KR101091787B1 - 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치 - Google Patents

차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법에 관한 것으로, 차량 애드 혹 네트워크에서 긴급 상황 발생시 주위 차량의 밀도 정보를 이용하여 변화하는 차량의 밀도에 효율적으로 긴급 경고 메시지를 전달하는 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 각 차량은 수신한 긴급 경고 메시지에 포함된 다른 차량의 위치 정보를 기반으로 밀도를 예측하고, 긴급 상황을 발견한 차량은 예측된 밀도에 의해 선택된 브로드캐스트 방식에 따라 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하고, 긴급 경고 메시지를 수신한 차량은 수신된 메시지에 브로드캐스트 방식이 설정되어 있는 경우 설정된 브로드캐스트 방식을 선택하며, 상기 브로드캐스트 방식 정보가 설정된 긴급 경고 메시지를 주위 차량에게 다시 브로드캐스트하고, 그렇지 않은 경우 수신 차량에 의해 예측된 밀도에 따라 브로드캐스트 방식을 선택하여 긴급 경고 메시지를 주위 차량에게 브로드캐스트 한다. 따라서, 본 발명은 차량 애드 혹 네트워크에서 차량 밀도 추정 후 거리 또는 지역 기반 브로드캐스트 방식 선택 및 긴급 경고 메시지를 전송하여, 차량 밀도에 적합한 브로드캐스트를 수행하고, 이를 통해 신속하게 긴급 경고 메시지를 전송할 수 있어, 사고 방지 및 인명 구조에 기여하는 효과가 있다.
차량 애드 혹 네트워크, 브로드캐스트, 긴급 경고 메시지, 지역 기반, 거리 기반

Description

차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치{Apparatus for performing adaptive broadcast in vehicular ad-hoc network}
본 발명은 차량 애드 혹 네트워크(Vehicular Ad Hoc Network: VANET)에서 적응적 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 차량 애드 혹 네트워크에서 긴급 상황 발생시 주위 차량의 밀도 정보를 이용하여 변화하는 차량의 밀도에 효율적으로 긴급 경고 메시지(Emergency Warning Message: EWM)를 전달하는 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치에 관한 것이다.
차량 애드 혹 네트워크(Vehicular Ad Hoc Network: VANET)는 차량이 송신자, 수신자, 전달자가 되어 차량 상호간의 통신을 수행하는 네트워크로 차량들 간의 자율적인 네트워크 구성이 가능하다는 점에서 기존의 이동 애드 혹 네트워크(Mobile Ad Hoc Network: MANET)와 유사하지만, 차량이 고속의 이동 속도를 가지고 있어 토폴로지의 변화가 심하며, 도로를 따라 이동하여 제한된 이동성을 가진다는 점에서 상기 이동 애드 혹 네트워크(MANET)와 다른 특성을 가진다.
또한, 상기 차량 애드 혹 네트워크(VANET)는 전원 공급이 충분하고 GPS(Global Positioning System)의 도움을 받아 차량의 정확한 위치정보와 속도를 알 수 있다는 특징도 가지고 있으며, 운전자에게 다양한 교통 관련 서비스를 제공하는 것을 주요 목적으로 하고 있고, 특히 도로에 갑작스런 위험 상황이 발생한 경우 이러한 위험 상황을 위험 지역 내에 있는 다른 차량에 신속하게 알려 사전에 위험에 대처할 수 있도록 해주는 것이 필요하다.
상기와 같은 긴급 경고 메시지(EWM)는 도로 위의 다른 차량에게 신속하게 전송되어야 하는 것이 가장 중요한 요구사항이며, 이를 위해 적은 전달 지연을 가지는 브로드캐스트 방식이 일반적으로 사용된다.
차량 애드 혹 네트워크(VANET)에서 브로드캐스트 방식은 크게 비선택적 방식과 선택적 재전송 방식으로 나뉘는데, 비선택적 방식은 플러딩(Flooding) 방식이라고도 하며, 메시지를 받은 모든 차량들이 주위의 차량에게 메시지를 전달하는 방식으로 간단하다는 장점이 있으나, 차량 밀도가 높은 상황에서는 브로드캐스트 폭풍(Storm) 문제를 발생시킨다.
상기 선택적 재전송 방식에서는 메시지를 받은 차량 중에서 특정 차량만이 주위의 차량에게 메시지를 전달하는 방식으로 메시지를 재전송할 차량을 지정하는 지정 방식과 경쟁에서 이긴 차량이 메시지를 재전송하는 경쟁 방식으로 구분된다.
상기 지정 방식은 자신의 주위에 위치한 차량의 위치, 이동 방향 등의 정보를 주기적으로 관리하고 메시지 전송시 가장 멀리 떨어진 차량에게 메시지를 전송하는 테이블 기반 방식과, 도로를 일정한 영역의 클러스터로 구분하고 클러스터 헤더 차량을 지정하여 헤더 차량이 메시지를 재전송하는 클러스터 기반 방식으로 구분되며, 지정 방식은 주위 차량의 정보를 주기적으로 관리하여야 하기 때문에 고속 의 이동성을 가지며, 토폴로지의 변화가 심한 차량 애드 혹 네트워크(VANET) 환경에 적합하지 않으며, 주기적인 제어 메시지로 인해 긴급 경고 메시지(EWM)의 전달 지연이 증가하는 단점을 가지게 된다.
또한, 상기 경쟁 방식에서는 각 차량이 주위 차량과 주기적인 정보를 교환하지 않고 자율적인 방식으로 재전송을 결정하는데, 랜덤 방식과 거리 기반 방식 및 지역 기반 방식으로 구분되며, 랜덤 방식에서는 메시지를 수신한 각 차량은 랜덤한 지연 시간을 가지는 타이머를 활성화시키고, 타이머가 가장 먼저 종료된 차량만이 메시지를 전달하며, 각 차량이 메시지를 재전송하는 시간을 랜덤하게 결정하기 때문에 메시지를 재전송하기에 가장 적합한 차량을 선택하기가 용이하지 않기 때문에 메시지 재전송 횟수 및 전달 지연이 증가하는 단점이 있다.
상기 거리 기반 브로드캐스트(Distance-Based Relay Selection: DBRS) 방식에서는 메시지를 받은 각 차량은 송신 차량과의 거리에 반비례하는 타이머 값을 설정하여, 송신 차량에서 가장 멀리 떨어진 차량만 메시지를 재전송하기 때문에 메시지 재전송 횟수를 최소화시키는 장점이 있으나, 차량의 밀도가 낮은 경우 재전송 차량이 송신 차량의 전송 반경 가장자리에 위치할 확률이 감소하게 되어, 거리 기반으로 설정된 타이머 값을 사용하게 되는 경우 불필요한 대기시간이 발생하므로, 긴급 경고 메시지의 전달 지연이 증가하게 된다.
상기 지역 기반 브로드캐스트(Range-Based Relay Selection: RBRS) 방식에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 0과 거리 기반 브로트캐스트 방식에서 설정된 타이머 값 사이 임의의 값을 선택하여 메시지를 재전송하며, 거리 기반 브로드캐스 트(DBRS) 방식에서 설정된 타이머 값보다 적은 대기시간을 가지게 되어 긴급 경고 메시지의 전달 지연을 감소시킬 수 있는 장점은 있으나, 최적의 위치에 존재하지 않은 차량이 메시지를 재전송할 확률도 존재하여 전체적인 메시지 재전송 횟수의 증가 및 이로 인한 전달 지연이 증가할 수 있는 단점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식 및 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식의 장점을 결합하여 변화하는 차량의 밀도에 따라 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식 및 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식을 적응적으로 선택하는 적응적 브로드캐스트 방식을 제안함으로써, 차량의 밀도에 상관 없이 우수한 브로드캐스트 성능을 제공하는 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량에 장착되어 다른 차량에 장착된 노드 장치들과 차량 애드 혹 네트워크를 구성하여 적응적으로 긴급경고 메시지 전달을 위한 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치는, 다른 차량에 장착된 제1노드 장치로부터 수신된 제1긴급경고 메시지에 포함되어 있는 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들의 위치 정보를 기초로 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들 사이의 거리정보를 산출한 후 상기 산출된 거리정보, 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치의 개수 및 노드 장치의 무선 전송 범위를 기초로 밀도 예측값을 계산하고, 상기 밀도 예측값이 사전에 설정되어 있는 임계값보다 작으면 브로드캐스트 방식을 지역기반 브로드캐스트(RBRS) 방식으로 결정하고, 상기 밀도 예측값이 상기 임계값보다 크면 브로드캐스트 방식을 거리기반 브로드캐스트(DBRS) 방식으로 결정하며, 상기 결정된 브로드캐스트 방식에 따라 산출한 대기시간(RWT)에 대응하여 설정된 타이머의 동작 중에 또 다른 차량에 장착된 제2노드 장치로부터 상기 제1긴급경고 메시지에 포함되어 있는 긴급상황과 동일한 긴급상황을 포함하고 있는 제2긴급경고 메시지가 수신되면 동작 중인 타이머를 종료한 후 대기 상태로 돌아가고, 상기 타이머가 종료될 때까지 다른 노드 장치로부터 상기 제1긴급경고 메시지에 포함되어 있는 긴급상황과 동일한 긴급상황을 포함하고 있는 긴급경고 메시지가 수신되지 않으면 타이머의 만료 후에 상기 제1긴급경고 메시지에 대응하는 제3긴급경고 메시지를 다른 노드 장치로 브로드캐스트한 후 대기상태로 돌아간다.
바람직하게는, 상기 밀도 예측값은 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들 사이의 거리의 평균값을 상기 노드 장치의 무선 전송 범위로 나누어 구한 값이다.
바람직하게는, 상기 밀도 예측값은 하기 수학식 A에 의해 산출한다.
[수학식 A]
Figure 112011053015763-pat00020

여기서, d(s,r)은 상기 제1긴급경고 메시지를 최초로 전송한 발신 노드 장치로부터 상기 제1노드 장치를 포함하여 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들 사이의 거리의 평균값, d(s,R1)은 상기 발신 노드 장치로부터 첫 번째 중계 노드 장치인 R1까지의 거리, d(Ri,Ri+1)은 i번째 중계 노드 장치와 i+1번째 중계 노드 장치 사이의 거리, d(Rn-1,r)은 n-1번째 중계 노드 장치인 상기 제1노드 장치와 상기 제1긴급경고 메시지를 수신한 상기 노드 장치 사이의 거리, 그리고, Rtrans는 노드 장치의 무선 전송 범위이다.
바람직하게는, 상기 밀도 예측값은 0과 1 사이의 값을 가지며, 0에 가까울수록 차량의 밀도가 낮고 1에 가까울수록 차량의 밀도가 높다.
바람직하게는, 상기 결정된 방식이 지역기반 브로드캐스트(RBRS) 방식인 경우 상기 대기시간(RWT)을 하기 수학식 B에 의해 산출한다.
[수학식 B]
Figure 112011053015763-pat00021
,
여기서, RWTi는 노드 장치 i의 대기시간, U[0,STmax]는 0과 STmax 사이 임의의 값을 취하는 균일 분포, di는 노드 장치 i가 수신한 긴급경고 메시지를 브로드캐스트한 이전 노드 장치와 노드 장치 i 사이의 거리, RWTmax는 최대 전달 대기시간, 그리고 Rtrans는 노드 장치의 무선 전송 범위이다.
바람직하게는, 상기 결정된 방식이 거리기반 브로드캐스트(DBRS) 방식인 경우 상기 대기시간(RWT)을 하기 수학식 C에 의해 산출한다.
[수학식 C]
Figure 112011053015763-pat00022
,
여기서, RWTi는 노드 장치 i의 대기시간, di는 노드 장치 i가 수신한 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트한 이전 노드 장치와 노드 장치 i 사이의 거리, RWTmax는 최대 전달 대기시간, 그리고 Rtrans는 노드 장치의 무선 전송 범위이다.
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상기한 바와 같이, 본 발명은 차량 애드 혹 네트워크에서 차량의 밀도를 추정하고, 추정된 밀도에 따라 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식 또는 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식을 적응적으로 선택하여 긴급 경고 메시지를 전송함으로써, 차량의 밀도에 적합한 브로드캐스트를 수행할 수 있으며, 이를 통해 신속하게 긴급 경고 메시지를 최적으로 전송할 수 있어, 사고 방지 및 인명 구조에 기여하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량 밀도를 예측하고 그에 따른 브로드캐스트 방식을 선택하는 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 긴급 상황을 발견한 차량이 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 긴급 경고 메시지를 수신한 차량이 주위 차량에게 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브 로드캐스트 방법의 다른 실시 예에 따른 흐름도이다.
이하, 도면을 참고로 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법을 설명하면 다음과 같다.
- 제 1실시 예.
도 1은 본 발명의 차량 애드 혹 네트워크(Vehicular Ad Hoc Network: VANET)에서 적응적 브로드캐스트 방법의 순서도(S100)로서, 각 차량이 수신한 긴급 경고 메시지(Emergency Warning Message: EWM)에 포함된 다른 차량의 위치 정보를 기반으로 밀도를 예측하고 브로드캐스트 방식을 선택하는 제110단계(S110)와, 긴급 상황을 발견한 차량이 차량의 밀도에 따라 선택된 브로드캐스트 방식에 따라 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 제120단계(S120)와, 긴급 경고 메시지(EWM)를 수신한 차량이 수신된 브로드캐스트 메시지에 설정된 브로드캐스트 방식 정보에 기반하여 주위 차량에게 긴급 경고 메시지(EWM) 브로드캐스트를 수행하는 제130단계(S130)를 포함한다.
상기 제110단계(S110)는 도 2의 흐름도와 같이, 각 차량이 차량 애드 혹 네트워크에서 브로드캐스트에 참여하는 제111단계(S111)와, 브로드캐스트 최초 참여시 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식 또는 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식 중 어느 하나의 방식이 초기 값으로 설정되는 제112단계(S112)와, 다른 차량으로부터 브로드캐스트된 긴급 경고 메시지 수신시 현재까지 수신된 긴급 경고 메시지의 이전 송신 차량과 자신과의 거리의 평균값을 차량의 통신 전송 범위로 정규화시킨 값인 Ri를 구하는 제113단계(S113)와, 상기 Ri 값을 임계치인 Threshold 값과 비교 하여, 최초 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식이 초기 값으로 설정되었을 경우, Ri 값이 크면 추후 긴급 상황 발생시 긴급 경고 메시지 전달을 위한 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식이 그대로 유지되는 제112단계로 되돌아가고, Ri 값이 작으면 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식으로 설정되며, 최초 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식이 초기 값으로 설정되었을 경우, Ri 값이 작으면 추후 긴급 상황 발생시 긴급 경고 메시지 전달을 위한 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식이 그대로 유지되는 제112단계로 되돌아가고, Ri 값이 크면 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식으로 설정되는 제114단계(S114)와, 상기 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식 또는 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식 설정 후 제113단계로 되돌아가 긴급 경고 메시지 수신시 Ri를 구하는 과정을 반복적으로 수행하는 제115단계(S115)를 포함한다.
상기 도 2에서는 최초 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식이 설정된 상태에서의 흐름도를 참고적으로 도시하고 있으나, 상기 설명과 같이 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식을 최초 상태로 설정할 수 있는 것으로, 상기 두 방식 중 어느 하나를 초기 값으로 설정하고 이후에는 밀도 예측에 기반하여 요구되는 방식을 설정하게 된다.
상기 제113단계(S113)의 현재까지 수신된 긴급 경고 메시지(EWM)의 이전 송신 차량과 자신과의 거리의 평균값을 차량의 통신 전송 범위로 정규화시킨 값인 Ri는 하기의 수학식 1과 2에 의해 계산된다.
Figure 112009049198688-pat00001
Figure 112009049198688-pat00002
상기 수학식 1과 2에 있어, Di는 수신 차량이 i번째 수신한 긴급 경고 메시지(EWM)의 이전 송신 차량과 자신과의 거리를 나타내며, n은 초기 시점에서 현재 시점까지 수신한 긴급 경고 메시지(EWM)의 총 횟수를 나타내며, Davg는 현재까지 수신된 긴급 경고 메시지(EWM)의 이전 송신 차량과 자신과의 거리의 평균값을 나타내며, Rtrans는 차량의 통신 전송 범위를 나타내는 것으로, 상기 Ri는 0과 1사이의 값을 가지게 되는데, 1에 가까울수록 차량의 밀도가 높으며, 반대로 0에 가까울수록 차량의 밀도가 낮다.
상기 제120단계(S120)는 도 3의 흐름도와 같이, 긴급 상황이 발생하는 제121단계(S121)와, 긴급 경고 메시지(EWM)를 생성하는 제122단계(S122)와, 상기 제110단계에서 결정된 브로드캐스트 방식을 확인하는 제123단계(S123)와, 지역 기반 브로드캐스트 방식인 경우 긴급 경고 메시지(EWM)에 “RBRS”를 설정하는 제124단계(S124)와, 거리 기반 브로드캐스트 방식인 경우 긴급 경고 메지시에 “DBRS”를 설정하는 제125단계(S125)와, 상기 “RBRS” 또는 “DBRS”가 설정된 긴급 경고 메 시지(EWM)를 주위 차량에게 브로드캐스트하는 제126단계(S126)를 포함한다.
상기 제130단계(S130)는 도 4의 흐름도와 같이, 초기 대기상태의 제131단계(S131)와, 긴급 경고 메시지(EWM)를 수신하는 제132단계(S132)와, 수신된 메시지에 설정된 브로드캐스트 방식을 확인하는 제133단계(S133)와, “RBRS”인 경우 지역 기반 브로드캐스트 방식을 선택하는 제134단계(S134)와, “DBRS”인 경우 거리 기반 브로드캐스트 방식을 선택하는 제135단계(S135)와, 차량은 선택된 방식에 맞는 대기시간(RWT)을 계산하는 제136단계(S136)와, 상기 계산된 시간만큼 타이머를 동작시키는 제137단계(S137)와, 타이머가 만료되기 이전에 다른 차량으로부터 동일한 긴급 경고 메시지(EWM) 수신 여부를 확인하는 제138단계(S138)와, 동일한 긴급 경고 메시지(EWM) 수신시 타이머를 즉시 종료하고 긴급 경고 메시지(EWM) 폐기 후 대기상태로 되돌아가는 제138'단계(S138')와, 동일한 긴급 경고 메시지(EWM) 미수신시 타이머가 만료된 다음 긴급 경고 메시지(EWM)를 다른 차량에 브로드캐스트 후 대기상태로 되돌아가는 제139단계(S139)를 포함한다.
상기 제136단계(S136)에 있어, 상기 대기시간(RWT)이 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식일 경우에는 하기의 수학식 3에 의해 계산된다.
Figure 112009049198688-pat00003
상기 수학식 3에서, RWTi는 차량(i)의 대기시간을 나타내며, U[0,STmax]는 0 과 STmax 사이 임의의 값을 취하는 균일 분포를 나타내며, di는 차량 i와 차량 i가 수신한 긴급 경고 메시지(EWM)를 브로드캐스트한 이전 차량과의 거리를 나타내며, RWTmax는 최대 전달 대기시간을 나타내며, Rtrans는 차량의 통신 전송 범위를 나타낸다.
또한, 상기 제136단계(S136)에 있어, 상기 대기시간(RWT)이 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식일 경우에는 하기의 수학식 4에 의해 계산된다.
Figure 112009049198688-pat00004
상기 수학식 4에서, RWTi는 차량(i)의 대기시간을 나타내며, di는 차량 i와 차량 i가 수신한 긴급 경고 메시지(EWM)를 브로드캐스트한 이전 차량과의 거리를 나타내며, RWTmax는 최대 전달 대기시간을 나타내며, Rtrans는 차량의 통신 전송 범위를 나타낸다.
상기와 같은 제 1실시 예에 따른 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법은 각 차량이 수신한 긴급 경고 메시지에 포함된 다른 차량의 위치 정보를 기반으로 밀도를 예측하고, 추후 긴급 상황 발생시 예측된 밀도에 따라 선택된 브로드캐스트 방식에 기반하여 선택된 브로드캐스트 방식 정보가 설정된 긴급 경고 메시지를 주위 차량에게 브로드캐스트하고, 긴급 경고 메시지를 수신한 차량은 수신된 긴급 경고 메시지에 설정된 브로드캐스트 방식에 기반하여 주위 차량에게 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 방식이다.
- 제 2실시 예.
도 5는 본 발명의 차량 애드 혹 네트워크(Vehicular Ad Hoc Network: VANET)에서 적응적 브로드캐스트 방법의 다른 실시 예에 따른 흐름도(S200)로서, 각 차량이 수신한 긴급 경고 메시지(Emergency Warning Message: EWM)에 포함된 중계 노드들 간의 거리 정보와 위치 정보를 기반으로 밀도를 예측하고, 브로드캐스트 방식을 선택하여 재전송하는 방법으로, 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.
각 차량이 차량 애드 혹 네트워크에서 브로드캐스트에 대기상태로 참여하는 제210단계(S210)와, 수신 노드들이 긴급 경고 메시지를 수신하는 제220단계(S220)와, 수신된 긴급 경고 메시지에서 중계 노드들 간의 거리 정보를 기반으로 긴급 경고 메시지의 발신 노드로부터 n홉 떨어진 수신 노드에 의해 예측된 밀도 예측값인 ed(n)을 계산하는 제230단계(S230)와, 상기 ed(n) 값을 임계치인 Threshold 값과 비교하는 제240단계(S240)와, 상기 ed(n) 값이 작으면 수신한 긴급 경고 메시지 전달을 위해 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식이 설정되는 제250단계(S250)와, 상기 ed(n) 값이 크면 수신한 긴급 경고 메시지 전달을 위해 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식이 설정되는 제250'단계(S250')와, 상기 설정된 방식에 따라 대기시간(RWT)을 계산하여 타이머를 동작시키는 제260단계(S260)와, 타이머 동작 중에 동일한 긴급 경고 메시지를 수신하였는지 확인하는 제270단계(S270)와, 긴급 경고 메시지를 수신하였다면 동작중인 타이머를 종료하고 대기상태로 되돌아가는 제280단계(S280)와, 긴급 경고 메시지를 수신하지 않고 타이머가 만료되는 제280'단계(S280')와, 긴급 경고 메시지를 다른 차량에 차량에 브로드캐스트 후 대기상태로 되돌아가는 제290단계(S290)를 포함한다.
상기 제230단계의 밀도 예측값인 ed(n)는 하기의 수학식 5와 6에 의해 계산된다.
Figure 112009049198688-pat00005
Figure 112009049198688-pat00006
여기서, 상기 d(s,r)은 발신 노드와 발신 노드로부터 n홉 떨어진 수신 노드가 메시지를 받기까지의 각 중계노드간 거리의 평균값을 나타내며, d(s,R1)은 긴급 경고 메시지의 최초 발생 노드인 s와 첫 번째 중계 노드인 R1까지의 거리를 나타내며, d(Ri,Ri+1)은 i번째 중계 노드와 i+1번째 중계 노드 사이의 거리를 나타내며, d(Rn-1,r)은 n-1번째 중계 노드와 수신 노드 사이의 거리를 의미하고, 상기와 같이 구해진 전체 거리를 홉수인 n으로 나누어서 평균값인 d(s,r)을 구한 후 상기 d(s,r)을 무선 전송범위 Rtrans로 나누어 밀도 예측값 ed(n)을 구하며, 상기 ed(n)은 0과 1사이의 값을 가지게 되는데, 1에 가까울수록 차량의 밀도가 높으며, 반대로 0에 가까울수록 차량의 밀도가 낮다.
또한, 상기 제260단계가 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식일 경우의 대기시간(RWT)은 상기 수학식 3을 이용하여 계산하며, 상기 제260단계가 거리 기반 브 로드캐스트(DBRS) 방식일 경우의 대기시간(RWT)는 상기 수학식 4를 이용하여 계산하게 된다.
상기와 같은 제 2실시 예에 따른 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법은 각 차량이 수신한 긴급 경고 메시지에 포함된 다른 차량의 위치 정보를 기반으로 밀도를 예측하고, 추후 긴급 상황 발생시 긴급 경고 메시지를 최초로 브로드캐스트하거나, 혹은 주위 차량으로부터 브로드캐스트된 긴급 경고 메시지를 수신하여 브로드캐스트 해야 하는 경우, 예측된 밀도에 따라 각 차량에 의해 자율적으로 선택된 브로드캐스트 방식에 기반하여 주위 차량에게 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 방식이다.
따라서, 본 발명은 차량의 밀도가 높은 경우 우수한 성능을 가지는 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식과, 차량의 밀도가 낮은 경우 우수한 성능을 가지는 지역 기반 브로드캐스트(RBRS) 방식의 장점을 결합하여 변화하는 차량의 밀도에 따라 지역 기반 브로트캐스트 방식 및 거리 기반 브로드캐스트(DBRS) 방식을 적응적으로 선택하는 적응적 브로드캐스트 방식을 제안함으로써 차량의 밀도에 상관 없이 우수한 브로드캐스트 성능을 갖게 된다.
본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 차량 밀도를 예측하고 그에 따른 브로드캐스트 방식을 선택하는 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 긴급 상황을 발견한 차량이 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 긴급 경고 메시지를 수신한 차량이 주위 차량에게 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트하는 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 차량 애드 혹 네트워크에서 적응적 브로드캐스트 방법의 다른 실시 예에 따른 흐름도.

Claims (13)

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  8. 차량에 장착되어 다른 차량에 장착된 노드 장치들과 차량 애드 혹 네트워크를 구성하여 적응적으로 긴급경고 메시지 전달을 위한 브로드캐스트 방법을 수행하는 노드 장치에 있어서,
    다른 차량에 장착된 제1노드 장치로부터 수신된 제1긴급경고 메시지에 포함되어 있는 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들의 위치 정보를 기초로 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들 사이의 거리정보를 산출한 후 상기 산출된 거리정보, 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치의 개수 및 노드 장치의 무선 전송 범위를 기초로 밀도 예측값을 계산하고,
    상기 밀도 예측값이 사전에 설정되어 있는 임계값보다 작으면 브로드캐스트 방식을 지역기반 브로드캐스트(RBRS) 방식으로 결정하고, 상기 밀도 예측값이 상기 임계값보다 크면 브로드캐스트 방식을 거리기반 브로드캐스트(DBRS) 방식으로 결정하며,
    상기 결정된 브로드캐스트 방식에 따라 산출한 대기시간(RWT)에 대응하여 설정된 타이머의 동작 중에 또 다른 차량에 장착된 제2노드 장치로부터 상기 제1긴급경고 메시지에 포함되어 있는 긴급상황과 동일한 긴급상황을 포함하고 있는 제2긴급경고 메시지가 수신되면 동작 중인 타이머를 종료한 후 대기 상태로 돌아가고, 상기 타이머가 종료될 때까지 다른 노드 장치로부터 상기 제1긴급경고 메시지에 포함되어 있는 긴급상황과 동일한 긴급상황을 포함하고 있는 긴급경고 메시지가 수신되지 않으면 타이머의 만료 후에 상기 제1긴급경고 메시지에 대응하는 제3긴급경고 메시지를 다른 노드 장치로 브로드캐스트한 후 대기상태로 돌아가는 것을 특징으로 하는 노드 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 밀도 예측값은 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들 사이의 거리의 평균값을 상기 노드 장치의 무선 전송 범위로 나누어 구한 값인 것을 특징으로 하는 노드 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 밀도 예측값은 하기 수학식 A에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 노드 장치:
    [수학식 A]
    Figure 112011053015763-pat00023
    여기서, d(s,r)은 상기 제1긴급경고 메시지를 최초로 전송한 발신 노드 장치로부터 상기 제1노드 장치를 포함하여 상기 제1긴급경고 메시지의 전송과정에 참여한 노드 장치들 사이의 거리의 평균값, d(s,R1)은 상기 발신 노드 장치로부터 첫 번째 중계 노드 장치인 R1까지의 거리, d(Ri,Ri+1)은 i번째 중계 노드 장치와 i+1번째 중계 노드 장치 사이의 거리, d(Rn-1,r)은 n-1번째 중계 노드 장치인 상기 제1노드 장치와 상기 제1긴급경고 메시지를 수신한 상기 노드 장치 사이의 거리, 그리고, Rtrans는 노드 장치의 무선 전송 범위이다.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 밀도 예측값은 0과 1 사이의 값을 가지며, 0에 가까울수록 차량의 밀도가 낮고 1에 가까울수록 차량의 밀도가 높은 것을 특징으로 하는 노드 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 결정된 방식이 지역기반 브로드캐스트(RBRS) 방식인 경우 상기 대기시간(RWT)을 하기 수학식 B에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 노드 장치:
    [수학식 B]
    Figure 112011053015763-pat00024
    ,
    여기서, RWTi는 노드 장치 i의 대기시간, U[0,STmax]는 0과 STmax 사이 임의의 값을 취하는 균일 분포, di는 노드 장치 i가 수신한 긴급경고 메시지를 브로드캐스트한 이전 노드 장치와 노드 장치 i 사이의 거리, RWTmax는 최대 전달 대기시간, 그리고 Rtrans는 노드 장치의 무선 전송 범위이다.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 결정된 방식이 거리기반 브로드캐스트(DBRS) 방식인 경우 상기 대기시간(RWT)을 하기 수학식 C에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 노드 장치:
    [수학식 C]
    Figure 112011053015763-pat00025
    ,
    여기서, RWTi는 노드 장치 i의 대기시간, di는 노드 장치 i가 수신한 긴급 경고 메시지를 브로드캐스트한 이전 노드 장치와 노드 장치 i 사이의 거리, RWTmax는 최대 전달 대기시간, 그리고 Rtrans는 노드 장치의 무선 전송 범위이다.
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