KR101049941B1 - 교통망 체계 정보를 이용한 라우팅 프로토콜 및 멀티홉 메시지 전송 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 라우팅 프로토콜은, 어플리케이션 데이터를 이용하여 교통 서비스를 제공하는 어플리케이션 계층, 차량용 단문 메시지 프로토콜의 헤더, 교통망 체계 정보를 갖는 위치 헤더, 및 상기 어플리케이션 데이터를 갖는 데이터를 이용하여 통신 장치들 사이에 통신하는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층, 및 장치 헤더, 상기 차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더, 상기 위치 헤더, 상기 어플리케이션 헤더를 갖는 데이터를 이용하여 상기 통신 장치들의 모듈들 사이에 통신하는 맥 계층을 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 교통망 체계 정보를 이용한 라우팅 프로토콜은, 위치 정보 헤더를 갖는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층 및 맥 계층을 구비함으로써, 간단하게 차량 주행 정보 수집 및 응용 서비스 기능을 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 라우팅 프로토콜을 이용하는 멀티홉 메시지 전송 결정 방법은, 교통망 체계 정보를 통하여 동일 차로 및 대향 차로를 쉽게 구분함으로써, 메시지의 중복 전송을 크게 줄일 수 있다.

Description

교통망 체계 정보를 이용한 라우팅 프로토콜 및 멀티홉 메시지 전송 결정 방법{ROUTING PROTOCOL AND MULTIHOP MESSAGE TRANSFER DETERMINING METHOD USING TRANSPORTATION NEWORK SYSTEM}

본 발명은 교통망 체계 정보를 이용한 라우팅 프로토콜 및 멀티홉 메시지 전송 결정 방법에 관한 것이다.

본 발명은 산업자원부의 교통체계효율화사업의 일환으로 수행된 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 200907780000, 과제명: u-TSN 통신프로토콜 및 모듈 개발].

유비쿼터스 교통(u-Transportation)은 유비쿼터스 환경하에서 여행자, 교통시설, 교통수단이 실시간으로 네트워킹하여 안전성과 이동성에 기여하는 인간중심의 미래형 교통 서비스 및 시스템을 제공하는 새로운 교통공간이다. 유비쿼터스 교통 환경을 제공하기 위해서는 유비쿼터스 교통 센서 네트워크(ubiquitous Transportation Sensor Network)을 통해 교통에 관련된 정보가 실시간으로 모니터링 되어 신속하고 안전하게 저장, 분석, 예측될 수 있어야 한다. 유비쿼터스 교통 센서 네트워크 환경에서는 차량이 고속으로 이동하면서 차량(Vehicle)과 차량, 차량과 노변 장치(infrastructure)간의 통신이 원활하게 이루어져야 하고, 센터에서 개별 차량의 정보를 실시간으로 수집해야 한다.

발명의 목적은 교통망 체계를 이용한 라우팅 프로토콜 및 멀티홉 메시지 전송 결정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 라우팅 프로토콜은, 어플리케이션 데이터를 이용하여 교통 서비스를 제공하는 어플리케이션 계층, 차량용 단문 메시지 프로토콜의 헤더, 교통망 체계 정보를 갖는 위치 헤더, 및 상기 어플리케이션 데이터를 갖는 데이터를 이용하여 통신 장치들 사이에 통신하는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층, 및 장치 헤더, 상기 차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더, 상기 위치 헤더, 상기 어플리케이션 헤더를 갖는 데이터를 이용하여 상기 통신 장치들의 모듈들 사이에 통신하는 맥 계층을 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 교통망 체계 정보는, 노드 정보 및 링크 정보를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 노드 정보는, 라우팅에 필요한 노드 아이디를 갖는 필드 및 노드 유형, 교차로 명칭, 회전 제한 유무에 대한 정보를 갖는 필드로 구성된다.

실시 예에 있어서, 상기 링크 정보는 라우팅에 필요한 링크 아이디, 시작 노드 아이디, 종료 노드 아이디를 갖는 필드 및 도로 이용 여부, 차로수, 도로 등급, 도로 유형, 도로 번호, 도로명, 중용 구간 여부, 연결로 코드, 최고 제한 속도, 통과 제한 속도, 통과 제한 하중, 통과 제한 높이에 대한 정보를 갖는 필드로 구성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 프로토콜을 이용한 멀티홉 메시지 전송 결정 방법은, 메시지 전송을 요청하는 단계, 동일 차로 메시지 전송 요청인지를 판별하는 단계, 동일 차로 메시지 전송 요청일 때, 차량 단말의 아이디와 메시지 링크 아이디가 동일한 지를 판별하는 단계, 상기 차량 단말의 아이디와 상기 메시지 링크 아이디가 동일하지 않을 때, 차량 시작 노드 아이디와 메시지 종료 노드 아이디가 동일한 지를 판별하는 단계, 상기 차량 시작 노드 아이디와 상기 메시지 종료 노드 아이디가 동일할 때, 차량 진행 방향과 메시지 진행 방향이 동일한 지를 판별하는 단계, 및 상기 차량 단말의 아이디와 상기 메시지 링크 아이디가 동일하거나 상기 차량 진행 방향과 상기 메시지 진행 방향이 동일할 때 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 동일 차로 전송 요청이 아닐 때, 전송 제한 조건에 맞는 전송을 수행하는 단계를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 차량 시작 노드 아이디와 상기 메시지 종료 노드 아이디가 동일하지 않거나 상기 차량 단말의 아이디와 상기 메시지 링크 아이디가 동일하지 않을 때, 메시지를 폐기하는 단계를 더 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 교통망 체계 정보를 이용한 라우팅 프로토콜은, 위치 정보 헤더를 갖는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층 및 맥(MAC) 계층을 구비함으로써, 간단하게 차량 주행 정보 수집 및 응용 서비스 기능을 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 라우팅 프로토콜을 이용하는 멀티홉 메시지 전송 결정 방법은, 교통망 체계 정보를 통하여 동일 차로 및 대향 차로를 쉽게 구분함으로써, 메시지의 중복 전송을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크 시스템의 라우팅 프로토콜에 대한 스택 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 노드 정보 및 링크 정보를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 교통망 체계를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티홉 라우팅 프로토콜에서 단위 기능 정의 및 동작 시나리오를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 멀티홉 프로토콜에서 응용 메시지의 페이로드 구조에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 메시지 선별을 위한 PM 필터에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티홉 메시지 전송 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크를 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시 예들은 이후에 첨부되는 발명의 실시 예를 보여주는 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 수많은 다른 종류들로 구현될 수 있으며, 여기에 개시된 실시 예들에 제한되도록 해석되지 않는다. 이러한 실시 예들은, 본 발명의 개시가 철저하고 완벽하게 되도록, 그리고 종래기술에 대하여 본 발명의 범위가 충분하게 전달되도록 제공된다. 한편, 숫자들은 전체적으로 항목들로 언급된다.

여기서 제 1, 제 2, 등의 용어들이 다양한 항목들을 설명하기 위하여 사용되더라도, 이러한 항목들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어들은 단지 하나의 항목과 다른 것을 구분하는데 이용될 뿐이다. 예를 들어, "제 1" 항목은 "제 2" 항목의 용어일 수 있고, 그리고 유사하게, "제 2" 항목은 "제 1"항목 용어일 수 있다.

여기서 용어들은 단지 특별한 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되지만, 발명을 제한시키는 목적으로 사용되지 않는다. 여기서, 단일 형태의 "하나" 및 "상기"는, 본문에서 명확하게 지시되지 않는 한, 복수의 형태들을 포함하는 것을 의미한다. 추가로, "구성한다" 그리고/혹은 "구성하는" 혹은 "포함한다" 그리고/혹은 "포함하는" 용어들은, 상세한 설명에서 사용될 때 진술된 항목들 혹은 동작들을 상세하게 설명할 뿐, 하나 혹은 그 이상의 항목들 혹은 동작들을 존재 혹은 추가하는 것을 제한시키지는 않을 것이다.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 추가로, 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.

아래에서는, 몇 가지 용어의 약어를 설명한다. 유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 약어는 'u-TSN'(ubiquitous Transportation Sensor Network)이고, 차량 단말의 약어는 'UVS'(Ubiquitous Vehicular Sensors)이고, 노변 장치의 약어는'UIS'(Ubiquitous Infrastructure Sensors)이고, 정보 수집 센터의 약어는 'UTC'(Ubiquitious Transportation Center)이다. 아래에 첨부된 도면들에서는 차량 단말들, 노변 장치들, 정보 수집 센터의 개수가 소정의 값들로 고정되지만, 본 발명의 차량 단말들의 개수, 노변 장치들의 개수, 정보 수집 센터의 개수가 결코 제한되지 않는 것으로 이해된다는 것은 당업자에게 자명한 사실이다.

아래에서는, 몇 가지 용어를 정의한다.

WAVE(Wireless Access In Vehicular Environment)는 IEEE 802.11p와 IEEE 1609을 통합한 차량 네트워크 무선 전송 기술이다.

WSMP(WAVE Short Message Protocol)는 WAVE에서 단문 메시지 전송을 위한 프로토콜이다. 아래에서는 이를 '차량용 단문 메시지 프로토콜'이라고 부르겠다.

Beacon(이하, '비콘'이라고 함)은 차량용 단문 메시지 프로토콜에 따른 차량 단말의 위치를 알려주기 위한 주기적인 신호이다.

MAC 어드레스(Medium Access Control address, 이하, '맥 어드레스')는 통신 카드 고유의 ID(Identification) 번호이다.

본 발명에 따른 교통망 체계 정보를 이용한 라우팅 프로토콜은, 위치 정보 헤더를 갖는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층 및 매체 접근제어(MAC) 계층을 구비함으로써, 간단하게 차량 주행 정보 수집 및 응용 서비스 기능을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 라우팅 프로토콜에 대한 스택 구조를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 맥 계층, 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층, 및 어플리케이션 계층을 포함한다. 본 발명의 라우팅 프로토콜은, 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층 및 맥 계층에서 위치 헤더(Location Header)를 포함한다. 여기서 위치 헤더는 교통망 체계 정보를 포함한다.

실시 예에 있어서, 교통망 체계 정보는 노드(Node) 정보 및 링크 정보(Link) 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 노드 정보는, 예를 들어, 교차로에 대한 정보가 될 수 있다. 여기서, 링크 정보는, 예를 들어, 차선 정보가 될 수 있다.

어플리케이션(Application) 계층은, 어플리케이션 데이터를 이용하여 노변 장치(UIS)의 통신 범위 내에 들어온 차량 단말(UVS)에 서비스를 요청하고, 차량 단말(UVS)은 이러한 요청에 해당하는 서비스를 제공한다. 어플리케이션 데이터는, 단문 메시지(Short Message), 긴급 메시지(Emergency Message), 인증 메시지(Authentication Message)를 포함한다. 어플리케이션 데이터는 인증 메시지를 이용하거나 IEEE 1609 표준으로 보안된 단문 메시지를 이용함으로써 보호될 수 있다.

차량용 단문 메시지 프로토콜(WAVE Short Message Protocol, WSMP) 계층은, 차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더, 위치 헤더, 및 어플리케이션 데이터로 구성된 데이터를 이용하여 통신 장치들 사이에 통신한다. 차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더는 차량용 단문 메시지의 채널, 전송 파워, 전송 속도 등을 포함한다. 위치 헤더는, 교통망 체계 정보(예를 들어, 노드 정보 및 링크 정보)를 포함한다. 통신 장치들은, 적어도 하나의 차량 단말(UVS), 적어도 하나의 노변 장치(UIS), 적어도 하나의 정보 수집 센터(UTC)를 포함한다.

실시 예에 있어서, 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층은 비콘(Beacon)을 이용하여 통신 장치들 사이에 통신할 수 있다.

매체 접근 제어(Medium Access Control, MAC) 계층은, 장치 헤더, 차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더, 위치 헤더, 및 어플리케이션 데이터로 구성된 데이터를 이용하여 통신 장치들의 모듈들 사이에 통신한다. 여기서, 장치 헤더는 장치를 구분하는 맥(MAC) 어드레스를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 차량 센스 네트워크의 라우팅 프로토콜은, 교통망 체계 정보를 갖는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층 및 맥 계층으로 구성됨으로써, 교통 서비스를 제공시 손쉽게 교통망 체계 정보가 이용되게 한다. 예를 들어, 멀티홉 교통 서비스가 제공될 때, 프로토콜 계층 및 맥 계층에 포함된 교통망 체계 정보를 통하여 손쉽게 동일 차로(차량 단말의 진행 방향과 동일한 방향)와 대향 차로(차량 단말의 진행 방향과 반대 방향)가 구분될 수 있다. 그 결과로써, 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 프로토콜을 이용하는 유비쿼터스 차량 센스 네트워크는, 일반적인 교통 시스템과 비교하여 멀터홉 교통 서비스 제공시 메시지의 중복 전송을 현저하게 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 노드 정보 및 링크 정보를 보여주는 도면이다. 도 2을 참조하면, 노드 정보는 라우팅에 이용하는 필드와 기타 필드를 포함한다. 여기서 라우팅에 이용되는 필드는 노드 ID이다. 기타 필드는 노드 유형, 교차로 명칭, 회전제한 유무, 비고 등에 대한 정보로 구성된다.

링크 정보는 라우팅에 이용되는 필드와 기타 필드를 포함한다. 여기서 라우팅에 이용되는 필드는 링크 ID, 시작 노드 ID, 종료 노드 ID를 포함한다.

기타 필드는 도로 이용 여부, 차로수, 도로 등급, 도로 유형, 도로 번호, 도로명, 중용 구간 여부, 연결로 코드, 최고 제한 속도, 통과 제한 차량, 통과 제한 하중, 통과 제한 높이, 비고 등에 대한 정보로 구성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 노드 및 링크 정보들은 돌발 상황 메시지 전송을 위해 차량들 사이의 멀티홉 전송에 이용될 수 있다. 즉, 멀티홉 전송시 전송 방향, 전송 범위를 제한할 때, 본 발명의 실시 예에 따른 노드, 링크 정보가 활용될 수 있다.

서비스 응용에서 주기적으로 현재 차량의 교통망 체계 정보가 라우팅 모듈에 전송된다. 여기서 라우팅 모듈은 교통망 체계 정보인 링크 ID를 메시지 라우팅 헤더에 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 프로토콜을 적용하는 유비쿼터스 교통 센서 네트워크는, 동일 차로 혹은 대향 차로로 메시지 전송시 차로 정보인 링크 ID를 매개 변수를 돌발 상황 메시지의 전송 방향으로 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 프로토콜을 이용하는 유비쿼터스 교통 센서 네트워크는, 메시지 전송 방향을 결정하기 위하여 GPS로부터 수신된 위치 정보와 진행 방향 정보를 이용하여 계산할 필요가 없다. 그 결과로써, 본 발명의 유비쿼터스 교통 센서 네트워크는, 데이터 전송시 메시지 전송 방향을 결정하기 위한 프로세서 모듈을 이용하지 않으며, 그만큼 전송 속도 및 소비전력 절감을 꾀할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 에에 따른 라우팅 프로토콜을 이용하는 유비쿼터스 교통 센서 네트워크에서, 교차로 사이의 도로에만 메시지를 전송하고자 할 때 링크 ID가 돌발 상황 메시지의 전송 범위로 이용될 수 있다. 왜냐하면, 교차로와 교차로 사이는 동일한 링크 ID를 갖기 때문이다. 한편, 교차로를 벗어난 부분에 돌발 상황 메시지를 전송하고자 할 때에는, GPS의 진행방향 및 노드 ID를 통해 링크 ID가 확장될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 교통망 체계를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 교통망 체계는 복수의 노드들(ND1~ND4) 및 복수의 링크들(LNK1~LNK8)로 구성된다. 아래에서는 설명의 편의를 위하여 차량(101)을 중심으로 설명하도록 하겠다.

복수의 노드들(ND1~ND4) 각각은 차량이 도로를 주행함에 있어서 속도의 변화가 발생되는 곳을 지시하는 곳으로, 교차로, 교량 시종점, 고가도로 종점, 도로의 시종점, 지하차도 시종점, 터널 시종점, 행정경계, IC/JC 등이 될 수 있다.

실시 예에 있어서, 복수의 노드들(ND1~ND4)은 사전에 정의될 수 있다.

다른 실시 예에 있어서, 복수의 노드들(ND1~ND4)은 차량(101)의 이동 방향에 따른 교차로들로 정의될 수 있다. 여기서, 제 1 노드(ND1)는 주행 중인 차량(101)이 출발한 교차로를 지시하고, 제 2 노드(ND2)는 주행 중인 차량(102)이 도착할 교차로를 지시하고, 제 3 노드(ND3)는 제 2 노드(ND2)와 반대 방향이고 주행 중인 차량(101)의 동일 차로를 형성하는 교차로를 지시하고, 제 4 노드(ND4)는 제 1 노드(ND1) 및 주행 중인 차량(101)의 대향 차로에 인접하는 교차로를 지시하고, 제 5 노드(ND5)는 제 1 노드(ND1) 및 주행 중인 차량(101)의 동일 차로에 인접한 교차로를 지시한다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량(101)의 주행 방향은 제 1 노드(ND1)에서 제 2 노드(ND2)이다.

복수의 링크들(LNK1~LNK8) 각각은 노드와 노드 사이를 이은 도로 중심선으로써, 방향 별로 일정한 간격으로 이격시켜 생성될 수 있다. 복수의 링크들(LNK1~LNK8)은 실제 도로 구간에 대한 정보를 포함한다.

실시 예에 있어서, 복수의 링크들(LNK1~LNK8)은 사전에 정의될 수 있다.

다른 실시 예에 있어서, 복수의 링크들(LNK1~LNK8)은 차량(100)의 이동 방향에 따라 정의된 노드들(ND1~ND4)로부터, 링크들(LNK1~LNK8)이 정의될 수 있다. 제 1 링크(LNK1)은 제 1 노드(ND1)와 제 2 노드(ND2) 사이의 동일 차로를 지시하고, 제 2 링크(LNK2)는 제 1 노드(ND1)와 제 2 노드(ND2)의 대향 차로를 지시하고, 제 3 링크(LNK3)은 제 1 노드(ND1)와 제 3 노드(ND3) 사이의 동일 차로를 지시하고, 제 4 링크(LNK4)는 제 1 노드(ND1)와 제 3 노드(ND3)의 대향 차로를 지시하고, 제 5 링크(LNK5)는 제 1 노드(ND1)와 제 4 노드(ND4) 사이에서 제 4 링크(LNK4)와 교차하는 차로를 지시하고, 제 6 링크(LNK6) 제 1 노드(ND1)와 제 4 노드(ND4) 사이에서 제 2 링크(LNK2)와 교차하는 차로를 지시하고, 제 7 링크(LNK7)는 제 1 노드(ND1)와 제 5 노드(ND5) 사이에서 제 3 링크(LNK3)와 교차하는 차로를 지시하고, 제 8 링크(LNK8) 제 1 노드(ND1)와 제 5 노드(ND4) 사이에서 제 1 링크(LNK1)와 교차하는 차로를 지시한다.

본 발명의 실시 예에 따른 교통망 체계 정보를 이용하는 라우팅 프로토콜은, 차량의 주행상태 정보에 주행 중인 도로의 노드 및 링크의 정보를 추가하고, 이러한 노드 및 링크 정보를 이용하여 동일 차로 혹은 대향 차로를 구분할 수 있다. 이에 본 발명의 실시 예에 따른 교통망 체계를 갖는 라우팅 프로토콜은 차량의 경위도 좌표 및 진행방향으로 전송 방향을 계산할 필요가 없다. 그 결과로써 빠른 라우팅이 가능하다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티홉 메시지 전송 동작을 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 멀티홉 메시지 전송 동작은 다음과 같다.

인접 차량 단말의 교통 정보를 수집하기 원하는 차량 단말(이하, '요청 차량 단말')는 인접 차량에 메시지 전송을 요청한다(S110). 여기서 메시지 전송 요청은 IEEE 802.11p 통신을 이용하여 이루어질 수 있다.

요청 차량 단말로부터 요청 메시지 받은 차량 단말(이하, '응답 차량 단말')은 요청 메시지에 응답하여 응답 메시지를 생성하고, 생성된 응답 메시지를 동일 차로에 전송할 지를 판별한다(S120). 만약, 응답 차량 단말이 응답 메시지를 동일 차로에 전송하지 않는다면, 응답 차량 단말은 전송 제한 조건에 맞도록 응답 메시지를 요청 차량 단말로 전송(전송 거리, 시간, 홉수)한다(S125). 요청 차량 단말은 응답 차량 단말로부터 요청 메시지를 전송 받고, 멀티홉 메시지 전송 동작이 완료된다.

반면에, 응답 차량 단말이 응답 메시지를 동일 차로에 전송한다면, 응답 차량 단말은 차량 링크 ID와 메시지 ID가 동일한 지를 판별한다(S130). 만약, 차량 링크 ID와 메시지 ID가 동일하다면, 응답 차량 단말은 응답 메시지를 전송한다(S160).

반면에, 차량 링크 ID와 링크 ID가 동일하지 않으면, 응답 차량 단말은 차량 시작 노드 ID와 메시지 종료 노드 ID가 동일한 지를 판별한다(S140). 만약, 차량 시작 노드 ID와 메시지 종료 노드 ID가 동일하지 않다면, 응답 차량 단말은 응답 메시지를 폐기한다(S165).

반면에, 차량 시작 노드 ID와 메시지 종료 노드 ID가 동일하다면, 응답 차량 단말은 차량 진행 방향과 메시지 진행 방향이 동일한 지를 판별한다(S150). 만약, 차량 진행 방향과 메시지 진행 방향이 동일하지 않다면, 응답 차량 단말은 응답 메시지를 폐기한다(S165).

반면에, 차량 진행 방향과 메시지 진행 방향이 동일하면, 응답 차량 단말은 응답 메시지를 전송한다(S160).

상술 된 바와 같이, 멀티홉 메시지 전송 동작은, 링크와 노드 등 교통망 체계를 정보를 이용하여 수행된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크(10)를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 유비쿼터스 센서 네트워크(10)는 복수의 차량 단말들(110~140), 복수의 노변 장치들(210~230), 및 정보 수집 센터(300)를 포함한다.

차량 단말들(110~140) 각각은 차량에 장착되고, 교통 정보를 생성한다. 여기서 생성된 교통 정보는, 예를 들어, 주기적인 교통 정보, 돌발 상황에 따른 교통 정보, 혹은 인접한 차량 단말로부터 수집한 교통 정보일 수 있다. 주기적인 교통 정보는 차량 속도, 차량 위치 등을 차량의 주행 상태 정보일 수 있다. 돌발 상황에 따른 교통 정보는, 교통 사고 등과 같은 돌발 문제에 대한 경고 정보일 수 있다.

실시 예에 있어서, 차량 단말들(110~140)은 정밀위성 측위 시스템(Differential Global Positioning System; DGPS)로부터 차량의 위치 정보, 시각에 대한 정보를 입력받아 주기적인 교통 정보를 생성할 수 있다. 차량 단말들(110~140) 각각은 주기적인 교통 정보를 정보 수집 센터(300)로 전송한다.

실시 예에 있어서, 차량 단말들(110~140) 각각은 차량 사고를 감지하고, 돌발 상황에 따른 교통 정보를 생성할 수 있다. 차량 단말들(110~140) 각각은 돌발 상황 발생시 다른 차량 단말들, 적어도 하나의 인접한 노변 장치 혹은 정보 수집 센터(300)로 돌발 상황에 따른 교통 정보를 전송한다.

실시 에에 있어서, 차량 단말들(110~140) 각각은 인접한 차량으로부터 교통 정보를 수집하고, 수집된 교통 정보를 통하여 새로운 교통 정보를 생성할 수 있다.

차량 단말들(110~140)은 제 1 무선 통신 인터페이스를 이용하여 서로 통신할 수 있다.

실시 예에 있어서, 제 1 무선 통신 인터페이스는 MAC(Media Access Control) 주소를 기반으로 하는 비연결성 통신 인터페이스이다.

실시 예에 있어서, 비연결성 통신 인터페이스는 IEEE 802.11p(WAVE) 인터페이스일 수 있다. 여기서 IEEE 802.11p 인터페이스는, 5GHz 대역의 무선랜 규격인 IEEE 802.11a와 동일한 물리계층 규격을 갖고, 차량의 고속 이동환경에서 도플러 효과를 개선하기 위한 대역폭을 무선랜의 반으로 줄인 10MHz를 사용한다. IEEE 802.11p 인터페이스가 이용될 때, 차량 속도가 100Km/h 이상 에서도 데이터 송수신이 가능하다.

노변 장치들(210~230) 각각은 통신 반경 내에 속하는 복수의 차량 단말들 중 적어도 하나와 제 1 무선 통신 인터페이스로 통신하고, 제 2 무선 통신 인터페이스를 이용하여 서로 통신한다. 여기서, 제 2 무선 통신 인터페이스는 제 1 무선 통신 인터페이스와 다르다.

실시 예에 있어서, 제 2 무선 통신 인터페이스는 IP(Internet Protocol) 주소 기반으로 하는 종단간 연결성 통신 인터페이스이다.

실시 예에 있어서, 상기 IP 주소 기반으로 하는 종단간 연결성 통신 인터페이스는 IEEE 802.11g 인터페이스이다.

노변 장치들(210~230) 각각은 도로의 일측면에 소정의 간격으로 이격되어 설치된다. 여기서 이격 거리는 통신 반경에 따라 결정된다. 예를 들어, IEEE 802.11g 인터페이스가 이용될 때, 노변 장치들(210~230) 사이의 통신 반경은 최대 1Km이다. 이때 이격 거리는 1Km가 될 수 있다.

한편, 노변 장치들(210~230) 각각은 차량 단말들(110~140) 중 적어도 하나와 IEEE 802.11p(WAVE) 인터페이스를 이용하여 통신하고, 이웃한 노변 장치들 중 적어도 하나와 IEEE 802.11g(TCP/IP) 인터페이스를 이용하여 통신하고, 정보 수집 센터(300)과 유선 통신 인터페이스(TCP/IP)를 이용하여 통신할 수 있다. 여기서, 유선망으로 연결되는 노변 장치(220)는 게이트웨이 기능을 담당하기도 한다. 실시 예에 있어서, 유선 통신 인터페이스는 이더넷(Ethernet) 인터페이스일 수 있다.

노변 장치들(210~230) 사이의 통신 방식(IEEE 802.11g) 및 노변 장치(220)와 정보 수집 센터(300)의 통신 방식(유선망)은 모두 IP(Internet Protocol) 주소 기반의 종단간 연결방식이다. 노변 장치들(210~230) 사이의 전송 프로토콜은 TCP/IP이다. 반면에 차량 단말들(110~140)의 전송 프로토콜은 TCP/IP가 아니다.

따라서, 노변 장치들(210~230) 각각은 차량 단말들(110~140) 중 적어도 하나로부터 전송된 데이터를 전송가능하게 하는 메시지 전송 모듈(도시되지 않음)을 포함한다. 다른 말로, 노변 장치들(210~230) 각각은 제 1 무선 통신 인터페이스를 통하여 수신된 교통 정보를 제 2 무선 통신 인터페이스에 적합하도록 변경하는 메시지 전송 모듈을 포함한다.

정보 수집 센터(300)는 복수의 차량 단말들(110~140)로부터 전송된 주기적인 교통정보 및 돌발상황에 따른 교통 정보를 노변 장치들(210~230)을 경유하여 수집한다. 여기서 정보 수집 센터(300) 및 노변 장치들(210~230)은 유선망을 통하여 통신될 수 있다. 여기서 유선망은 인터넷망일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 교통 센서 네트워크(10)은 차량 단말들(110~140)로부터 IEEE 802.11p 인터페이스를 이용하여 교통 정보를 수집하고, 수집된 교통 정보를 IEEE 802.11g 인터페이스를 이용하여 인접한 노변 장치로 전송하거나 혹은 유선망을 통하여 정보 수집 센터(300)로 전송하는 노변 장치들(210~230)을 구비함으로써, 이종망간 교통 정보 전송을 가능케 한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10,u-TSN: 유비쿼터스 교통 센서 네트워크
100,UTC: 정보 수집 센터
110,120,130,140,UVS: 차량 단말
210,220,230,UIS: 노변 장치

Claims (7)

1. 유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 라우팅 프로토콜에 있어서:
   어플리케이션 데이터를 이용하여 이용자에게 교통 서비스를 제공하는 어플리케이션 계층;
   차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더, 교통망 체계 정보를 갖는 위치 헤더, 및 상기 어플리케이션 데이터를 갖는 데이터를 이용하여 통신 장치들 사이에 통신하는 차량용 단문 메시지 프로토콜 계층; 및
   장치 헤더, 상기 차량용 단문 메시지 프로토콜 헤더, 상기 위치 헤더, 상기 어플리케이션 헤더를 갖는 데이터를 이용하여 상기 통신 장치들의 모듈들 사이에서 통신하는 맥 계층을 포함하는 라우팅 프로토콜.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 교통망 체계 정보는, 노드 정보 및 링크 정보를 포함하는 라우팅 프로토콜.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 노드 정보는, 라우팅에 필요한 노드 아이디를 갖는 필드 및 노드 유형, 교차로 명칭, 회전 제한 유무에 대한 정보를 갖는 필드를 포함하는 라우팅 프로토콜.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 링크 정보는 라우팅에 필요한 링크 아이디, 시작 노드 아이디, 종료 노드 아이디를 갖는 필드 및 도로 이용 여부, 차로수, 도로 등급, 도로 유형, 도로 번호, 도로명, 중용 구간 여부, 연결로 코드, 최고 제한 속도, 통과 제한 속도, 통과 제한 하중, 통과 제한 높이에 대한 정보를 갖는 필드를 포함하는 라우팅 프로토콜.
5. 라우팅 프로토콜을 이용한 멀티홉 메시지 전송 결정 방법에 있어서:
   메시지 전송을 요청하는 단계;
   동일 차로 메시지 전송 요청인지를 판별하는 단계;
   동일 차로 메시지 전송 요청일 때, 차량 단말의 아이디와 메시지 링크 아이디가 동일한 지를 판별하는 단계;
   상기 차량 단말의 아이디와 상기 메시지 링크 아이디가 동일하지 않을 때, 차량 시작 노드 아이디와 메시지 종료 노드 아이디가 동일한 지를 판별하는 단계;
   상기 차량 시작 노드 아이디와 상기 메시지 종료 노드 아이디가 동일할 때, 차량 진행 방향과 메시지 진행 방향이 동일한 지를 판별하는 단계; 및
   상기 차량 단말의 아이디와 상기 메시지 링크 아이디가 동일하거나 상기 차량 진행 방향과 상기 메시지 진행 방향이 동일할 때 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 멀티홉 메시지 전송 결정 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 동일 차로 전송 요청이 아닐 때, 전송 제한 조건에 맞는 전송을 수행하는 단계를 더 포함하는 멀티홉 메시지 전송 결정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 차량 시작 노드 아이디와 상기 메시지 종료 노드 아이디가 동일하지 않거나 상기 차량 단말의 아이디와 상기 메시지 링크 아이디가 동일하지 않을 때, 메시지를 폐기하는 단계를 더 포함하는 멀티홉 메시지 전송 결정 방법.

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