KR100418199B1 - 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치 - Google Patents

단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 차량 탑재 장치 에 적용되는 프로토콜 구조에 관한 것이다.
이동체에 설치되어 무선 채널을 통한 노변 기지국과의 통신을 통해 단거리 전용 고속 무선 통신을 행하고, 그 내부에 환경설정을 위한 초기화 정보가 저장된 메모리를 갖춘 차량 탑재 장치 시스템이 물리계층과, 논리 매체 접속 제어 계층(MAC 계층), 논리 링크 제어 계층(LLC 계층), 응용 계층(L7 계층)을 차례로 적재시키고, 그 상위에 상기 노변 기지국으로부터 전송되는 각종 명령어를 분석하여 그 명령어에 따른 동작을 행하고, 상기 L7 계층과 상기 MAC 계층에 대한 초기화를 행하는 무선 통신 자원 계층(TRM 계층)을 적재한 프로토콜 스택으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc)의 P1455 국제 표준 규격을 수용하는 노변 기지국으로부터 전송되는 차량 단말 장치의 자원관리를 위한 명령어(command)를 인식하여 그에 따른 동작을 행하므로써, 상기 노변 기지국이 차량 단말기의 자원을 효율적으로 관리할 수 있다는 이점이 있다.

Description

단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치{High Performance On Board Equipment System Based on Dedicated Short Range Communication}
본 발명은 단거리 전용 고속 무선 통신 기반(이하 DSRC: Dedicated Short Range Communication)의 차량 탑재 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지능형 교통 시스템 서비스를 제공하는 단거리 전용 고속 무선 통신에 적용되는 차량 탑재 장치의 프로토콜 구조에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 단거리 전용 고속 무선 통신 기술은 지능형 교통 서비스를 제공하기 위한 통신 수단의 하나로서, 노변 기지국이라 불리는 도로변에 위치한 소형 기지국과 차량 내에 탑재된 차량 탑재장치 간의 단거리 전용통신을 의미한다. 단거리 전용 고속 무선 통신 기술은 노변-차량간 양방향 근거리 통신 환경(통신 가능거리 100M 이하), 일 대 다수의 통신 기능, 고속 전송(1Mbps∼) 기능, 값싸고 단순한 변조기술을 사용하는 특징을 갖고 있다.
고정국인 노변 기지국(RSE : Road Side Equipment)과 이동하는 차량 내 단말기(OBE : On Board Equipment) 사이의 송수신기를 구현하는 방법은 수동방식과 능동방식으로 대별된다.
수동방식은 단말기내 주파수 발진기를 내장하지 않고 기지국에서 연속적으로 송신되는 반송파를 수신하여 내부 주파수 발진기 신호로 사용함으로써 단말기를 간단하게 구현할 수 있다는 장점이 있는 반면, 차량 단말기와 노변 기지국간 여러 개의 차량 단말기와 다중 접속이 지원되지만 상향 링크 구성 시 기지국의 지속파(CW : Continuous Wave)를 제공받아야 하므로 반이중(Half-Duplex) 통신이 이루어지며, 지속파 전력으로 인하여 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 260m 이상이 되어야 한다. 그리고, 이 방식은 셀 크기가 10m 이내로 제한된다는 단점이 있다. 또한, 기지국의 연속적인 반송파의 전력이 크기 때문에 셀(Cell)간 간섭으로 인한 영향으로 주파수 재 사용률이 저하되는 단점과 기지국 가격이 상승하며 전파세기가 1W, 33dBm 정도로 강하게 되며 통신 반경이 협소해지는 기능 저하로, 다양한 개별 서비스나 타 시스템 또는 다른 부가통신서비스와 연동이 어렵게 되는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위하여 제안되어진 능동방식은, 차량 단말기와 노변 기지국간 무선 데이터 통신을 함에 있어 통신 셀 크기는 수 미터에서 수백 미터이고, 주파수 대역은 5.8GHz 대역을 사용하며 데이터 전송속도는 양방향 링크가 1Mbps 이상인 무선 패킷 통신 방식으로서, 노변 기지국과 차량 단말기 모두에 발진기를 내장하여 독립적인 통신 채널을 사용하며, 차량 단말기에 발진기를 내장하므로 회로가 복잡해져 단말기 당 가격이 다소 높은 단점이 있는 반면, 한 대의 노변 기지국이 여러 대 차량 단말기와 다중 접속을 지원하며, 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 최소 60m 이상으로 수동방식에 비해 셀 크기가 크고 주파수 재사용 특성이 우수한 장점이 있다.
이러한 장점에 의해, 기지국의 가격이 저렴해지고 10mW의 소출력 전파통신에 의해서도 넓은 통신영역을 확보할 수 있으며, 사용자 상호작용(Interactive) 서비스가 가능하고 다른 부가 통신 서비스에 확장이 용이해진다.
상술되어진 능동방식의 DSRC 시스템은 일반적인 육상교통 분야는 물론 항공기 이착륙, 선박안전 및 조난 선박 구조 등에 이용될 수 있으며 개인이동통신, 무선호출기 등의 기존 통신서비스의 사용 효율을 높이고 사용자 또는 이용자의 기호에 따라 다양하게 제공 가능하다.
이러한 종래 능동방식의 DSRC에 적용되는 차량 탑재 장치는 도 2에 도시된 바와 같은 프로스택 구조를 갖는다.
즉, 계층 1로서 노변 기지국의 물리계층으로부터 가공처리되어 1Mbps 전송속도로 전송되는 65바이트 단위의 서비스 데이터 유닛(이하 SDU : Service Data Unit)를 수신하여 차량 탑재 장치의 프로토콜 군으로 전송하는 물리(physical) 계층(10)과; 노변 기지국와 차량 탑재 단말 장치를 연결하는 물리 계층(10)의 사용을 관장하면서 프로토콜 데이터 단위(PDU : Protocol Data Unit)의 송·수신, 통신 채널에 대한 에러 검출, 메시지 데이터의 단순 암호화·복호화 및 통신 프레임 생성을 담당하는 MAC 계층(20); MAC 계층(20)으로부터 전달된 데이터에 대해 오류제어 및 오류 복원 기능을 수행하는 LLC계층(30); 응용계층으로서 3개의 커널 요소를 구성하여 노변 기지국 장치와 차량 탑재 장치간의 상호 통신이 가능하도록 하는 L7계층(40)이 순차적으로 적재되어 구성된다.
상술되어진 L7계층(40)에 구성되는 3개의 커널은 초기화 커널(I_KE), 전송 커널(T_KE), 방송 커널(B_KE)이고, 상기 초기화 커널(I_KE)은 응용계층의 수준에서 통신 초기화 기능을 수행하고, 상기 전송 커널(T_KE)은 대응되는 시스템의 상대(peer) 개체에 응용 프로토콜 데이터 유닛(APDU: Application Protocol Data Unit)의 전송하는 기능을 수행하고, 상기 방송 커널(B_KE)은 노변 기지국에서 수신된 방송형 메시지를 임시 관리하고 상위 에플리케이션의 요구에 맞는 방송형 메시지의 전송하는 기능을 수행한다.
상기와 같은 프로토콜 스택으로 이루어진 차량탑재장치는, 한국정보통신기술협회(TTA: Telecommunications Technology Association)의 2000년 10월 31일 제정 국내 표준 규격과 일본 국내 단일 규격인 ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)의 STD-T55의 규격에 따라 제작된 것이기 때문에, 노변 기지국이 차량 탑재 장치의 자원 관리를 할 수 있도록 신호체계를 규격화 한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc)의 P1455 국제 표준 규격을 수용하는 노변 기지국로부터 차량 단말 장치의 자원관리를 위한 명령어(command)가 전송되어도, 이를 인식할 수가 없어 노변 기지국이 차량 단말기의 자원을 효율적으로 관리할 수 없다는 문제점이 있었다.
그리고, 종래에는 상기 프로토콜 스택의 LLC계층(30)과 L7계층(40)이 C언어로 구성되어 있기 때문에, 언어의 특성상 이식성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc)의 P1455 국제 표준 규격을 수용하는 노변 기지국으로부터 전송되는 명령어를 인식하여 상기 노변기지국에 의해 차량 탑재 장치의 자원관리가 행해질 수 있도록 하는 차량 탑재 장치의 프로토콜 스택을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 통상적인 단거리 전용 고속 무선 통신을 설명하기 위한 구성도.
도 2는 종래 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치의 프로토콜 스택 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치의 프로토콜 스택 구성도.
도 4는 도 3에 도시된 TRM 계층과, L7 계층, LLC 계층 및 MAC 계층의 내부 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치와 노변 기지국간의 동작을 설명하기 위한 신호 흐름도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 물리계층
20 : 논리 매체 접속 제어 계층(MAC 계층)
30 : 논리 링크 제어 계층(LLC 계층) 31 : LLC 프로세스
40 : 응용계층(L7 계층) 41 : I_KE 프로세스
42 : B_KE 프로세스 43 : T_KE 프로세스
100 : TRM 계층 110 : 명령어 처리 프로세서
120 : TR 프로세스
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치는, 이동체에 설치되어 무선 채널을 통한 노변 기지국과의 통신을 통해 단거리 전용 고속 무선 통신을 행하고, 그 내부에 환경설정을 위한 초기화 정보가 저장된 메모리를 갖춘 노변 기지국 시스템에 있어서,
상기 노변 기지국의 물리계층으로부터 전송되는 서비스 데이터 유닛(SDU)을 전송받아 상위 계층으로 전달하고, 상기 상위 계층으로부터 전송된 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 SDU로 변환하여 상기 노변 기지국으로 전송하는 물리계층;
상기 물리계층의 상위에 구축되어 프로토콜 데이터 단위(PDU)의 송·수신, 통신 채널에 대한 에러 검출, 메시지 데이터의 단순 암호화·복호화 및 통신 프레임 생성을 담당하는 논리 매체 접속 제어 계층(MAC 계층);
상기 MAC 계층의 상위에 구축되어 논리적인 흐름 제어와 계층 내에서의 오규 제어 및 오류 복원을 담당하는 논리 링크 제어 계층(LLC 계층);
상기 LLC 계층의 상위에 구축되어 서비스 영역에 진입한 차량 단말 장치에 대한 정보를 관리하면서 단-대-단(Peer-to-Peer) 통신을 중계하는 응용 계층(L7 계층); 및
상기 L7 계층의 상위에 구축되어 상기 노변 기지국으로부터 전송되는 각종명령어를 분석하여 그 명령어에 따른 동작을 행하고, 상기 L7 계층과 상기 MAC 계층에 대한 초기화를 행하는 무선 통신 자원 계층(TRM 계층)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 3은 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 노변 기지국에 탑재되는 프로토콜 스택의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, L7 계층의 상위에 무선 통신 자원 관리 계층인 TRM 계층(100)이 적재되어 사용자에게 지능형 교통 시스템에서의 첨단교통관리붙야(ATMS), 첨단교통정보분야(ATIS), 첨단대중교통분야(APTS), 첨단화물운송분야(CVO), 첨단차량 및 도로분야(AVHS) 등이 에플리케이션을 가능하도록 한다.
TRM계층(100)의 주요 기능은 다음과 같다.
(1) 노변 기지국에서의 요구 명령(command) 처리
- 여러 서비스를 하는 노변 기지국의 요구 명령에 따라 소정 정보를 메모리에 저장하거나 메모리의 내용을 상기 노변 기지국으로 전송
- 노변 기지국의 요청에 따라 사용자에게 직접 디스플레이
(2) 차량 탑재 시스템 비이컨의 관리
- 비이컨과의 통신 채널(communication channel) 관리
- 비이컨의 환경 설정(configuration)과 상태 관리
- 비이컨의 묵음(mute) 처리
(3) 차량 탑재 시스템내의 자원(Resource) 관리
- 차량 단말기 내의 모든 메모리 관리
- 노변 기지국의 메모리 처리 관련 명령(command) 처리
(4) 차량 탑재 시스템과 연계된 외부 인터페이스(Interface) 관리
- 사용자의 디스플레이 창과 연계하여 RS-232C 인터페이스 관리
- 사용자의 경보 장치(Alarm) 관리
- 교통 카드 등의 카드 인터페이스 관리
- 차량 탑재 시스템의 키 패드 관리
상술되어진 기능을 수행하는 TRM 계층(100)은 지능형 교통 차량 시스템의 프로토콜 계층군과 서로 다른 프로세스로 생성된 에플리케이션으로 작동하므로 다양한 서비스 개발 환경을 제공할 수 있으며, 상기 지능형 교통 시스템 차량 탑재 시스템 관련 프로토콜 계층군에 영향을 미치지 않고 쉽게 분리가능하도록 설계되었다.
또한, 도 3에서 TRM 계층(100)의 상위에 구현된 API(50a)는 상기 차량 탑재 장치에 대한 입/출력장치와 상기 TRM 계층(100)간의 인터페이스를 행하는 기능을 수행한다. 본 발명에서는 상기 차량 탑재 장치에 대한 입력장치로 사용자 단말(terminal)을 예시하였으며, 출력장치로는 LCD(Liguid Crystal Display)를 예시하였다.
도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치의 주요 계층인 TRM 계층(100), L7 계층(40), LLC 계층(30)의 프로세스 구조를 설명한다.
TRM 계층에는 명령어 처리 프로세서(Com_P; 110), TR 프로세스(TR_P; 120)가 구성되고, L7 계층(40)에는 I_KE 프로세스(41), B_KE 프로세스(42), T-KE 프로세스(43)가 구성되고, LLC 계층(30)은 LLC프로세스(31)가 구성된다.
상술되어진 각 프로세스는 명령어 처리 프로세스(110)는 신호루트(S1)을 통해 TR 프로세스(120)와 연결되고, TR 프로세스(120)는 신호루트(S2,S3,S4,S5)를 통해 MAC계층(20), I_KE 프로세스(41), B_KE 프로세스(42), T_KE 프로세스(43)와 연결된다. 그리고, B_KE 프로세스(42)는 신호루트(S6)를 통해 T_KE 프로세스(43)와 연결되고, I_KE 프로세스(41)는 신호루트(S7,S8)를 통해 T_KE 프로세스(43), MAC 계층(20)과 연결되며, T_KE 프로세스(43)는 신호루트(S9)를 통해 LLC 프로세스(31)와 연결되고, LLC 프로세스(31)는 신호루트(S10)을 통해 MAC계층(20)과 연결된다.
이어서, 상술되어진 TRM 계층(100)에 구성된 프로세스의 동작을 설명한다.
명령어 처리 프로세스(110)는 메모리(140)에 저장된 OBE 정보를 읽고 그 정보를 TR 프로세스(120)로 전달하고, 이를 수신한 TR 프로세서(120)는 상기 정보를 이용하여 MAC 계층(20)의 초기화 정보(MAC 초기화 정보)와 L7 계층(40)의 초기화 정보(L7 초기화 정보)를 전달한다. 여기서, 메모리(140)는 차량 탑재 장치에 대한 기본적인 정보들이 저장되는 ROM과 서비스들에 대한 정보를 저장하는 RAM으로 구성되며, 명령어 처리 프로세스(110)는 사용자로부터 디스플레이가 요청되면 상기 RAM에 저장된 데이터를 사용자 터미널에 출력되게 한다.
TR 프로세스(120)는 상기 MAC 초기화 정보를 MAC 계층(20)으로 전달하여 MAC 계층(20)을 기동을 위한 환경설정을 행하도록 한 후, MAC 계층(20)으로부터 초기화 완료가 보고되면, 상기 L7 초기화 정보를 하위 계층인 L7 계층(40)의 I_KE 프로세스(41)로 전달하여 노변 기지국들과 통신하기 위한 초기 트랜잭션을 준비시킨다.
한편, 상기 MAC 초기화 정보는 FCMS(Frame Control Message Slot)에 들어가야 할 정보인 프로토콜 버전 식별자 : PVI 가 이에 해당하고, 상기 L7 초기화 정보는 전송-응용 프로토콜 데이터 단위(T-APDU), 제조업체(Manufacturer) 식별자, 고유(Individual) 식별자, 프로파일, 에플리케이션 리스트의 객체(element) 번호 등에 해당한다.
이 후, 차량 탑재 장치가 소정 노변 기지국의 통신영역에 들어가게 되면, L7 계층(40)의 I_KE 프로세스(41)는 노변 기지국과 통신을 위한 초기 메시지를 받아서 관련 정보를 가지고 TR 프로세스(120)에게 전달한다.
노변 기지국으로부터 서비스하고자 하는 메시지가 L7계층(40)의 T_KE 프로세스(43)를 통해 TR 프로세스(120)로 전달되면, TR 프로세스(120)는 그 메시지를 명령어 처리 프로세스(110)로 전달하고, 명령어 처리 프로세스(110)는 수신된 노변 장치의 요청 명령에 의거하여 메모리(140)을 읽거나 그 메모리(140)에 소정 데이터를 기록하고 그 처리 내용을 TR 프로세스(120)로 전송하여 노변 기지국의 요청 메시지 처리 내용을 전송한다.
또한, 명령어 처리 프로세스(110)는 노변 기지국에서 차량 탑재 장치의 메모리(140)에 접근할 수 있는지를 AccessControl 키를 사용하여 검증하고, 사용자의 요구 사항에 따라 메모리에 저장된 정보를 읽어서 사용자 터미널(70)로 전송하거나, TR 프로세스(120)로 전송하여 노변 기지국으로 전송 할 수 있게 한다. 상기 AccessControl 키는 서비스 사업자와 단말기 사용자간에 인증을 위하여 사용되는 키로서, 사용자가 ITS 서비스를 받고자 할 때 서비스 사업자에게 등록하는 단말기의 인증키 값으로서, 이 값을 명령어에 포함하여 전송한다.
이어서, L7 계층(40)과 LLC 계층(30)에 구성된 프로세스의 동작을 설명한다.
L7 계층(40)의 I_KE 프로세스(41)는 응용계층의 수준에서 통신 초기화의 기능을 수행하고, B_KE 프로세스(42)는 다중 응용기능이나 여러 차량탑재 장치에 대한 데이터의 수집, 방송과 탐색을 담당하는 기능을 수행하고, T-KE 프로세스(43)는 대응되는 시스템의 상대(peer) 개체에 응용 프로토콜 데이터 유닛(APDU: Application Protocol Data Unit)의 전송을 담당한다.
LLC 계층(30)의 LLC 프로세스(31)는 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)에 대한 송신을 시작하거나 수신을 시작하는 기능, 데이터의 논리적인 흐름을 제어하는 기능, 수신된 명령 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 해석하고 적절한 응답 프로토콜 데이터 유닛을 생성하는 기능, LLC 계층 내에서 오류 제어 및 오류 복원 기능을 수행한다.
특히, 본 발명에서는 TRM 계층(100), L7 계층(40), LLC 계층(30)을 SDL로 구현하여 특정 타겟보드 및 특정 RTOS간의 이식성을 개선시킬 수 있으며, 관련 표준안의 진화에 따른 본 프로토콜 스택의 수정, 개선 작업이 손쉬운 특징을 갖는다.
이어서, 도 4에 도시된 LLC 계층(30)의 하위에는 구현되는 MAC 계층(20)의 기능을 구체적으로 설명한다.
MAC 계층은 다른 계층과 달리 ANSI C(American National Standards Institute C)로 구현되는데, 이는 메모리(DPRAM)를 통한 하드웨어 FPGA(Field Programmable Gate Array)와의 통신을 신속하고 용이하게 수행하기 위함이다. 이러한 MAC 계층은 도로변에 위치한 한 대의 노변 기지국 시스템이 자신의 서비스 영역을 통과하는 불특정 다수의 차량과의 단 방향 또는 양방향 단거리 통신링크를 제공할 수 있는 수단을 제공한다. 통신 방법은 동기화 된 반 이중모드를 사용하며, 차량에서의 링크 초기 접속은 Slotted ALOHA 방식을 근간으로 한다.
또, MAC 계층(20)은 통신 프레임의 구조 및 채널 할당, 매체 접속 제어 부계층의 서비스 및 프리미티브, 노변 장치의 매체 접속 제어 처리 절차, 어드레싱, 통신 매체 제어 절차, 다중 접속 방식, 분리(Fragmentation) 및 결합(De-Fragmentation), 관리 정보 베이스(Management Information Base) 처리, 각종 큐들의 처리 등을 행한다. 특히, MAC 계층(20)은 노변 기지국 시스템과 차량 단말 장치를 연결하는 물리 매체의 사용을 관장하는데, 물리 매체의 접속은 노변 장치에 의해 관리되는 중앙 집중형 제어방법을 사용한다.
MAC 계층(20)에서 처리되는 통신 프레임은 시간 축 상에서 여러 개의 슬롯들로 이루어지는데, 각 슬롯들의 길이는 동일하며 데이터의 성격에 따라 프레임 제어 슬롯(FCMS : Frame Control Message Slot), 메시지 데이터 슬롯(MDS: MessageData Slot), 접속 요구 슬롯(ACTS: Activation Slot)으로 나뉘며, 이러한 슬롯으로 구성된 프레임은 각각 제어 프레임 제어 메시지 채널(FCMC), 메시지 데이터 채널(MDC), 접속요구채널(ACTC), 수신완료채널(ACKC)을 통해 전송된다.
이하, 상술되어진 바와 같이 구성된 차량 탑재 시스템의 동작을 도 5에 도시된 플로우차트를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5에서 L2 계층으로 표기된 계층은 LLC 계층. MAC 계층, 물리 계층을 뜻하며, 같은 계층 그룹의 의미에서 L2로 표기하였다.
우선, 차량 탑재 시스템에 전원이 들어오면, 상술되어진 바와 같이 구성된 차량 탑재 장치는, 초기 전원이 인가되면, TRM 계층(100)의 명령어 처리 프로세스(110)가 ROM(140)에 저장된 OBE 정보 중 MAC 초기화 정보와 L7 초기화 정보를 읽어와 그 초기화 정보를 TR 프로세스(120)로 전송하며, TR 프로세스(120)는 MAC 계층(20)으로 상기 MAC 초기화 정보를 전송하여 MAC 계층(20)을 초기화 시킨 후, L7 계층(40)의 I_KE 프로세스(41)로 상기 L7 초기화 정보를 전송하여 L7 계층을 초기화 시킨다.
그런 다음, TR 프로세스(120)는 RegisterApplicationVehicle 프리미티브(10)를 I_KE 프로세스(41)로 전송하여 차량 탑재 시스템 전체 계층을 기동시킨다. 이때, I_KE 프로세스(41)는 MLME_SCAN.request 프리미티브(20)를 L2 계층으로 전송하는데, MLME_SCAN.request 프리미티브(20)를 수신한 상기 L2 계층은 노변 기지국으로부터 송출되는 FCMC(Frame Control Message Channel)를 스캔하기 때문에, 본 발명에 해당하는 차량 탑재 장치가 소정 노변 기지국의 통신영역에 진입하게 되면, 상기 FCMC(Frame Control Message Channel)을 수신함으로써 노변 기지국과의 통신이 가능해지는 것인데, 상기 FCMC는 통신 파일과 슬롯 할당 정보가 포함되어 노변 기지국이 차량 탑재 장치로 채널 사용에 대한 제반 정보를 제공하기 위해 사용하는 채널로서, 노변 기지국에서는 상기 FCMC를 통해 통신 영역을 식별할 수 있게 된다.
상기 L2 계층은 소정 노변 기지국으로부터 FCMC(30)를 수신받으면, 이를 통해 통신 영역을 식별한 다음, MLME_SCAN.confirm프리미티브(40)를 차량 단말기의 L7 계층(40)의 I_KE 프로세스(41)로 전송한다. 이에 대해, I_KE 프로세스(41)는 실제 통신을 시도하는 MLME_ASSCIATE.request 프리미티브(50)를 상기 L2계층으로 전송하고, MLME_ASSCIATE.request 프리미티브(50)를 전송받은 상기 L2 계층은 ACTC(Active Channel: 60)를 통해 상기 MLME_ASSCIATE.request 프리미티브(50)를 노변 기지국으로 통보한다. 여기서, ACTC는 차량 탑재 장치가 노변 장치에게 메시지 데이터 슬롯의 할당을 요구하기 위하여 사용되는 채널이다.
이어, 노변 기지국으로부터 MDC(Message Data Cannel)을 통해 노변 기지국 측의 프로파일이 담긴 BST(Beacon Service Table)가 전송되면(100), 상기 L2 계층은 MLME_ASSOCIATE.confirm프리미티브를 통해 I_KE 프로세스(41)로 노변 기지국이 통신을 허락함을 통지하고(110), L7계층의 T_KE 프로세스(43)로 DL_UNITDATA.indication 프리미티브를 통해 실제 BST 데이터를 전송한 다음(120), 노변 기지국으로 정보수신의 성공을 통지하기 위해 ACKC를 보낸다(130) 여기서, 상기 MDC는 프레임 제어 슬롯 또는 다른 메시지 데이터 슬롯 뒤에 위치하여 노변기지국과 차량 탑재 장치 사이의 메시지 교환을 위해 사용되는 채널이고, 상기 ACKC는 메시지 수신에 성공하였음을 상대측에 통보하기 위해 사용되는 채널이다..
한편, 상기 DL_UNITDATA.indication 프리미티브를 전송받은 T_KE 프로세스(43)는 INITIALIZATION.indication 프리미티브를 이용하여 상기 BST를 I_KE 프로세스(41)로 전송하고, BST를 전송받은 I_KE 프로세스(41)는 통신 채널이 확립되었음을 NotifyApplicationVechicle 프리미티브를 통해 TRM 계층(100)의 TR 프로세스(120)로 통보하고, INITIALIZATION.response 프리미티브를 통해 VST(Vechicle Service Table)를 T_KE 프로세스(43)로 전달한다(160).
이어, T_KE 프로세스(43)는 DL_UNITDATA.request 프리미티브를 통해 상기 L2 계층으로 VST를 전달하고(170), 상기 L2 계층은 MDC에 상기 VST를 포함시켜 노변 기지국 측으로 전달한다(180).
이 상태에서 노변 기지국으로부터 MDC 채널을 통해 실제 데이터인 MSG(Message)가 전송되면(240), 상기 L2 계층은 DL_UNITDATA.indication 프리미티브를 통해 해당 데이터를 TRM 계층의 T_KE 프로세스(43)로 전달하고(250), T_KE 프로세스(43)는 해당 데이터를 Action.indication 프리미티브를 통해 TR 프로세스(120)로 전달한다(270).
한편, 상기 MDC 채널을 통해 전송되는 MSG는 노변 기국 측의 에플리케이션에서 차량 탑재 장치로 제공하는 서비스에 따른 데이터일 수도 있지만, 상기 노변 기지국 측에서 본 발명에 따른 차량 탑재 장치의 자원을 관리하기 위한 명령어(command) 일 수도 있으며, 상기 TR 프로세스(120)는 이를 구별하여 해당데이터가 노변 기지국 측의 에플리케이션에서 본 발명의 차량 탑재 장치로 제공되는 서비스에 따른 데이터이면 Display 프리미티브를 통해 해당 데이터를 LCD(130)로 전달하고(280), 해당 데이터가 노변 기지국 측에서 차량 탑재 장치의 자원을 관리하기 위한 명령어이면 이를 명령어 처리 프로세스(110)로 전달한다.
상술되어진 절차로 TR 프로세스(120)로부터 노변 기지국으로부터의 명령어를 전달받은 명령어 처리 프로세스(110)는 해당 명령어가 메모리(140)에 저장된 소정 데이터 요청인 경우, 상기 메모리(140)에 저장된 해당 데이터를 읽어와 com.response 프리미티브를 통해 TR 프로세스(120)로 전달하고, 상기 TR 프로세스(120)는 Action.response 프리미티브를 통해 L7 계층(40)의 T_KE 프로세스(43)로 전달한다(290).
이어서, 상기 Action.response 프리미티브를 전송받은 T_KE 프로세스(43)는 DL_UNITDATA.request 프리미티브를 통해 해당 데이터를 L2 계층으로 전달한다(300).
DL_UNITDATA.request 프리미티브를 전달받은 L2 계층이 노변 기지국으로부터 요청되어 상기 TRM 계층(100)으로부터 제공된 데이터를 노변 기지국 측으로 전송하므로서(310), 상기 노변 기지국이 본 발명에 따른 차량 탑재 장치에 구성된 메모리(140)에 저장된 데이터를 수집할 수 있게 된다.
참고로, 상기 노변 기지국으로부터 전송되는 명령어는 차량 탑재 장치의 메모리 독출(read)을 요청하는 명령어, 차량 탑재 장치의 메모리로 데이터 기록(write)을 요청하는 명령어, 차량 단말기의 순환성 큐(circular queue)에 대한 초기화를 요청하는 명령어, 사용자 인터페이스에 대한 설명을 요청하는 명령어, 차량 단말기의 트랜스폰더(Transponder)에 대한 일정 시간 동안의 동작 정지를 요청하는 명령어 등이다.
이러한 각 명령어는 여러 개의 필드로 구성되며, 각 필드에는 기능 수행을 위해 필요로 되는 데이터가 저장되고, 해당 명령어에 적합한 프리미티브를 통해 명령어 처리 프로세스(110)로 전달되기 때문에, 명령어 처리 프로세스(110)가 해당 명령어를 인식하여 그에 따른 동작을 행하여, 상기 노변 기지국의 요청에 따라 차량 탑재 장치의 자원을 관리할 수 있는 것이다.
도 5에서 설명되어진 각 프리미티브의 필드 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 상기 RegisterApplicationVehicle 프리미티브는 TRM 계층에서 L7 계층으로 서비스의 정보를 통하여 서비스 시작을 알리는 프리미티브로서, DSRC 에플리케이션 엔티티 ID를 지정하는 AID 필드, 장치 식별자를 지정하는 EID 필드, 각 서비스의 추가 정보를 지정하는 프로파일 필드, 상기 RegisterApplicationVehicle 프리미티브의 마지막을 식별하기 위한 필드 등으로 구성된다.
상기 MLME_SCAN.request 프리미티브는 L7 계층에서 L2 계층으로 링크 접속 요구를 위하여 통신 가능 지역의 진입 여부를 확인하기 위하여 요청하는 프리미티브로서, 파라미터는 포함하지 않는다.
상기 MLME_SCAN.conform 프리미티브는 L2 계층에서 전송되는 상기 MLME_SCAN.request 프리미티브의 처리 결과를 L7 계층으로 전달하기 위한 프리미티브로서, MLME(MAC Layer Management Entity)에 의해 확인된 FCMC의 서비스 코드값을 지정하는 서비스 코드 필드과, MLME에 의해 확인된 FCMC의 재접속 대기 시간 값을 지정하는 재접속 시간(release-time) 필드, MLME에 의해 확인된 FCMC내의 SIG필드의 연속 통신 영역 값을 지정하는 ccz-상태 필드, MLME에 의해 확인된 FCMC내의 SIG필드의 노변 장치의 송수신장치 식별값을 지정하는 tri_상태 필드 등으로 구성된다.
MLME_ASSOCIATE.request 프리미티브는 L7 계층에서 L2 계층으로 링크 접속 요구 서비스를 하기 위하여 보내지는 프리미티브로서, 차량 탑재 장치의 개별 링크 주소(LID 값)가 지정되는 링크 어드레스(link-addr) 필드, 차량 탑재 장치에서 링크 초기화 절차를 약식 모드로 할 수 있는지를 지정하는 init-모드 필드, 차량 탑재 장치에서 가능한 응용서비스 식별 플래그를 지정하는 에플리케이션-id 필드, 긴급한 링크 접속 요구인지를 나타내는 우선순위(priority) 필드 등으로 구성된다.
MLME_ASSOCIATE.conform 프리미티브는 상기 MLME_ASSOCIATE.request 프리미티브의 처리 결과를 L7 계층으로 전달하기 위한 프리미티브로서, 상태(status) 필드로 구성된다.
DL_UNITDATA.indication 프리미티브는 데이터 전송 서비스의 서비스 수신 프리미티브로서, 차량 탑재 장치의 개별 링크 주소를 지정하는 LID 필드, 데이터 필드를 전송한다.
INIT.indication 프리미티브는 L7 계층의 내부 프리미티브로서 T-KE 프로세스에서 DL_UNITDATA.indication 프리미티브로 받은 정보 중에서 데이터 필드 내에TAPDU 값이 Init인 경우 이를 I-KE 프로세스로 전송하기 위한 프리미티브로서, 차량 탑재 장치의 개별 링크 주소를 지정하는 LID 필드와, 노변 기지국로부터 전송받는 노변 기지국 정보인 BST 데이터를 저장하는 BST 데이터 필드 등으로 구성된다.
INIT.response 프리미티브는 상기 INIT.indication 프리미티브에 대한 처리 내역을 보내기 위한 I-KE 프로세서에서 T-KE 프로세서로 전송되는 프리미티브로서, 차턍 탑재 장치의 개별 링크 주소를 지정하는 LID 필드와, 차량 탑재 장치의 정보를 저장하는 VST 필드 데이터 필드 등으로 구성된다.
NotifyApplicationVehicle 프리미티브는 링크 접속이 이루어진 결과에 대한 정보를 L7 계층에서 TRM 계층으로 보내기 위한 프리미티브로서, 노변 기지국의 비이컨(Beacon) ID를 전송하기 위한 필드와, 서비스의 우선 순위를 지정하는 우선 순위(priority) 필드, EID 필드, LID 필드, 추가적으로 TRM에서 필요한 정보를 전송하기 위한 파라미터 필드 등으로 구성된다.
DL_UNIDATA.request 프리미티브는 링크 ID, 데이터, 응답 요청 필드를 전송한다.
DL_UNIDATA.indication 프리미티브는 링크 ID, 데이터 필드를 전송한다.
Action.indication 프리미티브는 노변 기지국에서 전송된 Action.request를 TRM 계층으로 전달해 주기 위한 프리미티브로서, AID 필드와, LID 필드, 자원 관리자 명령을 처리하는 액션(Action)을 정의하는 액션 타입 필드, 명령어(command)들이 포함되며 자원을 관리하기 위한 액션 파라미터 필드, 차량 탑재 장치의 응다을 요구할 것인지를 나타내는 필드, 비 확인형 연결형 모드(Unacknowledged Connectionless Mode: DL_UNIDATA.request 프리미티브와 DL_UNIDATA.indication 프리미티브)와 확인 연결형 모드(Acknowledged Connectionless Mode)의 응용계층과 L2 계층 사이에서 사용될 프리미티브를 결정하기 위한 필드 등으로 구성된다.
Action.response 프리미티브는 Action.indication 프리미티브의 처리 내역을 노변 기지국으로 전송하기 위한 프리미티브로서, AID필드와, LID 필드, EID 필드, 흐름제어필드, 명령어 처리에 따른 명령어를 포함시키기 위한 응답 파라미터 필드, 명령어의 처리 상황을 나타내기 위한 Return_code 필드 등으로 구성된다.
Display 프리미티브는 LCD로 응용계층에서 받은 Action.indication 프리미티브의 액션 타입에 따라 명령어의 처리 이전에 처리 내용을 디스플레이하기 위한 프리미티이다.
특히, 상술되어진 프리미티브들은 TTAS.KO-06.0025 권고안에 따른 것이다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 한국정보통신기술협회(TTA: Telecommunications Technology Association)의 2000년 10월 31일 제정 국내 표준 규격과 일본 국내 단일 규격인 ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)의 STD-T55의 규격 뿐 아니라, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc)의 P1455 국제 표준 규격을 수용하는 모든 노변 기지국과 양방향 통신이 가능하며 특히, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc)의 P1455 국제 표준 규격을 수용하는 노변 기지국으로부터 전송되는 차량 단말 장치의 자원관리를 위한 명령어(command)를 인식하여 그에 따른 동작을 행하므로써, 상기 노변 기지국이 차량 단말기의 자원을 효율적으로 관리할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 이동체에 설치되어 무선 채널을 통한 노변 기지국과의 통신을 통해 단거리 전용 고속 무선 통신을 행하고, 그 내부에 환경설정을 위한 초기화 정보가 저장된 메모리를 갖춘 노변 기지국 시스템에 있어서,
    상기 노변 기지국의 물리계층으로부터 전송되는 서비스 데이터 유닛(SDU)을 전송받아 상위 계층으로 전달하고, 상기 상위 계층으로부터 전송된 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 SDU로 변환하여 상기 노변 기지국으로 전송하는 물리계층;
    상기 물리계층의 상위에 구축되어 프로토콜 데이터 단위(PDU)의 송·수신, 통신 채널에 대한 에러 검출, 메시지 데이터의 단순 암호화·복호화 및 통신 프레임 생성을 담당하는 논리 매체 접속 제어 계층(MAC 계층);
    상기 MAC 계층의 상위에 구축되어 논리적인 흐름 제어와 계층 내에서의 오규 제어 및 오류 복원을 담당하는 논리 링크 제어 계층(LLC 계층);
    상기 LLC 계층의 상위에 구축되어 서비스 영역에 진입한 차량 단말 장치에 대한 정보를 관리하면서 단-대-단(Peer-to-Peer) 통신을 중계하는 응용 계층(L7 계층); 및
    상기 L7 계층의 상위에 구축되어 상기 노변 기지국으로부터 전송되는 각종 명령어를 분석하여 그 명령어에 따른 동작을 행하고, 상기 L7 계층과 상기 MAC 계층에 대한 초기화를 행하는 무선 통신 자원 계층(TRM 계층)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TRM 계층은 상기 노변 기지국으로부터 전송되는 명령어를 해석하여 그 명령에 따라 상기 메모리에 저장된 데이터를 읽어와 상기 노변 기지국 측으로 전송하거나 상기 노변 기지국으로부터 전송된 데이터를 상기 메모리에 저장하는 명령어 처리 프로세스(Com_p)와;
    상기 명령어 처리 프로세스로부터 전달되는 데이터를 상기 L7 계층으로 전달하고, 상기 L7 계층으로부터 전달되는 데이터를 상기 명령어 처리 프로세스로 전달하거나 디스플레이스단으로 전달하는 TR 프로세스로 이루어진 특징으로 하는 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 명령어 처리 프로세스는 초기 전원이 인가되면, 상기 메모리에 저장된 초기화 정보를 읽어와 상기 TR 프로세스로 전달하면, 상기 TR 프로세스가 상기 MAC 계층을 초기화시킨 다음 상기 L7 계층을 초기화시켜, 상기 차량 탑재 장치를 통신가능한 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LLC 계층과, 상기 L7 계층, 상기 TRM 계층은 SDL(Specification and Description Language)로 구현되는 것을 특징으로 하는 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 TRM 계층은 API(Application Programming Interface)를 통해 상기 노변 기지국으로부터 전송된 데이터를 출력하기 위한 디스플레이장치와, 사용자로부터의 데이터를 입력받기 위한 사용자 터미널이 연결된 것을 특징으로 하는 단거리 전용 고속 무선 통신 기반의 차량 탑재 장치.
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