경우, 상기 UE는 CSI-RS와 SSB가 'QCL-TypeD' 관점에서 유사 동일 위치된(quasi co-located, QCL) 것으로 가정할 수 있다. 여기서, QCL-TypeD는 공간(spatial) Rx 파라미터 관점에서 안테나 포트들 간에 QCL되어 있음을 의미할 수 있다. UE가 QCL-TypeD 관계에 있는 복수의 DL 안테나 포트들의 신호들을 수신 시에는 동일한 수신 빔을 적용해도 무방하다.
다음으로, CSI-RS를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
CSI-RS를 이용한 UE의 Rx 빔 결정(또는 정제(refinement)) 과정과 BS의 Tx 빔 스위핑 과정에 대해 차례대로 살펴본다. UE의 Rx 빔 결정 과정은 반복 파라미터가 'ON'으로 설정되며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정은 반복 파라미터가 'OFF'로 설정된다.
먼저, UE의 Rx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 세팅되어 있다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원(들) 상에서의 신호들을 BS의 동일 Tx 빔(또는 DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 서로 다른 OFDM 심볼에서 반복 수신한다.
- UE는 자신의 Rx 빔을 결정한다.
- UE는 CSI 보고를 생략한다. 즉, UE는 상가 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 경우, CSI 보고를 생략할 수 있다.
다음으로, BS의 Tx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 세팅되어 있으며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정과 관련된다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원들 상에서의 신호들을 BS의 서로 다른 Tx 빔(DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 수신한다.
- UE는 최상의(best) 빔을 선택(또는 결정)한다.
- UE는 선택된 빔에 대한 ID(예, CRI) 및 관련 품질 정보(예, RSRP)를 BS으로 보고한다. 즉, UE는 CSI-RS가 BM을 위해 전송되는 경우 CRI와 이에 대한 RSRP를 BS으로 보고한다.
다음으로, SRS를 이용한 UL BM 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'beam management'로 설정된 (RRC 파라미터) 용도 파라미터를 포함하는 RRC 시그널링(예, SRS-Config IE)를 BS로부터 수신한다. SRS-Config IE는 SRS 전송 설정을 위해 사용된다. SRS-Config IE는 SRS-Resources의 리스트와 SRS-ResourceSet들의 리스트를 포함한다. 각 SRS 자원 세트는 SRS-resource들의 세트를 의미한다.
- UE는 상기 SRS-Config IE에 포함된 SRS-SpatialRelation Info에 기초하여 전송할 SRS 자원에 대한 Tx 빔포밍을 결정한다. 여기서, SRS-SpatialRelation Info는 SRS 자원별로 설정되고, SRS 자원별로 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용할지를 나타낸다.
- 만약 SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되면 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용하여 전송한다. 하지만, SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되지 않으면, 상기 UE는 임의로 Tx 빔포밍을 결정하여 결정된 Tx 빔포밍을 통해 SRS를 전송한다.
다음으로, 빔 실패 복구(beam failure recovery, BFR) 과정에 대해 살펴본다.
빔포밍된 시스템에서, RLF(Radio Link Failure)는 UE의 회전(rotation), 이동(movement) 또는 빔포밍 블로키지(blockage)로 인해 자주 발생할 수 있다. 따라서, 잦은 RLF가 발생하는 것을 방지하기 위해 BFR이 NR에서 지원된다. BFR은 무선 링크 실패 복구 과정과 유사하고, UE가 새로운 후보 빔(들)을 아는 경우에 지원될 수 있다. 빔 실패 검출을 위해, BS는 UE에게 빔 실패 검출 참조 신호들을 설정하고, 상기 UE는 상기 UE의 물리 계층으로부터의 빔 실패 지시(indication)들의 횟수가 BS의 RRC 시그널링에 의해 설정된 기간(period) 내에 RRC 시그널링에 의해 설정된 임계치(threshold)에 이르면(reach), 빔 실패를 선언(declare)한다. 빔 실패가 검출된 후, 상기 UE는 PCell 상의 임의 접속 과정을 개시(initiate)함으로써 빔 실패 복구를 트리거하고; 적절한(suitable) 빔을 선택하여 빔 실패 복구를 수행한다(BS가 어떤(certain) 빔들에 대해 전용 임의 접속 자원들을 제공한 경우, 이들이 상기 UE에 의해 우선화된다). 상기 임의 접속 절차의 완료(completion) 시, 빔 실패 복구가 완료된 것으로 간주된다.
D. URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication)
NR에서 정의하는 URLLC 전송은 (1) 상대적으로 낮은 트래픽 크기, (2) 상대적으로 낮은 도착 레이트(low arrival rate), (3) 극도의 낮은 레이턴시 요구사항(requirement)(예, 0.5, 1ms), (4) 상대적으로 짧은 전송 지속기간(duration)(예, 2 OFDM symbols), (5) 긴급한 서비스/메시지 등에 대한 전송을 의미할 수 있다. UL의 경우, 보다 엄격(stringent)한 레이턴시 요구 사항(latency requirement)을 만족시키기 위해 특정 타입의 트래픽(예컨대, URLLC)에 대한 전송이 앞서서 스케줄링된 다른 전송(예컨대, eMBB)과 다중화(multiplexing)되어야 할 필요가 있다. 이와 관련하여 한 가지 방안으로, 앞서 스케줄링 받은 UE에게 특정 자원에 대해서 프리엠션(preemption)될 것이라는 정보를 주고, 해당 자원을 URLLC UE가 UL 전송에 사용하도록 한다.
NR의 경우, eMBB와 URLLC 사이의 동적 자원 공유(sharing)이 지원된다. eMBB와 URLLC 서비스들은 비-중첩(non-overlapping) 시간/주파수 자원들 상에서 스케줄될 수 있으며, URLLC 전송은 진행 중인(ongoing) eMBB 트래픽에 대해 스케줄된 자원들에서 발생할 수 있다. eMBB UE는 해당 UE의 PDSCH 전송이 부분적으로 펑처링(puncturing)되었는지 여부를 알 수 없을 수 있고, 손상된 코딩된 비트(corrupted coded bit)들로 인해 UE는 PDSCH를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 점을 고려하여, NR에서는 프리엠션 지시(preemption indication)을 제공한다. 상기 프리엠션 지시(preemption indication)는 중단된 전송 지시(interrupted transmission indication)으로 지칭될 수도 있다.
프리엠션 지시와 관련하여, UE는 BS로부터의 RRC 시그널링을 통해 DownlinkPreemption IE를 수신한다. UE가 DownlinkPreemption IE를 제공받으면, DCI 포맷 2_1을 운반(convey)하는 PDCCH의 모니터링을 위해 상기 UE는 DownlinkPreemption IE 내 파라미터 int-RNTI에 의해 제공된 INT-RNTI를 가지고 설정된다. 상기 UE는 추가적으로 servingCellID에 의해 제공되는 서빙 셀 인덱스들의 세트를 포함하는 INT-ConfigurationPerServing Cell에 의해 서빙 셀들의 세트와 positionInDCI에 의해 DCI 포맷 2_1 내 필드들을 위한 위치들의 해당 세트를 가지고 설정되고, dci-PayloadSize에 의해 DCI 포맷 2_1을 위한 정보 페이로드 크기를 가지고 설졍되며, timeFrequencySect에 의한 시간-주파수 자원들의 지시 입도(granularity)를 가지고 설정된다.
상기 UE는 상기 DownlinkPreemption IE에 기초하여 DCI 포맷 2_1을 상기 BS로부터 수신한다.
UE가 서빙 셀들의 설정된 세트 내 서빙 셀에 대한 DCI 포맷 2_1을 검출하면, 상기 UE는 상기 DCI 포맷 2_1이 속한 모니터링 기간의 바로 앞(last) 모니터링 기간의 PRB들의 세트 및 심볼들의 세트 중 상기 DCI 포맷 2_1에 의해 지시되는 PRB들 및 심볼들 내에는 상기 UE로의 아무런 전송도 없다고 가정할 수 있다. 예를 들어, UE는 프리엠션에 의해 지시된 시간-주파수 자원 내 신호는 자신에게 스케줄링된 DL 전송이 아니라고 보고 나머지 자원 영역에서 수신된 신호들을 기반으로 데이터를 디코딩한다.
E. mMTC (massive MTC)
mMTC(massive Machine Type Communication)은 많은 수의 UE와 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원하기 위한 5G의 시나리오 중 하나이다. 이 환경에서, UE는 굉장히 낮은 전송 속도와 이동성을 가지고 간헐적으로 통신하게 된다. 따라서, mMTC는 UE를 얼마나 낮은 비용으로 오랫동안 구동할 수 있는지를 주요 목표로 하고 있다. mMTC 기술과 관련하여 3GPP에서는 MTC와 NB(NarrowBand)-IoT를 다루고 있다.
mMTC 기술은 PDCCH, PUCCH, PDSCH(physical downlink shared channel), PUSCH 등의 반복 전송, 주파수 호핑(hopping), 리튜닝(retuning), 가드 구간(guard period) 등의 특징을 가진다.
즉, 특정 정보를 포함하는 PUSCH(또는 PUCCH(특히, long PUCCH) 또는 PRACH) 및 특정 정보에 대한 응답을 포함하는 PDSCH(또는 PDCCH)가 반복 전송된다. 반복 전송은 주파수 호핑(frequency hopping)을 통해 수행되며, 반복 전송을 위해, 제 1 주파수 자원에서 제 2 주파수 자원으로 가드 구간(guard period)에서 (RF) 리튜닝(retuning)이 수행되고, 특정 정보 및 특정 정보에 대한 응답은 협대역(narrowband)(ex. 6 RB (resource block) or 1 RB)를 통해 송/수신될 수 있다.
F. 5G 통신을 이용한 AI 기본 동작
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
UE는 특정 정보 전송을 5G 네트워크로 전송한다(S1).그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱을 수행한다(S2).여기서, 5G 프로세싱은 AI 프로세싱을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 AI 프로세싱 결과를 포함하는 응답을 상기 UE로 전송한다(S3).
G. 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크 간의 응용 동작
이하, 도 1 및 도 2와 앞서 살핀 무선 통신 기술(BM 절차, URLLC, Mmtc 등)을 참고하여 5G 통신을 이용한 AI 동작에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법과 5G 통신의 eMBB 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 S1 단계 및 S3 단계와 같이, UE가 5G 네트워크와 신호, 정보 등을 송/수신하기 위해, UE는 도 3의 S1 단계 이전에 5G 네트워크와 초기 접속(initial access) 절차 및 임의 접속(random access) 절차를 수행한다.
보다 구체적으로, UE는 DL 동기 및 시스템 정보를 획득하기 위해 SSB에 기초하여 5G 네트워크와 초기 접속 절차를 수행한다. 상기 초기 접속 절차 과정에서 빔 관리(beam management, BM) 과정, 빔 실패 복구(beam failure recovery) 과정이 추가될 수 있으며, UE가 5G 네트워크로부터 신호를 수신하는 과정에서 QCL(quasi-co location) 관계가 추가될 수 있다.
또한, UE는 UL 동기 획득 및/또는 UL 전송을 위해 5G 네트워크와 임의 접속 절차를 수행한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 UE로 특정 정보의 전송을 스케쥴링하기 위한 UL grant를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 UE는 상기 UL grant에 기초하여 상기 5G 네트워크로 특정 정보를 전송한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 UE로 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱 결과의 전송을 스케쥴링하기 위한 DL grant를 전송한다. 따라서, 상기 5G 네트워크는 상기 DL grant에 기초하여 상기 UE로 AI 프로세싱 결과를 포함하는 응답을 전송할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법과 5G 통신의 URLLC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, UE가 5G 네트워크와 초기 접속 절차 및/또는 임의 접속 절차를 수행한 후, UE는 5G 네트워크로부터 DownlinkPreemption IE를 수신할 수 있다. 그리고, UE는 DownlinkPreemption IE에 기초하여 프리엠션 지시(pre-emption indication)을 포함하는 DCI 포맷 2_1을 5G 네트워크로부터 수신한다. 그리고, UE는 프리엠션 지시(pre-emption indication)에 의해 지시된 자원(PRB 및/또는 OFDM 심볼)에서 eMBB data의 수신을 수행(또는 기대 또는 가정)하지 않는다. 이후, UE는 특정 정보를 전송할 필요가 있는 경우 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법과 5G 통신의 mMTC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 단계들 중 mMTC 기술의 적용으로 달라지는 부분 위주로 설명하기로 한다.
도 3의 S1 단계에서, UE는 특정 정보를 5G 네트워크로 전송하기 위해 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신한다. 여기서, 상기 UL grant는 상기 특정 정보의 전송에 대한 반복 횟수에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 정보는 상기 반복 횟수에 대한 정보에 기초하여 반복하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 UE는 상기 UL grant에 기초하여 특정 정보를 5G 네트워크로 전송한다. 그리고, 특정 정보의 반복 전송은 주파수 호핑을 통해 수행되고, 첫 번째 특정 정보의 전송은 제 1 주파수 자원에서, 두 번째 특정 정보의 전송은 제 2 주파수 자원에서 전송될 수 있다. 상기 특정 정보는 6RB(Resource Block) 또는 1RB(Resource Block)의 협대역(narrowband)을 통해 전송될 수 있다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 명세서에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 차량(10)은, 도로나 선로 위를 주행하는 수송 수단으로 정의된다. 차량(10)은, 자동차, 기차, 오토바이를 포함하는 개념이다. 차량(10)은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량등을 모두 포함하는 개념일 수 있다. 차량(10)은 개인이 소유한 차량일 수 있다. 차량(10)은, 공유형 차량일 수 있다. 차량(10)은 자율 주행 차량일 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 AI 장치의 블록도이다.
상기 AI 장치(20)는 AI 프로세싱을 수행할 수 있는 AI 모듈을 포함하는 전자 기기 또는 상기 AI 모듈을 포함하는 서버 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 AI 장치(20)는 도 1에 도시된 차량(10)의 적어도 일부의 구성으로 포함되어 AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행하도록 구비될 수도 있다.
상기 AI 프로세싱은, 도 4에 도시된 차량(10)의 주행과 관련된 모든 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자율주행 차량은 센싱 데이터 또는 운전자 데이터를 AI 프로세싱 하여 처리/판단, 제어 신호 생성 동작을 수행할 수 있다. 또한, 예를 들어, 자율주행 차량은 상기 차량 내에 구비된 다른 전자 기기와의 인터랙션을 통해 획득되는 데이터를 AI 프로세싱 하여 자율주행 제어를 수행할 수 있다.
상기 AI 장치(20)는 AI 프로세서(21), 메모리(25) 및/또는 통신부(27)를 포함할 수 있다.
상기 AI 장치(20)는 신경망을 학습할 수 있는 컴퓨팅 장치로서, 서버, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC 등과 같은 다양한 전자 장치로 구현될 수 있다.
AI 프로세서(21)는 메모리(25)에 저장된 프로그램을 이용하여 신경망을 학습할 수 있다. 특히, AI 프로세서(21)는 차량 관련 데이터를 인식하기 위한 신경망을 학습할 수 있다. 여기서, 차량 관련 데이터를 인식하기 위한 신경망은 인간의 뇌 구조를 컴퓨터 상에서 모의하도록 설계될 수 있으며, 인간의 신경망의 뉴런(neuron)을 모의하는, 가중치를 갖는 복수의 네트워크 노드들을 포함할 수 있다. 복수의 네트워크 모드들은 뉴런이 시냅스(synapse)를 통해 신호를 주고 받는 뉴런의 시냅틱 활동을 모의하도록 각각 연결 관계에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 여기서 신경망은 신경망 모델에서 발전한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 딥 러닝 모델에서 복수의 네트워크 노드들은 서로 다른 레이어에 위치하면서 컨볼루션(convolution) 연결 관계에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 신경망 모델의 예는 심층 신경망(DNN, deep neural networks), 합성곱 신경망(CNN, convolutional deep neural networks), 순환 신경망(RNN, Recurrent Boltzmann Machine), 제한 볼츠만 머신(RBM, Restricted Boltzmann Machine), 심층 신뢰 신경망(DBN, deep belief networks), 심층 Q-네트워크(Deep Q-Network)와 같은 다양한 딥 러닝 기법들을 포함하며, 컴퓨터비젼, 음성인식, 자연어처리, 음성/신호처리 등의 분야에 적용될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 기능을 수행하는 프로세서는 범용 프로세서(예를 들어, CPU)일 수 있으나, 인공지능 학습을 위한 AI 전용 프로세서(예를 들어, GPU)일 수 있다.
메모리(25)는 AI 장치(20)의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(25)는 비 휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시 메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SDD) 등으로 구현할 수 있다. 메모리(25)는 AI 프로세서(21)에 의해 액세스되며, AI 프로세서(21)에 의한 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행될 수 있다. 또한, 메모리(25)는 본 명세서의 일 실시예에 따른 데이터 분류/인식을 위한 학습 알고리즘을 통해 생성된 신경망 모델(예를 들어, 딥 러닝 모델(26))을 저장할 수 있다.
한편, AI 프로세서(21)는 데이터 분류/인식을 위한 신경망을 학습하는 데이터 학습부(22)를 포함할 수 있다. 데이터 학습부(22)는 데이터 분류/인식을 판단하기 위하여 어떤 학습 데이터를 이용할지, 학습 데이터를 이용하여 데이터를 어떻게 분류하고 인식할지에 관한 기준을 학습할 수 있다. 데이터 학습부(22)는 학습에 이용될 학습 데이터를 획득하고, 획득된 학습데이터를 딥러닝 모델에 적용함으로써, 딥러닝 모델을 학습할 수 있다.
데이터 학습부(22)는 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 AI 장치(20)에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 학습부(22)는 인공지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 범용 프로세서(CPU) 또는 그래픽 전용 프로세서(GPU)의 일부로 제작되어 AI 장치(20)에 탑재될 수도 있다. 또한, 데이터 학습부(22)는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈(또는 인스트럭션(instruction)을 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈은 OS(Operating System)에 의해 제공되거나, 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다.
데이터 학습부(22)는 학습 데이터 획득부(23) 및 모델 학습부(24)를 포함할 수 있다.
학습 데이터 획득부(23)는 데이터를 분류하고 인식하기 위한 신경망 모델에 필요한 학습 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 획득부(23)는 학습 데이터로서, 신경망 모델에 입력하기 위한 차량 데이터 및/또는 샘플 데이터를 획득할 수 있다.
모델 학습부(24)는 상기 획득된 학습 데이터를 이용하여, 신경망 모델이 소정의 데이터를 어떻게 분류할지에 관한 판단 기준을 가지도록 학습할 수 있다. 이 때 모델 학습부(24)는 학습 데이터 중 적어도 일부를 판단 기준으로 이용하는 지도 학습(supervised learning)을 통하여, 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또는 모델 학습부(24)는 지도 없이 학습 데이터를 이용하여 스스로 학습함으로써, 판단 기준을 발견하는 비지도 학습(unsupervised learning)을 통해 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(24)는 학습에 따른 상황 판단의 결과가 올바른지에 대한 피드백을 이용하여 강화 학습(reinforcement learning)을 통하여, 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(24)는 오류 역전파법(error back-propagation) 또는 경사 하강법(gradient decent)을 포함하는 학습 알고리즘을 이용하여 신경망 모델을 학습시킬 수 있다.
신경망 모델이 학습되면, 모델 학습부(24)는 학습된 신경망 모델을 메모리에 저장할 수 있다. 모델 학습부(24)는 학습된 신경망 모델을 AI 장치(20)와 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 서버의 메모리에 저장할 수도 있다.
데이터 학습부(22)는 인식 모델의 분석 결과를 향상시키거나, 인식 모델의 생성에 필요한 리소스 또는 시간을 절약하기 위해 학습 데이터 전처리부(미도시) 및 학습 데이터 선택부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
학습 데이터 전처리부는 획득된 데이터가 상황 판단을 위한 학습에 이용될 수 있도록, 획득된 데이터를 전처리할 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 전처리부는, 모델 학습부(24)가 이미지 인식을 위한 학습을 위하여 획득된 학습 데이터를 이용할 수 있도록, 획득된 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공할 수 있다.
또한, 학습 데이터 선택부는, 학습 데이터 획득부(23)에서 획득된 학습 데이터 또는 전처리부에서 전처리된 학습 데이터 중 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 선택된 학습 데이터는 모델 학습부(24)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 선택부는, 차량의 카메라를 통해 획득한 영상 중 특정 영역을 검출함으로써, 특정 영역에 포함된 객체에 대한 데이터만을 학습 데이터로 선택할 수 있다.
또한, 데이터 학습부(22)는 신경망 모델의 분석 결과를 향상시키기 위하여 모델 평가부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
모델 평가부는, 신경망 모델에 평가 데이터를 입력하고, 평가 데이터로부터 출력되는 분석 결과가 소정 기준을 만족하지 못하는 경우, 모델 학습부(22)로 하여금 다시 학습하도록 할 수 있다. 이 경우, 평가 데이터는 인식 모델을 평가하기 위한 기 정의된 데이터일 수 있다. 일 예로, 모델 평가부는 평가 데이터에 대한 학습된 인식 모델의 분석 결과 중, 분석 결과가 정확하지 않은 평가 데이터의 개수 또는 비율이 미리 설정되 임계치를 초과하는 경우, 소정 기준을 만족하지 못한 것으로 평가할 수 있다.
통신부(27)는 AI 프로세서(21)에 의한 AI 프로세싱 결과를 외부 전자 기기로 전송할 수 있다.
여기서 외부 전자 기기는 자율 주행 차량으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 AI 장치(20)는 상기 자율 주행 모듈 차량과 통신하는 다른 차량 또는 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 한편, 상기 AI 장치(20)는 차량 내에 구비된 자율주행 모듈에 기능적으로 임베딩되어 구현될 수도 있다. 또한, 상기 5G 네트워크는 자율 주행 관련 제어를 수행하는 서버 또는 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 AI 장치(20)는 AI 프로세서(21)와 메모리(25), 통신부(27) 등으로 기능적으로 구분하여 설명하였지만, 전술한 구성요소들이 하나의 모듈로 통합되어 AI 모듈로 호칭될 수도 있음을 밝혀둔다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량과 AI 장치가 연계된 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 자율 주행 차량(10)은 AI 프로세싱이 필요한 데이터를 통신부를 통해 AI 장치(20)로 전송할 수 있고, 딥러닝 모델(26)을 포함하는 AI 장치(20)는 상기 딥러닝 모델(26)을 이용한 AI 프로세싱 결과를 자율 주행 차량(10)으로 전송할 수 있다. AI 장치(20)는 도 2에 설명한 내용을 참조할 수 있다.
자율 주행 차량(10)은 메모리(140), 프로세서(170), 전원 공급부(190)를 포함할 수 있으며, 상기 프로세서(170)는 자율 주행 모듈(260)과 AI 프로세서(261)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 자율 주행 차량(10)은 차량 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치와 유선 또는 무선으로 연결되어 자율 주행 제어에 필요한 데이터를 교환할 수 있는 인터페이스부를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스부를 통해 연결된 적어도 하나의 전자 장치는, 오브젝트 검출부(210), 통신부(220), 운전 조작부(230), 메인 ECU(240), 차량 구동부(250), 센싱부(270), 위치 데이터 생성부(280)를 포함할 수 있다.
상기 인터페이스부는, 통신 모듈, 단자, 핀, 케이블, 포트, 회로, 소자 및 장치 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(140)는 프로세서(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 자율 주행 차량(10) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 프로세서(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
전원 공급부(190)는, 자율 주행 장치(10)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 자율 주행 차량(10)에 포함된 파워 소스(예를 들면, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 자율 주행 차량(10)의 각 유닛에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 메인 ECU(240)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 동작될 수 있다. 전원 공급부(190)는, SMPS(switched-mode power supply)를 포함할 수 있다.
프로세서(170)는, 메모리(140), 인터페이스부(280), 전원 공급부(190)와 전기적으로 연결되어 신호를 교환할 수 있다. 프로세서(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(170)는, 전원 공급부(190)로부터 제공되는 전원에 의해 구동될 수 있다. 프로세서(170)는, 전원 공급부(190)에 의해 전원이 공급되는 상태에서 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 신호를 생성하고, 신호를 제공할 수 있다.
프로세서(170)는, 인터페이스부부를 통해, 자율 주행 차량(10) 내 다른 전자 장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 인터페이스부를 통해, 자율 주행 차량(10) 내 다른 전자 장치로 제어 신호를 제공할 수 있다.
자율 주행 차량(10)은, 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 메모리(140), 인터페이스부, 전원 공급부(190) 및 프로세서(170)는, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 상기 인터페이스부와 연결된 차량 내 다른 전자 장치 및 AI 프로세서(261), 자율 주행 모듈(260)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위해 자율 주행 차량(10)을 차량(10)으로 호칭하기로 한다.
먼저, 오브젝트 검출부(210)는 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. AI 프로세서(261)는 오브젝트 검출부(210)를 통해 획득된 데이터에 신경망 모델을 적용함으로써, 오브젝트의 존재 유무, 오브젝트의 위치 정보, 차량과 오브젝트의 거리 정보, 차량과 오브젝트와의 상대 속도 정보 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
오브젝트 검출부(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서는, 카메라, 레이다, 라이다, 초음파 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출부(210)는, 센서에서 생성되는 센싱 신호에 기초하여 생성된 오브젝트에 대한 데이터를 차량에 포함된 적어도 하나의 전자 장치에 제공할 수 있다.
한편, 차량(10)는 상기 적어도 하나의 센서를 통해 획득된 데이터를 통신부(220)를 통해 AI 장치(20)로 전송하고, AI 장치(20)가, 전달된 데이터에 신경망 모델(26)을 적용함으로써 생성된 AI 프로세싱 데이터를 차량(10)으로 전송할 수 있다. 차량(10)은 수신된 AI 프로세싱 데이터에 기초하여 검출된 오브젝트에 대한 정보를 인식하고, 자율 주행 모듈(260)은 상기 인식한 정보를 이용하여 자율 주행 제어 동작을 수행할 수 있다.
통신부(220)는 차량(10) 외부에 위치하는 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 통신부(220)는, 인프라(예를 들면, 서버, 방송국), 타 차량, 단말기 중 적어도 어느 하나와 신호를 교환할 수 있다. 통신부(220)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
오브젝트 검출부(210)를 통해 획득된 데이터에 신경망 모델을 적용함으로써, 오브젝트의 존재 유무, 오브젝트의 위치 정보, 차량과 오브젝트의 거리 정보, 차량과 오브젝트와의 상대 속도 정보 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
운전 조작부(230)는 운전을 위한 사용자 입력을 수신하는 장치이다. 메뉴얼 모드인 경우, 차량(10)은, 운전 조작부(230)에 의해 제공되는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 운전 조작부(230)는, 조향 입력 장치(예를 들면, 스티어링 휠), 가속 입력 장치(예를 들면, 가속 페달) 및 브레이크 입력 장치(예를 들면, 브레이크 페달)를 포함할 수 있다.
한편, AI 프로세서(261)는 자율 주행 모드에서, 자율 주행 모듈(260)을 통해 생성된 드라이빙 플랜에 따른 차량의 움직임을 제어하기 위한 신호에 따라 상기 운전 조작부(230)의 입력 신호를 생성할 수 있다.
한편, 차량(10)는 운전자 조작부(230)의 제어에 필요한 데이터를 통신부(220)를 통해 AI 장치(20)로 전송하고, AI 장치(20)가, 전달된 데이터에 신경망 모델(26)을 적용함으로써 생성된 AI 프로세싱 데이터를 차량(10)으로 전송할 수 있다. 차량(10)은 수신된 AI 프로세싱 데이터에 기초하여 운전자 조작부(230)의 입력 신호를 차량의 움직임 제어에 이용할 수 있다.
메인 ECU(240)는, 차량(10) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
차량 구동부(250)는 차량(10)내 각종 차량 구동 장치를 전기적으로 제어하는 장치이다. 차량 구동부(250)는, 파워 트레인 구동 제어 장치, 샤시 구동 제어 장치, 도어/윈도우 구동 제어 장치, 안전 장치 구동 제어 장치, 램프 구동 제어 장치 및 공조 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 파워 트레인 구동 제어 장치는, 동력원 구동 제어 장치 및 변속기 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 샤시 구동 제어 장치는, 조향 구동 제어 장치, 브레이크 구동 제어 장치 및 서스펜션 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 한편, 안전 장치 구동 제어 장치는, 안전 벨트 제어를 위한 안전 벨트 구동 제어 장치를 포함할 수 있다.
차량 구동부(250)는, 적어도 하나의 전자적 제어 장치(예를 들면, 제어 ECU(Electronic Control Unit))를 포함한다.
차량 구동부(250)는, 자율 주행 모듈(260)에서 수신되는 신호에 기초하여, 파워 트레인, 조향 장치 및 브레이크 장치를 제어할 수 있다. 상기 자율 주행 모듈(260)에서 수신되는 신호는 AI 프로세서(261)에서 차량 관련 데이터를 신경망 모델을 적용함으로써, 생성되는 구동 제어 신호일 수 있다. 상기 구동 제어 신호는 통신부(220)를 통해 외부의 AI 장치(20)로부터 수신된 신호일 수도 있다.
센싱부(270)는 차량의 상태를 센싱할 수 있다. 센싱부(270)는, IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, IMU(inertial measurement unit) 센서는, 가속도 센서, 자이로 센서, 자기 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
AI 프로세서(261)는 적어도 하나의 센서에서 생성되는 센싱 데이터에 신경망 모델을 적용함으로써, 차량의 상태 데이터를 생성할 수 있다. 상기 신경망 모델을 적용하여 생성되는 AI 프로세싱 데이터는, 차량 자세 데이터, 차량 모션 데이터, 차량 요(yaw) 데이터, 차량 롤(roll) 데이터, 차량 피치(pitch) 데이터, 차량 충돌 데이터, 차량 방향 데이터, 차량 각도 데이터, 차량 속도 데이터, 차량 가속도 데이터, 차량 기울기 데이터, 차량 전진/후진 데이터, 차량의 중량 데이터, 배터리 데이터, 연료 데이터, 타이어 공기압 데이터, 차량 내부 온도 데이터, 차량 내부 습도 데이터, 스티어링 휠 회전 각도 데이터, 차량 외부 조도 데이터, 가속 페달에 가해지는 압력 데이터, 브레이크 페달에 가해지는 압력 데이터 등을 포함할 수 있다.
자율 주행 모듈(260)은 상기 AI 프로세싱된 차량의 상태 데이터에 기초하여 주행 제어 신호를 생성할 수 있다.
한편, 차량(10)은 상기 적어도 하나의 센서를 통해 획득된 센싱 데이터를 통신부(22)를 통해 AI 장치(20)로 전송하고, AI 장치(20)가, 전달된 센싱 데이터에 신경망 모델(26)을 적용함으로써, 생성된 AI 프로세싱 데이터를 차량(10)으로 전송할 수 있다.
위치 데이터 생성부(280)는, 차량(10)의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 위치 데이터 생성부(280)는, GPS(Global Positioning System) 및 DGPS(Differential Global Positioning System) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
AI 프로세서(261)는 적어도 하나의 위치 데이터 생성장치에서 생성되는 위치 데이터에 신경망 모델을 적용함으로써, 보다 정확한 차량의 위치 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따라, AI 프로세서(261)는 센싱부(270)의 IMU(Inertial Measurement Unit) 및 오브젝트 검출 장치(210)의 카메라 영상 중 적어도 어느 하나에 기초하여 딥러닝 연산을 수행하고, 생성된 AI 프로세싱 데이터에 기초하여 위치 데이터를 보정할 수 있다.
한편, 차량(10)은 위치 데이터 생성부(280)로부터 획득된 위치 데이터를 통신부(220)를 통해 AI 장치(20)로 전송하고, AI 장치(20)가, 수신한 위치 데이터에 신경망 모델(26)을 적용함으로써 생성된 AI 프로세싱 데이터를 차량(10)으로 전송할 수 있다.
차량(10)은, 내부 통신 시스템(50)을 포함할 수 있다. 차량(10)에 포함되는 복수의 전자 장치는 내부 통신 시스템(50)을 매개로 신호를 교환할 수 있다. 신호에는 데이터가 포함될 수 있다. 내부 통신 시스템(50)은, 적어도 하나의 통신 프로토콜(예를 들면, CAN, LIN, FlexRay, MOST, 이더넷)을 이용할 수 있다.
자율 주행 모듈(260)은 획득된 데이터에 기초하여, 자율 주행을 위한 패스를 생성하고, 생성된 경로를 따라 주행하기 위한 드라이빙 플랜을 생성 할 수 있다.
자율 주행 모듈(260)는, 적어도 하나의 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 기능을 구현할 수 있다. ADAS는, 적응형 크루즈 컨트롤 시스템(ACC : Adaptive Cruise Control), 자동 비상 제동 시스템(AEB : Autonomous Emergency Braking), 전방 충돌 알림 시스템(FCW : Foward Collision Warning), 차선 유지 보조 시스템(LKA : Lane Keeping Assist), 차선 변경 보조 시스템(LCA : Lane Change Assist), 타겟 추종 보조 시스템(TFA : Target Following Assist), 사각 지대 감시 시스템(BSD : Blind Spot Detection), 적응형 하이빔 제어 시스템(HBA : High Beam Assist), 자동 주차 시스템(APS : Auto Parking System), 보행자 충돌 알림 시스템(PD collision warning system), 교통 신호 검출 시스템(TSR : Traffic Sign Recognition), 교통 신호 보조 시스템(TSA : Trafffic Sign Assist), 나이트 비전 시스템(NV : Night Vision), 운전자 상태 모니터링 시스템(DSM : Driver Status Monitoring) 및 교통 정체 지원 시스템(TJA : Traffic Jam Assist) 중 적어도 어느 하나를 구현할 수 있다.
AI 프로세서(261)는, 차량에 구비된 적어도 하나의 센서, 외부 기기로부터 수신된 교통 관련 정보, 상기 차량과 통신하는 다른 차량으로부터 수신된 정보를 신경망 모델에 적용함으로써, 전술한 적어도 하나의 ADAS 기능들을 수행 가능한 제어 신호를 자율 주행 모듈(260)로 전달할 수 있다.
또한, 차량(10)은 ADAS 기능들을 수행하기 위한 적어도 하나의 데이터를 통신부(220)를 통해 AI 장치(20)로 전송하고, AI 장치(20)가, 수신된 데이터에 신경망 모델(260)을 적용함으로써, ADAS 기능을 수행할 수 있는 제어 신호를 차량(10)으로 전달할 수 있다.
자율 주행 모듈(260)는, AI 프로세서(261)를 통해 운전자의 상태 정보 및/또는 차량의 상태 정보를 획득하고, 이에 기초하여 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로의 전환 동작 또는 수동 주행 모드에서 자율 주행 모드로의 전환 동작을 수행할 수 있다.
한편, 차량(10)은 승객 지원을 위한 AI 프로세싱 데이터를 주행 제어에 이용할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 차량 내부에 구비된 적어도 하나의 센서를 통해 운전자, 탑승자의 상태를 확인할 수 있다.
또는, 차량(10)은 AI 프로세서(261)를 통해 운전자 또는 탑승자의 음성 신호를 인식하고, 음성 처리 동작을 수행하고, 음성 합성 동작을 수행할 수 있다.
DNN(Deep Neural Network) 모델
도 7은 본 명세서가 적용될 수 있는 DNN 모델의 예시이다.
심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)은 입력층(input layer)과 출력층(output layer) 사이에 여러 개의 은닉층(hidden layer)들로 이루어진 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)이다. 심층 신경망은 일반적인 인공신경망과 마찬가지로 복잡한 비선형 관계(non-linear relationship)들을 모델링할 수 있다.
예를 들어, 사물 식별 모델을 위한 심층 신경망 구조에서는 각 객체가 이미지 기본 요소들의 계층적 구성으로 표현될 수 있다. 이때, 추가 계층들은 점진적으로 모여진 하위 계층들의 특징들을 규합시킬 수 있다. 심층 신경망의 이러한 특징은, 비슷하게 수행된 인공신경망에 비해 더 적은 수의 유닛(unit, node)들 만으로도 복잡한 데이터를 모델링할 수 있게 해준다.
은닉층의 개수가 많아질수록 인공신경망이　'깊어졌다(deep)'고 부르며, 이렇게　충분히 깊어진 인공신경망을 러닝 모델로 사용하는 머신러닝 패러다임을 바로　딥러닝(Deep Learning)이라고 한다. 그리고, 이러한 딥러닝을 위해 사용하는 충분히 깊은 인공신경망이　심층 신경망(DNN: Deep neural network)이라고 통칭된다.
본 명세서에서 DNN의 입력층에 차량(10)의 센싱데이터 또는 자율주행을 위해 요구되는 데이터들이 입력될 수 있고, 이들은 은닉층들을 거치면서, 자율주행에 사용될 수 있는 의미있는 데이터가 출력층을 통해 생성될 수 있다.
본 명세서의 명세서 상에서는 이러한 딥러닝 방식을 위해 사용되는 인공신경망을 DNN으로 통칭하고 있으나, 이와 유사한 방식으로 의미있는 데이터를 출력할 수 있다면, 다른 방식의 딥러닝 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
차량의 CAN 메시지 모니터링 방법에 있어서, 정형화된 CAN 메시지의 형식을 만족하지 못하는 오류가 감지되는 경우, 차단하는 방법은 정상 CAN 메시지에 포함된 오류를 탐지하는데 어려움이 발생한다.
본 명세서에서는 Semantic 분석 기술을 이용하여, 정상 CAN 메시지에 포함된 오류를 탐지하는 방법을 제시한다. 예를 들어, 차량은 Semantic 분석 기술을 통해, 설정된 룰을 이용하여 CAN 메시지의 오류를 탐지할 수 있다.
본 명세서에서 제어메시지는 차량의 CAN 메시지 및 이와 유사한 목적을 갖는 메시지들을 포함할 수 있다.
Semantic 분석 기술
도 8은 본 명세서가 적용된 Semantic 분석 기술의 예시이다.
여기서, Semantic 분석 기술이란, 차량이 내부의 CAN 버스를 통하여 송수신되는 CAN 메세지의 의미를 해석하여, 정상 상태에서는 실시하지 않을 것이라고 예상되는 비정상적인 CAN 메세지들을 탐지하는 기술이다. 예를 들어, 차량은 차량의 정상상태를 고려하여, 특정 CAN 메세지들이 주행의 안전성을 낮추거나 비정상적인 동작(ex: 한여름에 히터기가 100%로 동작하는 등)을 수행하는지 여부를 의미론적인 관점에서 판단할 수 있다.
도 8을 참조하면, Semantic 분석 기술은 룰 추출 단계(Rule extraction phase) 및 탐지 단계(Detection phase)를 포함할 수 있다.
룰 추출 단계는 Offline 상태에서 수행될 수 있으며, 탐지 단계는 연결된 네트워크와 interaction을 수행하기 위해 online 상태에서 수행될 수 있다.
룰 추출 단계는 수집 단계, 그룹핑(Grouping)/선택 단계, 모델링 단계 및 룰 설정 단계를 포함할 수 있다.
수집 단계에서 차량은 정상 상태를 갖는다고 설정될 수 있다. 차량은 정상 상태에서 발생하는 이벤트와 관련된 제어메시지를 수집할 수 있다. 예를 들어, 차량이 Cruse control을 수행하는 이벤트가 발생하는 경우, 이와 관련하여 발생되는 제어메시지들을 수집할 수 있다. 또는 차량이 엑셀을 On/Off하는 이벤트가 발생하는 경우, 이와 관련하여 발생되는 제어메시지들을 수집할 수 있다. 이렇게 수집된 제어메시지들은 차량의 DataBase를 통해 관리될 수 있다.
그룹핑 단계에서 차량은 DataBase의 수집된 제어메시지들의 연관성에 근거하여, 제어메시지들을 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 제어메시지들은 생성된 모듈이 동일한 그룹 또는 목적 모듈이 동일한 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 보다 자세하게, 엑셀 ON 을 수행하는 이벤트와 관련된 제어메시지들 중에서 클러치를 목적 모듈로 하는 제어메시지들은 동일한 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 추가적으로 차량은 후술할 모델링을 할 수 있는 제어메시지를 선택할 수 있다. 예를 들어, 수집된 제어메시지들 모두를 그룹핑할 필요가 없다고 판단되는 경우, 차량은 특정 시간 동안 발생한 제어메시지, 특정 범위 내의 제어값을 갖는 제어메시지 또는 주기성 제어메시지들을 선택할 수 있다. 이를 통해, 차량은 보다 효율적으로 그룹핑을 수행할 수 있다.
모델링 단계를 통해, 차량은 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 생성할 수 있다.
차량은 모델링의 결과값을 이용하여, 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰을 설정할 수 있다.
예를 들어, 차량은 제1 모델을 이용하여 제어메시지가 CLU_12, CLU_11, CLU_13 순서를 갖어야 정당하다고 판단할 수 있는 룰을 설정할 수 있다.
또한, 차량은 제2 모델을 이용하여, 차량이 정차 중일 때 생성되는 제어메시지의 제1 그룹에 포함된 제어메시지와 차량의 현재 속도를 나타내는 제2 그룹에 포함된 제어메시지의 의존성과 관련된 룰을 설정할 수 있다. 예를 들어, 정상상태의 차량은 정차가 ON인 제어메시지가 생성될 때, 현재 속도는 0을 나타내는 제어메시지가 생성될 수 있다.
또한, 차량은 제3 모델을 이용하여, 동일한 그룹에 포함된 제어메시지의 제어값 변화량의 경향성과 관련된 룰을 설정할 수 있다. 예를 들어, 차량은 제어값 변화량(Delta)이 0.05 이하인 경우, 이러한 제어값의 타입을 포함한 제어메시지들이 정당하다고 판단할 수 있는 룰을 설정할 수 있다.
또한, 차량은 제4 모델을 이용하여, 서로 다른 제어메시지 간에 일정값 이상의 상관관계 값을 갖는 제어메시지 쌍을 정당하다고 판단할 수 있는 룰을 설정할 수 있다.
차량은 설정된 룰을 이용하여 주행 중에 발생하는 제어메시지들을 감지할 수 있다. 또한, 차량은 연결된 네트워크로 제어메시지 탐지 결과를 리포팅 할 수 있다. 또한, 차량은 설정된 룰의 갱신이 요구되는 경우, 연결된 네트워크를 통해 룰을 갱신할 수 있다.
Message sequence
도 9 및 도 10은 본 명세서가 적용될 수 있는 메시지 순서 모델링의 예시이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 차량은 메시지 순서 모델링을 통해, 제1 모델을 생성할 수 있다. 이를 위해, 차량은 복수개의 그룹 별로 포함된 제어메시지의 발생주기 및 발생횟수를 측정할 수 있다.
도 9를 참조하면, 차량은 동일한 그룹 내의 제어메시지들의 발생주기를 측정할 수 있다. 이러한 제어메시지들은 주기성 제어메시지로 한정될 수 있다. 예를 들어, 차량은 2 chunk의 데이터를 기준으로 제어메시지의 발생주기를 측정할 수 있다. 이러한 제어메시지들은 그룹에 따라 분류되고, 포함된 제어값의 타입에 따라 naming 될 수 있다.
도 9(a)는 클러스터(CLU) 그룹에 포함된 제어메시지들의 주기성을 예시한다.
도 9(b)는 MDPS(Motor Driven Power Steering) 그룹에 포함된 제어메시지들의 주기성을 예시한다.
도 9(c)는 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC) 그룹에 포함된 제어메시지들의 주기성을 예시한다.
도 9(d)는 차선 유지 시스템(Lane Keeping Assist System, LKAS) 그룹에 포함된 제어메시지들의 주기성을 예시한다.
도 10은 클러스터 그룹에 포함된 제어메시지들의 발생주기 및 발생횟수를 예시한다.
Signal Dependency
도 11 및 도 12는 본 명세서가 적용될 수 있는 시그널 의존성 모델링의 예시이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 차량은 시그널 의존성 모델링을 통해, 제2 모델을 생성할 수 있다. 이를 위해, 차량은 AI 프로세서를 통해 계산될 수 있는, 서로 다른 그룹에 포함된 제어메시지 간의 신뢰도(confidence) 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 차량은 정상상태에서 수집되는 제어메시지간의 의존성(if A then B)을 활용하여 공격 여부를 탐지할 수 있다. 차량의 AI 프로세서는 종속, 상반, 인과 관계가 존재하는 Signal 쌍을 추출하기 위해 연관 규칙 분석에서 사용하는 신뢰도(Confidence) 값을 측정할 수 있다.
도 11(a)를 참조하면, Power_BRAKE 그룹의 제어메시지들과 속도(VS) 그룹의 제어메시지들은 쌍을 이룰 수 있다. 특히, Activated 제어값을 갖는 Power_BRAKE 그룹의 제어메시지와 0 속도값을 갖는 제어메시지 쌍은 신뢰도 값을 1(100%)로 갖을 수 있다.
도 11(b)를 참조하면, MainMode_ACC 그룹의 제어메시지들과 엑셀레이터(ACC) 입력 퍼센테이지 그룹의 제어메시지들은 쌍을 이룰 수 있다. 특히, Off 제어값을 갖는 MainMode_ACC 그룹의 제어메시지와 0 속도값을 갖는 제어메시지 쌍은 신뢰도 값을 1(100%)로 갖을 수 있다.
도 12(a)를 참조하면, 정상상태를 갖는 차량의 시내주행 중 발생하는 정차(stand) 그룹의 제어메시지들과 속도 그룹의 제어메시지들은 쌍을 이룰 수 있다.
도 12(b)를 참조하면, 정상상태를 갖는 차량의 맥드라이브 가는 중 발생하는 정차(stand) 그룹의 제어메시지들과 속도 그룹의 제어메시지들은 쌍을 이룰 수 있다.
특히, 정차(Stand still) 제어값을 갖는 정차(stand) 그룹의 제어메시지와 0 속도값을 갖는 제어메시지 쌍은 신뢰도 값을 1(100%)로 갖을 수 있다. 또한, 정차가 아닌(No stand still) 제어값을 갖는 갖는 정차(stand) 그룹의 제어메시지와 0이 아닌 속도값을 갖는 제어메시지들의 쌍은 신뢰도 값을 1(100%)로 갖을 수 있다.
Signal trend
도 13은 본 명세서가 적용될 수 있는 시그널 트렌드 모델링의 예시이다.
도 13를 참조하면, 차량은 시그널 트렌드 모델링을 통해, 제3 모델을 생성할 수 있다. 이를 위해, 차량은 AI 프로세서를 통해 동일한 그룹에 포함된 제어메시지들의 특정시간 동안의 제어값 변화량을 측정할 수 있다.
예를 들어, 차량은 Max diff. 0.05 이하의 제어메시지들을 대상으로 제3 모델을 모델링할 수 있다. 보다 자세하게, 제어메시지들의 탐지 기준은 x = |signal cur. value - signal prev. value|, if (x > 0.05 + α ) attack 으로 설정될 수 있다. α는 차량 또는 주행상태에 따라 설정될 수 있다.
Signal consistency
도 14 및 도 15는 본 명세서가 적용될 수 있는 시그널 컨시턴시 모델링의 예시이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 차량은 시그널 컨시턴시 모델링을 통해, 제4 모델을 생성할 수 있다. 이를 위해, 차량은 AI 프로세서를 통해, 0.9 이상의 상관관계 값을 갖는 제어메시지들의 쌍을 계산할 수 있다. 예를 들어, 차량은 0.9 이상의 높은 상관관계 값을 갖는 제어메시지의 쌍을 의미있는 제어메시지 쌍으로 모델링 할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제어메시지들의 쌍들은 양의 상관관계 값, 음의 상관관계 값 또는 0의 상관관계 값을 갖을 수 있다. 예를 들어, 전방 좌측 (WHL_SPD_11-WHL_SPD_FL), 전방 우측(WHL_SPD_11-WHL_SPD_FR), 후방 좌측(WHL_SPD_11-WHL_SPD_RL) 및 후방 우측(WHL_SPD_11-WHL_SPD_RR)의 휠 스피드를 지시하는 제어메시지들은 상관관계 값을 1로 갖을 수 있다.
도 15를 참조하면, WHL_SPD_FL과 WHL_SPD_FR는 제어메시지 쌍으로 설정될 수 있다. 차량은 선형 회귀 분석(linear regression)을 통해 제어메시지 쌍의 상관관계 값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 선형 회귀 분석을 이용한 1차 함수는 y = 1.01 * x - 2.5로 계산될 수 있다.
차량은 1차 함수를 y = 1.01 * WHL_SPD_FR - 2.5로 설정할 수 있고, 이 경우 차량은 if (WHL_SPD_FL > y + α || WHL_SPD_FL < y - α )이라면, attack_log(WHL_SPD_FL) 함수를 호출할 수 있다. α는 차량 또는 주행상태에 따라 다르게 설정될 수 있다.
도 16은 본 명세서가 적용될 수 있는 일 실시예이다.
도 16을 참조하면, 차량은 전술한 룰이 설정된 상태를 갖을 수 있다. 네트워크는 차량과 연결된 타 차량, RSU(Road Side Unit) 및 서버를 포함할 수 있다. 차량은 네트워크로부터 수신한 제어메시지를 통해 제어되거나, 차량의 프로세서를 통해 생성되는 제어메시지를 통해 제어될 수 있다. 차량이 네트워크로부터 제어메시지를 수신한 경우, 수신한 제어메시지에 따라, 차량을 제어하기 위한 CAN 메시지를 생성할 수 있다.
차량은 네트워크로부터 제어메시지를 수신한다(S1610). 이러한 제어메시지는 차량을 공격하기 위한 제어메시지를 포함할 수 있다.
차량은 설정된 룰을 이용하여 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링한다(S1620). 차량은 룰을 이용하여, 제어메시지가 정당한지 여부를 필터링 할 수 있다. 예를 들어, 차량은 제1 모델을 이용하여 순서가 다른 제어메시지를 오류가 있는 제어메시지로 판단할 수 있다. 또한, 차량은 제2 모델을 이용하여, 신뢰도 값이 높게 설정된 제어메시지 쌍의 제어값들의 오류를 판단할 수 있다. 또한, 차량은 제3 모델을 이용하여, 특정 제어값 변화량을 벗어난 제어값을 갖는 제어메시지를 오류가 있는 제어메시지로 판단할 수 있다. 또한, 차량은 제4 모델을 이용하여, 특정 상관관계 값을 벗어난 제어메시지 쌍을 오류로 판단할 수 있다.
차량은 모니터링의 결과에 따라, 공격(attack)이 탐지되는 경우, 오류로 판단된 제어메시지를 드랍(drop)한다(S1630).
차량은 공격이 탐지된 경우, 네트워크로 로그 정보 및 리포트 정보를 전송한다(S1640). 네트워크는 차량이 연결된 공인된 서버를 포함할 수 있다. 리포트 정보는 제어메시지가 드랍된 이유(cause)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 어느 모델과 관련된 오류로 드랍되었는 지의 정보를 포함할 수 있다. 공인된 서버는 수신한 로그 정보 및 리포트 정보를 이용하여, 차량의 룰을 갱신하기 위한 룰 갱신 메시지를 생성할 수 있다. 또한, 공인된 서버는 공격을 신고하거나, 다른 차량들에게 주의하라는 메시지를 전송할 수 있다.
네트워크는 차량으로 룰 갱신(update) 메시지를 전송한다(S1650). 차량은 수신한 룰 갱신 메시지를 이용하여, 공격하는 네트워크로부터 수신되는 모든 제어메시지를 드랍(drop)하거나, 룰을 갱신할 수 있다.
도 17은 본 명세서가 적용될 수 있는 차량의 일 실시예이다.
도 17은 도 16의 차량이 룰을 설정하는 방법을 보다 자세하게 예시한다.
차량은 정상상태를 갖는 상기 차량에 발생한 이벤트와 관련된 제어메시지들을 수집한다(S1710). 예를 들어, 차량은 외부 네트워크와 연결되지 않은 상태에서 시험운행을 통해, 제어메시지를 수집하거나, 차량의 제조업체로부터 제어메시지들을 제공받을 수 있다.
차량은 수집된 제어메시지들의 연관성에 근거하여, 상기 제어메시지들을 그룹핑(grouping)한다(S1720). 또한, 차량은 모델링을 위해 수집된 제어메시지들을 선택할 수 있다.
차량은 그룹핑된 제어메시지들을 모델링(modeling)한다(S1730). 예를 들어, 차량은 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 모델링(modeling) 할 수 있다.
차량은 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰(rule)을 설정한다(S1740). 보다 자세하게, 설정된 룰은 정상상태를 갖는 차량을 기준으로 생성되므로, 차량은 네트워크와 연결되어 주행 중에 생성되는 제어메시지의 오류를 판단하기 위해 전술한 룰을 설정할 수 있다.
본 명세서가 적용될 수 있는 장치 일반
도 18을 참조하면 제안하는 실시 예에 따른 서버(X200)는, MEC서버 또는 클라우드 서버 일 수 있으며, 통신모듈(X210), 프로세서(X220) 및 메모리(X230)를 포함할 수 있다. 통신모듈(X210)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 통신모듈(X210)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 서버(X200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 통신모듈(X210)은 전송부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 프로세서(X220)는 서버(X200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 서버(X200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(X220)는 본 명세서에서 제안하는 서버 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(X220)은 본 명세서의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 UE 혹은 다른 차량, 다른 서버에 전송하도록 통신모듈(X210)을 제어할 수 있다. 메모리(X230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 단말 장치(X100) 및 서버(X200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 명세서의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
전술한 본 명세서는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.
또한, 이상에서 서비스 및 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 명세서를 한정하는 것이 아니며, 본 명세서가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 서비스 및 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서는 5G(5 generation) 시스템을 기반으로 자율주행시스템(Automated Vehicle & Highway Systems)에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 이외에도 다양한 무선 통신 시스템 및 자율주행장치에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (16)

  1. 자율주행시스템에서 차량이 제어메시지를 모니터링하는 방법에 있어서,
    정상상태를 갖는 상기 차량에 발생한 이벤트와 관련된 제어메시지들을 수집하는 단계;
    상기 제어메시지들의 연관성에 근거하여, 상기 제어메시지들을 그룹핑(grouping)하는 단계;
    상기 그룹핑된 제어메시지에 근거하여, 상기 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 모델링(modeling)하는 단계; 및
    상기 모델링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰(rule)을 설정하는 단계;
    를 포함하는, 모니터링 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 단계는
    1) 상기 제어메시지가 생성된 모듈 또는 2) 상기 제어메시지의 목적 모듈에 근거하여, 그룹을 생성하는 모니터링 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 단계는
    상기 그룹에 포함된 제어메시지에 근거하여, 상기 모델링을 할 수 있는 제어메시지를 선택하는 단계;를 포함하는, 모니터링 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모델은
    복수개의 그룹 별로 상기 그룹핑된 제어메시지의 1) 발생주기 및 2) 발생횟수에 근거하여, 모델링되는 모니터링 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 모델은
    제1 그룹에 포함된 제어메시지와 제2 그룹에 포함된 제어메시지 사이의 신뢰도(confidence) 값에 근거하여, 모델링되는 모니터링 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 모델은
    동일한 그룹에 포함된 제어메시지들의 특정시간 동안의 제어값 변화량에 근거하여, 모델링되는 모니터링 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 모델은
    선형 회귀 분석(linear regression)을 통해 획득되는, 제1 그룹에 포함된 제어메시지와 제2 그룹에 포함된 제어메시지 사이의 상관관계 값에 근거하여, 모델링되는 모니터링 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 룰에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 드랍(drop)하는 단계; 및
    상기 차량과 연결된 서버로, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 드랍하는 이유(cause)를 리포팅(reporting)하는 단계;
    를 더 포함하는 모니터링 방법.
  9. 자율주행시스템에서 제어메시지를 모니터링하는 차량에 있어서,
    송수신기;
    메모리;
    상기 송수신기 및 메모리를 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는
    정상상태를 갖는 상기 차량에 발생한 이벤트와 관련된 제어메시지들을 수집하고, 상기 제어메시지들의 상관 관계에 근거하여, 상기 제어메시지들을 그룹핑(grouping)하며, 상기 그룹핑된 제어메시지에 근거하여, 상기 제어메시지의 1) 순서(sequence)를 판단하기 위한 제1 모델, 2) 의존성(dependecy)을 판단하기 위한 제2 모델, 3) 경향성(trend)을 판단하기 위한 제3 모델 및 4) 일관성(consistency)을 판단하기 위한 제4 모델을 모델링(modeling)하고, 상기 모델링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하기 위한 룰(rule)을 상기 메모리에 설정하는, 차량.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 단계는
    1) 상기 제어메시지가 생성된 모듈 또는 2) 상기 제어메시지의 목적 모듈에 근거하여, 그룹을 생성하는 차량.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 그룹에 포함된 제어메시지에 근거하여, 상기 모델링을 할 수 있는 제어메시지를 선택하는, 차량.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 모델은
    복수개의 그룹 별로 상기 그룹핑된 제어메시지의 1) 발생주기 및 2) 발생횟수에 근거하여, 모델링되는 차량.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 모델은
    제1 그룹에 포함된 제어메시지와 제2 그룹에 포함된 제어메시지 사이의 신뢰도(confidence) 값에 근거하여, 모델링되는 차량.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 모델은
    동일한 그룹에 포함된 제어메시지들의 특정시간 동안의 제어값 변화량에 근거하여, 모델링되는 차량.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 제4 모델은
    선형 회귀 분석(linear regression)을 통해 획득되는, 제1 그룹에 포함된 제어메시지와 제2 그룹에 포함된 제어메시지 사이의 상관관계 값에 근거하여, 모델링되는 차량.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 룰에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 모니터링하고, 상기 모니터링의 결과값에 근거하여, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 드랍(drop)하며, 상기 송수신기를 통해, 상기 차량과 연결된 서버로, 상기 차량의 주행 중에 생성되는 제어메시지를 드랍하는 이유(cause)를 리포팅(reporting)하는 차량.
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