KR100400899B1 - 차량탑재장치의 다채널 탐색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능형 교통망 시스템에 있어서, 차량탑재장치가 노변기지국의 채널을 찾아내는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 차량탑재장치의 다채널 탐색방법은, 임의의 통신영역에 진입한 차량탑재장치에서 사용 가능한 다수의 채널 중에서 임의의 채널 하나를 선택하여 선택된 채널의 설정 값을 메모리로부터 로딩하여 PLL을 동작시키는 단계; 상기 차량탑재장치가 최대 슬롯시간동안 프레임 제어 메시지 채널의 시작신호나 데이터 프레임 또는 활성화 프레임의 준비신호와 시작신호를 기다리며 대기하는 단계; 상기 차량탑재장치가 데이터 프레임 또는 활성화 프레임의 준비신호와 시작신호를 수신하여 타이머 값을 일정시간 연장하고 프레임 컨트롤 메시지 채널을 수신할 때까지 대기하는 단계; 상기 프레임 컨트롤 메시지 채널을 수신하여 상기 임의의 채널을 현재 통신영역이 채널로 인식하는 단계로 구성된다.

이 같은 본 발명에 의하면, 종래에 여러 개의 채널을 탐색하기 위하여 많은 시간이 소비되었던 것을, 여러 개의 채널을 탐색하기 위하여 FCMC 데이터를 완전히 수신하지 않았어도, FCMS, MDS, ACTS등의 준비프레임과 시작 프레임 등을 이용하여 보다 빠르게 채널을 탐색할 수 있도록 하여 지능형 교통망 시스템과 같은 통신영역이 좁은 경우에도 충분히 채널을 탐색할 수 있는 효과가 기대된다.

Description

차량탑재장치의 다채널 탐색방법{Method of channel searching in on board unit}

본 발명은 지능형 교통망 시스템(ITS; intelligent transport system)에서 이용되는 차량탑재장치(OBU; on board unit)가 노변기지국(RSU; road side unit)의 채널을 탐색하는 방법에 관한 것으로, 특히 여러 개의 채널이 할당되어 있는 경우에 빠른 시간동안 채널을 탐색하여 통신을 하기 위한 차량탑재장치의 다채널 탐색방법에 관한 것이다.

지능형 교통망 시스템은 단거리 무선 전용통신(DSRC; dedicated short range communication)을 이용한 시스템으로써, 단거리 무선 전용통신은 5.8GHz의 주파수 대역을 이용하여 도로 주변에 설치하는 노변기지국(RSU; Road Side Unit)과 차량에 장착되는 차량탑재장치(OBU; On-Board Unit)사이에 무선 통신하는 방법으로 노변기지국에 연결된 안테나에 의해서 형성되는 통신가능 영역(Communication Zone)내를 차량탑재장치가 장착된 차량이 통과할 경우만 통신하는 방식이다.

특히, 단거리 무선 전용통신은 수동형과 능동형이 있는데, 수동형은 노변기지국이 차량탑재장치에 일방적으로 메시지를 전송하는 방식이고, 능동형은 노변기지국과 차량탑재장치가 서로 메시지를 주고 받을 수 있는 방식을 말한다.

본 발명의 지능형 교통망 시스템은 능동형 단거리 무선 전용통신 방식을 채용하여 구현한다.

지능형 교통망 시스템에서 차량탑재장치는 서비스의 종류에 따라서 여러 가지 복합적인 기능을 구비해야 한다. 즉, 버스안내시스템, 요금정산 시스템 등의 다양한 서비스에 적합한 기능을 하나의 단말기에 복합적으로 제공되는 복합단말기가 필요하다.

뿐만 아니라, 지능형 교통망 시스템에 채널은 하나만이 아니라 여러 개의 채널이 할당 될 수 있으므로, 모든 채널을 서비스 가능한 PLL(phase loop lock)구조를 가지고 있어야 한다.

도 1은 지능형 교통망 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 지능형 교통망 시스템의 노변기지국과 차량탑재장치가 주고받는 프레임의 구조이고, 도 3은 종래의 지능형 교통망 시스템의 차량탑재장치에서 채널 탐색을 위한 동작 순서에 따른 플로우 차트이다.

도 1을 참조하면, 차량탑재장치(100)가 장착된 차량이 톨게이트를 지나서 주행 중일때, f1 주파수를 사용하는 제 1 노변기지국(210)과, f2 주파수를 사용하는 제 2 노변기지국들(220~240)을 거쳐가고, 상기 노변기지국(210~240)들은 지역서버(300)로 연결되어 정보 교환을 할 수 있도록 되어 있는 구성이다.

또한, 도 2를 참조하여, 노변기지국(200, 210)에서 차량탑재장치(100)로 전송하는 프레임의 구조는 도 2의 (a)와 같다. 상기 노변기지국(210~240)이 차량탑재장치(100)로 송신만 할 수 있는 FCMS(frame control message slot)프레임과, 송수신이 가능한 데이터 전송을 위한 n개의 MDS(message data slot)과, 차량탑재장치 (100)로부터 기지국으로 송신이 가능한 k개의 ACTS(activation slot)으로 구성된다. 상기 ACTS를 이용하여 차량탑재장치(100)는, 노변기지국(210~240)으로 데이터전송을 위한 MDS 슬롯 할당을 요청하는 것이다. 상기 슬롯 할당 요청에 따라, 상기 노변기지국(210~240)은 MDS 슬롯의 수를 결정하여 차량탑재장치(100)에 할당한다. 이때, 상기 n과 k의 합은 할당된 모든 채널의 수보다 많을 수 없다. 상기의 각각의 프레임은 FCMC, MDC, ACTC와 같은 데이터가 포함된다.

좀더 자세히 설명하면 상기 FCMS 프레임은 그림 (b)와 같은 구조를 가지는데 프레임 준비신호인 PR(preamble)은 무선 상에서 프레임이 시작됨을 알려서 데이터의 클럭을 맞추어 수신 준비를 하도록 하는 것이고, 시작신호인 FSW는 FCMS 프레임의 시작을 알리는 것이다.

또한 그림 (c)는 MDS 프레임의 구조이며, 프레임 준비신호 PR로 시작하며, 데이터 시작신호인 CSW가 MDS 프레임의 시작을 알린다. 마찬가지로 그림 (d)의 ACTS 프레임 역시 프레임 시작신호로 시작되며, 상기 MDS의 데이터 시작신호와 같은 구성을 갖는 CSW를 갖는다.

상기와 같은 프레임 구조는 TTA의 IST 권고안에 따른 구조이며, 상기 구조를 갖는 채널을 탐색하기 위하여, 차량탑재장치(100)는 기지국에서 송신하는 프레임 중 FCMS에 포함되는 데이터인 FCMC(frame control message channel)을 수신해야 현재 수신하고 있는 채널에서 데이터를 정확히 수신했다고 판단한다.

따라서 상기 차량탑재장치(100)는 임의의 기지국 영역에 들어와서는 FCMC 데이터를 수신할 때까지 대기하고, FCMC 데이터를 중간부터 받기 시작하면 다음번 FCMC를 기다리게 되므로, 그 만큼의 시간이 더 소요되는 것이다.

이것은 FCMC 데이터의 중간부터 수신하면 그 데이터를 분석할 수 없기 때문에 다음 FCMC 데이터를 기다려서 완전한 FCMC를 수신하여 채널을 찾기 위해서이다.

그러나, 종래의 채널 탐색방법은 하나의 채널을 탐색하는 시간을 그리 오래 걸리지 않으나, 지능형 교통망 시스템의 서비스 종류가 늘어나고, 할당되는 채널이 많아지게 되면, 차량탑재장치가 노변기지국의 채널을 탐색하는 시간이 많아지게 된다.

이것은 노변기지국의 통신 영역이 짧은 영역이며, 차량이 고속으로 주행중일때는 채널탐색이 불가능하게 되는 문제가 된다.

즉, 하나의 채널을 탐색하는 시간이 평균 10msec씩 소요된다고 하고, 채널이 8개 할당되었다고 하면 모든 채널을 탐색하기 위하여 80~90msec가 소요된다. 그러나 통신 영역이 10M라고 하고, 차량이 100Km/h로 달린다면 통신영역을 통과하는 시간은 320msec정도 소요된다. 즉, 채널 탐색을 위하여 통신영역을 통과하는 시간의 1/4를 소비하는 것이다. 만일 요금정산 시스템과 같이 노변기지국과 차량탑재장치간이 데이터 송수신이 빈번한 서비스를 받기 위해서는 채널을 탐색하고 남은 시간으로는 원하는 서비스를 완전히 받기가 어렵게 되는 문제가 생긴다. 또한, 완전히 통신을 종료하지 못하고 그냥 통과하게 되면 불법차량으로 오인 받을 수도 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 여러 개의 채널을 탐색하기 위하여 FCMS, MDS, ACTS등의 준비프레임과 시작 프레임 등을 이용하여 보다 빠르게 채널을 탐색할 수 있도록 하여 지능형 교통망 시스템에서의 차량탑재장치와 노변기지국과의 통신이 이루어질 수 있도록 하는 차량탑재장치의 다채널 탐색방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 지능형 교통망 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 지능형 교통망 시스템의 노변기지국과 차량탑재장치가 주고받는 프레임의 구조.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량탑재장치의 다채널 탐색방법의 동작 순서를 나타낸 플로우 차트.

<도면의 주요 부분의 간단한 설명>

100 : 차량탑재장치 210~240 : 노변기지국

300 : 지역서버

본 발명에 따른 차량탑재장치의 다채널 탐색방법은,

임의의 통신영역에 진입한 차량탑재장치에서 사용 가능한 다수의 채널 중에서 임의의 채널 하나를 선택하여 선택된 채널의 설정 값을 메모리로부터 로딩하여PLL을 동작시키는 단계;

상기 차량탑재장치가 최대 슬롯시간동안 프레임 제어 메시지채널의 시작신호나 데이터 프레임 또는 활성화 프레임의 준비신호와 시작신호를 기다리며 대기하는 단계;

상기 차량탑재장치가 데이터 프레임 또는 활성화 프레임의 준비신호와 시작신호를 수신하여 타이머 값을 일정시간 연장하고 프레임 컨트롤 메시지 채널을 수신할 때까지 대기하는 단계;

상기 프레임 컨트롤 메시지 채널을 수신하여 상기 임의의 채널을 현재 통신영역이 채널로 인식하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 최대 슬롯시간동안 어떤 신호도 수신하지 못하면, 또 다른 채널을 선택하여 상기와 같은 과정을 반복하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 최대 슬롯시간은 기본 값을 2로 하며, 차량탑재장치가 활성화 프레임의 수에 따라 상기 기지국으로 기본 값을 변경하도록 방송하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량탑재장치의 다채널 탐색방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량탑재장치의 다채널 탐색방법의 동작 순서를 나타낸 플로우 차트이다.

또한, 본 발명의 구성은 종래의 구성인 도 1과 같으며, 기지국과 단말기간의 프레임의 구조 역시 도 2와 동일하게 TTA의 ITS 권고안에 따른 구조를 가지고 있다.

도 3을 참조하여 채널을 탐색하는 과정을 자세히 설명하면, 우선 상기 차량탑재장치(100)는 PLL이 포함되어 있어야 하며, 메모리에는 사용 가능한 채널의 정보를 저장해 둔다.

상기 차량탑재장치(100)가 임의의 통신영역에 진입하면(S101), 메모리에 저장된 사용 가능한 채널 정보 중 하나를 임의로 선택하고(S102), 상기 선택한 임의의 채널 정보를 로딩하여 PLL을 동작시킨다(S103).

상기 차량탑재장치(100)는 기지국으로부터 송신되는 프레임 중 FCMS와, MDS, ACTS를 탐색하여 FCMS의 데이터 시작메시지인 FSW또는 MDS및 ACTS의 PR, CSW중에 어느 하나를 기다린다(S104).

상기 메시지 수신을 기다리는 시간은 타이머를 이용하여 최대 X 슬롯시간동안 대기하도록 하며, X는 2이상으로 상기 ACTS 슬롯의 숫자에 따라서 10개 미만으로 할당 될 수 있다.

또한, 기지국은 상기 ACTS 슬롯의 할당된 개수를 방송을 통하여 모든 차량탑재장치에 알리게 된다.

최대 X 슬롯동안 대기하면서 상기 FSW 또는 PR, CSW를 수신하였는가를 확인하고(S105), 어떤 신호도 수신하지 못하면, 상기 차량탑재장치(100)는 현재 선택한 채널 이외의 다른 채널 중에서 하나를 다시 선택하여(S106) 상기 메시지를 수신하기 위한 대기 절차를 수행한다.

또한 상기 단계 S105에서 FSW 또는 PR, CSW 중에 어느 하나를 수신하였다면,수신된 메시지가 FSW인가를 확인하고(S107), FSW를 수신하였다면 바로 채널 탐색을 완료하고(S110), FSW가 아닌 PR, CSW라면 대기시간을 7.1msec 늘려서 FSW 메시지를 기다린다(S108). 이것은 FSW가 FCMS의 데이터 시작메시지이고, 채널 탐색을 위한 FCMC는 FCMS에 속하는 데이터이기 때문이다.

또한, 상기 타이머는 차량탑재장치(100)에 저장되는 운영프로그램에 타이머 기능을 갖는 프로그램을 추가하여, 프로그램의 타이머가 시간을 측정하는 것으로 한다.

또한, 상기 7.1msec를 늘려서 기다리는 것은 기지국으로부터 전송되는 하나의 채널의 총 프레임 슬롯은 최대 9개이고, 하나의 슬롯이 100oct로 이루어져서 하나의 슬롯을 받는 시간이 781.25μsec가 되어 781.25μsec×9 = 7.031msec가 되므로 가장 처음의 MDS의 PR, CSW를 수신했다고 가정했을 때, 한 프레임의 수신이 끝나고 다음번 FCMS프레임을 수신해야 하므로 7.1msec를 늘려서 대기하도록 하는 것이다.

상기 대기 중에 FSW를 수신하는가를 확인하여(S109), FSW를 수신하였다면 FCMS의 데이터를 차례로 수신하게 되는 것이므로 채널 탐색을 완료하게 된다(S110).

그러나 상기 단계 S109에서 FSW를 대기시간동안 수신하지 못하였다면 다시 다른 채널을 선택하여(S106) 상기와 같은 과정을 되풀이하게 된다.

상기와 같은 방식으로 채널을 탐색하면 최대 2슬롯시간 동안 대기한다고 가정하고, 8개의 채널 중 가장마지막인 8번째로 선택한 채널이 확인된다고 가정해도채널 탐색에 걸리는 시간은 우선 7개의 채널을 선택하여 각각 2슬롯시간 동안 대기하였으므로 한 슬롯의 시간이 781.25μsec이고, 두개의 슬롯씩 7채널이므로 781.25×2×7=10.937 msec가 걸리고, 마지막 8번째 채널을 확인하는데 최대 1.6msec 동안 대기하고, 7.1msec를 더 기다리게 되므로 총 기다리는 시간은 10.9 + 1.6 + 7.1 = 19.6msec를 기다려서 채널탐색을 마치게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량탑재장치의 다채널 탐색방법은 종래의 다채널을 탐색하기 위해서 모든 채널을 차례로 기다려 FCMS가 완전히 수신되어야 채널 탐색을 완료하는 방식이 지능형 교통망 시스템과 같이 통신영역이 짧은 경우 채널탐색을 하지 못할 수도 있었던 것을, 모든 채널의 구성정보를 메모리에 저장하고 PLL을 구동하여 임의의 채널을 선택하고, 선택된 채널의 FSW와, PR과, CSW 등과 같은 헤더만으로 채널을 탐색할 수 있도록 하여 여러 채널을 탐색할 때도, 탐색시간을 줄여서 지능형 교통망 시스템의 차량탑재장치가 빠른 속도로 노변기지국의 통신영역을 지나쳐도 충분히 채널을 찾아내어 통신할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 임의의 통신영역에 진입한 차량탑재장치가 사용 가능한 다수의 채널 중에서 임의의 채널 하나를 선택하여 선택된 채널의 설정 값을 메모리로부터 로딩하고 PLL을 동작시키는 단계;

   상기 차량탑재장치가 최대 슬롯시간동안 프레임 제어 메시지채널의 시작신호나 데이터 프레임 또는 활성화 프레임의 준비신호와 시작신호를 기다리며 대기하는 단계;

   상기 차량탑재장치가 데이터 프레임 또는 활성화 프레임의 준비신호와 시작신호를 수신하여 타이머 값을 일정시간 연장하고 프레임 컨트롤 메시지 채널을 수신할 때까지 대기하는 단계;

   상기 프레임 컨트롤 메시지 채널을 수신하여 상기 임의의 채널을 현재 통신영역이 채널로 인식하는 단계를 포함하여 구성되는 차량탑재장치의 다채널 탐색방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 최대 슬롯시간동안 어떤 신호도 수신하지 못하면, 또 다른 채널을 선택하여 상기와 같은 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 차량탑재장치의 다채널 탐색방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 최대 슬롯시간은, 상기 기지국에서 할당하는 활성화 프레임의 수에 따라 다른 기지국에 정보를 보내어 기본 값 변경방송을 상기 차량탑재장치로 전송하도록 하는 것을 것을 특징으로 하는 차량탑재장치의 다채널 탐색방법.