KR100921775B1 - 노변장치와 차량장치 간의 통신 방법 - Google Patents

노변장치와 차량장치 간의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노변장치와 차량장치 간의 통신 방법에 관한 것이다.
본 발명에서, 노변장치는 등록을 요청하는 차량장치들에게 적은 수의 고유코드 및 다수의 시간슬롯을 할당한다. 그리고, 차량장치와의 통신 채널을 프레임구간과 비프레임구간으로 구분하고, 프레임구간에서는 각 차량들이 할당된 고유코드 및 시간슬롯을 이용하여 전송하는 정보를 수집하고, 비프레임구간에서는 차량장치와의 통신을 수행한다.
Figure R1020070124492
노변장치, 차량장치, PCF, DCF

Description

노변장치와 차량장치 간의 통신 방법{The Communication method between road side unit and on-board units}
본 발명은 노변장치와 차량장치 간의 통신 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-039-01, 과제명: VMC 기술 개발].
일반적으로, 액세스 포인트(Access Point, AP)와 무선 노드는 DCF(distributed Coordinated Function) 또는 PCF(Point Coordinated Function) 방식을 통해 서로 간의 통신을 수행한다. DCF 방식으로 통신을 수행하는 경우에는, AP와 각 무선 노드 중 채널 경쟁을 통해 채널을 먼저 점유하는 장치가 송신을 개시한다. 반면에, PCF 방식으로 통신을 수행하는 경우, AP는 모든 무선 노드들을 순차적으로 폴링한다. 이때, AP는 폴링 대상이 되는 무선 노드에게 보낼 데이터가 있는 경우 폴링 메시지와 데이터를 같이 전달하고, 해당 무선 노드에게 보낼 데이터가 없는 경우에는 폴링 메시지만 전달한다. 그리고, 폴링 메시지를 수신한 무선 노드는 AP로 전송할 데이터가 없는 경우에는 응답 메시지만 전송하고, AP로 전송할 데 이터가 있는 경우에는 데이터와 응답 메시지를 같이 전달한다.
한편, 노변장치와 차량장치 간의 통신 시, 노변장치는 차량장치들로부터 아이디(ID), 주소, 속도, 위치 등의 차량 정보들을 수집해야 할 필요가 있다. 이때, DCF 방식을 사용하여 통신하면, 채널 경쟁을 통해 채널을 먼저 점유하는 차량장치만이 데이터를 전송할 수 있으므로 정보 전송을 하지 못하는 차량장치가 발생할 수 있다. 반면에, PCF 방식을 사용하여 통신하면, 모든 차량장치에 대해 폴링을 수행해야 하므로, 정보 수집 시간이 오래 걸리고 대역을 많이 사용하는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 노변장치와 차량장치 간에 효율적인 통신 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 노변장치가 차량장치와 통신하는 방법은,
적어도 하나의 차량장치로부터 등록요청을 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 차량장치 각각에 대해 고유코드 및 시간슬롯을 할당하는 단계; 제1 구간 동안 상기 적어도 하나의 차량장치로부터 대응하는 고유코드 및 시간슬롯을 이용하여 전송되는 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제1 구간과 다른 제2 구간 동안 상기 적어도 하나의 차량장치와 충돌회피기능 부착 반송파감지 다중접속기반의 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 차량장치가 노변장치와 통신하는 방법은,
비콘을 수신하는 단계; 상기 비콘이 제1 구간에 대응하면, 상기 노변장치로부터 할당 받은 고유코드로 대역 확산된 차량정보를 상기 노변장치로부터 할당 받은 시간슬롯을 통해 전달하는 단계; 및 상기 비콘이 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에 대응하면, 상기 노변장치와 충돌회피기능 부착 반송파감지 다중접속기반의 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 노변장치는 차량장치에 적은 수의 고유코드와 다수의 시간슬롯을 할당함으로써, 차량장치의 수에 따라 대역을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 하나의 채널을 프레임구간과 비프레임구간으로 구분하고, 정보수집과 통신에 각각 이용함으로써, 차량장치들로부터 효율적으로 정보를 수집할 수 있고, PCF 방식으로 비프레임구간을 운용 시 불필요한 폴링을 제거할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치(road side unit)와 차량장치 간의 통신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치와 차량장치 간의 통신 채널의 일 예를 도시한 것이다.
도 1을 보면, 노변장치와 차량장치 간의 통신 채널은 노변장치와 차량장치 간에 충돌회피기능 부착 반송파감지 다중접속(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, CSMA/CA) 기반의 디씨에프(Distributed Coordinated Function, DCF) 방식 또는 폴링(polling) 기반의 피씨에프(Point Coordinated Function, PCF) 방식으로 통신을 수행하는 비프레임구간(100)과 차량장치들이 각 차량장치 별 고유코드와 시간슬롯을 이용해 노변장치로 정보를 전달하는 프레임구간(200)으로 분류된다. 비프레임구간(100)은 또한, 노변장치가 차량장치들로부터 등록요청을 수신하고, 이에 기초해 차량장치들을 등록하고 고유코드 및 시간슬롯을 할당하는 구간인 등록구간(110)과 일반적인 정보 송수신을 위해 통신을 수행하는 구간인 통신구간(120)으로 분류될 수 있다.
한편, 노변장치는 차량장치와 프레임구간 및 비프레임구간의 동기를 맞추기 위해 프레임구간의 시작 및 비프레임구간의 시작을 알리는 비콘(beacon)을 차량장치로 전달한다. 또한, 차량장치가 등록구간(110)과 통신구간(120)을 구분하여 인지할 수 있도록 이 두 구간을 구분하기 위한 비콘을 차량장치로 전달할 수도 있다.
한편, 비프레임구간(100)을 등록구간(110) 및 통신구간(120)으로 분류하는 방법은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 비프레임구간(100)을 분류하지 않고, 비프레임구간(100) 내 어느 구간에서나 노변장치가 차량장치로부터 등록요청을 수신하는 것 또한 가능하다. 이 경우, 노변장치는 등록구간(110)과 통신구간(120)을 구분하기 위한 비콘을 차량장치들로 전달하지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치의 차량장치와의 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2를 보면, 노변장치는 우선 등록구간 내에 하나 이상의 차량장치로부터 등록요청이 수신되면(S101), 등록을 요청한 차량장치의 수에 기초해 프레임 구간에 할당할 시간슬롯 수를 결정한다(S102).
할당할 시간슬롯 수가 결정되면, 노변장치는 등록을 요청한 차량장치 별로 고유코드 및 시간슬롯을 각각 할당한다(S103). 이때, 노변장치는 복수의 차량장치에게 동일한 고유코드를 할당하고, 동일한 고유코드를 할당한 복수의 차량장치에 서로 다른 시간슬롯을 할당하는 방법을 사용할 수 있다. 이런 방식을 사용하는 경우, 노변장치는 적은 수의 고유코드를 차량장치들에게 할당함으로써 빈 고유코드 발생으로 인한 대역낭비를 최소화할 수 있다.
한편, 노변장치가 고유코드 및 시간슬롯을 할당하는 방법으로는 매 등록구간마다 해당 등록구간에 등록요청을 수행한 차량장치들 모두에 대해 고유코드 및 시간슬롯을 재할당하는 방법을 사용할 수 있고, 등록 해지된 차량장치에게 할당되었던 고유코드 및 시간슬롯을 새로 등록하는 차량장치에게 재할당하는 방법을 사용할 수도 있다. 전자의 경우 노변장치는 전체 재할당을 통해 빈 고유코드나 빈 시간슬롯이 발생하는 것을 방지할 수 있어 프레임구간을 줄이는 효과가 있다. 반면에, 후자의 경우 노변장치는 등록 해지되거나 새로 등록되는 차량장치에 대해서만 고유코드 및 시간슬롯의 할당을 고려하면 되므로 할당시간을 줄이는 효과가 있다.
또한, 고유코드 및 시간슬롯을 할당하는 다른 방법으로는 등록 해지된 차량장치들로 인해 시간슬롯의 앞부분이 전부 비었을 경우, 프레임구간 시작을 알리는 비콘에 슬롯의 일괄 이동을 표시함으로써 시간슬롯 전체를 시프트(left shift)하여 사용하도록 하는 방법을 사용할 수도 있다. 이러한 방법은, 이동하는 차량장치의 특성 상 먼저 등록되어 앞부분의 시간슬롯을 할당 받은 차량장치가 먼저 통신영역을 벗어나 등록 해지될 가능성이 큰 점을 이용하여 슬롯의 재할당을 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 장점이 있다. 한편, 이러한 시간슬롯 전체를 시프트 하는 방법을 사용하기 위해서는, 노변장치는 실제 할당하는 시간슬롯의 수보다 많은 수의 시간슬롯을 순환적으로 관리해야 한다.
전술한 바와 같이 등록을 요청한 각 차량장치 별로 고유코드 및 시간슬롯을 할당하여 차량장치의 등록을 마친 노변장치는, 각 차량장치 별로 할당된 고유코드 및 시간슬롯에 대한 정보를 등록응답에 포함시켜 전달한다. 그리고, 비콘을 차량장치들에게 송신함으로써 비프레임구간 내에서 등록구간이 끝나고 통신구간이 시작됨을 알린다. 여기서, 등록구간이 끝났음을 알리는 비콘의 송신은 비프레임구간을 등록구간과 통신구간으로 구별하여 사용하는 경우에 수행되며, 비프레임구간 내 어느 구간에서나 차량장치의 등록이 가능하도록 설계된 시스템에서는 등록구간과 통신구 간을 구별하기 위한 비콘의 송신은 생략된다.
한편, 노변장치는 비프레임구간이 끝나고 프레임구간이 시작되면, 프레임구간이 시작됨을 알리는 비콘을 차량장치들에게 송신한다(S104). 그리고, 이를 수신한 차량장치들로부터 각자 할당 받은 고유코드 및 시간슬롯을 이용하여 송신된 정보들을 수집한다(S105). 이때, 송신되는 정보들은 차량장치에 대응하는 아이디(ID), 주소, 위치, 속도, 송신요청 등의 차량정보를 포함할 수 있다.
프레임구간에 주어진 시간슬롯 동안 차량장치들로부터 정보를 수집한 노변장치는, 정해진 시간슬롯이 경과하면 프레임구간이 끝나고 비프레임구간이 시작됨을 알리는 비콘을 송신한다(S107). 이후, 비프레임구간이 시작되면 노변장치는 차량장치와 CSMA/CA 기반의 DCF 또는 PCF 방식으로 통신을 수행한다(S108). 이때, 비프레임구간을 PCF 방식으로 운용하는 경우, 노변장치는 프레임구간 동안 차량장치들로부터 송신요청을 포함하는 정보를 수집하고, 송신요청을 전달한 차량장치에 대해서만 폴링 메시지를 전달함으로써 불필요한 폴링을 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량장치의 노변장치와의 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 차량장치는 노변장치로부터 비콘이 수신되면(S201), 해당 비콘이 비프레임구간에 대응하는지 아니면 프레임구간에 대응하는지 판단한다(S202). 그리고, 해당 비콘이 프레임구간에 대응하면 즉, 프레임구간의 시작을 알리기 위한 것이면, 노변장치에 등록을 통해 할당받은 고유코드 및 시간슬롯이 있는 경우, 해당 시간슬롯에 해당 고유코드로 대역확산한 차량정보를 노변장치로 전 달한다(S203).
반면에 해당 비콘이 비프레임구간에 대응하면, 차량장치는 해당 비콘을 이용하여 대응하는 구간이 등록구간인지 통신구간인지 판단한다(S204). 만약, 등록구간이라면, 차량장치는 등록요청을 노변장치로 전달하고(S205), 노변장치로부터 할당된 고유코드 및 시간슬롯에 대한 정보를 수신한다. 반면에 통신구간이라면, 차량장치는 CSMA/CA 기반의 DCF 방식 또는 PCF 방식으로 노변장치와의 통신을 수행한다(S206).
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치와 차량장치간의 통신이 수행되는 일 예를 도시한 것이다.
도 4를 보면, 이전 비프레임구간에서 등록된 차량장치들은 프레임구간의 시작을 알리는 비콘이 수신되면, 각각 할당 받은 고유코드와 시간슬롯을 이용하여 정보를 전송한다. 예를 들어, 차량장치 #1은 고유코드 #1을 이용하여 대역 확산한 정보를 첫 번째 시간슬롯에 노변장치로 전달하고, 차량장치 #6은 고유코드 #2를 이용하여 대역 확산한 정보를 두 번째 시간슬롯에 노변장치로 전달한다.
이때, 노변장치는 복수의 차량장치에 동일한 고유코드를 할당할 수 있으며, 동일한 고유코드를 할당하는 차량장치에는 서로 다른 시간슬롯을 할당하여 충돌이 발생하지 않도록 한다. 예를 들어, 노변장치는 차량장치 #1, 차량장치 #5 및 차량장치 #9에 고유코드 #1을 할당하고, 차량장치 #1에는 첫 번째 시간슬롯, 차량장치 #5에는 두 번째 시간슬롯, 차량장치 #9에는 세 번째 시간슬롯을 할당한다.
전술한 실시 예에서와 같이 노변장치와 차량장치 간의 통신이 이루어지면, 노변장치는 차량장치에 적은 수의 고유코드와 다수의 시간슬롯을 할당함으로써, 차량장치의 수에 따라 대역을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 하나의 채널을 프레임구간과 비프레임구간으로 구분하고, 정보수집과 통신에 각 구간을 이용함으로써, 차량장치들로부터 효율적으로 정보를 수집할 수 있고, PCF 방식으로 비프레임구간을 운용 시 불필요한 폴링을 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치와 차량장치 간의 통신 채널의 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치의 차량장치와의 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량장치의 노변장치와의 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 노변장치와 차량장치간의 통신이 수행되는 일 예를 도시한 것이다.

Claims (13)

  1. 노변장치가 차량장치와 통신하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 차량장치로부터 등록요청을 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 차량장치의 개수에 기초해 제1 구간의 시간슬롯 수를 결정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 차량장치 각각에 대해 고유코드 및 시간슬롯을 할당하는 단계;
    제1 구간 동안 상기 적어도 하나의 차량장치로부터 대응하는 고유코드 및 시간슬롯을 이용하여 전송되는 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 구간과 다른 제2 구간 동안 상기 적어도 하나의 차량장치와 충돌회피기능 부착 반송파감지 다중접속기반의 통신을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 할당하는 단계는
    등록 해지된 차량장치로 인해 이전에 할당된 시간슬롯들 중 앞부분에 위치하는 하나 이상의 시간슬롯이 비는 경우, 상기 적어도 하나의 차량장치에 할당되는 시간슬롯 전체를 시프트하여 할당하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구간의 시작을 알리는 제1 비콘을 상기 적어도 하나의 차량장치로 전달하는 단계; 및
    상기 제1 구간이 경과하면, 상기 제2 구간의 시작을 알리는 제2 비콘을 상기 적어도 하나의 차량장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제2 구간은 등록구간 및 통신구간으로 구별되고,
    상기 통신을 수행하는 단계는,
    상기 등록구간과 상기 통신구간을 구별하기 위한 비콘을 상기 적어도 하나의 차량장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 차량장치 모두에 고유코드 및 시간슬롯을 재할당하는 단계인 통신 방법.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는,
    이전에 등록되었던 차량장치 중 등록 해지된 차량장치에 할당되었던 고유코드 및 시간슬롯을 상기 적어도 하나의 차량장치 중 새로 등록되는 차량장치에 재할당하는 단계인 통신 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 차량장치에 할당되는 시간슬롯 전체가 시프트 되었음을 알리는 정보를 포함하는 비콘을 상기 적어도 하나의 차량장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  9. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 차량장치 중 복수의 차량장치에 동일한 고유코드를 할당하고, 상기 동일한 고유코드를 할당한 차량장치에 서로 다른 시간슬롯을 할당하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  10. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 정보는 상기 적어도 하나의 차량장치로부터 전달되는 송신요청을 포함하고,
    상기 통신을 수행하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 차량장치 중 송신요청을 전달한 차량장치에 대해서만 폴링을 수행하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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