KR101139620B1 - 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치 및 이를 이용하여 정보를 전달하는 방법 - Google Patents

통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치 및 이를 이용하여 정보를 전달하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 애드 혹 네트워크로 연결된 차량간 무선 통신 시스템에서 차량 안전에 관련된 정보를 사고위험지역에 위치한 차량들에게 멀티홉으로 전달하는 방법에 관한 것이다. 상기 정보 전달 방법은 제 1 차량에서 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 단계, 및 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 상기 제 1 차량의 후방 차량(적어도 하나의 제 2 차량) 중 선택된 특정 차량이 그의 후방 차량(하나 이상의 제 3 차량)으로 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계를 포함한다.
차량, 애드 혹, 안전 메시지, 멀티홉 브로드캐스팅, 협업 전달

Description

통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치 및 이를 이용하여 정보를 전달하는 방법{COMMUNICATION DEVICE ESTABLISHED IN A VEHICLE USED IN A COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD OF DELIVERING INFORMATION USING THE SAME}
본 발명은 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치 및 이를 이용하여 정보를 전달하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애드 혹 네트워크로 연결된 차량간 무선 통신 시스템에서 사고 및 위험 요소를 알리는 차량 안전에 관련된 정보를 위험 지역에 위치한 차량들에게 신뢰적으로 전달하는 방법에 관한 것이다.
최근, 능동형 차량 안전 시스템에서 차량간 무선 통신 기술(DSRC, IEEE802.11p 등)을 이용하여 애드 혹 네트워킹(ad-hoc networking)을 통해 차량들 사이에 안전관련 정보를 교환 및 전달하는 방법이 사용되고 있다. 단일홉 통신을 이용하여 차량 안전 정보를 전달함에 있어서 통신 거리에 제약이 있으므로, 멀티홉 통신을 이용하여 안전 메시지의 전달 범위를 증가시킨다.
일반적으로, 특정 차량이 사고 혹은 기타 위험 요소(혼잡, 결빙, 낙석 등)를 탐지하여 해당 내용을 포함하는 안전 메시지를 후방 차량들에게 전달하여 사고를 회피할 수 있도록 사전에 경고할 수 있다. 그러나, 수신 노드에 대한 정보가 없으므로 송신 노드는 일반적으로 브로드캐스팅(broadcasting) 방식을 사용하는 데, 그 중에서 가장 간단한 방법은 플러딩(flooding)이다. 상기 플러딩은 상기 안전 메시지를 수신한 차량들이 모두 상기 안전 메시지를 다른 차량들로 브로드캐스팅한다.
그러나, 위에 언급한 바와 같이 모든 차량들이 안전 메시지를 각기 브로드캐스팅하므로, 도로 위의 통신 차량들의 수가 증가할 수록 통신 시스템의 트래픽(traffic)이 상당히 증가하게 되어 네트워크 혼잡 등과 같은 문제점이 발생한다. 이러한 문제를 브로드캐스트 스톰 문제(braodcasting storm problem)라고 한다. 결과적으로, 이러한 문제점으로 인하여 사고 지점 후방의 차량들은 안전 메시지를 수신하지 못할 수도 있어 사고 위험에 노출되게 된다.
본 발명의 목적은 차량간 통신 시스템의 트래픽을 일정한 허용 범위 내로 제어하면서 사고 정보를 후방의 차량들로 효율적으로 전송시키는 통신 장치 및 이를 이용하여 정보를 전달하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량간 정보 전달 방법은 제 1 차량에서 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 단계; 및 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 상기 제 1 차량의 후방 차량(적어도 하나의 제 2 차량) 중 선택된 특정 차량이 그의 후방 차량(하나 이상의 제 3 차량)으로 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 제 2 차량은 상기 제 1 차량이 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩할 수 있는 포워딩 영역 중 가장 먼 거리에 위치하는 차량이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량간 정보 전달 방법은 제 1 차량에서 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 단계; 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 상기 제 1 차량의 후방 차량(적어도 하나의 제 2 차량) 중 선택된 특정 차량이 그의 후방 차량(하나 이상의 제 3 차량)으로 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계; 상기 제 1 차량이 소정 제 2 차량으로부터 전송되는 헬로우 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 헬로우 메시지에 따라 상기 제 2 차량을 네이버 테이블(neighbor table)에 등록하는 단계; 상기 수신 후 링크 지속 시간 동안 상기 제 2 차량으로부터 상기 제 1 차량으로 재전송되는 헬로우 메시지가 존재하는 지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 링크 지속 시간 동안 상기 헬로우 메시지가 상기 제 1 차량으로 수신되지 않는 경우, 상기 네이버 테이블에서 등록된 제 2 차량에 대한 정보를 삭제하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 안전 메시지를 출력하는 차량에 설치된 통신 장치는 무선 송수신부; GPS 위성으로부터 위치 정보를 획득하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 주행 정보 처리부; 및 상기 결정된 주행 방향에 대한 정보(주행 방향 정보), 상기 차량의 식별자 정보 및 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 안전 메시지를 상기 무선 송수신부를 통하여 상기 차량의 후방 차량들로 포워딩하는 메시지부를 포함한다. 여기서, 상기 포워딩할 차량은 포워딩 존 중 가장 먼 거리에 위치하는 차량이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서 안전 메시지를 출력하는 차량에 설치된 통신 장치는 무선 송수신부; GPS 위성으로부터 위치 정보를 획득하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 주행 정보 처리부; 상기 결정된 주행 방향에 대한 정보(주행 방향 정보), 상기 차량의 식별자 정보 및 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 안전 메시지를 상기 무선 송수신부를 통하여 상기 차량의 후방 차량들로 포워딩하는 메시지부; 및 상기 무선 송수신부를 통하여 수신된 헬로우 메시지에 따라 네이버 테이블을 생성하고, 상기 네이버 테이블을 이용하여 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 포워딩 테이블을 생성하는 테이블 관리부를 포함한다. 여기서, 상기 포워딩 테이블은 상기 후방 차량들에 대한 정보를 거리 함수인 비용(cost)에 따라 관리한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서 제 1 차량의 후방 차량으로서 상기 제 1 차량으로부터 전송된 제 1 안전 메시지를 수신하는 제 2 차량의 통신 장치는 상기 제 1 안전 메시지를 수신하는 무선 송수신부; 상기 제 1 안전 메시지에 포함된 정보를 통하여 포워딩 차량인 지의 여부를 판단하는 전송 판단부; 및 상기 제 2 차량이 포워딩 차량으로 판단된 경우, 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하는 메시지부를 포함한다. 여기서, 상기 제 2 차량이 포워딩 존에 존재하는 경우 상기 제 2 차량은 제 1 지연 시간 후에 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하고, 상기 제 2 차량이 브로드캐스팅 영역 중 포워딩 영역에 존재하는 경우 상기 제 2 차량은 상기 제 1 지연 시간보다 긴 제 2 지연 시간 후에 상기 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서 제 1 차량의 후방 차량으로서 상기 제 1 차량으로부터 전송된 제 1 안전 메시지를 수신하는 제 2 차량의 통신 장치는 상기 제 1 안전 메시지를 수신하는 무선 송수신부; 상기 제 1 안전 메시지에 포함된 정보를 통하여 포워딩 차량인 지의 여부를 판단하는 전송 판단부; 및 상기 제 2 차량이 포워딩 차량으로 판단된 경우, 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하는 메시지부를 포함한다. 여기서, 상기 메시지부는 헬로우 메시지를 생성하고, 상기 생성된 헬로우 메시지를 상기 무선 송수신부를 통하여 상기 제 1 차량으로 전송한다.
본 발명에 따른 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치 및 이를 이용하여 정보를 전달하는 방법은 후방 차량들(포워딩 영역에 존재함) 중 일부 차량, 바람직하게는 거리가 가장 먼 차량만이 사고 내용을 가지는 안전 메시지를 그의 후방 차량들로 재전송하므로, 상기 통신 시스템의 트래픽이 감소할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다.
본 실시예의 통신 시스템은 차량들 사이에 정보를 전달시키며, 특히 사고 혹은 기타 위험 요소(혼잡, 결빙, 낙석 등)를 목격한 차량 등은 이러한 사실을 알리는 안전 메시지를 후방의 차량들로 효율적으로 전송시킨다. 여기서, 상기 차량은 이동 가능한 기기이면 충분하고 특별한 제한은 없다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 상행선 및 하행선 등과 같은 도로 위 에는 많은 차량들이 주행한다. 이 경우, 예를 들어 제 1 차량(100)이 전방의 사고를 목격하면, 본 실시예의 제 1 차량(100)은 자동 또는 운전자의 조작에 따라 사고가 발생하였음을 알리는 제 1 안전 메시지를 후방의 차량들로 애드 혹(ad-hoc) 통신을 통하여 전송한다. 여기서, 제 1 차량(100)과 다른 차량들은 DSRC, IEEE 802.11p, 무선 랜 등과 같은 다양한 통신 방법을 통하여 연결된다.
다만, 제 1 차량(100)의 출력은 제한되어 있으므로, 상기 제 1 안전 메시지는 특정 범위(102, 이하, "브로드캐스팅 영역(broadcasting area)") 내의 차량들에만 전달된다. 즉, 제 1 차량(100)으로부터 포워딩(forwarding)된 제 1 안전 메시지는 제 2 차량들(104a 및 104b), 제 3 차량들(106) 및 제 4 차량들(108)로 전송될 수 있다. 이 경우, 제 3 차량들(106)은 제 1 차량(100)의 전방 영역에 위치하므로 상기 제 1 안전 메시지를 재전송하지 않으며, 제 4 차량들(108)은 제 1 차량(100)의 후방에 존재하나 다른 방향으로 주행하므로 상기 제 1 안전 메시지를 후방으로 재전송하지 않는다.
제 1 차량(100)의 후방에 위치하면서 제 1 차량(100)과 동일한 방향으로 주행하는 제 2 차량들(104a 및 104b), 즉 포워딩 존(forwarding zone)에 위치하는 제 2 차량들(104a 및 104b)을 살펴보면, 제 2 차량(104b)이 제 2 차량(104a)보다 더 후방에 위치한다. 이 경우, 제 2 차량들(104a 및 104b) 모두가 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 생성하여 그의 후방 차량들로 포워딩하면 네트워크의 트래픽(network traffic)이 상당히 증가하게 되므로, 본 실시예의 통신 시스템은 네트워크 트래픽을 고려하여 제 2 차량(104b)만이 그의 후방에 위치하는 제 5 차량들(112a 및 112b)로 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하도록 제어한다. 여기서, 상기 포워딩은 브로드캐스팅(broadcasting) 및 유니캐스팅(unicasting)을 포함하는 개념이다.
제 2 차량(104b)으로부터 포워딩된 제 2 안전 메시지를 수신한 제 5 차량들(112a 및 112b) 중 더 후방에 위치하는 차량(112b)만이 상기 제 2 안전 메시지에 해당하는 제 3 안전 메시지를 그의 후방으로 포워딩한다.
요컨대, 본 실시예의 통신 시스템은 상기 브로드캐스팅 영역에 위치하는 차량들 중 특정 차량만이 그의 후방 차량들로 해당 안전 메시지를 전송하도록 제어한다. 바람직하게는, 상기 통신 시스템은 상기 포워딩 영역 중 가장 후단에 위치한 차량이 그의 후방으로 해당 안전 메시지를 포워딩하도록 제어한다. 결과적으로, 전방의 차량으로부터 안전 메시지를 수신한 후방의 차량들이 모두 해당 안전 메시지를 브로드캐스팅하였던 종래의 통신 시스템에 비하여, 본 실시예의 통신 시스템의 네트워크 트래픽이 감소할 수 있다.
이하, 본 실시예의 통신 시스템을 설명하기 위한 기본 전제를 살펴보고, 그런 후 상기 통신 시스템의 제어 과정을 상술하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 방향 및 영역 설정 과정을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 방향을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량(200)의 브로드캐스팅 영역(202)은 전방(forward area) 영역과 후방(backward) 영역으로 분리된다.
안전 메시지를 후방으로 전송한다고 가정하였을 때, 상기 후방 영역은 다시 포워딩 존(forwarding zone, 204)과 포워딩 영역(forwarding area, 206)으로 분리된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포워딩 존(204)은 차량(200)이 주행하는 차선과 동일한 방향 또는 같은 차선에 해당하는 후방 영역을 의미하고, 포워딩 영역(206)은 주행 방향과 차선에 상관없는 후방 영역을 의미한다.
또한, 포워딩 존(204)에 위치하는 적어도 하나의 차량(208)은 후술하는 바와 같이 안전 메시지를 경쟁적으로 포워딩하므로 경쟁 노드(contention node)라 하고, 포워딩 영역(206)에 위치하는 차량(210)은 포워딩 존(204)에 차량이 없을 때만 안전 메시지를 후방으로 포워딩하므로 헬퍼 노드(helper node)라 하겠다.
차량(200)이 도로를 따라 이동할 경우, 차량(200)의 주행 방향이 결정된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량(200)은 GPS 위성(미도시)으로부터 위치 정보를 특정 시간 간격, 예를 들어 100㎳ 간격으로 획득하여 자신의 주행 방향 및 주행 속도를 검출할 수 있다. 여기서, 차량(200)의 주행 방향은 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 9개의 방향들(정지된 상태, N, NE, E, SE, S, WS, W, NW)로 결정될 수 있다. 또한, 차량(200)은 상기 위치 정보를 활용하여 얻은 이동방향 방위각(220)을 기준으로 양쪽 방향 22.5°만큼(총 45°)의 방향을 동일한 주행 방향으로 판단할 수 있다. 예를 들어 차량(200)의 이동 방위각 27°일 경우 후방 차량중 자신의 방위각이 (27° ± 22.5°)에 속하는 차량만이 같은 방향을 달리고 있다고 판단할 수 있다. 여기서, 안전 메시지를 수신한 차량(208)이 해당 안전 메시지를 다시 후방으로 포워딩할 경우, 전달 메시지의 방향 정보는 차량(208)의 것으로 대 체되어 전송하게 된다. 커브길 및 교차로의 경우, 이러한 방식으로 안전 메시지의 전달 방향을 유연하게 변화시켜 안전 메시지를 전달하게 된다.
이하, 본 실시예의 통신 시스템에서 차량간 정보 전달 과정을 상술하겠다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포워딩 존에 위치하는 차량의 안전 메시지 포워딩 과정을 도시한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 메시지의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 사고를 목격한 제 1 차량은 자동 또는 수동으로 제 1 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 포워딩한다(S400).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 5에 도시된 바와 같이 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Sequence number 필드, forwarding zone 필드 및 data 필드를 포함할 수 있다.
상기 Sender ID 필드는 최초로 안전 메시지를 포워딩하는 차량, 즉 상기 제 1 차량의 식별자 정보를 가지며, 상기 Type 필드는 어플리케이션(application)에 따라 달라질 수 있는 안전 메시지의 종류를 구별하기 위한 필드이다. 상기 Sender 방향 필드는 상기 안전 메시지를 포워딩한 제 1 차량 또는 포워더의 주행 방향 정보를 포함하고, 상기 Sender 위치 필드는 상기 제 1 차량의 위치 또는 포워더의 위치(예를 들어, 경도 및 위도 좌표) 정보를 가진다. 상기 Time stamp 필드는 상기 안전 메시지의 송신시의 시간 정보를 포함하며, 상기 Sequence number 필드는 안전 메시지 발생시마다 1씩 카운팅하여 해당 안전 메시지를 식별하는 역할을 수행한다. 상기 Forwarding zone 필드는 설정된 포워딩 존에 대한 정보를 가지며, 상기 data 필드는 각종 데이터, 특히 사고 정보를 가진다.
이어서, 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 적어도 하나의 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지를 분석하여 자신이 상기 제 1 차량의 후방에 있는 지의 여부, 상기 제 1 차량과 동일 방향으로 주행하는 지의 여부, 포워딩 존에 위치하는 지의 여부 등을 검출한다(S402). 상세하게는, 상기 제 2 차량은 상기 Sender ID 필드를 통하여 최초로 안전 메시지를 포워딩한 차량이 상기 제 1 차량임을 파악하고, 상기 Sender 방향 필드와 상기 Sender 위치 필드를 자신이 GPS 위성으로부터 획득한 위치 정보와 비교하여 동일한 진행 방향으로 진행하는 지의 여부 및 상기 제 1 차량의 후방에 위치하는 지의 여부를 검출하며, 상기 Forwarding zone 필드를 자신의 위치 정보와 비교하여 자신이 포워딩 존에 포함되어 있는 지의 여부를 파악한다. 다만, 도 4에서는 상기 제 2 차량들이 상기 제 1 차량의 후방에 위치하고 상기 포워딩 존에 위치한다고 가정한다.
계속하여, 상기 제 2 차량들은 해당 지연 시간을 계산하고, 상기 계산된 지연 시간이 경과하였는 지의 여부를 판단한다(S404). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지연 시간(Tci)은 AddDelay(1-di/r)일 수 있다. 여기서, di는 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량 사이의 거리를 나타내며, r은 브로드캐스팅 영역의 반경을 의미한다. 일반적으로 r이 출력에 따라 결정되어 있으므로, 지연 시간(Tci)은 di에 반비례하게 되며, 즉 지연 시간(Tci)은 상기 제 1 차량으로부터의 거리가 멀수록 작아지게 된다.
상기 제 2 차량들 중 지연 시간(Tci)이 경과한 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지에 해당하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 포워딩한다(S406). 위 지연 시간(Tci)을 고려할 때, 상기 제 2 차량들 중 가장 먼 거리에 있는 제 2 차량이 가장 빠르게 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 안전 메시지는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제 1 안전 메시지와 유사한 필드, 즉 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Sequence number 필드, Forwarding zone 필드 및 data 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드, Type 필드, Sequence number 필드 및 data 필드는 상기 제 1 안전 메시지와 동일하게 유지되는 반면에, Sender 방향 필드는 상기 제 2 차량의 주행 방향 정보로 대체되고, 상기 Sender 위치 필드는 상기 제 2 차량의 위치 정보로 대체된다. 또한, 상기 Forwarding zone 필드는 상기 제 2 차량의 위치와 주행 바향 정보에 따라 교체된다.
위에서 언급한 바와 같이, 지연 시간(Tci)이 상기 제 1 차량으로부터의 거리에 반비례하므로, 상기 제 1 차량의 포워딩 존에 위치하는 제 2 차량들 중 상기 제 1 차량으로부터 가장 먼 거리에 위치한 차량이 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하게 된다.
반면에, 상기 제 2 차량들 중 지연 시간(Tci)이 경과하지 않은 차량들은 해당 지연 시간이 경과하기 전에 상기 포워딩된 제 2 안전 메시지를 수신하게 된다(S408).
이어서, 상기 제 2 안전 메시지를 수신한 제 2 차량들은 상기 제 2 안전 메 시지가 중복 메시지인 지의 여부를 판단한다(S410). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 차량들은 수신된 제 1 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드와 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드를 비교하여 중복 메시지인 지의 여부를 판단한다.
상기 제 1 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드와 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드가 일치하지 않으면, 상기 제 1 안전 메시지와 상기 제 2 안전 메시지가 서로 다른 메시지이므로 해당 지연 시간을 계속하여 대기한다.
반면에, 상기 제 1 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드와 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드가 일치하면, 상기 제 2 안전 메시지가 상기 제 1 안전 메시지와 동일한 메시지라 판단하여 상기 제 1 안전 메시지를 무시(폐기)한다(S412). 즉, 상기 제 2 차량들은 중복 메시지가 수신됨에 따라 안전 메시지를 후방 차량들로 포워딩하지 않는다.
요컨대, 상기 포워딩 존에 위치하는 제 2 차량들 중 가장 먼 거리에 있는 제 2 차량, 즉 가장 짧은 지연 시간을 대기하는 제 2 차량만이 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 포워딩하고, 나머지 제 2 차량들은 중복 메시지인 지의 여부를 확인하여 상기 제 1 안전 메시지를 무시한다. 결과적으로, 상기 제 1 차량의 후방 영역에 위치하는 제 2 차량들 중 일부, 바람직하게는 하나의 제 2 차량만이 그의 후방 차량들로 안전 메시지를 포워딩하게 된다. 결과적으로, 본 실시예의 통신 시스템의 네트워크 트래픽이 감소할 수 있다.
이하, 상기 포워딩 존에 제 2 차량이 존재하지 않고 상기 포워딩 영역에 제 3 차량이 존재할 경우 상기 통신 시스템의 제어 과정을 상술하겠다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포워딩 영역에 위치하는 차량의 안전 메시지 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 사고를 목격한 제 1 차량은 자동 또는 수동으로 제 1 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 포워딩한다(S600). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 5에 도시된 바와 같이 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Sequence number 필드, Forwarding zone 필드 및 data 필드를 포함할 수 있다.
이어서, 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 적어도 하나의 제 3 차량은 상기 제 1 안전 메시지를 분석하여 자신이 포워딩 존 또는 포워딩 영역에 위치하는 지의 여부 등을 검출한다(S602). 상세하게는, 상기 제 3 차량은 상기 Sender ID 필드를 통하여 최초로 안전 메시지를 전송한 차량이 상기 제 1 차량임을 파악하고, 상기 Sender 방향 필드, 상기 Sender 위치 필드 및 forwarding zone 필드에 설정한 값과 자신이 GPS 위성으로부터 획득한 위치 정보 및 주행 정보와 비교하여 자신이 속한 영역을 파악한다. 다만, 도 6에서는 상기 제 3 차량들이 상기 제 1 차량의 후방에 위치하고 상기 포워딩 영역에 위치한다고 가정한다.
계속하여, 상기 제 3 차량이 기설정 시간 동안 포워딩 존에 위치하는 제 2 차량으로부터 제 2 안전 메시지를 수신하는 지의 여부를 판단한다(S604). 여기서, 상기 기설정 시간은 도 4의 지연 시간보다 큰 시간인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 기설정 시간은 상기 지연 시간과 최대 단일홉 딜레이 시간의 합보다 큰 시간일 수 있다.
상기 제 3 차량이 상기 기설정 시간 동안 상기 제 2 안전 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제 3 차량은 상기 포워딩 존에 상기 제 2 차량이 존재하지 않는다고 판단하여 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 3 안전 메시지를 생성하고, 그런 후 상기 생성된 제 3 안전 메시지를 포워딩한다(S608). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 3 안전 메시지는 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 안전 메시지와 동일한 필드를 포함한다. 여기서, Type 필드, Sender ID 필드, Sequence number 필드 및 data 필드는 상기 제 1 안전 메시지의 정보가 유지되는 반면에, 상기 Sender 방향 필드는 상기 제 3 차량의 주행 방향 정보로 대체되고, 상기 Sender 위치 필드는 상기 제 3 차량의 위치 정보로 대체된다. 또한, 상기 Forwarding zone 필드는 상기 제 3 차량의 위치와 주행 방향 정보에 따라 교체된다.
반면에, 상기 제 3 차량이 상기 기설정 시간 동안 상기 제 2 안전 메시지를 수신한 경우, 상기 제 3 차량은 수신된 제 1 안전 메시지를 무시한다(S606). 즉, 상기 제 3 차량은 상기 포워딩 존에 제 2 차량이 존재하여 상기 제 2 차량이 상기 제 2 안전 메시지를 후방의 차량들로 포워딩하였다고 판단하며, 그 결과 상기 제 3 차량이 상기 제 3 안전 메시지를 포워딩하지 않아도 되므로 상기 제 1 안전 메시지를 무시한다.
요컨대, 상기 포워딩 영역에 위치하는 제 3 차량은 상기 포워딩 존에 제 2 차량이 존재하지 않을 경우 등에만 그의 후방 차량들로 상기 제 1 안전 메시지에 해당하는 상기 제 3 안전 메시지를 포워딩한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포워딩 영역에 위치하는 차량의 안전 메시지 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 사고를 목격한 제 1 차량은 자동 또는 수동으로 제 1 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 포워딩한다(S700). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 5에 도시된 바와 같이 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Sequence number 필드, Forwarding zone 필드 및 data 필드를 포함할 수 있다.
이어서, 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 적어도 하나의 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지를 분석하여 자신이 상기 제 1 차량의 후방에 있는 지의 여부, 상기 제 1 차량과 동일 방향으로 주행하는 지의 여부, 포워딩 존에 위치하는 지의 여부 등을 검출한다(S702). 여기서, 도 7에서는 상기 제 2 차량들이 상기 제 1 차량의 후방에서 상기 포워딩 존에 위치한다고 가정한다.
계속하여, 상기 제 2 차량들은 각기 드롭 확률(drop possibility)을 계산한다(S704). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 드롭 확률(Pci)은 (1-di/r)일 수 있다. 여기서, di는 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량 사이의 거리를 나타내며, r은 브로드캐스팅 영역의 반경을 의미한다. 즉, r이 일반적으로 결정되어 있으므로, 드롭 확률(Pci)은 di에 반비례하게 된다.
이어서, 드롭 확률(Pci)이 드롭 임계치보다 작은 지의 여부가 판단된다(S706).
드롭 확률(Pci)이 상기 드롭 임계치보다 작은 경우, 해당 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지에 해당하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 포워딩한다(S708). 여기서, 드롭 확률(Pci)이 상기 제 1 차량으로부터의 거리에 반비례하므로, 상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어질 수록 드롭 확률(Pci)이 작아져 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩할 확률이 높아진다.
반면에, 드롭 확률(Pci)이 상기 드롭 임계치 이상인 경우, 상기 제 2 차량들은 예를 들어 단일 홉 지연하고, 지연 동안 중복 메시지가 수신되었는 지의 여부를 판단한다(S710 및 S712).
다른 제 2 차량으로부터 제 2 안전 메시지가 수신된 경우에는, 상기 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지가 상기 제 1 안전 메시지의 중복 메시지라 판단하여 상기 제 1 안전 메시지를 무시한다(S714).
반면에, 다른 제 2 차량으로부터 제 2 안전 메시지가 수신되지 않는 경우에는, 상기 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지에 해당하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 포워딩한다(S708).
요컨대, 본 실시예의 통신 시스템은 드롭 확률(Pci)을 고려하여 해당 안전 메시지를 후방으로 포워딩한다. 결과적으로, 상기 제 2 차량들 중 일부, 바람직하게는 상기 포워딩 존에 위치하는 제 2 차량들 중 상기 제 1 차량으로부터 가장 먼 거리에 위치하는 제 2 차량만이 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩한다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 본 실시예의 통신 시스템은 지연 시간 또는 드롭 확률(Pci)을 고려하여 안전 메시지를 후방으로 전달한다.
이하, 포워딩 영역에 위치하는 제 3 차량이 안전 메시지를 포워딩하는 경우를 살펴보겠다.
전체적인 동작 과정은 도 6에서와 동일하다. 다만, 지연 시간이 존재하지 않으므로, 상기 기설정 시간은 예를 들어 (2×maximum one hop delay) 이상으로 설정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 통신 시스템에서 예를 들어 사고를 목격한 제 1 차량(800)은 후방의 제 2 차량들(804)로부터 각기 헬로우 메시지(Hello message)를 수신하고, 상기 수신된 헬로우 메시지들을 이용하여 제 1 안내 메시지(first Safety message)를 제 2 차량들(804)로 포워딩한다. 여기서, 제 2 차량들(804)은 포워딩 존(802)에 위치하는 차량들이다. 물론, 제 1 차량(800)으로부터 포워딩된 제 1 안내 메시지는 포워딩 영역에 위치하는 차량들로도 전송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안내 메시지에는 제 2 차량들(804) 중 포워딩하도록 지정된 차량(이하, 포워딩 차량이라 함)에 대한 정보가 포함되어 있다. 이어서, 제 2 차량들(804) 중 포워딩 차량은 자신에게 할당된 지연 시간만큼 대기한 후 상기 제 1 안내 메시지에 해당하는 제 2 안내 메시지를 그의 후방 차량들로 포워딩한다. 반면에, 제 2 차량들(804) 중 포워딩 차량으로 지정되지 않은 차량들은 상기 수신된 제 1 안내 메시지를 무시한다.
요컨대, 경쟁적으로 안내 메지시를 후방의 차량들로 포워딩하는 제 1 실시예의 통신 시스템과 달리, 본 실시예의 통신 시스템에서는 포워딩 차량으로 지정된 제 2 차량(804)만이 후방의 차량들로 상기 제 2 안내 메시지를 포워딩한다. 물론, 본 실시예의 통신 시스템에서도 일부 제 2 차량(804)만이 후방의 차량들로 안전 메시지를 포워딩하므로, 상기 통신 시스템의 네트워크 성능이 향상될 수 있다.
이하, 본 실시예의 통신 시스템에서의 메시지 포워딩 과정을 상술하겠다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포워딩 존에 위치하는 차량의 안전 메시지 포워딩 과정을 도시한 순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬로우 메시지, 안전 메시지, 네이버 테이블 및 포워딩 테이블의 구조를 도시한 블록도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 시간을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제 1 차량(800)은 제 2 차량들(804)로부터 각기 출력된 헬로우 메시지들을 수신한다(S900). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헬로우 메시지는 도 10(A)에 도시된 바와 같이 type 필드, ttl 필드, protocol 필드, numfwd 필드, seq 필드, src 필드, dst 필드, loc 필드, dir 필드, 속도 필드, interval 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 type 필드는 헬로우 메시지인지 다른 메시지인 지의 여부를 나타내고, 상기 ttl 필드는 생존 시간(time to live)을 표시하며, 상기 protocol 필드는 브로드캐스팅인지 유니캐스팅인지의 여부를 나타낸다. 상기 numfwd 필드는 상기 헬로우 메시지를 포워딩한 포워더(forwarder)의 번호를 표시하고, 상기 seq 필드는 패킷 시퀀스(packet sequence)를 나타내며, 상기 src 필드는 상기 헬로우 메시지를 포워딩한 포워더의 식별자(ID)를 표시한다. 상기 dst 필드는 목적지의 식별자를 나타내고, 상기 loc 필드는 상기 포워더의 위치를 표시하며, 상기 dir 필드는 상기 포워더의 이동 방향을 나타내고, 상기 interval 필드는 상기 헬로우 메시지 전송 interval을 표시한다. 물론, 상기 헬로우 메시지는 도 10(A)의 구조로 한정되지는 않는다.
이어서, 제 1 차량(800)은 상기 수신된 헬로우 메시지들을 이용하여 네이버 테이블(Neighbor table)을 생성하고, 상기 생성된 네이버 테이블을 이용하여 포워딩 테이블(Forwarding table)을 생성한다(S902). 여기서, 상기 네이버 테이블은 상기 헬로우 메시지들을 전송한 제 2 차량들(804)에 대한 정보를 가지며, 상기 포워딩 테이블은 상기 네이버 테이블에 등록된 제 2 차량들(804) 중 후방으로 안전 메시지를 전송할 차량들에 대한 정보를 저장한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 네이버 테이블은 도 10(C)에 도시된 바와 같이 ID 필드, Seq 필드, Pos 필드, Speed 필드, dir 필드, dis 필드 및 Ift 필드를 포함할 수 있다. 즉, 차량별로 그의 ID, 번호, 위치, 속도, 방향, 거리 및 노드 삭제 여부를 결정하는 링크 지속 시간이 상기 네이버 테이블에 기록된다.
또한, 상기 포워딩 테이블은 fwd ID 필드 및 cost 필드를 포함한다. 즉, 차량별로 그의 ID 및 비용 함수가 상기 포워딩 테이블에 기록된다. 예를 들어, cost는 제 1 차량(800)과 제 2 차량(804) 사이의 거리일 수 있으며, 이 경우 거리가 먼 제 2 차량(804)에 대한 정보가 상기 포워딩 테이블의 상위 레벨에 위치하게 된다.
계속하여, 제 1 차량(800)은 제 1 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 포워딩한다(S904). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 10(B)에 도시된 바와 같이 type 필드, ttl 필드, protocol 필드, numfwd 필드, seq 필드, src 필드, dst 필드, loc 필드, dir 필드, 후방으로 안전 메시지를 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 필드(f1 및 f2) 및 데이터 필드를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 안전 메시지는 포워딩 차량으로서 하나 이상의 제 2 차량(804)에 대한 정보를 가진다. 여기서, 포워딩 차량인 제 2 차량(804)에 대한 정보는 상기 포워딩 테이블의 차량들에 대한 정보 중 비용 함수(cost)가 높은 적어도 하나의 제 2 차량(804)에 대한 정보이다. 예를 들어, 비용 함수(cost)가 거리의 함수인 경우, 제 1 차량(800)으로부터 먼 거리에 있는 제 2 차량들(804)이 포워딩 차량으로서 지정된다.
이어서, 상기 제 1 안전 메시지를 수신한 제 2 차량들(804)은 자신의 네이버 테이블 및 포워딩 테이블을 생성한다(S906). 물론, 상기 제 1 안전 메시지의 분석을 통하여 포워딩 차량으로서 지정된 제 2 차량들(804)만이 상기 네이버 테이블 및 상기 포워딩 테이블을 생성할 수도 있다. 여기서, 상기 네이버 테이블 및 상기 포워딩 테이블 생성 과정은 단계 S902에서와 동일하게 수행된다.
계속하여, 제 2 차량(804)은 다른 제 2 차량으로부터 안전 메시지를 수신하였는 지의 여부를 판단한다(S908). 상세하게는, 포워딩 차량으로 지정된 제 2 차량들(804)은 자신에게 할당된 지연 시간만큼 대기한 후 상기 제 1 안전 메시지에 해당하는 제 2 안전 메시지를 포워딩한다. 결과적으로, 가장 짧은 지연 시간을 가지는 제 2 차량(804)이 우선적으로 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하게 되므로, 다 른 제 2 차량들(804)이 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않도록 제어하기 위하여 상기 제 2 안전 메시지를 수신하였는 지의 여부를 확인한다.
다른 제 2 차량으로부터 안전 메시지를 수신하지 않은 경우, 기설정된 지연 시간이 경과하였는 지의 여부가 판단된다(S910).
상기 지연 시간이 경과되지 않은 경우에는 다른 제 2 차량(804)으로부터 안전 메시지가 수신되는 지의 여부를 다시 판단한다(S908).
반면에, 상기 지연 시간이 경과된 경우에는, 해당 제 2 차량(804)은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩한다(S912). 물론, 이 경우에는 다른 제 2 차량들(804)은 상기 제 2 안전 메시지를 수신할 것이기 때문에 후방으로 해당 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않을 것이다.
단계 S908로 다시 살펴보면, 다른 제 2 차량(804)으로부터 안전 메시지를 수신한 경우, 해당 제 2 차량(804)은 상기 제 2 안전 메시지가 상기 제 1 안전 메시지와 동일한 내용의 메시지인지, 즉 중복 메시지인 지의 여부를 판단한다(S914).
상기 수신된 안전 메시지가 중복 메시지가 아닌 경우, 단계 S910이 수행된다.
반면에, 상기 수신된 안전 메시지가 중복 메시지인 경우, 제 2 차량(804)은 상기 제 1 안전 메시지를 무시하거나 삭제한다(S916).
요컨대, 본 실시예의 제 1 차량(800)은 상기 헬로우 메시지들의 분석을 통하여 포워딩할 제 2 차량들(804)을 지정하고 이에 대한 정보를 가지는 제 1 안전 메시지를 제 2 차량들(804)로 포워딩한다. 이어서, 포워딩 차량으로 지정된 제 2 차 량들(804) 중 하나만이 해당 지연 시간을 대기한 후 상기 제 2 안전 메시지를 후방의 차량들로 포워딩한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포워딩 존(802)은 도 11에 도시된 바와 같이 복수의 섹터들(Sectors)로 구분되고, 각 섹터별로 지연 시간을 달리 할당한다. 바람직하게는, 차량들(800 및 804) 사이의 거리에 따라 지연 시간들은 τ1, τ2 및 τ3로 할당된다. 여기서, τ3〉τ2〉τ1이다. 결과적으로, 제 1 차량(800)으로부터 가정 먼 거리에 위치하는 제 2 차량(804)만이 상기 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하게 된다. 물론, 이러한 지연 시간들에 대한 설정 방법은 위의 방법으로 제한되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
위에서 설명하지는 않았지만, 제 2 실시예의 통신 시스템에서의 포워딩 영역에 위치하는 차량의 후방으로의 안전 메시지 전송 방법은 제 1 실시예의 통신 시스템에서와 유사하므로 이하 설명을 생략한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 네이버 테이블을 생성하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 제 1 차량(800)은 제 2 차량들(804)로부터 출력된 헬로우 메시지들을 수신한다(S1200).
이어서, 제 1 차량(800)은 상기 수신된 헬로우 메시지들을 분석하여 네이버 테이블을 생성한다(S1202).
계속하여, 제 1 차량(800)이 링크 지속 시간(Link Duration Time, LD) 동안 제 2 차량(804)으로부터 해당 헬로우 메시지를 다시 수신하였는 지의 여부를 판단 한다(S1204). 여기서, 상기 링크 지속 시간(LD)은 제 2 차량(804)의 속도 등을 고려함이 없이 일정한 값을 가지며, 상기 헬로우 메시지의 interval 필드에 기록된 interval에 해당할 수 있다.
제 1 차량(800)이 상기 링크 지속 시간(LD) 동안 상기 헬로우 메시지를 다시 수신하는 경우, 상기 네이버 테이블에 해당 노드(제 2 차량)가 유지된다(S1206).
반면에, 제 1 차량(800)이 상기 링크 지속 시간(LD) 동안 상기 헬로우 메시지를 다시 수신하지 못한 경우, 제 1 차량(800)은 제 2 차량(804)이 이웃하지 않고 있다고 판단하여 상기 네이버 테이블에서 해당 노드를 삭제한다(S1208).
이어서, 위와 같은 방법을 통하여 노드들(제 2 차량들)을 유지할 지를 결정하고, 상기 결정된 결과를 반영하여 네이버 테이블을 갱신시킨다(S1210). 따라서, 상기 네이버 테이블은 항상 최신 상태를 반영하여 유지되게 된다.
요컨대, 본 실시예의 제 1 차량(800)은 주변 노드들에 대한 정보를 상기 네이버 테이블을 통하여 관리한다. 다만, 상기 링크 지속 시간(LD)은 주변 노드들의 상태와 관계없이 일정한 값을 가진다. 이러한 방법을 주기적(periodic) 제어 방법이라 하겠다.
이하, 제 2 차량들(804)의 상태(위치, 속도 등)에 따라 링크 지속 시간(LD)이 변화되는 동적(Dynamic) 제어 방법을 살펴보겠다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 네이버 테이블을 생성하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 제 1 차량(800)은 제 2 차량들(804)로부터 출력된 헬로우 메시지들을 수신한다(S1300).
이어서, 제 1 차량(800)은 상기 수신된 헬로우 메시지들을 분석하여 네이버 테이블을 생성한다(S1302).
계속하여, 제 1 차량(800)은 상기 헬로우 메시지를 분석하여 해당 노드(제 2 차량)를 위한 예비 링크 지속 시간(t)를 계산한다(S1304). 여기서, 상기 예비 링크 지속 시간(t)은 상기 노드의 위치, 속도 등을 고려함에 의해 계산된 값이다. 즉, 상기 예비 링크 지속 시간(t)은 고정된 값이 아니고 가변되는 값이다.
이어서, 상기 계산된 예비 링크 지속 시간(t)이 기설정 시간 범위 내에 있는 지의 여부가 판단된다(S1306). 예를 들어, 상기 기설정 시간은 100㎳와 3s 사이의 값으로 설정될 수 있다.
상기 계산된 예비 링크 지속 시간(t)이 상기 기설정 시간 범위 내에 존재하면, 상기 예비 링크 지속 시간(t)이 링크 지속 시간(LD)으로 설정된다(S1310).
반면에, 상기 계산된 예비 링크 지속 시간(t)이 상기 기설정 시간 범위 내에 존재하지 않으면, 상기 기설정 시간 범위의 종단값이 링크 지속 시간(LD)으로 설정된다(S1308). 예를 들어, 상기 기설정 시간이 100㎳와 3s 사이 값이고 상기 예비 링크 지속 시간(t)이 90㎳인 경우, 100㎳가 링크 지속 시간(LD)으로 설정된다. 다른 예로, 상기 기설정 시간이 100㎳와 3s 사이 값이고 상기 예비 링크 지속 시간(t)이 4s인 경우, 3s가 링크 지속 시간(LD)으로 설정된다.
계속하여, 제 1 차량(800)이 링크 지속 시간(LD) 동안 제 2 차량(804)으로부터 해당 헬로우 메시지를 다시 수신하였는 지의 여부를 판단한다(S1312).
제 1 차량(800)이 상기 링크 지속 시간(LD) 동안 상기 헬로우 메시지를 다시 수신하는 경우, 상기 네이버 테이블에 해당 노드(제 2 차량)가 유지된다(S1314).
반면에, 제 1 차량(800)이 상기 링크 지속 시간(LD) 동안 상기 헬로우 메시지를 다시 수신하지 못한 경우, 제 1 차량(800)은 제 2 차량(804)이 이웃하지 않고 있다고 판단하여 상기 네이버 테이블에서 해당 노드를 삭제한다(S1316).
이어서, 위와 같은 방법을 통하여 노드들(제 2 차량들)을 유지할 지를 결정하고, 상기 결정된 결과를 반영하여 네이버 테이블을 갱신시킨다(S1318). 따라서, 상기 네이버 테이블은 항상 최신 상태를 반영하여 유지되게 된다.
요컨대, 본 실시예의 제 1 차량(800)은 주변 노드들에 대한 정보를 상기 네이버 테이블을 통하여 관리하되, 상기 링크 지속 시간(LD)은 주변 노드들의 상태에 따라 가변될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 제 2 차량(804)은 헬로우 메시지와 안전 메시지를 생성한다(S1400). 여기서, 상기 안전 메시지는 사고 등에 대한 정보를 가지는 위의 실시예들에서와 달리 제 1 차량(800)을 추월할 예정이니 조심하라는 정보, 교차로를 통과할 것이니 조심하라는 정보 등을 가진다.
이어서, 상기 생성된 메시지들의 전송이 단일홉(One hop) 전송인 지의 여부를 판단한다(S1402).
상기 생성된 메시지들의 전송이 단일홉 전송인 경우, 제 2 차량(804)은 상기 헬로우 메시지와 상기 안전 메시지를 통합하여 한번에 전송한다(S1404).
반면에, 상기 생성된 메시지들의 전송이 단일홉 전송이 아닌 경우, 즉 멀티 홉(Multi hop) 전송인 경우, 제 2 차량(804)은 상기 헬로우 메시지와 상기 안전 메시지를 각기 독립적으로 전송한다(S1406).
이하, 위에 설명한 바와 같이 동작하는 통신 시스템에서 차량에 설치된 통신 장치의 구조를 살펴보겠다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치를 도시한 블록도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예의 차량에 설치된 통신 장치는 제어부(1500), 무선 송수신부(1502), GPS 수신부(1504), 정책부(1506), 저장부(1508), 주행 정보 처리부(1510), 테이블 관리부(1512), 메시지부(1514), 전송 판단부(1516) 및 타이밍부(1518)를 포함한다.
무선 송수신부(1502)는 다른 차량과 무선 송수신하는 통로로서, 차량들은 예를 들어 WDSRC, IEEE 802.11p, 무선 랜 등을 통하여 정보를 교환한다.
GPS 수신부(1504)는 GPS 위성으로부터 차량의 위치 정보를 획득한다.
정책부(1506)는 안전 메시지의 송수신과 관련된 정책을 설정하며, 메시지 송신 정책부(1520) 및 메시지 수신 정책부(1522)를 포함한다.
메시지 송신 정책부(1520)는 안전 메시지 생성 및 전송과 관련된 정책을 설정하며, 예를 들어 지연 시간 또는 드롭 확률의 계산 방법, 상기 계산에 따른 안전 메시지 전송 방법 등에 대한 정책을 설정한다.
메시지 수신 정책부(1522)는 안전 메시지 수신시 상기 안전 메시지 처리 방법에 대한 정책을 설정하며, 예를 들어 안전 메시지 수신시 중복 메시지 인지를 판단하는 방법 등을 설정한다.
저장부(1508)는 각종 데이터를 저장하는 부분으로서, 특히 안전 메시지를 저장한다.
주행 정보 처리부(1510)는 차량의 주행 정보를 처리하는 부분으로서, GPS 정보부(1524), 주행 방향 판단부(1526) 및 위치 정보 처리부(1528)를 포함한다.
GPS 정보부(1524)는 GPS 수신부(1504)를 통하여 전송되는 위치 정보를 관리한다.
위치 정보 처리부(1528)는 GPS 정보부(1524)로 전송된 위치 정보를 적절한 방식으로 처리하며, 주행 방향 판단부(1526)는 상기 위치 정보를 통하여 현재 차량의 주행 방향 및 주행 속도를 판단한다. 물론, 주행 방향 판단부(1526)는 별도의 지도를 포함하고 있어 상기 위치 정보와 상기 지도를 이용하여 상기 차량의 주행 방향 및 주행 속도 등을 판단할 수도 있다.
테이블 관리부(1512)는 네이버 테이블 및 포워딩 테이블을 관리(생성, 갱신, 저장 등)한다.
메시지부(1514)는 헬로우 메시지 및 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 메시지들을 무선 송수신부(1502)를 통하여 다른 차량으로 포워딩한다. 여기서, 메시지부(1514)는 테이블 관리부(1512)의 포워딩 테이블로부터 정보를 읽어들여 포워딩할 차량을 지정한 안전 메시지를 생성한다.
전송 판단부(1516)는 지연 시간 또는 드롭 확률을 계산하고, 중복 메시지 여부를 판단하며, 상기 안전 메시지를 포워딩할 지의 여부를 결정한다.
타이밍부(1518)는 상기 지연 시간이 경과하는 지를 체크한다.
제어부(1500)는 상기 통신 장치의 구성 요소들의 동작을 전반적으로 제어한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 계층 구조를 도시한 블록도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예의 차량에 설치된 통신 장치의 통신 계층은 응용 계층(1600), 전송 계층(1602), 네트워크 계층(1604), 물리계층/MAC 계층(1606) 및 GPS 관리 계층(1608)을 포함한다.
각 계층들(1600, 1602, 1604, 1606 및 1608)은 상호 정보를 교환하여 외부와 통신한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안전 메시지 브로드캐스팅과 관련된 멀티홉 브로드캐스팅 프로토콜(1610, 포워딩 프로토콜)은 네트워크 계층(1604)에 위치할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 방향 및 영역 설정 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 방향을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포워딩 존에 위치하는 차량의 안전 메시지 포워딩 과정을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 메시지의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포워딩 영역에 위치하는 차량의 안전 메시지 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포워딩 영역에 위치하는 차량의 안전 메시지 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포워딩 존에 위치하는 차량의 안전 메시지 포워딩 과정을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬로우 메시지, 안전 메시지, 네이버 테이블 및 포워딩 테이블의 구조를 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 시간을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 네이버 테이블을 생성하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 네이버 테이블을 생성하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치를 도시한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 계층 구조를 도시한 블록도이다.

Claims (25)

  1. 제 1 차량에서 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 단계; 및
    상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 상기 제 1 차량의 후방 차량(적어도 하나의 제 2 차량) 중 선택된 특정 차량이 그의 후방 차량(하나 이상의 제 3 차량)으로 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계를 포함하되,
    상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 제 2 차량은 상기 제 1 차량이 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩할 수 있는 포워딩 영역 중 가장 먼 거리에 위치하는 차량인 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 안전 메시지는 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩할 제 2 차량에 대한 정보를 가지는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차량은 상기 제 1 차량의 포워딩 존에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  4. 제 1 차량에서 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 단계;
    상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 상기 제 1 차량의 후방 차량(적어도 하나의 제 2 차량) 중 선택된 특정 차량이 그의 후방 차량(하나 이상의 제 3 차량)으로 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계;
    상기 제 1 차량이 소정 제 2 차량으로부터 전송되는 헬로우 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신된 헬로우 메시지에 따라 상기 제 2 차량을 네이버 테이블(neighbor table)에 등록하는 단계;
    상기 수신 후 링크 지속 시간 동안 상기 제 2 차량으로부터 상기 제 1 차량으로 재전송되는 헬로우 메시지가 존재하는 지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 링크 지속 시간 동안 상기 헬로우 메시지가 상기 제 1 차량으로 수신되지 않는 경우, 상기 네이버 테이블에서 등록된 제 2 차량에 대한 정보를 삭제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 링크 지속 시간은 상기 헬로우 메시지에 포함된 interval에 해당되며, 고정된 시간인 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 링크 지속 시간은 상기 제 2 차량의 위치 및 속도를 고려하여 가변적으로 설정되며, 상기 링크 지속 시간이 기설정 시간 범위 내에 존재하지 않는 경우 상기 링크 지속 시간은 상기 기설정 시간 범위의 종단값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 네이버 테이블을 이용하여 포워딩할 적어도 하나의 제 2 차량에 대한 정보를 가지는 포워딩 테이블을 생성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 포워딩 테이블은 상기 제 2 차량들에 대한 정보를 비용(cost) 별로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 비용은 거리(distance) 함수인 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 안전 메시지가 단일홉(one hop) 전송인 경우 상기 제 1 안전 메시지가 상기 헬로우 메시지와 통합되어 상기 제 1 차량으로 전송되는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계는,
    상기 제 1 안전 메시지를 수신한 제 2 차량들은 상기 제 1 차량과 자신과의 거리에 비례하는 지연 시간 동안 대기하는 단계;
    상기 제 2 차량들 중 해당 지연 시간이 도래한 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계; 및
    상기 제 2 차량들 중 해당 지연 시간이 경과되기 전에 상기 제 2 안전 메시지를 수신한 차량들은 상기 수신한 제 1 안전 메시지를 무시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 제 2 차량이 상기 제 1 차량의 포워딩 존에 위치하며, 상기 포워딩 존은 섹터(sector)별로 구분되되,
    상기 지연 시간은 상기 섹터별로 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차량이 브로드캐스팅 영역 중 포워딩 영역에 위치하되,
    상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계는,
    특정 시간 동안 상기 포워딩 영역에 위치하는 차량으로부터 상기 제 1 메시지에 대응하는 제 3 안전 메시지가 수신되는 지를 판단하는 단계; 및
    상기 제 2 차량은 상기 특정 시간 동안 상기 제 3 안전 메시지가 수신되지 않는 경우 상기 제 2 안전 메시지를 그의 후방으로 포워딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 단계는,
    상기 제 2 차량이 상기 특정 시간 동안 상기 제 3 안전 메시지를 수신하는 경우 상기 제 1 안전 메시지를 무시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차량은 상기 제 1 차량과 동일 차선을 통하여 주행하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 통신 시스템에서 안전 메시지를 출력하는 차량에 설치된 통신 장치에 있어서,
    무선 송수신부;
    GPS 위성으로부터 위치 정보를 획득하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 주행 정보 처리부; 및
    상기 결정된 주행 방향에 대한 정보(주행 방향 정보), 상기 차량의 식별자 정보 및 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 안전 메시지를 상기 무선 송수신부를 통하여 상기 차량의 후방 차량들로 포워딩하는 메시지부를 포함하되,
    상기 포워딩할 차량은 포워딩 존 중 가장 먼 거리에 위치하는 차량인 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치.
  18. 통신 시스템에서 안전 메시지를 출력하는 차량에 설치된 통신 장치에 있어서,
    무선 송수신부;
    GPS 위성으로부터 위치 정보를 획득하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 주행 정보 처리부;
    상기 결정된 주행 방향에 대한 정보(주행 방향 정보), 상기 차량의 식별자 정보 및 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 안전 메시지를 상기 무선 송수신부를 통하여 상기 차량의 후방 차량들로 포워딩하는 메시지부; 및
    상기 무선 송수신부를 통하여 수신된 헬로우 메시지에 따라 네이버 테이블을 생성하고, 상기 네이버 테이블을 이용하여 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 포워딩 테이블을 생성하는 테이블 관리부를 포함하되,
    상기 포워딩 테이블은 상기 후방 차량들에 대한 정보를 거리 함수인 비용(cost)에 따라 관리하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 통신 시스템에서 제 1 차량의 후방 차량으로서 상기 제 1 차량으로부터 전송된 제 1 안전 메시지를 수신하는 제 2 차량의 통신 장치에 있어서,
    상기 제 1 안전 메시지를 수신하는 무선 송수신부;
    상기 제 1 안전 메시지에 포함된 정보를 통하여 포워딩 차량인 지의 여부를 판단하는 전송 판단부; 및
    상기 제 2 차량이 포워딩 차량으로 판단된 경우, 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하는 메시지부를 포함하되,
    상기 제 2 차량이 포워딩 존에 존재하는 경우 상기 제 2 차량은 제 1 지연 시간 후에 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하고, 상기 제 2 차량이 브로드캐스팅 영역 중 포워딩 영역에 존재하는 경우 상기 제 2 차량은 상기 제 1 지연 시간보다 긴 제 2 지연 시간 후에 상기 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치.
  23. 통신 시스템에서 제 1 차량의 후방 차량으로서 상기 제 1 차량으로부터 전송된 제 1 안전 메시지를 수신하는 제 2 차량의 통신 장치에 있어서,
    상기 제 1 안전 메시지를 수신하는 무선 송수신부;
    상기 제 1 안전 메시지에 포함된 정보를 통하여 포워딩 차량인 지의 여부를 판단하는 전송 판단부; 및
    상기 제 2 차량이 포워딩 차량으로 판단된 경우, 상기 제 1 안전 메시지에 대응하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하는 메시지부를 포함하되,
    상기 메시지부는 헬로우 메시지를 생성하고, 상기 생성된 헬로우 메시지를 상기 무선 송수신부를 통하여 상기 제 1 차량으로 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치.
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