KR101982928B1 - Vehicle communication method and apparatus for wireless access in vehicular environments - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예들은 듀얼 트랜시버를 이용하여 제어 채널과 서비스 채널을 동시에 사용하고, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용 패킷을 전송하고 서비스 채널 예약을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일을 송수신함으로써, 안전 패킷에 대한 서비스 품질의 요구 사항(예컨대, 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률)을 충족시킬 수 있는, 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법 및 장치를 제공하고자 한다.The present invention relates to a vehicle communication method and apparatus for wireless connection for a vehicle environment, wherein the embodiments of the present invention use a control channel and a service channel simultaneously using a dual transceiver, By transmitting a packet for reservation of a safety packet and a service channel through a channel and transmitting and receiving a data file based on a non-contention reservation through a service channel reservation, a service quality requirement for a safety packet (for example, To-vehicle communication method and apparatus for wireless connection for a vehicle environment capable of satisfying the above-mentioned requirements.
Description
본 발명은 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안전 패킷에 대한 서비스 품질의 요구 사항(예컨대, 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률)을 충족시킬 수 있는, 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle communication method and apparatus for wireless access for a vehicle environment, and more particularly to a method and apparatus for vehicle communication that is capable of meeting requirements of quality of service (e.g., a delay of less than 100 ms and a successful delivery probability of at least 98% To a vehicle communication method and apparatus for wireless connection for a vehicle environment.
최근, 차량 환경용 무선 접속(WAVE, wireless access in vehicular environments)에 관한 연구에 대한 요구가 학문 분야뿐만 아니라 산업 분야에서도 발생하고 있다. WAVE의 목적은 자동차 통신 장비 및 도로인프라와 함께 전자통신 기술을 사용함으로써, 차량 충돌로 인한 대량 사상자 비용을 줄이면서 운전자에게 안락함과 효율적인 여행을 보장하는 상업 및 엔터테인먼트 서비스를 추가로 제공하는 것이다. 안전 애플리케이션은 차량 간의 비상 패킷 및 상태 패킷 교환을 통해 운전자가 사고를 피할 수 있도록 도와준다. 한편, 인터넷 액세스 및 전자지도 업데이트와 같은 비-안전 애플리케이션은 편의성을 제공한다. WAVE는 최근 업계에서 활발히 개발되고 있는 자율주행 자동차의 핵심인프라가 될 것이다.In recent years, demands for research on wireless access in vehicular environments (WAVE) have arisen not only in academic fields but also in industrial fields. The purpose of WAVE is to provide additional commercial and entertainment services to the driver to ensure comfort and efficient travel, while reducing the cost of mass casualties due to vehicle crashes, by using electronic communication technology in conjunction with automotive communications equipment and road infrastructure. Safety applications help drivers avoid accidents by exchanging emergency packets and state packets between vehicles. Meanwhile, non-secure applications such as Internet access and electronic map updates provide convenience. WAVE will become the core infrastructure of autonomous vehicles that are being actively developed in the industry in recent years.
ITS(Intelligent Transportation Systems)는 교통운송체계의 안정성과 효율성을 높이고 교통사고 및 도로 혼잡을 감소시킨다. ITS는 운전자의 편안함을 증진시킨다.ITS (Intelligent Transportation Systems) improves the stability and efficiency of transportation systems and reduces traffic accidents and road congestion. ITS enhances driver comfort.
ITS를 위한 국제 표준 기술을 살펴보면 다음과 같다.International standard technologies for ITS are as follows.
IEEE 워킹 그룹은 차량 네트워크에 대한 새로운 통신 표준으로서 차량 환경용 무선 접속(WAVE)이라고 하는 IEEE 802.11p 및 IEEE 1609 표준 제품군을 도입했다. 또한, 유럽 통신 표준 협회에서 운영하는 지능형 교통 시스템의 기술위원회(ETSI TC-ITS)도 유사한 표준인 ITS-G5를 도입했다. The IEEE Working Group has introduced a family of IEEE 802.11p and IEEE 1609 standards, called Wireless Access for Vehicle Environment (WAVE), as a new communication standard for vehicle networks. The Technical Committee for Intelligent Transportation Systems (ETSI TC-ITS), operated by the European Telecommunications Standards Institute, also introduced a similar standard, ITS-G5.
WAVE 장치에는 차량 단말기(OBU, on-board unit)와 노변 장치(RSU, roadside unit)의 두 가지 유형이 있다. OBU는 차량에 탑재된 통신 장비이다. RSU는 유선인프라 네트워크에 연결되어 있으며 도로의 고정된 위치에 있다. IEEE 802.11p 및 IEEE 1609.4 표준은 OBU들 간의 V2V(vehicle-to-vehicle) 통신과 OBU 및 RSU 간의 V2I(vehicle-to-infrastructure) 통신을 위한 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 프로토콜에 대해 기술하고 있다. IEEE 802.11p는 단일 채널 동작을 위한 MAC 계층을 지정하고, IEEE 1609.4는 다중 채널 동작을 위한 MAC 계층을 지정한다. IEEE 802.11p 및 IEEE 1609.4 표준의 MAC 프로토콜은 채널 라우팅 및 채널 선택기로 구성된 채널 조정 기능을 추가하여 IEEE 802.11e EDCA(enhanced distributed channel access)를 준수한다.There are two types of WAVE devices: OBU (on-board unit) and roadside unit (RSU). The OBU is a vehicle-mounted communication device. The RSU is connected to the wired infrastructure network and is in a fixed position on the road. The IEEE 802.11p and IEEE 1609.4 standards are based on the medium access control (MAC) and physical layer (PHY) protocols for vehicle-to-vehicle communication between OBUs and vehicle-to-infrastructure communication between OBUs and RSUs. . IEEE 802.11p specifies a MAC layer for single channel operation, and IEEE 1609.4 specifies a MAC layer for multi-channel operation. The MAC protocol of the IEEE 802.11p and IEEE 1609.4 standards complies with IEEE 802.11e enhanced distributed channel access (EDCA) by adding channel tuning, which consists of channel routing and channel selectors.
도 1은 IEEE의 WAVE 장비 및 네트워크 구성도를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a WAVE equipment and network configuration diagram of the IEEE.
WAVE 장비는 도 1과 같이 OBU(on-board unit)와 RSU(roadside unit)로 구분된다. OBU는 차량에 장착된 무선 통신 장비이며 RSU는 도로에 고정되어 유선 인프라 망과 통신을 담당한다. OBU들 사이의 통신을 V2V(vehicle-to-vehicle) 통신이라고 하며, OBU와 RSU 사이의 통신을 V2I(vehicle-to-infrastructure) 통신이라고 한다.WAVE equipment is divided into on-board unit (OBU) and roadside unit (RSU) as shown in Fig. The OBU is a vehicle-mounted wireless communication device. The RSU is fixed on the road and is responsible for communication with the wired infrastructure network. Communication between OBUs is called vehicle-to-vehicle communication, and communication between OBUs and RSU is called vehicle-to-infrastructure communication (V2I).
IEEE WAVE의 서비스 카테고리에는 안전 애플리케이션(Safety applications) 및 비-안전 애플리케이션(Non-safety applications)이 포함된다. 안전 애플리케이션은 운전자가 사고를 피할 수 있도록 도와준다. 비-안전 애플리케이션은 인터넷 액세스 및 전자지도 업데이트 등 운전자를 위한 편의성을 제공한다.The service categories of IEEE WAVE include Safety applications and Non-safety applications. Safety applications help drivers avoid accidents. Non-safety applications provide convenience for drivers, such as Internet access and electronic map updates.
IEEE WAVE의 서비스품질(QoS, Quality of Service)에 대한 요구사항은 다음과 같다.IEEE WAVE quality of service (QoS) requirements are as follows.
안전 애플리케이션은 지연(delay) ≤ 100msec인 조건 및 성공적인 전달 확률(successful delivery probability) ≥ 98%인 조건을 가진다. 비-안전 애플리케이션은 RSU의 커버리지 내에서 대용량 데이터 파일의 전송이 완료되는 조건을 가진다.The safety application has a condition of delay ≤ 100 msec and a condition of successful delivery probability ≥ 98%. The non-secure application has the condition that the transfer of the large capacity data file is completed within the coverage of the RSU.
도 2는 WAVE 시스템의 다중 채널 동작을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating multi-channel operation of a WAVE system.
다중 채널 동작과 관련된 표준을 살펴보면 다음과 같다.The standards related to multi-channel operation are as follows.
IEEE 802.11p / IEEE 1609.4는 V2V 및 V2I 통신을 위한 MAC 프로토콜을 지정하고 있다. IEEE 802.11p는 단일 채널 동작을 위한 MAC 프로토콜을 지정하고, IEEE 1609.4는 다중 채널 동작을 위한 MAC 프로토콜을 지정한다.IEEE 802.11p / IEEE 1609.4 specifies the MAC protocol for V2V and V2I communication. IEEE 802.11p specifies the MAC protocol for single-channel operation, and IEEE 1609.4 specifies the MAC protocol for multi-channel operation.
다중 채널 동작의 경우, 5.850GHz ~ 5.925GHz 주파수 대역에서의 75MHz 대역폭은 도 2와 같이 7개의 10MHz 주파수 채널로 분할된다. 이러한 7개의 채널 중 하나는 제어 채널(CCH)로 지정되고 다른 6개 채널은 서비스 채널(SCH)로 사용된다.For multi-channel operation, the 75 MHz bandwidth in the 5.850 GHz to 5.925 GHz frequency band is divided into seven 10 MHz frequency channels as shown in FIG. One of these seven channels is designated as a control channel (CCH) and the other six channels are used as a service channel (SCH).
도 3은 싱글 라디오를 위한 채널 동작을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a channel operation for a single radio.
OBU에는 한 번에 하나의 무선 채널에서만 작동하는 단일 라디오 장치, 또는 제어 채널과 서비스 채널에서 동시에 작동하는 듀얼 라디오 장치가 장착 될 수 있다. 모든 차량이 안전 패킷을 청취할 수 있는 단일 라디오 장치로 MAC 프로토콜을 작동하려면, 채널 시간을 CCH 간격(CCHI)과 SCH 간격(SCHI)으로 구성된 고정 길이 100ms의 동기화 간격으로 분할해야 하며, 둘 다 기본값은 50ms(도 3 참조)이다. 단일 라디오 장치를 가진 OBU는 한 번에 하나의 채널을 통해서만 패킷을 전송할 수 있기 때문에, CCH와 SCH 간의 연속적인 전환이 50ms마다 이루어져야 한다. CCHI 동안 모든 OBU 라디오는 안전 패킷의 송수신을 위해 CCH로 조정된다. SCHI 동안 모든 OBU 라디오는 비-안전 메시지의 송수신을 위해 6개의 SCH 중 1개의 SCH에 맞춰 조정된다.The OBU may be equipped with a single radio device operating on only one radio channel at a time, or a dual radio device operating concurrently on the control channel and service channel. To operate the MAC protocol with a single radio device capable of listening to safety packets for all vehicles, the channel time must be divided into a fixed-
단일 라디오 장치의 단점은 CCHI 동안 SCH를 사용할 수 없다는 것이며 그 결과 SCH 대역폭의 절반이 낭비된다. 사용 가능한 전송 대역폭을 절반으로 줄이면 안전 애플리케이션에 대한 QoS 요구 사항을 만족시키지 못한다는 것이 연구 결과로 보고되었다. 다중 라디오 장치의 비용 문제로 인해, 현재 IEEE 1609.4 WAVE에서는 OBU에 단일 라디오 장치가 장착되어 있다고 가정한다. 그러나 미래에는 무선 기술의 진보로 인해 라디오 비용이 급격히 떨어지며 듀얼 라디오 장치에 대한 고려가 가능해질 것이다. IEEE 1609.4는 표준의 서두에서 다중 라디오 장치의 채택 가능성에 관해 언급하고 있다. 또한, ITS-G5는 각 OBU가 두 개의 라디오를 가진 것으로 고려한다.A disadvantage of a single radio unit is that it can not use the SCH during the CCHI, resulting in half the SCH bandwidth being wasted. Studies have reported that reducing the available transmission bandwidth in half does not meet the QoS requirements for safety applications. Due to the cost issues of multiple radio devices, it is assumed that the current IEEE 1609.4 WAVE is equipped with a single radio device in the OBU. In the future, however, advances in wireless technology will dramatically reduce radio costs and allow for consideration of dual radio devices. IEEE 1609.4 refers to the possibility of adopting multiple radio devices at the beginning of the standard. In addition, ITS-G5 considers each OBU to have two radios.
본 발명의 실시 예들은 듀얼 트랜시버를 이용하여 제어 채널과 서비스 채널을 동시에 사용하고, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용 패킷을 전송하고 서비스 채널 예약을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일을 송수신함으로써, 안전 패킷에 대한 서비스 품질의 요구 사항(예컨대, 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률)을 충족시킬 수 있는, 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법 및 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention use a control channel and a service channel simultaneously using a dual transceiver, transmit a packet for reservation of a secure packet and a service channel through a control channel according to a contention-based distributed channel access method, By transmitting and receiving data files on a non-contention-based reservation basis, it is possible to meet the requirements of quality of service (e.g., a delay of less than 100 ms and a successful delivery probability of at least 98% And a vehicle communication method and apparatus.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 차량 통신 장치에 의해 수행되는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법에 있어서, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷(Safety packet)을 송수신하는 단계; 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 서비스 채널 예약용 패킷(Request for service packet)을 전송하여 서비스 채널을 예약하는 단계; 및 상기 예약된 서비스 채널을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일(Data file)을 송수신하는 단계;를 포함하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법이 제공될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle communication method for a wireless connection for a vehicle environment performed by a vehicle communication device, the method comprising: transmitting and receiving a safety packet through a control channel according to a contention- ; Transmitting a request for service packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method to reserve a service channel; And transmitting and receiving a data file based on a non-competition reservation through the reserved service channel.
상기 안전 패킷을 송수신하는 단계는, 상기 전송된 안전 패킷에 대한 응답(Acknowledge) 메시지의 수신 여부에 따라 상기 전송된 안전 패킷에 대한 전송 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 상기 전송된 안전 패킷의 전송 성공으로 확인할 수 있다.The transmitting and receiving of the security packet may include checking whether the transmitted safety packet is transmitted according to whether or not an acknowledgment message for the transmitted safety packet is received, It can be confirmed by the successful transmission of the packet.
상기 안전 패킷을 송수신하는 단계는, 상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 안전 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 상기 전송된 안전 패킷의 전송 실패로 확인할 수 있다.When the response message is not received, the step of transmitting and receiving the security packet retransmits the safety packet if the retransmission limit is not reached, and the transmission failure of the transmitted safety packet can be confirmed when the retransmission limit is reached.
상기 서비스 채널을 예약하는 단계는, 상기 전송된 서비스 채널 예약용 패킷에 대한 응답 메시지의 수신 여부에 따라 서비스 채널에 대한 예약 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 노변 장치로부터 서비스 채널을 할당받고 서비스 채널의 예약 성공으로 확인할 수 있다.The step of reserving the service channel may include determining whether the service channel is reserved according to whether the response message to the transmitted service channel reservation packet is received or not, and if receiving the response message, allocating a service channel from the rover device And can confirm that the reservation of the service channel is successful.
상기 서비스 채널을 예약하는 단계는, 상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 서비스 채널 예약용 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 서비스 채널의 예약 실패로 확인할 수 있다.The step of reserving the service channel may retransmit the service channel reservation packet if retransmission restriction is not reached when the response message is not received, and may be confirmed as a reservation failure of the service channel upon reaching the retransmission limit.
상기 데이터 파일을 송수신하는 단계는, 상기 서비스 채널을 예약하는 단계에서 서비스 채널에 대한 예약 여부에 따라 서비스 채널에 대한 할당 여부를 확인하고, 상기 서비스 채널이 예약된 경우 예약된 서비스 채널을 통해 전송 기회 동안 데이터 파일을 송수신할 수 있다.The transmitting / receiving of the data file may include checking whether the service channel is allocated according to whether the service channel is reserved in the step of reserving the service channel, and if the service channel is reserved, The data file can be transmitted and received.
상기 데이터 파일을 송수신하는 단계는, 상기 서비스 채널의 예약이 실패한 경우, 데이터 파일의 송수신 실패로 확인할 수 있다.The step of transmitting / receiving the data file may be confirmed as a failure of transmission / reception of the data file when the reservation of the service channel fails.
상기 안전 패킷 및 상기 서비스 채널 예약용 패킷은 각각 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐에 할당되고, 상기 제1 액세스 카테고리는 상기 제2 액세스 카테고리 큐보다 높은 우선 순위를 가질 수 있다.The secure packet and the service channel reservation packet may be assigned to first and second access category queues, respectively, and the first access category may have a higher priority than the second access category queue.
상기 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐는, 상기 제어 채널에서 서로 경쟁할 수 있다.The first and second access category queues may compete with each other in the control channel.
한편, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 입력된 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용 패킷을 경쟁 기반의 제어 채널에 대응되는 제1 큐에 할당하고, 입력된 데이터 파일을 비-경쟁 예약 기반의 서비스 채널에 대응되는 제2 큐에 할당하는 MAC 계층 큐 관리부; 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷을 송수신하고, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 서비스 채널 예약용 패킷을 전송하여 서비스 채널을 예약하는 제1 트랜시버; 및 상기 예약된 서비스 채널을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일을 송수신하는 제2 트랜시버;를 포함하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치가 제공될 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for allocating an input safety packet and a service channel reservation packet to a first queue corresponding to a contention-based control channel, To a second queue corresponding to the MAC layer queue management unit; A first transceiver configured to transmit and receive a secure packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method and transmit a service channel reservation packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method to reserve a service channel; And a second transceiver for transmitting and receiving a data file based on a non-competition reservation through the reserved service channel.
상기 제1 트랜시버는, 상기 전송된 안전 패킷에 대한 응답(Acknowledge) 메시지의 수신 여부에 따라 상기 전송된 안전 패킷에 대한 전송 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 상기 전송된 안전 패킷의 전송 성공으로 확인할 수 있다.Wherein the first transceiver verifies whether the transmitted safety packet is transmitted according to whether the acknowledgment message for the transmitted safety packet is received or not, and when the response message is received, Success can be confirmed.
상기 제1 트랜시버는, 상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 안전 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 상기 전송된 안전 패킷의 전송 실패로 확인할 수 있다.If the response message is not received, the first transceiver may retransmit the safety packet if the retransmission limit is not reached, and may confirm transmission failure of the transmitted safety packet when the retransmission limit is reached.
상기 제1 트랜시버는, 상기 전송된 서비스 채널 예약용 패킷에 대한 응답 메시지의 수신 여부에 따라 서비스 채널에 대한 예약 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 노변 장치로부터 서비스 채널을 할당받고 서비스 채널의 예약 성공으로 확인할 수 있다.The first transceiver confirms whether a service channel is reserved according to whether the response message to the transmitted service channel reservation packet is received or not. When receiving the response message, the first transceiver allocates a service channel from the sidewalk device, Can be confirmed by the success of the reservation.
상기 제1 트랜시버는, 상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 서비스 채널 예약용 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 서비스 채널의 예약 실패로 확인할 수 있다.When the response message is not received, the first transceiver retransmits the service channel reservation packet if the retransmission limit is not reached. If the first transceiver reaches the retransmission limit, the first transceiver can confirm the reservation failure of the service channel.
상기 제2 트랜시버는, 상기 서비스 채널을 예약하는 단계에서 서비스 채널에 대한 예약 여부에 따라 서비스 채널에 대한 할당 여부를 확인하고, 상기 서비스 채널이 예약된 경우 예약된 서비스 채널을 통해 전송 기회 동안 데이터 파일을 송수신할 수 있다.Wherein the second transceiver determines whether a service channel is allocated according to whether the service channel is reserved in the step of reserving the service channel, and if the service channel is reserved, Lt; / RTI >
상기 제2 트랜시버는, 상기 서비스 채널의 예약이 실패한 경우, 데이터 파일의 송수신 실패로 확인할 수 있다.If the reservation of the service channel fails, the second transceiver can confirm transmission / reception failure of the data file.
상기 안전 패킷 및 상기 서비스 채널 예약용 패킷은 각각 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐에 할당되고, 상기 제1 액세스 카테고리는 상기 제2 액세스 카테고리 큐보다 높은 우선 순위를 가질 수 있다.The secure packet and the service channel reservation packet may be assigned to first and second access category queues, respectively, and the first access category may have a higher priority than the second access category queue.
상기 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐는, 상기 제어 채널에서 서로 경쟁할 수 있다.The first and second access category queues may compete with each other in the control channel.
본 발명의 실시 예들은 듀얼 트랜시버를 이용하여 제어 채널과 서비스 채널을 동시에 사용하고, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용 패킷을 전송하고 서비스 채널 예약을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일을 송수신함으로써, 안전 패킷에 대한 서비스 품질의 요구 사항(예컨대, 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률)을 충족시킬 수 있다.Embodiments of the present invention use a control channel and a service channel simultaneously using a dual transceiver, transmit a packet for reservation of a secure packet and a service channel through a control channel according to a contention-based distributed channel access method, By transmitting and receiving the data file on a non-contention-based reservation basis, it is possible to satisfy the quality of service requirement for the secure packet (e.g., a delay of less than 100 ms and a successful delivery probability of at least 98%).
본 발명의 실시 예들은 항상 CCH을 모니터링하여 안전 메시지를 송수신할 수 있으며, 복수의 SCH 중에서 노변 장치가 지정해준 SCH을 통하여 비-안전 메시지를 동시에 송수신할 수 있다.Embodiments of the present invention can always transmit and receive a safety message by monitoring the CCH, and can simultaneously transmit and receive a non-secure message through an SCH specified by the RSE among a plurality of SCHs.
본 발명의 실시 예들은 제어 채널과 서비스 채널 간의 스위칭이 필요하지 않으며, 채널 스펙트럼의 전체 포텐셜을 이용할 수 있다.Embodiments of the present invention do not require switching between the control channel and the service channel and can utilize the full potential of the channel spectrum.
본 발명의 실시 예들은 노변 장치가 송신자에게 안전 패킷의 수신 확인을 허용하여 송신자가 충돌 발생 시 안전 패킷을 재전송함으로써, 브로드캐스팅된 패킷의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention allow the RSE to allow acknowledgment of a safety packet to a sender so that a sender can retransmit a SAFE packet when a collision occurs, thereby improving the reliability of the broadcasted packet.
본 발명의 실시 예들은 송신자가 충돌 시(즉, ACK 메시지 미 수신 시) 안전 패킷을 재전송함으로써, 안전 패킷의 전송성공확률을 높일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시 예들은 차량 수가 150 개에 도달하더라도 98% 이상의 성공적인 전달 확률로 100ms 이내에 안전 패킷을 전달할 수 있다.Embodiments of the present invention can increase the probability of transmission of a safety packet by retransmitting a safety packet when a sender collides (i.e., when an ACK message is not received). For example, embodiments of the present invention may deliver a secure packet within 100 ms with a successful delivery probability of 98% or more even if the number of vehicles reaches 150.
본 발명의 실시 예들은 액세스 지연에 대한 이점 외에도 차량 수가 적은 희박한 환경에서 CCH를 보다 효율적으로 활용할 수 있다.Embodiments of the present invention can utilize the CCH more efficiently in a lean environment with fewer vehicles, in addition to the benefits of access delay.
도 1은 IEEE의 WAVE 장비 및 네트워크 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 WAVE 시스템의 다중 채널 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 싱글 라디오를 위한 채널 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치가 적용되는 시스템 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치의 구성도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 트랜시버를 이용한 채널 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치의 MAC 계층 큐 관리부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 제어 채널 및 서비스 채널에서의 각 패킷의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 안전 패킷의 전송 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 RFS 패킷의 전송 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 데이터 파일의 송/수신 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 성능 분석에 필요한 마르코프 체인을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 RFS 패킷의 성능 분석에 필요한 마르코프 체인을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 접속 지연의 확률 분포를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 성공적인 전달 확률을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 RFS 패킷의 성공적인 전달 확률을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 성공적인 전달 확률의 비교 결과를 나타낸 도면이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 비-안전 패킷의 성공적인 전달 확률 및 평균 액세스 지연의 비교 결과를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a WAVE equipment and network configuration diagram of the IEEE.
2 is a diagram illustrating multi-channel operation of a WAVE system.
3 is a diagram illustrating a channel operation for a single radio.
4 is a diagram illustrating a system configuration to which a vehicle communication apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
5 is a configuration diagram of a vehicle communication apparatus for wireless connection for a vehicle environment according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 illustrate channel operations using a dual transceiver according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a MAC layer queue management unit of a vehicle communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating the operation of each packet in a control channel and a service channel in a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating transmission of a security packet in a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating transmission of an RFS packet in a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart showing a transmission / reception of a data file in the vehicle communication method according to the embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating a Markov chain necessary for analyzing performance of a security packet according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating a Markov chain required for performance analysis of an RFS packet according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a probability distribution of a connection delay of a secure packet according to an embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating a successful delivery probability of a safety packet according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating a successful delivery probability of an RFS packet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating a comparison result of the success probability of a secure packet according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 19 and 20 are diagrams showing a comparison result between a successful delivery probability and an average access delay of a non-secure packet according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will be described in detail with reference to the portions necessary for understanding the operation and operation according to the present invention. In describing the embodiments of the present invention, description of technical contents which are well known in the art to which the present invention belongs and which are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.In describing the constituent elements of the present invention, the same reference numerals may be given to constituent elements having the same name, and the same reference numerals may be given to different drawings. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding component has different functions according to the embodiment, or does not mean that it has the same function in different embodiments, and the function of each component is different from that of the corresponding embodiment Based on the description of each component in FIG.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치가 적용되는 시스템 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a system configuration to which a vehicle communication apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
우선, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치가 적용되는 시스템 구성에서의 주요 가정을 살펴보기로 한다. 첫째, 다중채널환경이 고려된다. 둘째, 각 OBU에는 듀얼 라디오를 가진 듀얼 트랜시버(dual transceivers)가 장착되어 있다. 셋째, RSU와 같은 통신인프라가 도로에 설치되어 있다. First, main assumptions in a system configuration to which a vehicle communication apparatus according to an embodiment of the present invention is applied will be described. First, a multi-channel environment is considered. Second, each OBU is equipped with dual transceivers with dual radios. Third, communication infrastructure such as RSU is installed on the road.
안전 패킷에 대한 QoS 요구 사항(즉, 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률)을 충족시키기 위해, 본 발명의 주요 가정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.To meet QoS requirements for safety packets (i.e., a delay of less than 100 ms and a successful delivery probability of at least 98%), the main assumptions of the present invention are as follows.
모든 OBU에는 듀얼 라디오 장치가 장착되어 있다고 가정한다. 따라서, CCH와 SCH 간의 채널 스위칭은 필요하지 않으며, 채널 스펙트럼의 전체 포텐셜이 이용될 수 있다.It is assumed that all OBUs are equipped with a dual radio unit. Therefore, channel switching between CCH and SCH is not required, and the full potential of the channel spectrum can be used.
대부분의 비-안전 애플리케이션은 차량과 RSU 간에 데이터 전송을 수반한다. 따라서, RSU와 같은 인프라가 도로에 설치되어 있다고 가정하고 안전 및 비-안전 애플리케이션을 모두 지원하는 MAC 프로토콜을 고려한다. 하나의 RSU에 의해 커버되는 통신 영역인 WAVE 기본 서비스 세트(WBSS, WAVE basic service set)가 고려된다.Most non-secure applications involve data transfer between the vehicle and the RSU. Therefore, it is assumed that an infrastructure such as an RSU is installed on the road, and a MAC protocol supporting both safety and non-safety applications is considered. A WAVE basic service set (WBSS), which is a communication area covered by one RSU, is considered.
안전 패킷은 이웃 차량으로 브로드캐스트되고, 브로드캐스트된 패킷은 일반적으로 응답되지 않는다. 그 결과, 송신자는 실패한 전송을 감지할 수 없으며, 재전송을 위한 이진 백 오프 메커니즘을 사용할 수 없다. 이는 특히 충돌이 심한 차량 밀집 지역에 WAVE 성능 저하를 야기하고, 충돌 경고 장치에 심각한 신뢰성 문제를 초래한다. 모든 OBU는 RSU의 커버리지 내에 있기 때문에, RSU는 OBU로부터 브로드캐스팅된 패킷을 수신할 수 있다. 따라서, 브로드캐스팅된 패킷의 신뢰성을 향상시키기 위해, RSU만이 송신자에게 안전 패킷의 수신 확인을 허용하여 송신자가 충돌 발생 시 안전 패킷을 재전송할 수 있다고 가정한다. 안전 애플리케이션을 지원하기 위해서는 비상 패킷에 대한 다중 홉 브로드캐스트가 요구된다. 본 발명에서, 비상 패킷을 수신한 RSU는 이웃 RSU와 통신하여 비상 패킷을 전달할 수 있다. 그런 다음 이웃 RSU는 전달된 비상 패킷을 자신의 커버리지 내에 있는 차량에 브로드캐스팅한다. The secure packet is broadcast to the neighboring vehicle, and the broadcasted packet is generally not answered. As a result, the sender can not detect failed transmissions and can not use the binary backoff mechanism for retransmissions. This causes WAVE performance degradation especially in the areas where there is a severe collision and causes serious reliability problems in crash warning devices. Since all OBUs are within the coverage of the RSU, the RSU can receive packets broadcast from the OBU. Therefore, in order to improve the reliability of the broadcasted packet, it is assumed that only the RSU allows the sender to acknowledge the safety packet so that the sender can retransmit the safety packet in the event of a collision. Multi-hop broadcasts for emergency packets are required to support secure applications. In the present invention, an RSU receiving an emergency packet can communicate with a neighboring RSU to forward an emergency packet. The neighboring RSU then broadcasts the forwarded emergency packet to the vehicle within its coverage.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a vehicle communication apparatus for wireless connection for a vehicle environment according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치(100)는 MAC 계층 큐 관리부(120), 제1 트랜시버(111) 및 제2 트랜시버(112)를 포함한다.5, a
본 발명의 실시 예에 적용되는 듀얼 라디오 장치는 WAVE에서 장기적인 솔루션으로 사용될 것으로 예상되며, 듀얼 라디오 장치를 장착한 차량은 CCH를 통해 안전 메시지를 지속적으로 모니터링할 수 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고, 듀얼 라디오 장치를 사용하는 WAVE MAC 프로토콜에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 본 발명은 듀얼 라디오 장치를 사용하여 WAVE의 안전 및 비-안전 애플리케이션을 모두 지원하는 MAC 프로토콜에 관한 것이다. The dual radio device applied to the embodiment of the present invention is expected to be used as a long-term solution in WAVE, and a vehicle equipped with a dual radio device can continuously monitor the safety message through the CCH. Despite these advantages, however, little research has been done on the WAVE MAC protocol using dual radio devices. The present invention relates to a MAC protocol that supports both secure and non-secure applications of WAVE using dual radio devices.
듀얼 라디오 장치는 동시에 두 개의 채널을 통해 패킷을 송수신할 수 있다. 듀얼 라디오 중 하나의 라디오(즉, CCH 라디오)는 CCH에 사용되고, 다른 라디오(즉, SCH 라디오)는 지정된 SCH에서 데이터 파일의 동시 교환을 위해 사용된다. 따라서 듀얼 라디오 장치를 사용하면 단일 라디오 장치 사용시 발생하는 비효율적인 채널 이용 문제를 해결하는 데 도움이 된다.Dual radio devices can send and receive packets over two channels at the same time. One of the dual radios (ie, CCH radio) is used for CCH, and the other radio (ie, SCH radio) is used for simultaneous exchange of data files at the designated SCH. Therefore, using a dual radio device helps solve the problem of inefficient channel usage caused by using a single radio device.
본 발명의 MAC 프로토콜로서, CCH상에서는 경쟁 기반 EDCA 방식을 사용하여 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용(RFS, request for service) 패킷을 각각 높은 우선 순위 및 낮은 우선 순위로 전송한다. 반면, SCH상에서는 예약을 통한 비-경쟁 방식을 사용하여 정보 및 상업용 데이터 파일과 같은 비-안전 애플리케이션을 서비스한다. As a MAC protocol of the present invention, a secure packet and a request for service (RFS) packet are transmitted in a high priority order and a low priority order on a CCH using a contention-based EDCA scheme. On the other hand, the SCH uses non-contention through reservation to service non-secure applications such as information and commercial data files.
상기 MAC 프로토콜에 대해, 본 발명은 수학적 분석 모델을 제안하고 주요 성능 지표인 안전 패킷과 RFS 패킷의 성공적인 전달 확률 및 지연을 평가한다. 본 발명의 수학적 분석 모델에서, M/M/K/K/N 큐잉 모델에 기반한 근사화 방법을 제시하고, 안전 패킷 및 RFS 패킷을 위한 두 개의 상호 작용하는 마르코프 체인을 구성한다.For the MAC protocol, the present invention proposes a mathematical analysis model and evaluates successful delivery probability and delay of security and RFS packets as key performance indicators. In the mathematical analysis model of the present invention, an approximation method based on the M / M / K / K / N queuing model is presented, and two interacting Markov chains for the safety packet and the RFS packet are constructed.
본 발명의 실시 예에 따른 MAC 프로토콜의 성능은 수치 연구 및 시뮬레이션을 통해 검증된다. 수치 결과는 안전 패킷에 대한 QoS 요구 사항이 충족됨을 나타낸다. 즉, 차량 수가 150 개에 도달하더라도 98% 이상의 성공적인 전달 확률로 100ms 이내에 안전 패킷을 전달할 수 있다. 또한 본 발명의 비-경쟁 예약 기반 기법은 경쟁 기반의 랜덤 선택 기법보다 비-안전 패킷의 접근 지연 측면에서 우수한 성능을 보여준다.The performance of the MAC protocol according to an embodiment of the present invention is verified through numerical studies and simulations. The numerical result indicates that the QoS requirement for the safety packet is met. That is, even if the number of vehicles reaches 150, the security packet can be delivered within 100ms with a successful delivery probability of 98% or more. In addition, the non-contention-based reservation scheme of the present invention shows superior performance in terms of access delay of a non-secure packet over a contention-based random selection scheme.
이하, IEEE 802.11p / 1609.4 WAVE에서 CCH상의 경쟁 기반 EDCA와 SCH의 예약으로 구성된 본 발명의 MAC 프로토콜을 설명한다. 안전 패킷 및 RFS 패킷을 각각 설명하기로 한다. Hereinafter, the MAC protocol of the present invention configured with reservation of contention-based EDCA and SCH on CCH in IEEE 802.11p / 1609.4 WAVE will be described. The safety packet and the RFS packet will be respectively described.
CCH는 안전 관련 메시지를 제공하고 제어 패킷을 교환하기 위한 공개 채널이다. 안전 패킷은 상태 패킷과 비상 패킷으로 구성된다. 상태 패킷은 위치, 방향, 속도 및 가속도와 같은 차량의 상태에 관한 정보를 포함하며, 모든 차량은 100ms마다 이웃 차량에게 상태 패킷을 브로드캐스트한다. 비상 패킷은 급정거나 자동차 사고와 같은 예기치 않은 사건 발생 시 생성되고, 대형 사고를 예방하기 위해 다른 운전자에게 사고 상황에 대한 사전 정보를 제공한다. The CCH is a public channel for providing safety related messages and exchanging control packets. A safety packet consists of a status packet and an emergency packet. The status packet includes information about the status of the vehicle, such as location, direction, speed, and acceleration, and every vehicle broadcasts a status packet to the neighboring vehicle every 100ms. Emergency packets are generated when an unexpected event occurs, such as a sudden stop or a car accident, and provide other drivers with advance information about the accident to prevent major accidents.
SCH는 차량의 사용자가 데이터 파일을 업로드 또는 다운로드하려고 할 때, 데이터 파일의 전송에 사용된다. SCH에 접근하기 위한 두 가지 방법이 있다. 즉, 두 가지 방법은 (i) 예약 기반 방식, (ii) 랜덤 선택 방식이다. 즉 (i) 각 OBU가 예약된 SCH에 접근하도록 CCH에서 예약한다. (ii) 각 OBU가 랜덤하게 SCH를 선택하고, 동일한 SCH를 선택한 OBU들은 SCH에 접근하기 위해 서로 경쟁한다. 도 18, 도 19 및 도 20에서 이 두 가지 방법의 성능을 비교한다. 본 발명에서는 다음과 같은 예약 기반 방식을 사용한다. 데이터 파일을 업로드 또는 다운로드하기 위해 먼저 SCH를 예약한다. 예약 후, 할당된 SCH를 통해 데이터 파일을 송수신한다. SCH를 예약하기 위해, OBU는 경쟁 방식의 EDCA를 이용하여 CCH상에서 RSU에게 RFS 패킷을 전송한다. RFS 패킷이 성공적으로 전송되었고 사용 가능한 SCH가 있으면, RSU는 OBU에게 SCH 한 개를 할당한다.The SCH is used to transfer data files when a user of the vehicle attempts to upload or download a data file. There are two ways to access the SCH. That is, the two methods are (i) reservation-based method and (ii) random method. That is, (i) each OBU reserves the CCH to access the reserved SCH. (ii) Each OBU randomly selects an SCH, and OBUs that select the same SCH compete with each other to access the SCH. The performance of these two methods is compared in Figures 18, 19 and 20. In the present invention, the following reservation-based method is used. Schedule the SCH first to upload or download the data file. After the reservation, the data file is transmitted / received through the allocated SCH. To reserve the SCH, the OBU sends an RFS packet to the RSU on the CCH using a contention-based EDCA. If the RFS packet has been successfully transmitted and there is an available SCH, the RSU will assign one SCH to the OBU.
본 발명에서는 WAVE의 안전 및 비-안전 애플리케이션을 모두 지원하는 MAC 프로토콜을 고려한다. 애플리케이션 유형에 따라 QoS 요구 사항이 결정된다. 안전 애플리케이션의 경우, 100ms 미만의 매우 짧은 지연과 98% 이상의 높은 성공적인 전달 확률을 QoS 요구 사항으로 갖는다. 왜냐하면, 안전 메시지가 손실(또는 장기 지연)되면 차량이 위험에 관한 경고 메시지를 제공받지 못하여 심각한 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 비-안전 애플리케이션의 경우, RSU 커버리지 내에서 서비스가 완료될 수 있도록 대용량 데이터 파일의 전송 시간이 짧아야 한다. 왜냐하면, 빠른 차량 이동성과 좁은 범위의 RSU 커버리지로 인해 차량이 짧은 시간 내에 RSU 커버리지를 통과하기 때문이다.The present invention contemplates a MAC protocol that supports both secure and non-secure applications of WAVE. The QoS requirements are determined by the type of application. For safety applications, they have very short delays of less than 100 ms and high delivery probabilities of over 98% as QoS requirements. This is because, if a safety message is lost (or long-term delay), the vehicle may not be provided with a warning message about the danger, leading to a serious accident. For non-secure applications, the transfer time of large data files should be short so that the service can be completed within the RSU coverage. Because of the fast vehicle mobility and the narrow range of RSU coverage, the vehicle passes through the RSU coverage in a short time.
이하, 도 5의 본 발명의 실시 예에 따른 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.The specific configuration and operation of each component of the
MAC 계층 큐 관리부(120)는 입력된 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용 패킷을 경쟁 기반의 제어 채널에 대응되는 제1 큐에 할당하고, 입력된 데이터 파일을 비-경쟁 예약 기반의 서비스 채널에 대응되는 제2 큐에 할당한다.The MAC layer
제1 트랜시버(111)는 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷을 송수신하고, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 서비스 채널 예약용 패킷을 전송하여 서비스 채널을 예약한다. 여기서, 제1 트랜시버(111)는, 전송된 안전 패킷에 대한 응답(Acknowledge) 메시지의 수신 여부에 따라 그 전송된 안전 패킷에 대한 전송 여부를 확인하고, 응답 메시지를 수신한 경우 그 전송된 안전 패킷의 전송 성공으로 확인한다. 제1 트랜시버(111)는, 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 안전 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 그 전송된 안전 패킷의 전송 실패로 확인한다. 제1 트랜시버(111)는, 전송된 서비스 채널 예약용 패킷에 대한 응답 메시지의 수신 여부에 따라 서비스 채널에 대한 예약 여부를 확인하고, 응답 메시지를 수신한 경우 노변 장치로부터 서비스 채널을 할당받고 서비스 채널의 예약 성공으로 확인한다. 제1 트랜시버(111)는, 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 서비스 채널 예약용 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 서비스 채널의 예약 실패로 확인한다.The
제2 트랜시버(112)는 제1 트랜시버(111)를 통해 예약된 서비스 채널을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일을 송수신한다. 여기서, 제2 트랜시버(112)는, 서비스 채널을 예약하는 단계에서 서비스 채널에 대한 예약 여부에 따라 서비스 채널에 대한 할당 여부를 확인하고, 서비스 채널이 예약된 경우 예약된 서비스 채널을 통해 전송 기회 동안 데이터 파일을 송수신한다. 제2 트랜시버(112)는, 서비스 채널의 예약이 실패한 경우, 데이터 파일의 송수신 실패로 확인한다. The
상기 안전 패킷 및 서비스 채널 예약용 패킷은 각각 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐에 할당되고, 상기 제1 액세스 카테고리는 상기 제2 액세스 카테고리 큐보다 높은 우선 순위를 가진다. 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐는, 제어 채널에서 서로 경쟁한다.The secure packet and the service channel reservation packet are assigned to first and second access category queues, respectively, and the first access category has a higher priority than the second access category queue. The first and second access category queues compete with each other in the control channel.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 트랜시버를 이용한 채널 동작을 나타낸 도면이다. 6 and 7 illustrate channel operations using a dual transceiver according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 ITS 서비스의 안전 애플리케이션 및 비-안전 애플리케이션의 서비스품질 요구사항을 모두 만족하는 IEEE 802.11p / 1609.4 WAVE MAC 프로토콜에 관한 것이다.The present invention relates to an IEEE 802.11p / 1609.4 WAVE MAC protocol that satisfies both the safety applications of ITS services and the quality of service requirements of non-secure applications.
도 6과 같이, 차량 통신 장치(100)는 듀얼 트랜시버(110)를 이용하여 제어 채널 및 서비스 채널을 동시에 사용한다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치(100)는 듀얼 트랜시버(110)가 장착되어 CCH와 SCH을 동시에 사용할 수 있다. 제1 트랜시버(111)(Transceiver 1) 즉, CCH 트랜시버(111)는 항시 CCH을 모니터링하여 안전 메시지를 송수신할 수 있다. 또한, 제2 트랜시버(112) 즉, SCH 트랜시버(112)는 6개의 SCH중에서 RSU가 지정해준 SCH을 통하여 비-안전 메시지를 송수신할 수 있다.As shown in FIG. 6, the
본 발명의 실시 예에 따른 MAC 프로토콜에는 CCH 접속 방법과 SCH 접속 방법이 있다. CCH 접속은 경쟁 기반의 EDCA 방법이 이용되고, SCH 접속은 비경쟁 기반의 예약 방법이 이용된다.The MAC protocol according to the embodiment of the present invention includes a CCH access method and an SCH access method. A contention-based EDCA method is used for the CCH connection, and a contention-based reservation method is used for the SCH connection.
또한, RSU가 ACK 메시지를 전송하는 방식도 이용된다. RSU는 WBSS 내의 OBU가 브로드캐스트한 안전 패킷을 성공적으로 수신하면 송신자에게 대표로 ACK 메시지를 전송한다. 따라서 송신자는 충돌 시(즉, ACK 메시지 미 수신 시) 안전 패킷을 재전송할 수 있다. 이로써, 안전 패킷의 성공적인 전달 확률을 높일 수 있다. IEEE의 WAVE는 안전 애플리케이션의 서비스 품질에 대한 요구사항으로 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률을 요구하고 있다.Also, the way in which the RSU sends an ACK message is also used. When the RSU successfully receives the security packet broadcast by the OBU in the WBSS, it sends an ACK message to the sender as a representative. Therefore, the sender can retransmit the secure packet at the time of collision (i.e., when the ACK message is not received). This makes it possible to increase the probability of successful delivery of the secure packet. IEEE's WAVE is a requirement for quality of service in safety applications requiring a delay of less than 100ms and a successful delivery rate of at least 98%.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치(100)는 CCH와 SCH을 동시에 사용할 수 있다. CCH에서는 안전 메시지 전송과 비-안전 메시지 전송 예약을 수행한다. 안전 패킷과 RFS 패킷이 CCH에서 EDCA 프로토콜을 따라 서로 경쟁한다. CCH은 비 동기화 되어 있다. SCH에서는 CCH에서 RFS 패킷을 사용하여 예약한 결과에 따라 비-안전 메시지를 송수신한다. 즉, 비경쟁 방식이다.The
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치(100)의 MAC 계층 큐 관리부(120)를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a MAC layer
각 차량 통신 장치(100)에서 발생하는 트래픽은 안전 패킷, RFS 패킷 및 데이터 파일로 구분된다. Traffic generated in each
안전 패킷(Safety packet)은 IEEE WAVE의 안전 애플리케이션과 관련된 패킷이다. 예컨대, 상태 패킷(status packet) 및 긴급 패킷(emergency packet)이 포함된다.A safety packet is a packet associated with the IEEE WAVE safety application. For example, a status packet and an emergency packet are included.
서비스 채널 예약용 패킷(RFS packet)은 하기의 데이터 파일 전송 시 필요한 SCH을 예약하는데 사용되는 패킷이다.A packet for service channel reservation (RFS packet) is a packet used for reserving an SCH necessary for the following data file transmission.
데이터 파일(Data file)은 IEEE WAVE의 비-안전 애플리케이션(non-safety application)과 관련된 패킷이다. 예컨대, 인터넷 접속(Internet access) 및 전자-지도 업데이트(electronic-map update)가 포함된다.A data file is a packet associated with a non-safety application of IEEE WAVE. For example, Internet access and electronic-map updates.
트래픽 종류에 따른 채널 사용과 접속(Access) 방법이 하기의 [표 1]과 같이 나타난다.The channel usage and access method according to the traffic type are shown in Table 1 below.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 장치(100)는 1개의 제어 채널에 경쟁 기반(contention-based) EDCA(enhanced distributed channel access) 방법을 이용하여 접속(access)하고, 나머지 6개의 서비스 채널에 비-경쟁 예약(contention-free reservation) 방법을 이용하여 접속한다.The
제어 채널을 통해 전송되는 패킷의 종류에는 안전 패킷과 RFS 패킷이 있다.Types of packets transmitted through the control channel include a safety packet and an RFS packet.
서비스 채널을 통해 전송되는 패킷의 종류에는 맵 다운로드 및 상업 광고와 같은 비-안전 애플리케이션과 관련된 패킷이 있다.Types of packets transmitted over the service channel include packets associated with non-secure applications such as map downloads and commercial advertisements.
제어 채널 접속 방법은 안전 패킷을 높은 우선 순위인 AC1(Access Category 1)로 분류하고, RFS 패킷을 낮은 우선 순위인 AC2(Access Category 2)로 분류하여 경쟁 기반 EDCA로 제어 채널을 접속한다.The control channel access method classifies the safety packet into a high priority AC 1 (Access Category 1), classifies the RFS packet into a low priority AC 2 (Access Category 2), and connects the control channel to the contention based EDCA.
서비스 채널 접속 방법은 비-안전 애플리케이션을 사용할 때마다 제어 채널로 RFS 패킷을 전송하여 서비스 채널을 예약하여 사용한다. 즉, 비-경쟁 예약 방법이 이용된다. The service channel access method reserves a service channel by transmitting an RFS packet to a control channel whenever a non-secure application is used. That is, a non-competitive reservation method is used.
CCH 상의 EDCA에서 액세스 카테고리 1(AC[1])과 액세스 카테고리 2(AC[2])를 살펴보면, 각 OBU는 CCH에서 전송되는 트래픽을 두 종류의 액세스 카테고리로 구분한다. AC[1]은 높은 우선 순위(high priority)를 가지고, AC[2]는 낮은 우선 순위(low priority)를 가진다. 안전 패킷은 AC[1]에 해당하며, RFS 패킷은 AC[2]에 해당한다. 여기서, EDCA 파라미터는 AIFS[1] AIFS[2], CWmin[1] CWmin[2] 및 CWmax[1] CWmax[2]를 만족하도록 설정한다.Looking at the access category 1 (AC [1]) and the access category 2 (AC [2]) in the EDCA on the CCH, each OBU divides the traffic sent on the CCH into two categories of access. AC [1] has a high priority and AC [2] has a low priority. The security packet corresponds to AC [1], and the RFS packet corresponds to AC [2]. Here, the EDCA parameter is AIFS [1] AIFS [2], CW min [1] CW min [2] and CW max [1] CW max [2] is satisfied.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 제어 채널 및 서비스 채널에서의 각 패킷의 동작을 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating the operation of each packet in a control channel and a service channel in a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
CCH 상으로 RFS 패킷이 성공적으로 전달되면 SIFS가 경과된 후 ACK 패킷이 전달된다. 이때 도 9의 예시에서 SCH1, SCH2, SCH3 및 SCH6은 사용 중이므로 가용한 유휴 SCH는 SCH4 및 SCH5 이다. ACK 패킷에는 SCH4를 사용하여 TXOP 동안 데이터 파일을 송/수신할 수 있다는 정보를 포함하여 상기 RFS 패킷을 성공적으로 전송한 OBU에게 전달된다. 상기 OBU는 SCH 라디오를 SCH4로 맞추어 상기 TXOP 동안 데이터 파일을 송/수신한다. ACK 패킷이 전송된 후 비어있지 않은 AC[1] 및 AC[2]는 각각 AIFS[1] 및 AIFS[2] 기간 동안 대기한 후 백 오프 절차를 재개한다. AC[1] 백 오프 카운터 값이 0에 도달한 OBU는 안전 패킷을 CCH 상으로 전송한다. 이 때 도 9의 예시에서 다른 OBU의 AC[2] 백 오프 카운터 값도 0에 도달하여 RFS 패킷이 CCH 상으로 전송되었다. 따라서 두 패킷은 서로 충돌하게 된다. When the RFS packet is successfully transmitted over the CCH, the ACK packet is transmitted after the SIFS has elapsed. Here, since SCH1, SCH2, SCH3, and SCH6 are in use in the example of FIG. 9, the available idle SCHs are SCH4 and SCH5. The ACK packet is transmitted to the OBU that successfully transmitted the RFS packet including information indicating that the data file can be transmitted / received during the TXOP using SCH4. The OBU adjusts the SCH radio to SCH4 and transmits / receives the data file during the TXOP. After the ACK packet is transmitted, the non-empty AC [1] and AC [2] wait for AIFS [1] and AIFS [2], respectively, and then restart the backoff procedure. AC [1] The OBU that has reached the back-
비어있지 않은 모든 AC[1]은 충돌을 감지한 후 AIFS[1] 동안 대기한 후 백 오프 절차를 재개한다. 비어있지 않은 모든 AC[2] 역시 충돌을 감지한 후 AIFS[2] 동안 대기한 후 백 오프 절차를 재개한다. AC[1] 백 오프 카운터 값이 0에 도달한 OBU는 안전 패킷을 CCH 상으로 전송한다. 이 때 도 9의 예시에서 모든 AC[2]가 AIFS[2] 동안 대기 중이므로 상기 OBU는 안전 패킷을 성공적으로 전달한다. All non-empty ACs [1] wait for AIFS [1] after detecting a collision and resume the backoff procedure. All non-empty ACs [2] also wait for AIFS [2] after detecting a collision and then restart the backoff procedure. AC [1] The OBU that has reached the back-
이후 AC[2] 백 오프 카운터 값이 0에 도달한 OBU는 RFS 패킷을 CCH 상으로 전송한다. 상기 RFS 패킷은 성공적으로 전달되어 SIFS가 경과된 후 ACK 패킷이 전달된다. 이때 도 9의 예시에서 SCH1, SCH2, SCH4 및 SCH6은 사용 중이므로 가용한 유휴 SCH는 SCH3 및 SCH5이다. ACK 패킷에는 SCH5를 사용하여 TXOP 동안 데이터 파일을 송/수신할 수 있다는 정보를 포함하여 상기 RFS 패킷을 전송한 OBU에게 전달된다. 상기 OBU는 SCH 라디오를 SCH5로 맞추어 상기 TXOP 동안 데이터 파일을 송/수신한다.After that, the OBU that has reached the AC [2] backoff counter value of 0 transmits the RFS packet on the CCH. The RFS packet is successfully delivered and the ACK packet is delivered after the SIFS has elapsed. Here, since SCH1, SCH2, SCH4, and SCH6 are in use in the example of FIG. 9, the available idle SCHs are SCH3 and SCH5. The ACK packet is transmitted to the OBU that has transmitted the RFS packet including information indicating that the data file can be transmitted / received during TXOP using SCH5. The OBU adjusts the SCH radio to SCH5 to transmit / receive a data file during the TXOP.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 안전 패킷의 전송 흐름도를 나타낸 도면이다.10 is a flowchart illustrating transmission of a security packet in a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
차량 통신 장치(100)는 전송할 안전 패킷이 있는지를 확인한다(S101).The
상기 확인 결과(S101), 전송할 안전 패킷이 있으면, 차량 통신 장치(100)는 EDCA를 이용하여 안전 패킷의 전송을 시도한다(S102). 반면, 상기 확인 결과(S101), 전송할 안전 패킷이 없으면, 차량 통신 장치(100)는 안전 패킷이 있는지를 확인하는 S101 과정을 다시 수행한다.As a result of the check (S101), if there is a safety packet to be transmitted, the
그리고 차량 통신 장치(100)는 ACK 메시지가 수신되는지를 확인한다(S103).Then, the
상기 확인 결과(S103), ACK 메시지가 수신되면, 차량 통신 장치(100)는 안전 패킷의 전송성공으로 판단한다(S104).As a result of the check (S103), when the ACK message is received, the
한편, 상기 확인 결과(S103), ACK 메시지가 수신되지 않으면, 차량 통신 장치(100)는 재전송 제한에 도달하는지를 확인한다(S105).On the other hand, if the ACK message is not received (S103), the
상기 확인 결과(S105), 재전송 제한에 도달하지 않으면, 차량 통신 장치(100)는 EDCA를 이용하여 안전 패킷의 전송을 시도하는 S102 과정부터 수행한다.If the retransmission limit is not reached (S105), the
반면, 상기 확인 결과(S105), 재전송 제한에 도달하면, 차량 통신 장치(100)는 안전 패킷의 전송실패로 판단한다(S106).On the other hand, when the confirmation result (S105) is reached and the retransmission limit is reached, the
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 RFS 패킷의 전송 흐름도를 나타낸 도면이다.11 is a flowchart illustrating transmission of an RFS packet in a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
차량 통신 장치(100)는 전송할 RFS 패킷이 있는지를 확인한다(S201).The
상기 확인 결과(S201), 전송할 RFS 패킷이 있으면, 차량 통신 장치(100)는 EDCA를 이용하여 RFS 패킷의 전송을 시도한다(S202). 반면, 상기 확인 결과(S201), 전송할 RFS 패킷이 없으면, 차량 통신 장치(100)는 RFS 패킷이 있는지를 확인하는 S201 과정을 다시 수행한다.As a result of the check (S201), if there is an RFS packet to be transmitted, the
그리고 차량 통신 장치(100)는 ACK 메시지가 수신되는지를 확인한다(S203).Then, the
상기 확인 결과(S203), ACK 메시지가 수신되면, 차량 통신 장치(100)는 RSU로부터 SCH를 할당받았는지를 확인한다(S204). As a result of the check (S203), when the ACK message is received, the
상기 확인 결과(S204), RSU로부터 SCH를 할당받으면, 차량 통신 장치(100)는 RFS 패킷의 전송성공으로 판단한다(S205). 반면, 상기 확인 결과(S204), RSU로부터 SCH를 할당받지 않으면, 차량 통신 장치(100)는 RFS 패킷의 전송실패로 판단한다(S207).As a result of the check (S204), when the SCH is allocated from the RSU, the
한편, 상기 확인 결과(S203), ACK 메시지가 수신되지 않으면, 차량 통신 장치(100)는 재전송 제한에 도달하는지를 확인한다(S206).On the other hand, if the ACK message is not received (S203), the
상기 확인 결과(S206), 재전송 제한에 도달하지 않으면, 차량 통신 장치(100)는 EDCA를 이용하여 RFS 패킷의 전송을 시도하는 S202 과정부터 수행한다.As a result of the check (S206), if the retransmission limit is not reached, the
반면, 상기 확인 결과(S206), 재전송 제한에 도달하면, 차량 통신 장치(100)는 RFS 패킷의 전송실패로 판단한다(S207).On the other hand, when the retransmission limit is reached (S206), the
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법에서 데이터 파일의 송/수신 흐름도를 나타낸 도면이다.12 is a flowchart showing a transmission / reception of a data file in the vehicle communication method according to the embodiment of the present invention.
차량 통신 장치(100)는 전송하거나 받고 싶은 데이터 파일이 있는지를 확인한다(S301).The
상기 확인 결과(S301), 전송하거나 받고 싶은 데이터 파일이 있으면, 차량 통신 장치(100)는 RFS 패킷을 생성하고 그 생성된 RFS 패킷을 이용하여 SCH를 예약한다(S302). 반면, 상기 확인 결과(S301), 전송하거나 받고 싶은 데이터 파일이 없으면, 차량 통신 장치(100)는 데이터 파일이 있는지를 확인하는 S301 과정을 다시 수행한다.As a result of the check (S301), if there is a data file to be transmitted or received, the
그리고 차량 통신 장치(100)는 SCH의 예약이 성공인지를 확인한다(S303).Then, the
상기 확인 결과(S303), SCH의 예약이 성공하면, 차량 통신 장치(100)는 예약한 SCH를 통해 전송 기회(TXOP) 동안 데이터 파일을 송/수신한다(S304).If the reservation of the SCH is successful (S303), the
그리고 차량 통신 장치(100)는 데이터 파일의 송/수신성공으로 판단한다(S305).Then, the
한편, 상기 확인 결과(S303), SCH의 예약이 성공하지 않으면, 차량 통신 장치(100)는 데이터 파일의 송/수신 실패로 판단한다(S306).On the other hand, if the reservation of the SCH is not successful (S303), the
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법은 CCH에 대한 EDCA와 SCH에 대한 예약으로 구성된 MAC 프로토콜에 관한 것이다.Meanwhile, a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention relates to a MAC protocol configured by reserving EDCA and SCH for CCH.
이하, IEEE 802.11p / 1609.4 WAVE에서 CCH상의 경쟁 기반 EDCA와 SCH의 예약으로 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 MAC 프로토콜에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the MAC protocol according to the embodiment of the present invention configured with reservation of contention-based EDCA and SCH on CCH in IEEE 802.11p / 1609.4 WAVE will be described in detail.
액세스 카테고리 1(AC1) 및 액세스 카테고리 2(AC2)를 살펴보기로 한다. 2개의 액세스 카테고리 AC1 큐 및 AC2 큐는 각각 안전 패킷 및 RFS 패킷을 저장하기 위해 각 OBU의 MAC 계층에 존재한다. AC1 큐 및 AC2 큐는 CCH 상에서 서비스된다. Let's look at access category 1 (AC 1 ) and access category 2 (AC 2 ). Two access category AC 1 and AC 2 queues are present in the MAC layer of each OBU to store the secure packet and the RFS packet, respectively. The AC 1 and AC 2 queues are serviced on the CCH.
상태 패킷은 100ms마다 생성되며, 비상 패킷은 이벤트 구동 발생으로 생성된다. 상태 패킷 및 비상 패킷은 안전 패킷에 해당한다. 안전 패킷이 생성되면 AC1 큐에 저장된다. 새로 생성된 안전 패킷이 가장 최신의 정보를 가지고 있기 때문에, 오래된 안전 패킷은 새로 생성된 안전 패킷으로 대체된다. 즉, 안전 패킷이 새로 생성될 때 AC1 큐에서의 이전 안전 패킷이 전송되지 않은 경우, 이전 패킷은 오래되어 새롭게 생성된 패킷으로 대체된다. 따라서 각 OBU는 AC1 큐에 항상 0개 또는 1개의 안전 패킷을 가지고 있으며, 차량에 전송되는 안전 패킷은 항상 최신 정보를 가지고 있다. RFS 패킷은 차량의 사용자가 데이터 파일을 업로드 또는 다운로드하려고 시도할 때마다 생성된다. 생성된 RFS 패킷은 SCH를 예약하기 위해 AC2 큐에 저장된다. 데이터 파일은 RFS 패킷의 핸드 셰이크 협상 후에 할당 받은 SCH 상에서 송수신된다.A state packet is generated every 100 ms, and an emergency packet is generated as an event driven event. The state packet and the emergency packet correspond to the safety packet. Once a secure packet is generated, it is stored in the AC 1 queue. Because the newly created safety packet has the most up-to-date information, the old safety packet is replaced with the newly created safety packet. That is, when a safety packet is newly generated, if a previous safety packet in the AC 1 queue is not transmitted, the old packet is old and replaced with a newly generated packet. Therefore, each OBU has zero or one safety packets in the AC 1 queue at all times, and safety packets sent to the vehicle always have up-to-date information. The RFS packet is generated whenever a user of the vehicle attempts to upload or download a data file. The generated RFS packet is stored in the AC 2 queue to reserve the SCH. The data file is transmitted and received on the SCH allocated after the handshake negotiation of the RFS packet.
한편, 백 오프 절차없이 첫 번째 패킷을 전송하는 경우를 살펴보기로 한다.Meanwhile, a case where the first packet is transmitted without a backoff procedure will be described.
비어있는 큐에 도착한 첫 번째 패킷은 CCH가 DIFS 기간 동안 유휴 상태로 감지되면 백 오프 절차없이 즉시 전송된다. CCH가 DIFS 기간 동안 사용 중으로 감지되면, 는 감지를 중지하고 매체의 사용이 끝날 때까지 대기한다. 대기 후 는 패킷 전송을 위해 백 오프 절차를 수행한다. 반면, 비어있지 않은 큐에 도착한 패킷은 백 오프 절차를 거쳐 전송되어야 한다.emptied The first packet arriving at the queue is immediately transmitted without a backoff procedure if the CCH is detected to be idle during the DIFS period. If the CCH is detected as busy during the DIFS period, Stops the detection and waits until the use of the medium is finished. After waiting Performs a backoff procedure for packet transmission. On the other hand, Packets arriving at the queue must be transmitted through a backoff procedure.
CCH 액세스 프로토콜을 살펴보기로 한다. 안전 패킷 및 RFS 패킷이 CCH에 액세스하는 방식을 설명한다. RFS 패킷 대비 안전 패킷에 높은 우선 순위를 주기 위해, IEEE 802.11e 표준의 EDCA 메커니즘을 채택한다. EDCA는 AIFS(arbitration inter frame space) 및 CW(contention window) 크기와 같은 채널 액세스 파라미터 값들을 각 AC 별로 다르게 설정함으로써 우선 순위 패킷에 대한 차별화된 액세스를 제공한다. 사고를 피하기 위해 안전 패킷에 높은 우선 순위가 부여되고, 반면 RFS 패킷은 낮은 우선 순위가 부여된다. 이에 따라 본 발명에서는 액세스 카테고리 AC1 및 AC2에 대한 채널 액세스 파라미터 값들을 하기와 같이 설정한다. Let's look at the CCH access protocol. Describes how secure packets and RFS packets access the CCH. Adopts the EDCA mechanism of the IEEE 802.11e standard to give high priority to safety packets versus RFS packets. EDCA provides differentiated access to priority packets by setting different channel access parameter values, such as arbitration inter frame space (AIFS) and contention window (CW) size, for each AC. To avoid accidents, the security packets are given a high priority, while the RFS packets are given low priority. Accordingly, in the present invention, the channel access parameter values for the access categories AC 1 and AC 2 are set as follows.
에 대한 AIFS 값을 라 하자. 대비 에 높은 우선 순위를 부여하기 위해 를 만족하도록 를 설정한다. 는 패킷(즉, 내의 안전 패킷 또는 내의 RFS 패킷)을 전송하기 전에 먼저 기간 동안 연속적으로 CCH를 감지한다. 기간 동안 CCH가 유휴 상태임을 감지하면, 는 패킷을 전송한다. 그렇지 않으면(즉, CCH가 사용 중임을 감지하면), 는 범위에서 백 오프 카운터 값을 랜덤하게 선택하여, CCH가 사용 중으로 감지된 후 즉시 백 오프 절차를 수행한다. 여기서 는 에 대한 최소 CW 크기를 나타낸다. 대비 에 높은 우선 순위를 부여하기 위해 를 만족하도록 를 설정한다. 는 CCH가 유휴 상태임을 감지할 때마다 백 오프 카운터 값을 감소시키고, CCH가 사용 중임을 감지하면 백 오프 카운터 값을 고정시킨다. 백 오프 카운터 값이 0에 도달하면 는 패킷을 전송한다. The AIFS value for Let's say. prepare To give a higher priority to To satisfy . (I.e., Within a secure packet or Before transmitting the RFS packet CCH is continuously detected during the period. If it detects that the CCH is idle for a period of time, Transmits a packet. Otherwise (that is, it detects that the CCH is in use) The Randomly selects a backoff counter value in the range, and performs the backoff procedure immediately after the CCH is detected as being in use. here The Gt; CW < / RTI > prepare To give a higher priority to To satisfy . Decrements the backoff counter value whenever it detects that the CCH is idle, and fixes the backoff counter value when it detects that the CCH is in use. When the backoff counter value reaches 0 Transmits a packet.
각 OBU가 안전 패킷 및 RFS 패킷을 생성하고 여러 차량이 단일 RSU의 커버리지 내에 있기 때문에, 다수의 과 가 CCH에서 서로 경쟁하고 있다. 하나의 OBU에 있는 백 오프 카운터와 백 오프 카운터가 동시에 0에 도달하면 내부 충돌(internal collision)이 발생한다. 내부 충돌을 피하기 위해 우선 순위가 높은 은 안전 패킷을 전송하는 반면, 우선 순위가 낮은 는 충돌 발생으로 간주하고 CW 크기를 두 배로 늘려 CCH 액세스에 대한 백 오프 절차를 재개한다. 따라서 패킷은 다른 OBU들의 패킷 및 패킷과 충돌할 수 있다. 반면 패킷은 다른 OBU들의 패킷 및 패킷, 또는 자체 OBU의 패킷과 충돌할 수 있다. 충돌이 발생할 때마다, 각 는 최대 값 까지 CW 크기를 두 배로 늘린다. 의 최대 백 오프 단계가 인 경우 는 아래와 같이 결정된다.Since each OBU generates safety packets and RFS packets and several vehicles are within the coverage of a single RSU, and Are competing with each other in the CCH. In one OBU Back off counter When the backoff counter reaches 0 at the same time, an internal collision occurs. In order to avoid internal collisions, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > low priority Consider the occurrence of a collision and double the CW size to resume the backoff procedure for CCH access. therefore The packet is sent to other OBUs Packets and It may collide with a packet. On the other hand The packet is sent to other OBUs Packets and Packet, or self-OBU It may collide with a packet. Each time a collision occurs, Is the maximum value To twice the size of the CW. The maximum backoff step of If Is determined as follows.
상기 최대 CW 크기는 재전송 제한 ()까지 유지된다. 그러므로 에 대한 번째 CW 크기는 다음과 같이 주어진다.The maximum CW size is the retransmission limit ( ). therefore For The second CW size is given by
재전송 제한 에 도달할 때까지 성공적으로 전송되지 못한 패킷은 에서 폐기된다. 본 발명의 분석에서는 및 로 설정하였다. 그러나, 본 발명의 분석은 일반적인 경우로 쉽게 확장될 수 있다.Retransmission Restrictions Packets that were not successfully transmitted until . In the analysis of the present invention And Respectively. However, the analysis of the present invention can be easily extended to a general case.
안전 서비스를 위해, 모든 OBU는 CCH에서 안전 패킷을 브로드캐스트한다. 안전 패킷에 대한 QoS 요구 사항인 최소 98%의 성공적인 전달 확률을 보장하기 위해, RSU는 WBSS 내의 OBU가 브로드캐스트한 안전 패킷을 성공적으로 수신하면 송신자에게 대표로 ACK 메시지를 전송한다. 따라서 송신자는 충돌된 패킷이 있는 경우 재전송 할 수 있다.For security services, all OBUs broadcast security packets on the CCH. In order to guarantee a successful delivery probability of at least 98%, which is the QoS requirement for the safety packet, the RSU sends an ACK message to the sender as a representative when the RSU successfully receives the safety packet broadcast by the OBU in the WBSS. Therefore, the sender can retransmit if there is a collided packet.
한편, SCH 액세스 프로토콜을 살펴보기로 한다. OBU가 SCH에서 데이터 파일을 송수신하는 방식을 설명한다. 데이터 파일을 업로드/다운로드하고자 하는 OBU는 앞서 설명한 경쟁 기반 EDCA 방식에 따라 먼저 RFS 패킷을 CCH를 통해 RSU로 전송해야 한다. RFS 패킷을 성공적으로 수신한 후, RSU는 현재의 SCH 가용도에 기초하여 서비스 요청을 수락 또는 거절한다. 적어도 하나의 사용 가능한 유휴 SCH가 있다면, 서비스 요청이 수락되고 RSU는 서비스를 요청한 OBU에게 ACK 패킷을 보낸다. ACK 패킷은 사용할 SCH ID와 전송 기회(TXOP)에 대한 정보를 포함한다. 전송 기회란 OBU가 데이터 파일을 독점적으로 송수신할 수 있는 시간 간격을 뜻한다. OBU는 CCH상에서 경쟁 기반 EDCA에 따라 RSU와 성공적인 핸드 셰이크 후, SCH 라디오를 지정된 SCH로 전환한 다음 TXOP 동안 전체 데이터 파일을 한 번에 송/수신하는데 사용한다. RSU가 RFS 패킷을 성공적으로 수신했지만 그 순간에 사용 가능한 유휴 SCH가 없다면, 서비스 요청이 거절되고 RSU는 서비스를 요청한 OBU에게 NAK 패킷을 전송한다. 그러면 OBU는 데이터 파일 송/수신을 포기하고 RFS 패킷을 폐기한다. Let's look at the SCH access protocol. Describes how the OBU sends and receives data files on the SCH. The OBU that wants to upload / download the data file must first transmit the RFS packet to the RSU through the CCH according to the contention-based EDCA method described above. After successfully receiving the RFS packet, the RSU accepts or rejects the service request based on the current SCH availability. If there is at least one available idle SCH, the service request is accepted and the RSU sends an ACK packet to the OBU requesting the service. The ACK packet includes information on the SCH ID to be used and the transmission opportunity (TXOP). The transmission opportunity is the time interval during which the OBU can send and receive data files exclusively. The OBU switches the SCH radio to the designated SCH after a successful handshake with the RSU according to the contention-based EDCA on the CCH, and then uses it to transmit / receive the entire data file at one time during the TXOP. If the RSU successfully receives an RFS packet and there is no idle SCH available at that moment, the service request is rejected and the RSU sends a NAK packet to the OBU requesting the service. The OBU then abandons sending and receiving data files and discards RFS packets.
한편, 본 발명의 수학적 분석 모델 및 기법에 대해서 살펴보기로 한다. Meanwhile, the mathematical analysis model and technique of the present invention will be described.
본 발명의 분석 기법은 임베디드 이산 시간 마르코프 체인을 이용하여 태그된 의 확률적 변화를 모델링하는 것이다. 네트워크에 N 개의 차량과 K 개의 서비스 채널(이 있다고 하자. 각 OBU는 안전 패킷 및 RFS 패킷을 생성한다. 따라서 N 개의 AC1 큐와 N 개의 AC2 큐는 CCH에서 서로 경쟁한다. 본 발명의 분석 모델에 사용되는 주요 가정은 다음과 같다. 실제적인 상황을 반영하기 위해 불포화 조건(즉, 큐가 비어있는 경우도 있음)을 다룬다. 안전 패킷은 모수가 인 포아송 과정에 따라 생성된다. 또한 OBU는 데이터 파일의 송/수신이 완료될 때까지 새로운 RFS 패킷을 생성하지 않으며, RFS 패킷은 데이터 파일의 송/수신이 완료된 후, 기댓값이 인 지수 분포를 따라 생성된다. 데이터 파일의 크기는 기댓값이 인 기하 분포를 따른다. 분석의 용이성을 위해 로 설정한다. The analytical technique of the present invention is based on the use of an embedded discrete time Markov chain Is modeled. N vehicles in the network and K service channels ( Let's say. Each OBU generates a secure packet and an RFS packet. Thus, N AC 1 queues and N AC 2 queues compete on the CCH. The main assumptions used in the analysis model of the present invention are as follows. It deals with unsatisfying conditions (that is, the queue may be empty) to reflect the actual situation. The safety packet is a parameter In Poisson process. Also, the OBU does not generate a new RFS packet until the transmission / reception of the data file is completed, and after the transmission / reception of the data file of the RFS packet is completed, Lt; / RTI > The size of the data file is As shown in Fig. For ease of analysis .
본 발명의 분석 모델에서 시간 축은 슬롯으로 이산화되며 각 슬롯은 (i) 길이가 인 기본 백 오프 슬롯, (ii) 길이가 인 패킷의 성공적인 전송 슬롯, (iii) 길이가 인 패킷의 성공적인 전송 슬롯, (iv) 길이가 인 패킷만으로 인한 충돌 슬롯, (v) 길이가 인 패킷만으로 인한 충돌 슬롯으로 분류될 수 있다. 본 발명에서는 슬롯의 경계를 임베디드 포인트로 설정한다. 두 개의 임의의 연속된 임베디드 포인트 사이의 구간을 일반 슬롯이라고 한다. 분석의 용이성을 위해 관례대로 라 가정한다. 따라서 일반 슬롯은 길이가 인 유휴 슬롯이거나 아니면 길이가 인 사용중인 슬롯이 된다.In the analytical model of the present invention, the time axis is discretized into slots, each slot having (i) A basic backoff slot, (ii) a length sign A successful transmission slot of the packet, (iii) sign A successful transmission slot of the packet, (iv) sign Collision slots due to packet only, (v) sign It can be classified as a collision slot due to only a packet. In the present invention, the boundary of a slot is set as an embedded point. The interval between two arbitrary consecutive embedded points is referred to as a general slot. As is customary for ease of analysis . Therefore, Idle slot, or Lt; / RTI > in use.
본 발명의 분석에 사용되는 주요 파라미터는 전송 확률 및 조건부 충돌 확률이다. 전송 확률 는 가 일반 슬롯에서 패킷 전송을 시도할 확률을 나타낸다. 조건부 충돌 확률 는 가 패킷 전송을 시도한다는 가정하에, 전송된 패킷이 충돌을 겪을 확률을 나타낸다. 전송 확률 및 조건부 충돌 확률 는 채널 상태 및 백 오프 이력에 관계없이 일정하다고 가정된다. 상기 파라미터를 찾기 위해 비앙키(Bianchi) 형 마르코프 체인(Markov chain)과 갱신 보상 과정이 주로 사용된다. 본 발명에서는 비앙키 형 마르코프 체인 방법을 이용한다. The main parameters used in the analysis of the present invention are the transmission probability and the conditional collision probability. Transmission probability The Indicates the probability of attempting to transmit a packet in a normal slot. Conditional collision probability The Lt; / RTI > attempts to transmit a packet, Indicates the probability that a packet will experience a collision. Transmission probability And conditional collision probability Is assumed to be constant regardless of the channel state and back-off history. A Bianchi Markov chain and an update compensation process are mainly used to find the above parameters. In the present invention, a Bianchi type Markov chain method is used.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 성능 분석에 필요한 마르코프 체인을 나타낸 도면이다.13 is a diagram illustrating a Markov chain necessary for analyzing performance of a security packet according to an embodiment of the present invention.
안전 패킷의 성능 분석을 살펴보기로 한다. AC1 큐에서 안전 패킷의 지연 및 성공적인 전달 확률을 분석한다. 이를 위해 임의의 AC1을 태그된 AC1로 간주하고, 각 임베디드 포인트에서 태그된 AC1의 확률적 변화를 관찰한다.Let's look at performance analysis of safety packets. We analyze the delay and successful delivery probability of the safety packet in AC 1 queue. To do this, we consider arbitrary AC 1 as tagged AC 1 and observe stochastic changes in AC 1 tagged at each embedded point.
태그된 AC1에 대한 마르코프 체인 모델링을 살펴보기로 한다. 를 번째() 임베디드 포인트에서 태그된 AC1의 상태를 나타내는 확률 변수라 하자. 태그된 AC1은 (i) 백 오프 상태, (ii) 유휴 상태, (iii) 캐리어 감지 상태 중 하나의 상태를 취할 수 있다. AC1이 번째 슬롯 동안 백 오프 절차를 수행하는 경우, AC1은 번째 임베디드 포인트에서 백 오프 상태가 된다. 백 오프 상태는 다음과 같이 표시된다.Let's look at Markov chain modeling for tagged AC 1 . To th( ) Let be a random variable representing the state of AC 1 tagged at the embedded point. The tagged AC1 may take one of (i) a back off state, (ii) an idle state, and (iii) a carrier sense state. AC 1 is Lt; th > slot, AC < RTI ID = 0.0 > 1 < Lt; th > embedded point. The back off state is displayed as follows.
여기서 및 은 태그된 AC1의 백 오프 단계와 백 오프 카운터 값을 각각 나타내고 이다. 태그된 AC1은 자신의 큐가 비어있는 경우 유휴 상태가 된다. 유휴 상태는 다음과 같이 표시된다.here And Represents the backoff step of the tagged AC 1 and the backoff counter value, respectively to be. The tagged AC 1 is idle if its queue is empty. The idle state is displayed as follows.
대체가 아닌 안전 패킷은 태그된 AC1이 유휴 상태일 때 생성되거나 또는 이전 안전 패킷이 성공적으로 전송되는 동안만 생성될 수 있다. 유휴 상태인 태그된 AC1에서 안전 패킷이 생성될 때 CCH가 사용 중이 지 않으면, 태그된 AC1은 CCH가 사용 중으로 감지될 때까지 기간 동안 CCH를 감지한다. 상기 캐리어 감지 상태는 다음과 같이 표시된다.A non-alternate safety packet may be generated when the tagged AC 1 is idle or only during a successful transmission of a previous safety packet. If the CCH is not in use when a safety packet is generated at the tagged AC 1 that is idle, the tagged AC 1 will remain in use until the CCH is found in use CCH is detected during the period. The carrier sensing state is indicated as follows.
여기서 는 을 유휴 슬롯 단위로 환산한 값이며, 는 태그된 AC1이 ( 기간 전부터 번째 임베디드 포인트까지 줄곧 CCH가 유휴 상태였음을 감지하는 것을 나타낸다.here The In the idle slot unit, Lt; RTI ID = 0.0 > AC1 & Before the period Lt; RTI ID = 0.0 > CCH < / RTI >
임베디드 프로세스 는 이산 시간 마르코프 체인을 형성하며, 도 13에 도시된 천이 다이어그램을 갖는다. 도 13에 도시된 천이 확률은 각각 다음과 같이 계산된다. 표기법을 간소화하기 위해 아래의 기호를 사용한다.Embedded Process Form a discrete-time Markov chain and have the transition diagram shown in Fig. The transition probabilities shown in Fig. 13 are calculated as follows. Use the following symbols to simplify the notation.
본 발명은 우선 및 인 에 대해 인 경우를 고려한다. 이 경우 AC1은 다음 임베디드 포인트에서 백 오프 카운터 값을 1 씩 감소시킨다. 따라서 상태 로부터의 천이 확률은 다음과 같다. The present invention first And sign About . In this case, AC 1 decrements the backoff counter value by 1 at the next embedded point. Therefore, The transition probability from
이후, 백 오프 카운터 값이 0에 도달하면(즉, ), 태그된 AC1은 안전 패킷을 전송한다. 안전 패킷이 전송되는 동안 태그된 AC1에서 다른 안전 패킷이 새로 생성될 확률을 라 하면 다음과 같이 계산된다.Thereafter, when the backoff counter value reaches 0 (that is, ), And the tagged AC 1 transmits a safety packet. While the safety packet is being transmitted, the probability that another safety packet will be generated in the tagged AC 1 Is calculated as follows.
그러면, 상태 으로부터의 천이 확률은 에 대해 다음의 [수학식 1]과 같이 구해진다. Then, The transition probability from Is obtained by the following equation (1).
여기서 은 하기의 [수학식2]에 의해 주어진 조건부 충돌 확률이다.here Is the conditional collision probability given by < EMI ID = 2.0 >
만약 이면 천이 확률은 다음의 [수학식 3]과 같다.if The transition probability is expressed by the following equation (3).
여기서 [수학식 1]과 [수학식 3]의 첫 번째와 두 번째 항은 AC1이 안전 패킷을 성공적으로 전송하는 사건을 나타낸다. 첫 번째 항은 안전 패킷이 성공적으로 전송되는 동안 태그된 AC1에서 다른 안전 패킷이 새로 생성되지 않는 경우를 표현한다(따라서 AC1은 유휴 상태로 천이된다). 두 번째 항은 안전 패킷이 성공적으로 전송되는 동안 태그된 AC1에서 다른 안전 패킷이 새로 생성되는 경우를 표현한다(따라서 AC1은 백 오프 단계가 0인 백 오프 상태로 천이된다). 번째 슬롯에서 전송된 안전 패킷에 충돌이 발생하면, AC1은 [수학식 1] 및 [수학식 3]의 마지막 항에 반영되는 백 오프 절차를 반복한다.Here, the first and second terms of [Equation 1] and [Equation 3] represent an event that AC 1 successfully transmits a safety packet. The first term expresses the case where no other safety packet is generated in the tagged AC 1 while the safety packet is successfully transmitted (AC 1 therefore transitions to the idle state). The second term represents a case where another safety packet is newly generated in the tagged AC 1 while the safety packet is successfully transmitted (AC 1 therefore transitions to the back-off state where the backoff step is 0). Th slot, AC 1 repeats the backoff procedure reflected in the last term of Equation (1) and Equation (3).
다음으로, 인 경우를 고려하자. 이러한 조건하에 번째 슬롯이 유휴 슬롯이며, 번째 슬롯 동안 태그된 AC1에서 안전 패킷이 생성될 확률을 로 정의하자. 반면 번째 슬롯이 사용중인 슬롯이며, 번째 슬롯 동안 태그된 AC1에서 안전 패킷이 생성될 확률을 로 정의하자. 모수가 인 포아송 과정에 따라 안전 패킷이 생성되는 경우, 상기 확률 , 는 하기의 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 계산된다. to the next, . Under these conditions Th slot is an idle slot, Lt; RTI ID = 0.0 > AC1 < / RTI > . On the other hand Th slot is in use, Lt; RTI ID = 0.0 > AC1 < / RTI > . The parameter When a secure packet is generated according to the Poisson process, the probability , Is calculated as shown in the following equations (4) and (5).
여기서 은 태그된 AC1이 안전 패킷을 전송하는 상태가 아니라는 가정하에 유휴 슬롯을 관찰할 조건부 확률을 나타내며 하기의 [수학식 6]에 의해 주어진다.here Denotes a conditional probability of observing an idle slot under the assumption that the tagged AC 1 is not in a state of transmitting a safety packet, and is given by Equation (6) below.
따라서 상태 로부터의 천이 확률은 다음과 같다. Therefore, The transition probability from
여기서 첫 번째와 두 번째 항은 번째 슬롯 동안 태그된 AC1에서 안전 패킷이 생성되는 사건을 나타낸다. 번째 슬롯 동안 안전 패킷이 생성되지 않으면 AC1은 유휴 상태로 유지된다. Here, the first and second terms AC 1 in the tag during the second slot shows the case where the safety packet is generated. If the slot for the second security packet is not generated AC 1 is maintained at the idle state.
본 발명은 마지막으로 인 경우를 고려한다. 먼저 인 경우를 살펴보자. 번째 슬롯이 유휴 상태이면 태그된 AC1은 CCH를 계속 감지한다. 번째 슬롯이 유휴 상태가 아니면 태그된 AC1은 CCH 감지를 중지하고 백 오프 단계가 0인 백 오프 상태로 천이한다. 따라서 인 상태 로부터의 천이 확률은 다음과 같다. Finally, . first Let's take a look at the case. Th slot is idle, the tagged AC 1 continues to sense the CCH. Th slot is not in the idle state, the tagged AC 1 stops detecting the CCH and transitions to the back-off state where the back-off step is zero. therefore In state The transition probability from
인 경우를 살펴보자. 이면 AC1은 번째 슬롯 동안 안전 패킷을 전송한다. 이 경우 AC1은 번째 임베디드 포인트에서 유휴 상태로 천이되거나 백 오프 단계가 0인 백 오프 상태로 천이된다. 유휴 상태로 천이되기 위해서는 번째 슬롯 동안 안전 패킷이 성공적으로 전송되어야 하며 패킷 전송 중에 다른 안전 패킷이 새로 생성되지 않아야 한다. 따라서 상태 으로부터의 천이 확률은 다음과 같다. Let's take a look at the case. If AC 1 is Th slot. In this case, AC 1 Th < / RTI > embedded point to an idle state or a backoff state where the backoff step is zero. To be idle, During the sec- ond slot, the secure packet shall be transmitted successfully and no other safety packet shall be generated during the packet transmission. Therefore, The probability of transition from
한편, 마르코프 체인 의 정상 상태 확률을 살펴보기로 한다. 정상 상태 확률을 나타내기 위해 아래의 [수학식 7]의 기호를 사용한다. On the other hand, Let's look at the steady-state probability of. To represent the steady-state probability, the symbol of the following formula (7) is used.
여기서, 이다. 정상 상태 확률을 구하기 위해, 도 13에 도시된 천이 다이어그램을 기반으로 하는 균형 방정식을 이용한다. 균형 방정식의 근본적인 원리는, 마르코프 체인 의 상태 공간 S의 임의의 부분 집합 E에 대해 하기의 [수학식 8]이 성립된다는 것이다.here, to be. To obtain the steady state probability, a balance equation based on the transition diagram shown in FIG. 13 is used. The fundamental principle of the equilibrium equation is that the Markov chain (8) < / RTI > for an arbitrary subset E of the state space S of Eq.
[수학식 8]에 적절한 부분 집합 E를 적용함으로써, 정상 상태 확률 및 를 다음의 [수학식 9] 및 [수학식 10]과 같이 의 상수배로 나타낼 수 있다.By applying an appropriate subset E to Equation (8), the steady-state probability And As shown in the following equations (9) and (10) Can be represented by a constant multiple of.
여기서, 상수 및 는 다음과 같이 주어진다. Here, And Is given as follows.
확률 은 하기의 정규화 조건을 이용하여 구할 수 있다. percentage Can be obtained by using the following normalization condition.
그 결과는 다음과 같다.the results are as follow.
이제 마르코프 체인 의 정상 분포를 이용하여 전송 확률 를 다음의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있다.Now Markov Chain The probability of transmission Can be expressed as the following Equation (11).
시스템 파라미터 값이 주어지면, [수학식 11]은 두 개의 미지수 과 의 함수가 된다. 특히, 상수 및 은 각각 [수학식 2], [수학식 4], [수학식 5], [수학식 6]에 보인 바와 같이 미지수 과 를 포함한다. 과 를 구하려면, 관계식 1개가 더 필요하며, 이것은 RFS 패킷의 성능 분석을 통해 유도된다([수학식 26] 참조).Given a system parameter value, Equation (11) and . In particular, And As shown in [Equation 2], [Equation 4], [Equation 5] and [Equation 6] and . and , One more relational expression is required, which is derived through performance analysis of the RFS packet (see Equation 26).
한편, 안전 패킷의 지연 및 성공적인 전달 확률에 대해서 설명하기로 한다.Meanwhile, the delay of the safety packet and the probability of successful delivery will be described.
안전 패킷의 지연을 로 표시하자. 은 안전 패킷이 생성된 순간부터 안전 패킷이 성공적으로 전송 완료된 시점까지의 경과 시간으로 정의된다. 전술한 바와 같이, 대체가 아닌 안전 패킷은 태그된 AC1이 유휴 상태일 때 생성되거나 또는 이전 안전 패킷이 성공적으로 전송되는 동안만 생성될 수 있다. 따라서 지연 은 하기의 , , 및 중 하나에 해당된다. Delay the safety packet . Is defined as the elapsed time from the moment the safety packet is generated to the time point at which the safety packet is successfully transmitted. As described above, a non-alternate safety packet may be generated when the tagged AC 1 is idle or only during a successful transmission of the previous safety packet. Therefore, The following , , And .
을 살펴보면, 안전 패킷이 유휴 상태에서 생성되고 연속적으로 에서 까지의 캐리어 감지 상태 를 통과한다는 가정하에, 상기 안전 패킷이 상태 에서 전송되는 경우 지연을 나타낸다(이때 성공적으로 또는 충돌이 발생한 전송을 모두 포함한다). , A safety packet is generated in an idle state, in Carrier sensing state up to It is assumed that the safety packet is in a state Lt; / RTI > (including all transmissions that have occurred successfully or have occurred).
을 살펴보면, 안전 패킷이 유휴 상태에서 생성되고 에서 까지의 캐리어 감지 상태 를 통과하지만 상태 에 도달하지 않는다는 가정하에, 상기 안전 패킷이 상태 에서 전송되는 경우 지연을 나타낸다(이때 성공적으로 또는 충돌이 발생한 전송을 모두 포함한다). , A safety packet is generated in the idle state in Carrier sensing state up to , But the state Lt; / RTI > is not reached, Lt; / RTI > (including all transmissions that have occurred successfully or have occurred).
을 살펴보면, 안전 패킷이 유휴 상태에서 생성되고 어떤 캐리어 감지 상태도 거치지 않는다는 가정하에, 상기 안전 패킷이 상태 에서 전송되는 경우 지연을 나타낸다(이때 성공적으로 또는 충돌이 발생한 전송을 모두 포함한다). It is assumed that the safety packet is generated in the idle state and does not go through any carrier sensing state, Lt; / RTI > (including all transmissions that have occurred successfully or have occurred).
을 살펴보면, 안전 패킷이 이전의 안전 패킷이 성공적으로 전송되는 동안 생성되었다는 가정하에, 상기 안전 패킷이 상태 에서 전송되는 경우 지연을 나타낸다(이때 성공적으로 또는 충돌이 발생한 전송을 모두 포함한다). It is assumed that the secure packet has been generated during the successful transmission of the previous secure packet, Lt; / RTI > (including all transmissions that have occurred successfully or have occurred).
다음으로, 및 에 대한 표현식을 도출한다. 달리 언급되지 않는 한, 지연과 관련된 모든 측정 항목은 유휴 슬롯 단위로 표시된다. AC1의 번째 백 오프 단계에서 소비된 지연을 이라 하자. 의 확률 생성 함수(PGF)는 다음의 [수학식 12]와 같다.to the next, And To derive an expression for. Unless otherwise noted, all metrics associated with delay are displayed in idle slot units. AC 1 of Lt; RTI ID = 0.0 > backoff < / RTI & . (PGF) is expressed by the following equation (12).
여기서 는 안전 패킷의 전송 시간을 나타낸다. 을 이용하여 를 다음의 [수학식 13]과 같이 표현할 수 있다.here Represents the transmission time of the safety packet. Using Can be expressed as the following equation (13).
여기서, 이다. [수학식 13]의 첫 번째 항은 안전 패킷이 상태 에서 성공적으로 전송되는 경우를 나타낸다. 그렇지 않은 경우, [수학식 13]의 두 번째 항에서 표현된 바와 같이, 안전 패킷은 성공적으로 전송될 때까지 회() 재전송된다.here, to be. The first term in Equation (13) Lt; / RTI > Otherwise, as represented in the second term of Equation (13), the safety packet is transmitted until successfully transmitted time( ) Is retransmitted.
캐리어 감지가 상태 까지 지속되지 않는다는 가정하에, 캐리어 감지 상태에서 소비된 지연을 이라 하자. 의 PGF는 다음과 같다.Carrier detect is in a state , The delay that is spent in the carrier sensing state . Of PGF is as follows.
을 이용하여 를 다음의 [수학식 14]와 같이 표현할 수 있다. Using Can be expressed as the following equation (14).
여기서 은 안전 패킷이 성공적으로 전송될 때까지의 총 재전송 횟수를 나타낸다. 위와 마찬가지로 를 다음의 [수학식 15]와 같이 표현할 수 있다.here Represents the total number of retransmissions until a safety packet is successfully transmitted. As above Can be expressed as the following equation (15).
여기서, 이다. 안전 패킷이 이전 안전 패킷의 성공적인 전송 기간 중에 생성되면, AC1은 캐리어 감지 상태를 거치지 않고 백 오프 상태로 진입한다. 따라서, 는 다음의 [수학식 16]과 같이 와 동일한 분포를 가진다.here, to be. If the SAFE packet is generated during the successful transmission of the previous SAFE packet, AC 1 enters the back-off state without going through the carrier sense state. therefore, Is expressed by the following equation (16) .
여기서, 이다. [수학식 13], [수학식 14], [수학식 15] 및 [수학식 16]을 각각 이용하면 , , 및 의 PGF를 구할 수 있다. 의 PGF는 다음과 같이 유도된다.here, to be. Using Equation (13), Equation (14), Equation (15) and Equation (16) , , And Of PGF can be obtained. Of PGF is induced as follows.
여기서, 및 는 다음과 같다. here, And Is as follows.
최종적으로 지연 의 확률 분포 함수는 PGF 로부터 구할 수 있다.Finally a delay The probability distribution function of PGF .
각 안전 패킷은 전달 마감 기한 L(= 100ms) 이내에 이웃 차량에게 전송되어야 한다. AC1에 대한 재전송 제한을 로 설정 했으므로, 안전 패킷은 전달 마감 기한이 만료되기 전에 전달되면 성공적으로 전달된 것으로 간주된다. 따라서 안전 패킷의 성공적인 전달 확률 은 의 확률 분포 로부터 다음과 같이 구해진다.Each security packet must be sent to the neighboring vehicle within the delivery deadline L (= 100ms). The retransmission limit for AC 1 is , The security packet is considered to have been successfully delivered if it is delivered before the delivery deadline expires. Therefore, the probability of successful delivery of a secure packet silver Is obtained from the probability distribution of
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 RFS 패킷의 성능 분석에 필요한 마르코프 체인을 나타낸 도면이다.FIG. 14 is a schematic diagram of an RFS FIG. 4 is a diagram illustrating a Markov chain necessary for performance analysis of a packet. FIG.
RFS 패킷의 성능 분석을 살펴보기로 한다. AC2 큐에서 RFS 패킷의 지연 및 성공적인 전달 확률을 분석한다. 이를 위해 임의의 AC2를 태그된 AC2로 간주하고, 각 임베디드 포인트에서 태그된 AC2의 확률적 변화를 관찰한다. RFS 패킷의 성능 분석 방법은 안전 패킷의 성능 분석 방법과 유사하다. 따라서 여기서는 차이점만 강조하여 단순화하여 설명하기로 한다.Let's look at performance analysis of RFS packet. Analyze the delay and successful delivery probability of RFS packets in the AC 2 queue. To do this, we consider arbitrary AC 2 as tagged AC 2 and observe stochastic changes in AC 2 tagged at each embedded point. Performance analysis method of RFS packet is similar to performance analysis method of safety packet. Therefore, only the differences will be emphasized here to simplify the explanation.
태그된 AC2에 대한 마르코프 체인 모델링을 살펴보기로 한다.Let's look at Markov chain modeling for tagged AC 2 .
를 번째 임베디드 포인트에서 태그된 AC2의 상태를 나타내는 확률 변수라 하자. 태그된 AC2는 (i) 백 오프 상태, (ii) SCH 상으로 데이터 파일을 전송하는 상태, (iii) 유휴 상태, (iv) 캐리어 감지 상태 중 하나의 상태를 취할 수 있다. 태그된 AC2가 백 오프 상태이면 하기와 같이 표시된다. To Let be a random variable representing the state of AC 2 tagged at the ith embedded point. The tagged AC 2 may take one of the following states: (i) a backoff state, (ii) a state in which a data file is transmitted over an SCH, (iii) an idle state, and (iv) a carrier sensing state. If the tagged AC 2 is in the back-off state, it is displayed as follows.
여기서 , 및 이다. 태그된 AC2가 RFS 패킷을 성공적으로 전송하고 사용 가능한 SCH가 있으면, 그 중 하나의 SCH를 할당받는다. 태그된 AC2는 할당된 SCH를 통해 데이터 파일을 송수신한다. 이 경우, 는 하기와 같이 표시된다.here , And to be. If the tagged AC 2 successfully transmits an RFS packet and there is an available SCH, one of them is allocated. The tagged AC 2 transmits and receives the data file via the assigned SCH. in this case, Is expressed as follows.
태그된 AC2는 자신의 큐가 비어있는 경우 유휴 상태가 된다. 유휴 상태는 다음과 같이 표시된다.The tagged AC 2 is idle if its queue is empty. The idle state is displayed as follows.
RFS 패킷은 태그된 AC2가 유휴 상태일 때만 생성될 수 있다. RFS 패킷이 생성될 때 CCH가 사용 중이 지 않으면, AC2는 캐리어 감지 상태가 되며 다음과 같이 표시된다.The RFS packet can only be generated when the tagged AC 2 is idle. If the CCH is not in use when an RFS packet is being generated, AC 2 is in the carrier sense state and is indicated as follows:
임베디드 프로세스 는 이산 시간 마르코프 체인을 형성하며, 도 14에 도시된 천이 다이어그램을 갖는다. 도 14에 도시된 천이 확률은 각각 다음과 같이 계산된다. 표기법을 간소화하기 위해 아래의 기호를 사용한다.Embedded Process Forms a discrete-time Markov chain and has the transition diagram shown in Fig. The transition probabilities shown in Fig. 14 are calculated as follows. Use the following symbols to simplify the notation.
먼저, 백 오프 상태 (단, 및 ) 로부터의 천이 확률은 다음과 같다.First, (only, And ) Is the following.
백 오프 카운터 값이 0에 도달하면(즉, ), 태그된 AC2는 RFS 패킷을 전송한다. 태그된 AC2가 RFS 패킷을 성공적으로 전송한 직후 모든 개의 SCH가 사용중일 확률을 이라 하자. 그러면, 상태 으로부터의 천이 확률은 에 대해 다음의 [수학식 17]과 같이 유도된다.When the backoff counter value reaches 0 (that is, ), And the tagged AC 2 transmits an RFS packet. Immediately after the tagged AC 2 successfully transmits the RFS packet Probability that the SCHs are in use . Then, The transition probability from As shown in the following Equation (17).
여기서 는 하기의 [수학식 18]에 의해 주어진 조건부 충돌 확률이다.here Is the conditional collision probability given by < EMI ID = 18.0 >
만약 이면 천이 확률은 다음의 [수학식 19]와 같다.if The transition probability is expressed by the following equation (19).
여기서, [수학식 17] 및 [수학식 19]의 첫 번째 항은 RFS 패킷의 성공적인 전송 후에 SCH가 태그된 AC2에 할당되는 사건을 나타낸다. [수학식 17] 및 [수학식 19]의 두 번째 항은 태그된 AC2가 RFS 패킷을 폐기하는 사건을 나타낸다. 이러한 사건은 RFS 패킷이 성공적으로 전송된 직후 개의 모든 SCH가 사용 중이거나, RFS 패킷이 충돌된 후 재전송 제한에 도달한 경우(인 경우 가능) 발생한다. RFS 패킷에 충돌이 발생하였으나 재전송 제한에 도달하지 않은 경우, AC2는 [수학식 17]의 마지막 항에 반영되는 백 오프 절차를 반복한다.Here, the first term of Equation (17) and Equation (19) represents an event assigned to the AC 2 tagged with the SCH after successful transmission of the RFS packet. The second term of Equation (17) and Equation (19) represents the event that the tagged AC 2 discards the RFS packet. This event can occur immediately after an RFS packet is successfully transmitted All SCHs are in use, or the retransmission limit is reached after an RFS packet collision ( If possible). If a collision occurs in the RFS packet but the retransmission limit is not reached, AC 2 repeats the backoff procedure reflected in the last term of Equation (17).
다음으로, 인 경우(즉, 태그된 AC2가 번째 임베디드 포인트에서 SCH상으로 데이터 파일을 전송하는 상태)를 고려하자. 태그된 AC2의 파일 전송이 번째 임베디드 포인트까지 계속될 확률을 라 하자. 데이터 파일의 크기가 기댓값이 인 기하 분포를 따르면, 파일 전송 시간은 기댓값이 (인 기하 분포를 따르게 된다. 여기서 은 데이터 속도이다. 따라서, 확률 는 하기의 [수학식 20]과 같다.to the next, (I.e., the tagged AC 2 Lt; th > embedded point to the SCH). Tagged file transfer of AC 2 Probability of continuing to the next embedded point Let's say. If the size of the data file is According to the geometric distribution, the file transfer time is expressed as ( As shown in Fig. here Is the data rate. Therefore, Is expressed by the following equation (20).
여기서 은 태그된 AC2가 RFS 패킷을 전송하는 상태가 아니라는 가정하에 유휴 슬롯을 관찰할 조건부 확률을 나타내며 하기의 [수학식 21]에 의해 주어진다.here Denotes a conditional probability of observing an idle slot under the assumption that the tagged AC 2 is not in the state of transmitting an RFS packet, and is given by: " (21) "
따라서 상태 로부터의 천이 확률은 다음과 같다.Therefore, The transition probability from
이라고 가정하자. 이러한 조건하에 번째 슬롯이 유휴 슬롯이며, 번째 슬롯 동안 태그된 AC2에서 RFS 패킷이 생성될 확률을 로 정의하자. 반면 번째 슬롯이 사용중인 슬롯이며, 번째 슬롯 동안 태그된 AC2에서 RFS 패킷이 생성될 확률을 로 정의하자. 모수가 인 포아송 과정에 따라 데이터 파일이 생성되는 경우, 상기 확률 및 는 다음의 [수학식 22] 및 [수학식 23]과 같이 계산된다. . Under these conditions Th slot is an idle slot, Lt; RTI ID = 0.0 > AC2 < / RTI > . On the other hand Th slot is in use, Lt; RTI ID = 0.0 > AC2 < / RTI > . The parameter When a data file is generated according to the Poisson process, the probability And Is calculated according to the following equations (22) and (23).
상태 로부터의 천이 확률은 AC1의 천이 확률에서 를 각각 로 대체함으로써 아래와 같이 구할 수 있다. 유사성 때문에 자세한 설명은 생략한다. condition The probability of transition from AC 1 to AC 1 is Respectively Can be obtained as follows. Because of similarity, detailed explanation is omitted.
인 상태 로부터의 천이 확률은 다음과 같다. In state The transition probability from
일 때, 태그된 AC2는 인 상태 과 같은 방식으로 동작한다. 그러므로 [수학식 17]을 적용함으로써 상태 으로부터의 천이 확률이 다음과 같이 구해진다. , The tagged AC 2 is In state . ≪ / RTI > Therefore, by applying Equation (17) The transition probability is obtained as follows.
한편, 을 구하는 과정을 살펴보면 다음과 같다. Meanwhile, The following is the process of obtaining.
에 대한 정확한 공식은 네트워크 내의 모든 AC2들의 상태를 추적하는 -차원 마르코프 체인을 사용하여 도출할 수 있다. 그러나, 이 기법은 큰 값을 가지는 에 대해 계산 복잡성을 수반한다. 복잡성 문제를 피하기 위해, 개의 유한 소스를 갖는 M/M/K/K/N 큐잉 모델에 기반하여 에 대한 근사 공식을 제시한다. Engset 모델로 알려진 M/M/K/K/N 시스템은 개의 서버와 개의 유한 소스로 구성된다. 모든 개의 서버가 사용중인 경우, 도착 고객은 시스템에 진입하지 못하고 지수 분포를 따르는 랜덤 시간 후에 재진입을 시도한다. 도착 고객이 개의 서버가 모두 사용 중인 것을 발견할 확률(즉, Engset 손실 공식)은 다음의 [수학식 24]와 같다. The exact formula for this is to track the state of all AC 2 's in the network - can be derived using a 2D Markov chain. This technique, however, Lt; RTI ID = 0.0 > complexity. ≪ / RTI > To avoid complexity problems, Based on the M / M / K / K / N queuing model with finite sources The approximate formula for The M / M / K / K / N system, known as the Engset model, Servers and Of finite sources. all If two servers are in use, the arriving customer fails to enter the system and attempts reentry after a random time following the exponential distribution. Arriving customers (I. E., The " Engset loss formula ") is found by the following equation (24).
여기서 와 는 각각 Engset 모델에서 소스의 도착률과 서버의 서비스 율을 나타낸다.here Wow Represent the arrival rate of the source and the service rate of the server in the Engset model, respectively.
본 발명은 Engset 모델에서 개의 서버와 개의 유한 소스를 각각 개의 SCH와 개의 AC2로 간주한다. 또한 도착 간격 및 서비스 시간과 비교할 때, 백 오프 절차에서의 경쟁 시간은 무시할 정도로 작기 때문에 0으로 근사한다. 그러면, 각 RFS 패킷은 모수가 인 포아송 과정에 따라 AC2에서 생성되기 때문에 가 된다. 또한, SCH상의 파일 전송 시간은 기댓값이 인 기하 분포를 따르기 때문에 가 된다. 따라서 [수학식 24]의 Engset 손실 공식으로부터 하기와 같이 에 대한 근사 공식이 구해진다.In the Engset model, Servers and The finite sources of With SCH AC 2 < / RTI > Also, when compared with the arrival interval and the service time, the competition time in the backoff procedure is negligibly small, so it is approximated to zero. Then, each RFS packet has a parameter Is generated in AC 2 according to the Poisson process . In addition, the file transfer time on the SCH is the expected value Because it follows the geometric distribution of . Therefore, from the Engset loss formula of (Equation 24) Is approximated.
수치 연구와 시뮬레이션을 사용하여 근사의 정확성을 검증한다(도 15 참조).Numerical studies and simulations are used to verify the accuracy of the approximation (see FIG. 15).
한편, 정상 상태 확률에 대해서 살펴보기로 한다. 다음의 [수학식 25]와 같이 표시된 마르코프 체인 의 정상 상태 확률을 구한다.The steady-state probability will be examined. The Markov chain < RTI ID = 0.0 > Of the steady-state probability.
여기서, , 이다. 균형 방정식 [수학식 8]에 적절한 부분 집합 E를 적용함으로써, 정상 분포 , , 각각을 다음과 같이 의 상수배로 나타낼 수 있다.here, , to be. By applying an appropriate subset E to the equilibrium equation [Equation 8], the normal distribution , , Each as follows Can be represented by a constant multiple of.
여기서, 상수 , 및 는 다음과 같이 주어진다.Here, , And Is given as follows.
확률 은 하기의 정규화 조건을 이용하여 구할 수 있다.percentage Can be obtained by using the following normalization condition.
그 결과는 다음과 같다.the results are as follow.
이제 마르코프 체인 의 정상 상태 확률을 이용하여 전송 확률 를 다음의 [수학식 26]과 같이 표현할 수 있다.Now Markov Chain And the probability of transmission Can be expressed as the following equation (26).
시스템 파라미터 값이 주어지면, [수학식 26]은 두 개의 미지수 과 의 함수가 된다. 특히, 상수 및 는 각각 [수학식 22], [수학식 23], [수학식 21], [수학식 18], [수학식 20]에 보인 바와 같이 미지수 과 를 포함한다. [수학식 11]과 [수학식 26]을 연립하여 풀면 과 를 구할 수 있다. Given a system parameter value, < RTI ID = 0.0 > [26] and . In particular, And As shown in [Expression 22], [Expression 23], [Expression 21], [Expression 18], [Expression 20] and . If we solved and solved the equations (11) and (26) and Can be obtained.
한편, RFS 패킷의 지연 및 성공적인 전달 확률에 대해서 살펴보기로 한다.Meanwhile, the delay and successful delivery probability of the RFS packet will be described.
RFS 패킷의 지연을 로 표시하자. 는 태그된 AC2가 RFS 패킷을 생성한 순간부터 SCH를 할당받거나(즉, RFS 패킷이 성공적으로 전달됨), RFS 패킷을 폐기하는(재전송 제한 또는 SCH의 비가용성으로 인해) 시점까지의 경과 시간으로 정의된다. 따라서 지연 는 하기의 , 및 중 하나에 해당된다.Delay the RFS packet . Is the elapsed time from the moment the tagged AC 2 generates the RFS packet to the point at which the SCH is allocated (i.e., the RFS packet is successfully delivered) and the RFS packet is discarded (due to retransmission restriction or SCH non-availability) Is defined. Therefore, The following , And .
는 연속적으로 에서 까지의 캐리어 감지 상태 를 거친 후, 상태 에서 전송되는 RFS 패킷의 지연을 나타낸다. Continuously in Carrier sensing state up to , The state Lt; RTI ID = 0.0 > RFS < / RTI >
는 에서 까지의 캐리어 감지 상태 를 거친 후(그러나 상태 에 도달하지 않음) 상태 에서 전송되는 RFS 패킷의 지연을 나타낸다. The in Carrier sensing state up to (But not in state ≪ / RTI > does not reach) Lt; RTI ID = 0.0 > RFS < / RTI >
는 어떤 캐리어 감지 상태를 거치지 않고, 상태 에서 전송되는 RFS 패킷의 지연을 나타낸다. Lt; / RTI > does not go through any carrier sensing state, Lt; RTI ID = 0.0 > RFS < / RTI >
및 의 표현식은 각각 [수학식 27], [수학식 28] 및 [수학식 29]와 같다. And Are expressed by Equation (27), (28) and (29), respectively.
여기서, 는 AC2의 번째 백 오프 단계에서 소비된 지연이고 의 PGF는 하기와 같이 주어진다.here, Of AC 2 Lt; RTI ID = 0.0 > backoff < / RTI & Of PGF is given as follows.
또한 는 캐리어 감지가 상태 까지 지속되지 않는다는 가정하에, 캐리어 감지 상태에서 소비된 지연을 나타내고, 의 PGF는 하기와 같다.Also Lt; RTI ID = 0.0 > Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > carrier sensing state, Of PGF is as follows.
[수학식 27], [수학식 28] 및 [수학식 29]를 각각 이용하면 , 및 의 PGF를 구할 수 있다. 의 PGF는 다음과 같이 주어진다.Using Equation (27), Equation (28) and Equation (29), respectively, , And Of PGF can be obtained. Of PGF is given as follows.
여기서, 및 는 다음과 같다. here, And Is as follows.
최종적으로 지연 의 확률 분포 함수는 PGF 로부터 구할 수 있다.Finally a delay The probability distribution function of PGF .
RFS 패킷은 성공적으로 전달되거나 폐기된다. RFS 패킷이 성공적으로 전달되기 위해서는 RFS 패킷의 성공적인 전송 후에 SCH가 AC2에 할당되어야 한다. RFS 패킷이 성공적으로 전송되었지만 가용한 SCH가 없는 경우, 본 발명은 RFS 패킷을 폐기하므로 실패한 전달로 간주한다. 따라서 앞에서 언급된 세 가지 가능한 경우를 고려하여 다음과 같이 RFS 패킷의 성공적인 전달 확률을 얻을 수 있다.The RFS packet is successfully delivered or discarded. In order for the RFS packet to be successfully transmitted, the SCH must be assigned to AC 2 after successful transmission of the RFS packet. If the RFS packet was successfully transmitted but there is no available SCH, the present invention discards the RFS packet and regards it as a failed transmission. Therefore, considering the three possible cases mentioned above, the probability of successful delivery of RFS packets can be obtained as follows.
한편, 분석의 정확성을 검증하고 본 발명의 MAC 프로토콜 성능을 평가하기 위해 수치 결과와 시뮬레이션 결과를 비교한다. 시뮬레이션 설정 및 파라미터에 대해서 살펴보기로 한다.Meanwhile, the accuracy of the analysis is verified and the numerical results and the simulation results are compared to evaluate the MAC protocol performance of the present invention. Let's look at simulation settings and parameters.
본 발명은 매트랩(Matlab)을 사용하여 이벤트 드리븐 방식의 시뮬레이터를 개발했으며 시뮬레이션 결과를 얻기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행했다. 노드 밀도가 미치는 영향을 조사하기 위해 차량 수를 50부터 200까지 변화시키고, 페이딩 및 음영이 없는 이상적인 무선 채널을 가정한다. 따라서 패킷은 긴 액세스 지연(안전 패킷의 경우), 충돌 또는 SCH의 비가용성(RFS 패킷의 경우)과 같은 MAC 계층 문제로 인해 손실된다. 시뮬레이션은 60분 동안 실행되었으며, 정상 상태 결과를 획득하기 위해 처음 1분 동안의 시뮬레이션 결과는 제외했다. 랜덤 시드를 사용하여 1000개의 시뮬레이션을 실행하고, 결과값에 대해 산술평균을 계산했다.The present invention developed an event-driven simulator using Matlab and performed a Monte Carlo simulation to obtain simulation results. To investigate the effect of node density, we change the number of vehicles from 50 to 200 and assume an ideal wireless channel with no fading and no shadowing. Packets are therefore lost due to MAC layer problems such as long access delays (for secure packets), collisions or non-availability of SCHs (for RFS packets). The simulations were run for 60 minutes and the simulation results for the first minute were omitted to obtain steady-state results. 1000 simulations were run using random seeds and the arithmetic mean was calculated for the results.
본 발명에서는 IEEE 802.11p 표준에 정의된 EDCA 파라미터를 채택한다([표 2] 참조). 상태 패킷은 100ms마다 생성되고 비상 패킷은 안전 패킷에 포함되므로, 안전 패킷이 평균적으로 50ms마다 발생한다고 가정한다. 표준에 따르면 데이터 속도는 최대 27Mbps까지 지원되며 기본값은 6Mbps이므로 수치 연구를 위해 R = 6Mbps로 설정한다. [표 2]에 제시된 바와 같이 본 발명은 RFS 패킷 대비 안전 패킷에 더 높은 우선 순위를 부여하기 위해 및 를 만족시키는 백 오프 파라미터 , 를 선택한다. 각 파라미터 세트에 대해 Matlab을 사용하여 [수학식 11]과 [수학식 26]을 연립하여 풀고, 안전 패킷 및 RFS 패킷의 지연 분포와 성공적인 전달 확률을 구한다.The present invention adopts the EDCA parameter defined in the IEEE 802.11p standard (see Table 2). It is assumed that the state packet is generated every 100 ms and the emergency packet is included in the safety packet, so that the safety packet occurs on average every 50 ms. According to the standard, the data rate is supported up to 27Mbps. The default value is 6Mbps, so R = 6Mbps for numerical study. As shown in [Table 2], the present invention provides a method for providing a higher priority to a safety packet versus an RFS packet And Lt; RTI ID = 0.0 > , . Equation (11) and (Equation (26)) are solved and solved by using Matlab for each parameter set, and the delay distribution and the successful delivery probability of the safety packet and the RFS packet are obtained.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 접속 지연의 확률 분포를 나타낸 도면이다.15 is a diagram illustrating a probability distribution of a connection delay of a secure packet according to an embodiment of the present invention.
도 15에 도시된 바와 같이, MAC 프로토콜 성능 중에서 안전 패킷의 접속 지연(access delay) 의 확률분포 (: 서비스 채널의 수, : 차량의 수)가 나타나 있다. 즉, 와 같다. 차량 수가 이고 인 경우, 도 15는 안전 패킷의 액세스 지연 분포에 관한 분석 결과와 시뮬레이션 결과를 보여준다. 도 15에 사용된 백 오프 파라미터는 및 ( 이다. 성능 검증을 위해 개발한 수학적 모델의 정확성을 살펴보기로 한다. 이를 위해, 먼저 분석 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 수학적 분석의 정확성을 검증한다. 도 15에서 시뮬레이션(Simulation)은 몬테카를로 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타내며, 분석(Analysis)은 수학적 모델을 이용하여 유도한 이론적 결과를 나타낸다. 도 15에 도시된 결과를 살펴보면, 시뮬레이션 결과와 분석 결과가 일치한다. 즉, 개발한 수학적 모델의 정확성이 확인된다. As shown in FIG. 15, among the MAC protocol capabilities, an access delay of a secure packet, Probability distribution of ( : Number of service channels, : Number of vehicles). In other words, . Number of vehicles ego 15 shows an analysis result and a simulation result of the access delay distribution of the safety packet. The backoff parameter used in FIG. And ( to be. Let's look at the accuracy of the mathematical model developed for performance verification. To do this, we first verify the accuracy of the mathematical analysis by comparing the analysis results with the simulation results. In FIG. 15, the simulation shows the results of Monte Carlo computer simulation, and the analysis shows the theoretical results derived using the mathematical model. Referring to the results shown in Fig. 15, the simulation result and the analysis result coincide with each other. That is, the accuracy of the developed mathematical model is confirmed.
안전 패킷의 지연은 QoS 요구 사항에 따라 100ms보다 짧아야 하므로, 100ms보다 긴 액세스 지연을 갖는 안전 패킷은 손실된 것으로 간주된다. 즉, 안전 패킷의 성공적인 전달 확률 은 하기와 같이 주어진다.A safety packet with an access delay longer than 100 ms is considered lost because the delay of the safety packet must be less than 100 ms, depending on the QoS requirements. That is, the probability of successful delivery of a secure packet Is given as follows.
도 15에 도시된 바와 같이 차량의 수 이 커질수록 안전 패킷의 액세스 지연은 길어진다. 또한, 도 15는 인 경우, 안전 패킷의 액세스 지연이 거의 100% 성공적인 전달 확률과 함께 각각 5ms, 10ms 미만인 것을 나타낸다. 한편, 도 15에서 인 경우 의 값을 정확히 알기 어렵기 때문에, 도 16을 제공하여 인 경우 각각 및 임을 확인한다. 상기 결과는 차량의 수가 150을 초과하지 않으면 안전 서비스에 대한 QoS 요구 사항(즉, 100ms 이내의 지연과 최소 98%의 성공적인 전달 확률)이 충족됨을 나타낸다.As shown in Fig. 15, The greater the access delay of the secure packet. 15, , It indicates that the access delay of the secure packet is less than 5 ms and 10 ms, respectively, with almost 100% successful delivery probability. On the other hand, If , It is difficult to know the value of " Respectively. And . The result indicates that QoS requirements for safety services (i.e., a delay of less than 100 ms and a successful delivery probability of at least 98%) are met if the number of vehicles does not exceed 150.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 성공적인 전달 확률을 나타낸 도면이다.16 is a diagram illustrating a successful delivery probability of a safety packet according to an embodiment of the present invention.
안전 패킷을 100ms 이내에 성공적으로 전달할 확률(: 서비스 채널의 수)이 도 16에 나타나 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신 방법의 효과에 대해서 살펴보기로 한다. 안전 패킷의 성능 검증과 관련하여, 도 16은 안전 패킷을 100ms 이내에 전달할 확률을 보여준다. 즉, 성공적인 전달 확률이 나타나 있다. 차량 수가 150대에 도달하더라도 성공적인 전달 확률이 98% 이상이 된다. 즉, 제안한 MAC 프로토콜은 안전 패킷에 대한 QoS 요구 사항을 만족시킨다. 도 16에서, 성공적인 전달 확률은 값에 의해 거의 영향을 받지 않는다. 이 결과는 RSU와 예약 협상 시점에서 개의 모든 SCH가 사용 중인 경우 RFS 패킷이 폐기되기 때문에 발생한다.The probability of successfully delivering a secure packet within 100ms ( : Number of service channels) is shown in Fig. The effect of the vehicle communication method according to the embodiment of the present invention will be described. Regarding performance verification of the safety packet, FIG. 16 shows the probability of delivering the safety packet within 100 ms. That is, a successful delivery probability is shown. Even if the number of vehicles reaches 150, the probability of successful delivery is more than 98%. That is, the proposed MAC protocol satisfies the QoS requirements for the secure packet. In Figure 16, the successful delivery probability is It is hardly affected by the value. The result is that at the time of reservation negotiation with the RSU This is because the RFS packet is discarded if all SCHs are in use.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 RFS 패킷의 성공적인 전달 확률을 나타낸 도면이다.17 is a diagram illustrating a successful delivery probability of an RFS packet according to an embodiment of the present invention.
도 17에는 RFS 패킷의 성공적인 전달 확률 이 나타나 있다. 본 발명은 도 17에서 AC2 패킷의 성능을 보여준다. 도 17의 왼쪽 도면은 및 에 대해 차량의 수 이 50에서 200까지 변화될 때, RFS 패킷의 성공적인 전달 확률 를 나타낸다. 성공적인 전달 확률은 사용 가능한 SCH의 수에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 특히, 도 17의 오른쪽 도면은 RFS 패킷의 성공적인 전달 확률이 일 때 에 대해 92% 이상임을 보여준다. 또한 도 17의 오른쪽 도면은 분석 결과가 시뮬레이션 결과와 잘 일치 함을 보여 주며, 에 대한 근사가 정확함을 나타낸다.Figure 17 shows the success probability of successful delivery of an RFS packet . The present invention shows the performance of AC 2 packets in FIG. 17, And The number of vehicles Is changed from 50 to 200, the successful delivery probability of the RFS packet . It can be seen that the probability of successful delivery is greatly influenced by the number of available SCHs. In particular, the right diagram of FIG. 17 shows that the successful delivery probability of an RFS packet is when Gt; 92% < / RTI > Also, the right drawing of FIG. 17 shows that the analysis result is in good agreement with the simulation result, Lt; / RTI >
한편, 성능 비교를 살펴보기로 한다. 본 발명의 MAC 프로토콜에서는 SCH에 접근하기 위해 예약 기반(reservation-based) 방식이 사용되므로 각 OBU는 비-경쟁 방식으로 예약된 SCH에 접근할 수 있다. 성능 비교를 위해, 비-경쟁 방식과 반대되는 개념인 경쟁 기반 방법을 고려한다. 경쟁 기반 방법으로서 랜덤 선택 기법을 생각하고 본 발명의 MAC 프로토콜과 성능을 비교한다. 랜덤 선택 기법은 다음과 같이 동작한다. 비-안전 패킷을 전송하기 위해 각 OBU는 임의로 SCH 중 하나를 선택한다. 그런 다음 선택한 SCH에 접근하기 위해 각 OBU는 동일한 SCH를 선택한 다른 OBU들과 IEEE 802.11 DCF에 따라 경쟁한다. 반면, 안전 패킷을 전송하기 위해 각 OBU는 IEEE 802.11 DCF에 따라 경쟁하여 CCH에 접근한다. 본 발명의 프로토콜과 같이, RSU는 브로드캐스트된 안전 패킷에 대해 ACK 메시지를 보낸다. 달리 언급하지 않는 한, [표 2]의 파라미터를 사용한다.Meanwhile, performance comparison will be described. In the MAC protocol of the present invention, a reservation-based scheme is used to access the SCH, so that each OBU can access the reserved SCH in a non-contention manner. For performance comparisons, we consider competition-based methods, which are the opposite of non-competitive methods. A random selection scheme is considered as a competition based method, and the MAC protocol and the performance of the present invention are compared. The random selection scheme operates as follows. Each OBU arbitrarily selects one of the SCHs to transmit a non-secure packet. Then, to access the selected SCH, each OBU competes with IEEE 802.11 DCF with other OBUs that have selected the same SCH. On the other hand, in order to transmit the safety packet, each OBU compete with the IEEE 802.11 DCF to access the CCH. Like the protocol of the present invention, the RSU sends an ACK message to the broadcasted secure packet. Unless otherwise noted, parameters in [Table 2] are used.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 패킷의 성공적인 전달 확률의 비교 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 18 is a diagram illustrating a comparison result of the success probability of a secure packet according to an embodiment of the present invention.
도 18에는 및 Mbps인 경우 안전 패킷의 성공적인 전달 확률 의 비교 결과가 나타나 있다. 본 발명의 MAC 프로토콜과 랜덤 선택 기법은 안전 패킷의 성공적인 전달 확률에 대해 거의 동일한 성능을 보인다. 본 발명의 MAC 프로토콜에서는 CCH가 안전 패킷 및 RFS 패킷에 의해 공유되는 반면, 랜덤 선택 기법에서는 CCH가 안전 패킷에 의해서만 사용된다. 그럼에도 불구하고 상기와 같이 동일한 성능을 보이는 이유는, 안전 패킷이 높은 우선 순위를 가지며 RFS 패킷이 안전 패킷에 비해 드물게 생성되기 때문이다.18, And Mbps, the probability of successful delivery of a secure packet Are shown in Fig. The MAC protocol and the random selection scheme of the present invention show almost the same performance with respect to the successful transmission probability of a secure packet. In the MAC protocol of the present invention, the CCH is shared by the secure packet and the RFS packet, whereas in the random selection scheme, the CCH is used only by the secure packet. Nevertheless, the reason for the same performance as described above is that the safety packet has a high priority and the RFS packet is rarely generated in comparison with the safety packet.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 비-안전 패킷의 성공적인 전달 확률 및 평균 액세스 지연의 비교 결과를 나타낸 도면이다.FIGS. 19 and 20 are diagrams showing a comparison result between a successful delivery probability and an average access delay of a non-secure packet according to an embodiment of the present invention.
도 19 및 도 20에는 및 Mbps인 경우 비-안전 패킷의 성공적인 전달 확률 와 평균 액세스 지연 의 비교 결과가 각각 나타나 있다. Mbps인 경우, 랜덤 선택 기법은 본 발명의 MAC 프로토콜보다 높은 성공적인 전달 확률을 보인다. 그러나 평균 액세스 지연과 관련하여, 본 발명의 MAC 프로토콜은 랜덤 선택 기법보다 우수한 성능을 보인다. Mbps인 경우, 본 발명의 MAC 프로토콜과 랜덤 선택 기법은 에 대해 99% 이상의 성공적인 전달 확률을 달성한다. 액세스 지연과 관련하여, 본 발명의 MAC 프로토콜은 랜덤 선택 기법보다 우수한 성능을 보인다. 액세스 지연에 대한 이점 외에도, 본 발명의 MAC 프로토콜은 차량이 적은 희박한 도로 환경에서 CCH의 보다 효율적인 활용을 제공할 수 있다.19 and 20 And Mbps, the probability of successful delivery of non-secure packets And average access latency Respectively. Mbps, the random selection scheme exhibits a higher probability of successful delivery than the MAC protocol of the present invention. However, with respect to the average access delay, the MAC protocol of the present invention shows better performance than the random selection technique. Mbps, the MAC protocol and random selection scheme of the present invention ≪ / RTI > over 99%. Regarding access delays, the MAC protocol of the present invention outperforms the random selection scheme. In addition to the benefits of access delay, the MAC protocol of the present invention can provide more efficient utilization of the CCH in less sparse road environments where the vehicle is small.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 차량 통신 장치
110: 듀얼 트랜시버
111: CCH 트랜시버
112: SCH 트랜시버
120: MAC 계층 큐 관리부100: vehicle communication device
110: Dual Transceiver
111: CCH transceiver
112: SCH transceiver
120: MAC layer queue manager
Claims (18)
경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷(Safety packet)을 송수신하는 단계;
경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 서비스 채널 예약용 패킷(Request for service packet)을 전송하여 서비스 채널을 예약하는 단계; 및
상기 예약된 서비스 채널을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일(Data file)을 송수신하는 단계;
를 포함하고,
상기 안전 패킷은 차량의 상태에 관한 정보를 포함하는 상태 패킷과 사고 상황에 대한 사전 정보를 포함하는 비상 패킷을 포함하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.A vehicle communication method for a wireless connection for a vehicle environment performed by a vehicle communication device,
Transmitting and receiving a safety packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method;
Transmitting a request for service packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method to reserve a service channel; And
Transmitting and receiving a data file based on a non-contention reservation through the reserved service channel;
Lt; / RTI >
Wherein the safety packet includes a state packet including information on a state of the vehicle and an emergency packet including an advance information on an accident situation.
상기 안전 패킷을 송수신하는 단계는,
상기 전송된 안전 패킷에 대한 응답(Acknowledge) 메시지의 수신 여부에 따라 상기 전송된 안전 패킷에 대한 전송 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 상기 전송된 안전 패킷의 전송 성공으로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.The method according to claim 1,
The transmitting and receiving of the secure packet includes:
The method comprising: confirming whether the transmitted safety packet is transmitted according to whether or not an acknowledgment message for the transmitted safety packet is received, and, when receiving the response message, A method of communicating a vehicle for wireless connection.
상기 안전 패킷을 송수신하는 단계는,
상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 안전 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 상기 전송된 안전 패킷의 전송 실패로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.3. The method of claim 2,
The transmitting and receiving of the secure packet includes:
If the response message is not received, retransmits the safety packet if the retransmission limit is not reached, and confirms transmission failure of the transmitted safety packet when the retransmission limit is reached.
상기 서비스 채널을 예약하는 단계는,
상기 전송된 서비스 채널 예약용 패킷에 대한 응답 메시지의 수신 여부에 따라 서비스 채널에 대한 예약 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 노변 장치로부터 서비스 채널을 할당받고 서비스 채널의 예약 성공으로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of reserving the service channel comprises:
And checks whether the service channel is reserved according to whether the response message to the transmitted service channel reservation packet is received. If the response message is received, the service channel is allocated from the sidewalk device and confirmed as a reservation of the service channel Vehicle communication method for wireless connection for vehicle environment.
상기 서비스 채널을 예약하는 단계는,
상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 서비스 채널 예약용 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 서비스 채널의 예약 실패로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the step of reserving the service channel comprises:
And if the response message is not received, resends the service channel reservation packet if the retransmission limit is not reached, and confirms that the reservation of the service channel fails when the retransmission limit is reached.
상기 데이터 파일을 송수신하는 단계는,
상기 서비스 채널을 예약하는 단계에서 서비스 채널에 대한 예약 여부에 따라 서비스 채널에 대한 할당 여부를 확인하고, 상기 서비스 채널이 예약된 경우 예약된 서비스 채널을 통해 전송 기회 동안 데이터 파일을 송수신하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.The method according to claim 1,
The transmitting and receiving of the data file comprises:
The method comprising the steps of: determining whether a service channel is allocated according to whether a service channel is reserved in the step of reserving the service channel; if the service channel is reserved, transmitting and receiving a data file through a reserved service channel A vehicle communication method for wireless connection.
상기 데이터 파일을 송수신하는 단계는,
상기 서비스 채널의 예약이 실패한 경우, 데이터 파일의 송수신 실패로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.The method according to claim 6,
The transmitting and receiving of the data file comprises:
And if the reservation of the service channel fails, confirming that transmission / reception of the data file is unsuccessful.
상기 안전 패킷 및 상기 서비스 채널 예약용 패킷은 각각 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐에 할당되고, 상기 제1 액세스 카테고리는 상기 제2 액세스 카테고리 큐보다 높은 우선 순위를 가지는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.The method according to claim 1,
Wherein the secure packet and the service channel reservation packet are assigned to first and second access category queues, respectively, wherein the first access category is a vehicle for radio access for vehicle environment having a higher priority than the second access category queue Communication method.
상기 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐는,
상기 제어 채널에서 서로 경쟁하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the first and second access category queues comprise:
And compete with each other in the control channel.
경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 안전 패킷을 송수신하고, 경쟁 기반의 분산 채널 접근 방식에 따라 제어 채널을 통해 서비스 채널 예약용 패킷을 전송하여 서비스 채널을 예약하는 제1 트랜시버; 및
상기 예약된 서비스 채널을 통해 비-경쟁 예약기반으로 데이터 파일을 송수신하는 제2 트랜시버;
를 포함하고,
상기 안전 패킷은 차량의 상태에 관한 정보를 포함하는 상태 패킷과 사고 상황에 대한 사전 정보를 포함하는 비상 패킷을 포함하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.A MAC layer for allocating an input safety packet and a service channel reservation packet to a first queue corresponding to a contention-based control channel and allocating an input data file to a second queue corresponding to a non- A queue manager;
A first transceiver configured to transmit and receive a secure packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method and transmit a service channel reservation packet through a control channel according to a contention-based distributed channel access method to reserve a service channel; And
A second transceiver for transmitting and receiving a data file based on a non-contention reservation through the reserved service channel;
Lt; / RTI >
Wherein the safety packet includes a state packet including information on a state of the vehicle and an emergency packet including advance information on an accident situation.
상기 제1 트랜시버는,
상기 전송된 안전 패킷에 대한 응답(Acknowledge) 메시지의 수신 여부에 따라 상기 전송된 안전 패킷에 대한 전송 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 상기 전송된 안전 패킷의 전송 성공으로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.11. The method of claim 10,
The first transceiver comprising:
The method comprising: confirming whether the transmitted safety packet is transmitted according to whether or not an acknowledgment message for the transmitted safety packet is received, and, when receiving the response message, ≪ / RTI >
상기 제1 트랜시버는,
상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 안전 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 상기 전송된 안전 패킷의 전송 실패로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.12. The method of claim 11,
The first transceiver comprising:
If the response message is not received, retransmits the safety packet if the retransmission limit is not reached, and confirms transmission failure of the transmitted safety packet upon reaching the retransmission limit.
상기 제1 트랜시버는,
상기 전송된 서비스 채널 예약용 패킷에 대한 응답 메시지의 수신 여부에 따라 서비스 채널에 대한 예약 여부를 확인하고, 상기 응답 메시지를 수신한 경우 노변 장치로부터 서비스 채널을 할당받고 서비스 채널의 예약 성공으로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.11. The method of claim 10,
The first transceiver comprising:
And checks whether the service channel is reserved according to whether the response message to the transmitted service channel reservation packet is received. If the response message is received, the service channel is allocated from the sidewalk device and confirmed as a reservation of the service channel Vehicle communication device for wireless connection for vehicle environment.
상기 제1 트랜시버는,
상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 재전송 제한에 도달하지 않으면 상기 서비스 채널 예약용 패킷을 재전송하고, 재전송 제한에 도달하면 서비스 채널의 예약 실패로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.14. The method of claim 13,
The first transceiver comprising:
Wherein the control unit retransmits the packet for the service channel reservation when the retransmission limit is not reached when the response message is not received and confirms the reservation failure of the service channel when the retransmission limit is reached.
상기 제2 트랜시버는,
상기 서비스 채널을 예약하는 단계에서 서비스 채널에 대한 예약 여부에 따라 서비스 채널에 대한 할당 여부를 확인하고, 상기 서비스 채널이 예약된 경우 예약된 서비스 채널을 통해 전송 기회 동안 데이터 파일을 송수신하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.11. The method of claim 10,
The second transceiver comprising:
The method comprising the steps of: determining whether a service channel is allocated according to whether a service channel is reserved in the step of reserving the service channel; if the service channel is reserved, transmitting and receiving a data file through a reserved service channel A vehicle communication device for wireless connection.
상기 제2 트랜시버는,
상기 서비스 채널의 예약이 실패한 경우, 데이터 파일의 송수신 실패로 확인하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.16. The method of claim 15,
The second transceiver comprising:
And when the reservation of the service channel fails, the transmission / reception of the data file is confirmed as a failure.
상기 안전 패킷 및 상기 서비스 채널 예약용 패킷은 각각 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐에 할당되고, 상기 제1 액세스 카테고리는 상기 제2 액세스 카테고리 큐보다 높은 우선 순위를 가지는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the secure packet and the service channel reservation packet are assigned to first and second access category queues, respectively, wherein the first access category is a vehicle for radio access for vehicle environment having a higher priority than the second access category queue Communication device.
상기 제1 및 제2 액세스 카테고리 큐는,
상기 제어 채널에서 서로 경쟁하는 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 장치.
18. The method of claim 17,
Wherein the first and second access category queues comprise:
And wherein the control channel is configured to compete with each other in the control channel.
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