KR100639965B1 - 차량환경에서의 핸드오버 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 차량환경에서의 핸드오버 방법은 차량탑재장치와 통신중인 제1노변장치가 상기 차량탑재장치의 핸드오버를 지원하는 방법에 있어서, 상기 차량탑재장치로부터 그 위치정보와 핸드오버정보를 수신하는 단계; 상기 위치정보를 기초로 핸드오버후 통신을 수행할 제2노변장치를 결정하고 상기 제2노변장치와 핸드오버에 필요한 정보를 송수신하는 단계; 및 상기 차량탑재장치로 핸드오버 명령을 송신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 시속 200Km 이하의 텔레매틱스 차량 이동 환경에서 텔레매틱스 차량 무선 통신 시스템의 WAVE 노변장치와 WAVE차량 탑재 장치 사이에 핸드오버를 제공하여 텔레매틱스 서비스를 끊김 없이 제공하게 된다.

Description

차량환경에서의 핸드오버 방법{Method for handover in WAVE system}

도 1은 WAVE 시스템에서 핸드오버를 제공하기 위한 셀 구성방법의 예를 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1의 셀구성하에서 통신 채널의 구조를 보여주는 도면이다.

도 3은 도 1의 RSE와 OBE가 사용하는 채널에 따라 시간축상에서의 데이터 프레임을 보여주는 도면이다.

도 4는 도1의 RSE와 OBE가 핸드오버 발생시 각각 전송해야 하는 핸드오버 관련 MAC 정보 필드를 보여주는 도면이다.

도 5는 도 1의 RSE간에 핸드오버 발생시 각각 전송해야 하는 핸드오버 관련 메시지를 보여주는 도면이다.

도 6은 도 1의 핸드오버 중인 OBE와 현재 통신 중인 RSE 그리고 핸드오버 대상 RSE 사이에서 발생하는 메시지의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 7은 도 1의 OBE의 핸드오버시 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 8은 도 6의 OBE와 현재 통신 중인 RSE간의 핸드오버시 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 9는 도 6의 OBE가 핸드오버를 할 대상RSE의 핸드오버의 동작을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 차량환경에서의 핸드오버에 관한 방법에 관한 것으로서, 특히 OFDM 변복조 방식을 이용한 패킷 데이터 통신 기술 중에 시속 200 Km 이하 이동환경의 무선 패킷 통신 시스템에서 핸드오버를 지원하는 방법에 관한 것이다.

텔레매틱스 무선 통신 방식은 노변장치(이하 "RSE"라고 한다)와 차량탑재장치(이하 "OBE"라고 한다)간에 500 m 정도의 통신 반경 내에 양방향 통신을 통하여 정보의 교환을 가능하게 하는 차량-노변 장치간의 전용 통신을 말한다. 현재까지 텔레매틱스 차량 이동 무선 환경에서 패킷 통신용으로 개발되어 사용 중인 시스템으로는 1Mbps 데이터 전송률을 가지고 100m 통신영역의 ASK 변조방식 DSRC 시스템이 있으며, 10 Mbps급 OFDM 변조 방식의 WAVE(Wire Access in Vehicular Environments) 무선 통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

국내에는 현재 1 Mbps DSRC 시스템이 TTA 규격 TTAS.KO-06.0025에 따라 개발 및 상용화되어 할당 받은 5.795 GHz ~ 5.815 GHz, 5.835GHz ~ 5.855 GHz 대역에서 설치 운용되고 있다. 또한 기존 1Mbsp DSRC 시스템에서 제공되는 저속의 서비스뿐만 아니라 보다 고속 멀티미디어 서비스를 제공하기 위하여 통신 반경이 확장된 보다 고속의 WAVE 시스템이 개발이 진행되고 있다.

이때 텔레매틱스 시스템이 설치되어 서비스를 제공할 때 OBE가 끊김 없는 서비스를 받으려면 RSE간 무선링크를 유지해 주는 핸드오버 방식의 지원이 필수적이 되어 핸드오버를 제공하지 못하면 연속적인 서비스가 불가능한 문제점이 생기게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, TDD방식과 OFDM 변복조 방식을 사용하는 WAVE 무선 통신 시스템에서 빠른 속도로 이동하는 OBE의 RSE간 핸드오버를 제공하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 노변장치의 핸드오버 수행방법은 차량탑재장치와 통신중인 제1노변장치가 상기 차량탑재장치의 핸드오버를 지원하는 방법에 있어서, 상기 차량탑재장치로부터 그 위치정보와 핸드오버정보를 수신하는 단계; 상기 위치정보를 기초로 핸드오버후 통신을 수행할 제2노변장치를 결정하고 상기 제2노변장치와 핸드오버에 필요한 정보를 송수신하는 단계; 및 상기 차량탑재장치로 핸드오버 명령을 송신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 노변장치의 핸드오버 수행방법은 차량탑재장치와 통신중인 노변장치로부터 핸드오버 메시지를 수신하는 단계; 상기 차량탑재장치의 아이디를 비콘으로 무선 채널을 할당하고 그 결과를 상기 노변장치로 송신하는 단계; 및 상기 차량탑재장치와 통신을 개시하지 못하였으면 핸드오버 시간 초과여부를 검사하여, 시간을 초과하였으면 상기 차량탑재장치에 대한 채널 할당을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 차량탑재장치의 핸드오버 수행방법은 통신중인 제1노변장치와 인접한 적어도 하나 이상의 제2노변장치로부터 식별신호를 수신하는 단계; 자신의 위치정보와 핸드오버 알림 정보를 상기 제1노변장치로 송신하는 단계; 및 상기 제1노변장치로부터 핸드오버 메시지를 수신하였으면 상기 제2노변장치의 통신채널로 주파수를 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 핸드오버 방법의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 WAVE 시스템에서 핸드오버를 제공하기 위한 셀 구성방법의 예를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 셀구성하에서 통신 채널의 구조를 보여주는 도면이다.

일반적으로 WAVE RSE(Road Side Equipment) 및 OBE(On Board Equipment)는 10MHz 대역폭, 시분할 듀플랙스(TDD: Time Division Duplex) 방식, 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용한다. 통신 영역은 500 미터이고 추가적인 장치에 의하여 확장이 가능하다. 주파수 대역폭은 10MHz 두 채널을 사용하여 총 20MHz이다.

도 1을 보면 OBE(107)가 RSE(101)통신 영역과 RSE(102) 통신 영역에서 통신링크를 유지하면서 핸드오버 하는 상황을 보여주고 있다. 도 1을 보면 알 수 있듯이 셀룰러 시스템의 육각 셀 구조가 아니고 도로를 중심으로 셀이 구성되어야 하는 특징을 이용하여 하나의 RSE, 그리고 그와 인접하는 RSE의 중첩되는 통신영역은 오직 두 개의 RSE(예를 들면, 104와 105)로 구성되도록 한다. 그렇게 하면 중첩되는 통신영역에서 RSE는 OBE와 통신시 도 2에 도시된 바와 같은 채널 중 한 방법(201 또는 202)을 사용하여 통신을 하게 된다.

중첩영역의 RSE 수를 살펴보면, 도 2의 경우 중첩된 RSE의 수는 두 개이며, 그 수 2에 모뎀에서 사용하는 대역폭을 곱하면 시스템이 사용하는 대역폭이 된다. 도 2의 경우 필요한 채널의 수인 2에다 통신 대역폭 10MHz를 곱하면 총 시스템 대역폭이 20MHz가 된다. 이와 같이 결정하면 중첩영역 내에서 서로 다른 채널(도 2의 채널1과 채널2)을 사용하여 통신하는 RSE간 간섭을 방지할 수 있다.

좀 더 자세히 살펴보면, 201의 구조는 10 MHz 대역을 한 개의 채널로 하여 두 개의 10MHz 채널을 각각 사용하여 OFDM 변조하여 독립적으로 동작하는 구조이다. 채널 당 통신 대역폭은 10MHz이며 핸드오버를 위한 전체 시스템 대역폭은 인접 RSE와의 간섭을 배제하기 위하여 두 개의 10MHz 대역으로 구성된다.

한편 202의 구조는 20 MHz 대역을 OFDM 변조하여 생성된 부반송파를 두 채널로 나누어 각각 한 채널을 인접 RSE에 할당하는 구조이다. 통신 대역 폭은 20MHz이고 이 대역폭 내의 OFDM 부반송파를 두 채널로 나누어서 각각의 RSE가 사용한다.

도 3은 도 1의 RSE와 OBE가 사용하는 채널에 따라 시간축상에서의 데이터 프레임을 보여주는 도면이고, 도 4는 도1의 RSE와 OBE가 핸드오버 발생시 각각 전송해야 하는 핸드오버 관련 MAC 정보 필드를 보여주는 도면이다. 그리고 도 5는 도 1의 RSE간에 핸드오버 발생시 각각 전송해야 하는 핸드오버 관련 메시지를 보여주는 도면이다.

중첩영역 내에서 무선 채널을 사용하는 예를 도 3에서 볼 수 있다. 한 RSE가 도 2의 채널 1을 사용하여 프레임을 전송하면 인접한 다른 RSE는 주파수 상 중첩되지 않는 도 2의 채널 2를 사용하여 프레임을 전송함으로써 OBE는 채널 1과 채널 2의 두 신호 사이 간섭 없이 신호를 구별하여 통신할 수 있다.

RSE와 OBE간에 핸드오버 시 필요한 핸드오버 관련 필드 정보는 도 4를 보면 알 수 있다. 도 4의 OBE에서 RSE로 송신되는 핸드오버 관련 MAC PDU(400)는 현재 RSE와 통신중인 OBE가 인접 RSE의 통신 프레임을 수신하였음을 알리기 위한 핸드오버 알림 필드(401), 현 OBE의 위치를 나타내는 OBE 위치 정보 필드(402)와 각 OBE를 식별하는 OBE ID 필드(403)를 포함하고 있다. 도 4의 RSE에서 OBE로 전송해야 하는 핸드오버 관련 MAC PDU(410)는 OBE에게 핸드오버를 시작하라는 핸드오버 명령 필드(411)와 각 OBE를 식별하는 OBE ID필드(412)를 포함하고 있다.

도 5는 RSE간에 주고 받아야 할 핸드오버 관련 메시지를 보여주고 있다. 도 5의 첫번째 메시지(500)는 현재 OBE와 통신 중인 RSE가 핸드오버 대상 RSE에게 핸드오버를 위한 무선 채널 할당 요구를 위하여 전송하는 메시지 정보로서, 메시지를 식별하는 핸드오버 채널할당 요구 메시지 ID필드(501), 핸드오버를 요구하는 RSE를 식별하는 핸드오버 요구 RSE ID 필드(502), 그리고 핸드 오버 대상 OBE를 식별하는 핸드오버 OBE ID 필드(503)로 구성된다.

도 5의 두번째 메시지(510)는 핸드오버 대상 RSE가 핸드오버 요구 RSE에게 전송하는 메시지 정보로 메시지를 식별하는 핸드오버 채널 할당 응답 메시지 ID 필 드(511), 핸드오버 대상 RSE를 식별하는 핸드오버 대상 RSE ID 필드(512), 그리고 무선 채널을 할당한 핸드오버 할 OBE를 식별하는 핸드오버 OBE ID(513)로 구성된다.

도 6은 본 발명에 의한 핸드오버 메시지 흐름을 나타내고 있다.

현재 한 채널로 RSE와 통신중인 한 OBE가 다른 채널로 통신하는 인접한 RSE의 통신을 탐지하였다면 현재 통신중인 RSE로 현 위치 정보와 핸드오버 알림 정보를 전송한다(S600).

현재 통신 중인 RSE는 수신한 OBE의 위치 정보와 인접 RSE들의 위치 정보가 차가 최소가 되는, 즉 가장 가까운 인접 RSE를 선택하여 핸드오버 대상 RSE를 결정한다. 결정한 핸드 오버 대상 RSE로 OBE ID 정보를 포함한 핸드오버 요구 메시지를 전송한다(S601).

핸드오버 요구 메시지를 수신한 핸드오버 대상 RSE는 핸드오버 채널 할당 응답 메시지를 보내고 대상 OBE를 위한 무선 채널을 할당한다(S603).

현재 통신중인 RSE가 핸드오버 채널 할당 응답 메시지를 수신한 후 핸드오버 대상 OBE에게 핸드오버 명령 메시지를 전송하고 링크를 종료한다(S604).

핸드오버 대상 RSE는 핸드오버 대상 RSE 채널로 채널을 변경한 OBE에게 채널을 할당한 비콘을 송신하고(S605), 핸드오버 명령 메시지를 수신한 핸드오버 OBE는 핸드오버 대상 RSE 채널로 통신 채널을 변경한 후 통신 링크를 전환하고 데이터 송수신을 재개한다(S606).

이제, 네트워크의 구성 주체별로 핸드오버 과정을 좀 더 상세하게 살펴보도 록 한다.

도 7은 도 6에서 OBE가 수행하는 핸드오버 절차를 나타낸 것이다.

RSE와 통신중이면(S701) 인접한 RSE로부터 프리엠블을 계속 확인하여 수신여부를 검증(S702)하다가, 그 프리엠블을 수신하게 되면 자신의 위치정보와 핸드오버 알림 정보를 현재 통신중인 RSE에 알려주게 된다(S703).

그에 따른 핸드오버 명령 메시지를 수신하게 되면(S704) 상기 인접한 RSE 즉 핸드오버 대상 RSE의 통신채널로 통신주파수를 변경(S705)한 후, 상기 핸드오버 대상 RSE와 통신을 수행하게 된다(S706).

도 8은 도 6에서 현재 OBE와 통신 중인 RSE가 수행하는 핸드오버 절차를 나타낸 것이다.

먼저 현재 통신중인 OBE가 핸드오버 알림 정보를 송신하는지를 확인한다(S801). 상기 핸드오버 알림 정보가 수신되면, 상기 OBE의 위치정보를 이용하여 최소거리 결정 알고리즘을 적용하여 핸드오버 대상 RSE를 결정하게 된다(S802).

위 단계에서 결정된 핸드오버 대상 RSE로 핸드오버 채널 할당을 요구하는 메시지를 전송한 후(S803), 핸드오버 채널 할당 응답을 성공적으로 수신하였으면(S804), 핸드오버 명령 메시지를 상기 OBE로 송신한 후에 자신과 상기 OBE간의 링크는 종료시킨다(S805).

도 9는 도 6에서 핸드오버 대상 RSE가 수행하는 핸드오버 절차를 나타낸 것이다.

다른 RSE로부터 핸드오버 메시지를 수신하게 되면(S901), 핸드오버 대상 ID 를 비콘으로 무선채널을 할당하게 되며(S902), 이 결과 즉 핸드오버 대상 OBE에 무선채널을 할당했음을 상기 다른 RSE 즉 핸드오버를 요구하는 RSE에 알려주게 된다(S903).

상기 핸드오버를 요구하는 RSE의 조치 결과(즉 도 8의 단계를 수행한 결과), 핸드오버 대상 OBE와 통신이 되었으면(S904), 성공적으로 핸드오버가 된 것이므로 통신을 계속 수행하고, 만약 그렇지 않으면(S904) 핸드오버 시간을 초과하였는지를 확인하여(S905), 초과하지 않았으면 상기 S904과정을 반복하고, 초과하였으면 핸드오버 대상 OBE를 목록에서 삭제하고 채널 할당을 중단하는 조치를 취하게 된다(S906).

본 발명에 의한 차량환경에서의 핸드오버 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 로서 구현되는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 핸드오버 방법은, 시속 200Km 이하의 텔레매틱스 차량 이동 환경에서 텔레매틱스 차량 무선 통신 시스템의 WAVE 노변장치와 WAVE차량 탑재 장치 사이에 핸드오버를 제공하여 텔레매틱스 서비스를 끊김 없이 제공하게 된다.

Claims (6)

1. 차량탑재장치와 통신중인 제1노변장치가 상기 차량탑재장치의 핸드오버를 지원하는 방법에 있어서,

   (a) 상기 차량탑재장치로부터 그 위치정보와 핸드오버정보를 수신하는 단계;

   (b) 상기 위치정보를 기초로 핸드오버후 통신을 수행할 제2노변장치를 결정하고 상기 제2노변장치와 핸드오버에 필요한 정보를 송수신하는 단계; 및

   (c) 상기 차량탑재장치로 핸드오버 명령을 송신하는 단계;를 포함하며,

   상기 (b)단계는

   (b1) 상기 위치정보를 입력값으로 하는 최소거리결정 알고리즘에 의하여 상기 차량탑재장치와 가장 가깝고 상기 제1노변장치와 중첩되는 통신 영역을 가지면서 OFDM 변조후 생성된 부반송파를 분할한 주파수 영역을 상기 제1노변장치와 각각 나누어 가지는 노변장치를 상기 제2노변장치로 결정하는 단계;

   (b2) 상기 제2노변장치로 핸드오버 채널 할당을 요구하는 단계; 및

   (b3) 상기 제2노변장치로부터 상기 채널 할당에 대한 긍정적인 응답을 수신하였으면 상기 차량탑재장치로 핸드오버 명령을 송신하고 링크를 종료시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노변장치의 핸드오버 수행 방법.는 것을 특징으로 하는 노변장치의 핸드오버 수행 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. (a) 통신중인 제1노변장치와 인접하며, 상기 제1노변장치와 중첩되는 통신 영역을 가지는 적어도 하나 이상의 제2노변장치로부터 식별신호를 수신하는 단계;

   (b) 자신의 위치정보와 핸드오버 알림 정보를 상기 제1노변장치로 송신하는 단계; 및

   (c) 상기 제1노변장치로부터 핸드오버 메시지를 수신하였으면 상기 제2노변장치의 통신채널로 주파수를 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량탑재장치의 핸드오버 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 (b)단계는

   GPS를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 상기 위치정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량탑재장치의 핸드오버 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 식별신호는

   상기 차량탑재장치와 노변장치간에 송수신되는 프리엠블신호이며,

   상기 제2노변장치의 통신채널은 상기 제1노변장치의 통신채널과 주파수 영역이 상이하며, 상기 주파수 영역은 OFDM 변조후 생성된 부반송파를 두 채널로 나누어 분할한 것 중의 하나임을 특징으로 하는 차량탑재장치의 핸드오버 방법.

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