KR101199577B1 - 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법 - Google Patents

차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101199577B1
KR101199577B1 KR1020100094475A KR20100094475A KR101199577B1 KR 101199577 B1 KR101199577 B1 KR 101199577B1 KR 1020100094475 A KR1020100094475 A KR 1020100094475A KR 20100094475 A KR20100094475 A KR 20100094475A KR 101199577 B1 KR101199577 B1 KR 101199577B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contention window
channel
collision
terminal
initial
Prior art date
Application number
KR1020100094475A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120032914A (ko
Inventor
이명수
박현문
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020100094475A priority Critical patent/KR101199577B1/ko
Publication of KR20120032914A publication Critical patent/KR20120032914A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101199577B1 publication Critical patent/KR101199577B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0841—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment
    • H04W74/085—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment collision avoidance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/407—Bus networks with decentralised control
    • H04L12/413—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/029—Location-based management or tracking services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access
    • H04W74/0875—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access with assigned priorities based access

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

단말의 경합 윈도우 조정 방법이 제공된다. 경합 윈도우 조정 방법에 따르면, 단말은 단말이 접속하고자 하는 채널의 종류를 판단하고, 채널의 종류 및 기지국으로 전송하고자 하는 데이터의 크기에 기초하여 초기 경합 윈도우를 설정하며, 초기 경합 윈도우 또는 단말이 이전에 접속하였던 이전 채널의 경합 윈도우를 제1 경합 윈도우로 정의하고, 제1 경합 윈도우를 이용한 데이터 전송 시에 충돌이 발생하면, 현재 접속 중인 현재 채널의 무선환경 및 제1 경합 윈도우를 이용하여 제2 경합 윈도우를 설정한다.

Description

차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법{APPARATUS FOR ADJUSTING CONTENTION WINDOW AND METHOD FOR ADJUSTING THEREOF IN VEHICLE COMMUNICATION}
본 발명은 차량 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 통신에서의 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법에 관한 것이다.
최근 급격한 전자, 통신 기술의 발달로 인해 차량은 운송 수단으로써의 역할뿐만 아니라, 운전자의 안전, 오락, 편의 등을 제공할 수 있는 차량 네트워크(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)으로 진화하고 있다. 차량은 외부 인터넷과의 통신(Vehicle-to-Roadside unit, V2R)을 통해 실시간 교통 정보, 디지털 지도, 영화, 음악 등 상업적인 서비스를 받을 수 있다. 또한, 차량이 이동단말의 역할을 수행함으로써 차량간 통신(Vehicle-to-Vehicle)을 통해 충돌 방지, 사고 경보와 같은 운전자 안전 정보 서비스를 받을 수 있다. 이러한 서비스를 받기 위하여, 차량의 빠른 속도와 빈번한 이동에 적합한 차량 네트워크 무선 전송 기술이 필요하다.
한편, 데이터 전송의 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위한 백오프(Backoff) 기술이 제안되고 있다. 일 예로, 데이터 종류에 따라 AC(Access Category)를 분류하고, 각 AC에 대하여 서비스 채널(Service Channel, SCH)과 제어 채널(Contorl Channel, CCH) 별로 AIFS(Arbitration Inter Frame Space)와 경합 윈도우(Contention Window, CW)를 정의할 수 있다. 이때, 백오프 시간은 CW 범위 이내의 임의의 값을 가질 수 있다.
이러한 고정된 백오프 기술은 경쟁 상태에 있는 단말들 간의 충돌을 증가시킬 수 있다. 특히, 차량 통신에서는 데이터 종류 및 서비스에 따라 제공되는 서비스 시간이 짧으므로, 충돌이 발생할 가능성이 더욱 높다. 따라서, 차량 통신에 적합하게 경합 윈도우를 조정하는 기술이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량 통신에 적합한 경합 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 단말의 경합 윈도우 조정 방법은 상기 단말이 접속하고자 하는 채널의 종류를 판단하는 단계, 상기 채널의 종류 및 기지국으로 전송하고자 하는 데이터의 크기에 기초하여 초기 경합 윈도우를 설정하는 단계, 상기 초기 경합 윈도우 또는 상기 단말이 이전에 접속하였던 이전 채널의 경합 윈도우를 제1 경합 윈도우로 정의하는 단계, 그리고 상기 제1 경합 윈도우를 이용한 데이터 전송 시에 충돌이 발생하면, 현재 접속 중인 현재 채널의 무선환경 및 상기 제1 경합 윈도우를 이용하여 제2 경합 윈도우를 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 단말의 경합 윈도우 조정 장치는 상기 단말이 접속하고자 하는 채널의 종류 및 기지국으로 전송하고자 하는 데이터의 크기에 기초하여 카테고리를 분류하는 카테고리 분류부, 현재 접속 중인 현재 채널의 충돌 확률을 계산하는 충돌 확률 계산부, 그리고 상기 채널의 종류 및 상기 데이터의 크기에 기초하여 초기 경합 윈도우를 설정하고, 상기 초기 경합 윈도우 또는 상기 단말이 이전에 접속하였던 이전 채널의 경합 윈도우를 제1 경합 윈도우로 정의하며, 상기 제1 경합 윈도우를 이용한 데이터 전송 시에 충돌이 발생하면 현재 접속 중인 현재 채널의 충돌 확률을 이용하여 제2 경합 윈도우를 설정하는 경합 윈도우 설정부를 포함한다.
데이터의 길이 및 네트워크 환경을 고려하여 충돌 윈도우를 조절할 수 있다. 이에 따라, 차량 통신 시의 충돌을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 통신 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 RSU(110)와 OBU(120) 간의 접속을 위한 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 RSU(110)와 OBU(120) 간의 접속을 위한 사전 절차를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 OBU(120)의 경합 윈도우 조정 장치(400)를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 OBU(120)의 경합 윈도우 조정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 낮은 대역폭에서의 다수 OBU 간의 처리량을 나타낸다.
도 7은 AC 값에 따른 처리량을 나타낸다.
도 8 및 도 9는 2.5Mbps 대역폭 및 7Mbps 대역폭에서의 성능 분석한 결과를 나타낸다.
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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 통신 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 차량 통신 시스템은 RSU(Road Side Unit, 110) 및 적어도 하나의 OBU(On Board Unit, 120)를 포함한다. RSU(110)는 도로 변에 위치하는 소형 기지국을 의미하고, RSE(Road Side Equipment), 기지국, AP(Access Point) 등과 혼용될 수 있다. OBU(120)는 차량에 탑재되는 단말을 의미하고, OBE(On Board Equipment), 단말, 스테이션(Station) 등과 혼용될 수 있다. RSU(110)는 적어도 하나의 OBU(120)와 근거리 통신을 수행한다. OBU(120)는 RSU(110)뿐만 아니라 다른 차량의 OBU(120)와도 통신할 수 있다.
도 2는 RSU(110)와 OBU(120) 간의 접속을 위한 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 슈퍼프레임(Superframe, 200)은 10개의 서비스 간격(Service Interval, 210)을 포함한다. 각 슈퍼프레임(200)은, 예를 들면 1초의 시간 길이를 가지고, GPS(Global Positioning System)은 UTC(Universal Time Coordinate)에 기반하여 RSU(110)와 OBU(120) 간의 동기를 제공할 수 있다. 각 서비스 간격(210)은 CCH(Control Channel, 220)와 SCH(Shared Channel, 230)을 포함한다. CCH(220)와 SCH(230)는 각각 접속 간격(Guard Interval, 240)을 포함한다. 접속 간격(240)은 서로 다른 OBU(120)들 간의 동기 및 채널 변화를 위하여 할당된 구간이다. 접속 간격(240)은 동기 구간(미도시)과 채널 변환 구간(미도시)을 포함할 수 있다. CCH(220)는 최우선 관리 프레임(Primary Management Frame)으로 메시지를 교환하고, 채널 정보, 전송 출력 정보 및 전송 출력 정보를 포함하는 WSA(WAVE Service Advertisement) 메시지와 사용자 안전(Safety/Private Service Advertisement) 메시지를 전송한다. OBU(120)가 CCH(220)를 통하여 WSA 메시지를 수신하면, SCH(230) 구간에 진행 중인 데이터 교환은 중지된다. 이후, OBU(120)는 다음 서비스 간격(210)의 CCH(220) 구간에서 RSU(110)로부터 방송 프레임(Announcement Frame)을 수신할 수 있다.
도 3은 RSU(110)와 OBU(120) 간의 접속을 위한 사전 절차를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, OBU(120)는 RSU(110)에게 비콘 메시지를 전송한다(S300). 비콘 메시지는 OBU의 물리접속정보와 논리정보를 포함하며, RSU를 비콘 메시지를 이용하여 인증과 등록과정을 거친다. RSU(110)는 비콘 메시지에 대한 응답을 전송한다(S310).
RSU(110)로부터 비콘 메시지에 대한 응답을 수신한 OBU(120)는 IFS(Inter Frame Space) 동안 대기한다(S320). 이후, OBU(120)는 RSU(110)와 OBU(120) 간의 채널이 유휴 상태인지 확인하고(S330), 유휴 상태가 아니면 OBU(120)는 IFS 동안 더 대기한다.
RSU(110)와 OBU(120) 간의 채널이 유휴 상태라면, OBU(120)는 CW 범위에서 더 대기한 후(S340), 패킷 데이터를 RSU(110)로 전송한다(S350). 이에 따라, 복수의 OBU(120)가 동시에 데이터를 전송하는 경우 발생할 수 있는 충돌을 방지할 수 있다. 이하, 데이터 종류에 따라 분류된 AC 값 및 채널 종류에 따라 정의된 AIFS 및 CW에 대하여 구체적으로 설명한다.
아래 수학식 1은 j번째 채널에서의 총 유휴 시간(TAIFSj)을 나타낸다.
Figure 112010062868016-pat00001
여기서, TAIFSj는 AC(Access Category, 액세스 카테고리) 값에 따른 j번째 채널에서의 총 유휴 시간을 의미한다. TSIFS는 16㎲로 정의되고, AIFSj(i)는 AC 값이 i인 경우 j번째 채널에서 할당되는 AIFS의 슬롯 개수를 의미한다. 그리고, Tδ는 최소 슬롯 시간을 의미하고, 예를 들면 9㎲이다.
아래 수학식 2는 AC 값 및 채널 종류에 따른 슬롯의 개수를 나타낸다.
Figure 112010062868016-pat00002
아래 표 1은 수학식 1 및 수학식 2에 따라 얻어진 AIFSj(i), TAIFSj(㎲), AIFSslot의 값을 정리한 표이다.
Figure 112010062868016-pat00003
여기서, CCH(220)는 동기 정보 및 채널 전환 정보를 포함하는 WSA 메시지와 안전 정보 및 공공 정보를 전달하는 WSMP 메시지를 전달한다. WSMP 메시지와 같은 긴급 데이터는 높은 우선순위인 AC[0]으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 채널에 대하여 각 OBU(120)에 할당되는 슬롯의 간격은 큰 차이를 가지게 된다. 한편, CCH(220)를 통한 채널 전환 및 데이터 전송에 따른 충돌과 NAV(Network Allocation Vector)로 인하여 백오프 시간이 점차 증가한다. RSU는 CCH(220)에서 브로드캐스트로 제어, 접속 정보를 전달한다. 브로드캐스트 메시지는 AC[0]으로 설정되며, 가장 짧은 TAIFSj 을 갖는다. CCH(220)으로 전송되는 긴급 데이터를 AC[0] 또는 AC[1]로 전송하면, OBU에 빠른 접속 기회를 제공한다.
아래 수학식 3은 RSU(110)와 OBU(120) 간의 데이터 송수신을 위하여 요구되는 총 시간을 나타낸다.
Figure 112010062868016-pat00004
여기서, TWSMPj는 j번째 채널에서의 CCH(220)동안 OBU(120)가 RSU(110)로부터 WSMP 메시지를 수신하는 시간을 의미하고, TACKj는 WSMP 메시지에 대한 응답 시간을 의미한다. TBackoffj는 j번째 채널에서의 미리 설정된 백오프 시간이고, TNAVj는 j번째 채널에서의 미리 설정된 NAV 시간을 의미한다.
아래 수학식 4 내지 수학식 6은 CCH(220)에서 OBU(120)의 백오프 시간을 도출하는 과정을 나타낸다. CCH(220)에서 모든 OBU(120)는 RSU(110)로부터 WSMP 메시지를 수신할 수 있다. WSMP 메시지는, 예를 들면 128byte일 수 있다. 이때, RSU(110)는 모든 OBU(120)에 대하여 유니캐스트로 메시지를 전송하고, OBU(120)에 대한 TWSMPj와 TACKj의 합은 대략 3㎳인 것을 가정한다.
Figure 112010062868016-pat00005
여기서, CWj는 OBU(120)가 이전에 접속한 채널에서의 AC 값에 따른 백오프 시간의 범위를 의미한다.
Figure 112010062868016-pat00006
여기서, CWj + 1(j)는 현재의 AC 값에 따른 백오프 시간의 범위를 의미한다. PF(i)는 AC 값이 i인 트래픽 별 서비스 처리를 위한 값을 의미한다.
Figure 112010062868016-pat00007
여기서, Tbackoff는 OBU(120)의 데이터 특성에 따른 0에서부터 CWj +1까지의 대기 시간이다.
아래 표 2는 AC 값 및 채널 종류에 따른 우선 순위, AIFS(i), CWmin, CWmax 및 Tbackoff값을 나타낸다.
Figure 112010062868016-pat00008
표 2를 참고하면, AC 값이 0일 때, 우선 순위가 가장 높다. 그리고, AC 값이 3인 경우 우선 순위가 가장 낮다. CWmin은 경합 윈도우의 최소값을 의미하고, CWmax는 경합 윈도우의 최대값을 의미한다. AC 값 및 채널 종류에 따라 CWmin 및 CWmax 값은 달라지고, CWmin 및 Tbackoff가 작을수록 우선순위가 높아진다.
한편, 차량 통신은 채널에 따른 데이터 특성을 반영한다. 예를 들면, CCH는 운전자의 안전 정보와 제어 정보를 전달하기 위하여 AC 값이 0에 가까우며, 짧은 백오프 시간으로 인하여 잦은 접속 기회가 부여된다. OBU(120)들의 충돌로 인하여 CW 값이 증가하면, OBU(120)는 RSU(110)로의 접속을 위하여 백오프 시간의 범위를 CWmin에서 CWmax로 증가시킬 수 있다. 반면, AC 값이 3에 가까운 SCH는 서비스를 위한 충돌 및 백오프 시간이 증가하여 OBU(120) 당 최대 3ms의 시간을 요구한다. 이에 따라, 서비스 구간 이내에서 데이터 서비스를 제공하는 것은 어렵다. 다수의 OBU(120)가 동일한 CCH에서 AC 값을 모두 0으로 설정하면, CCH 구간에 동일한 접근으로 인해 많은 충돌과 지연이 발생할 수 있다. 가상 충돌 방지를 위한 스케줄러를 이용하더라도, 수회의 충돌 이후 AC 값을 증가시키므로, 효용성이 떨어진다. OBU(120) 간의 충돌로 인하여 백오프 시간 및 NAV 시간이 증가하게 되고, RSU(110)와 OBU(120) 간의 데이터 송수신을 위하여 요구되는 시간이 증가하게 된다. 따라서, OBU(120) 간의 충돌을 줄이는 방법으로 CW를 능동적으로 증가, 감소하는 방안이 필요하다. 이하, 데이터 길이 및 채널 상태를 고려하여 경합 윈도우를 조정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 OBU(120)의 경합 윈도우 조정 장치(400)를 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 OBU(120)의 경합 윈도우 조정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참고하면, 경합 윈도우 조정 장치(400)는 카테고리 분류부(410), 초기 접속 판단부(420), 충돌 판단부(430), 충돌 확률 계산부(440) 및 경합 윈도우 설정부(450)를 포함한다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 경합 윈도우 조정 장치(400)의 카테고리 분류부(410)는 채널 종류를 판단한다(S500). 예를 들면, 채널 종류는 CCH 또는 SCH일 수 있다.
카테고리 분류부(410)는 데이터 길이를 판단한다(S510). 예를 들면, 64//128byte의 데이터는 AC[0] 또는 AC[1]로 분류하고, 128byte 이상의 데이터는 AC[2] 또는 AC[3]로 분류할 수 있다.
다음으로, 초기 접속 판단부(420)는 초기 접속인지를 판단한다(S520). 초기 접속이면, 경합 윈도우 설정부(450)는 단계 S500 및 단계 S510에서 분류된 카테고리에 따라 초기 경합 윈도우 값을 설정할 수 있다(S530). 초기 경합 윈도우는, 예를 들면 표 2를 참고하여 설정될 수 있다. 초기 접속이 아닌 경우, 경합 윈도우 설정부(450)는 이전 경합 윈도우 값 또는 추정된 경합 윈도우 값을 설정할 수 있다(S540).
이후, 충돌 판단부(430)는 충돌이 발생하였는지를 판단하고(S550), 충돌이 발생하지 않은 경우 패킷 전송을 수행한다(S560).
충돌이 발생한 경우, 충돌 확률 계산부(540)는 OBU(120)들의 충돌 확률을 추정한다(S570). 예를 들면, 충돌 확률 계산부(540)는 현재 채널의 충돌 확률을 계산할 수 있다.
경합 윈도우 설정부(450)는 단계 S530의 초기 경합 윈도우 값 또는 단계 S540의 이전 경합 윈도우 값 및 현재 채널의 충돌 확률을 이용하여 경합 윈도우 값을 설정한다(S580). 예를 들면, 경합 윈도우 설정부(450)는 경합 윈도우의 최소값을 먼저 설정한 후, 경합 윈도우의 최소값을 이용하여 경합 윈도우의 최대값을 설정할 수 있다(S590). 이와 같이, 충돌이 발생하면, 경합 윈도우 설정부(450)는 경합 윈도우의 최소값 및 최대값을 조정하고, OBU(120)는 조정된 경합 윈도우의 최소값 및 최대값의 범위를 이용하여 재전송을 수행한다.
이와 같이, 데이터 크기를 고려하여 카테고리를 분류하고 초기 경합 윈도우 값을 설정하면, 다수의 OBU(120)가 경쟁 상태로 충돌이 연속적으로 발생하거나 특정 OBU(120)가 지속적으로 빠른 접속으로 인한 채널 점유로 경쟁 노드에 접근 기회를 줄이는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 하나의 RSU(110)로부터 서비스를 수신하는 OBU(120)에 대한 이전 무선환경, 현재 무선환경 및 가까운 미래의 무선환경은 서로 연관되어 있다. 따라서, 이전 채널의 경합 윈도우 값 및 현재 채널의 충돌 확률을 고려하면, 더욱 정확하게 충돌 윈도우를 설정할 수 있다.
이하, 데이터의 크기, 채널 종류 및 현재 채널의 충돌 확률을 고려하여 충돌 윈도우를 설정하는 방법을 수학식을 이용하여 설명한다. 아래 수학식 7 내지 11은 충돌 윈도우의 최소값(CWmin)을 도출하기 위한 과정을 나타낸다.
Figure 112010062868016-pat00009
여기서, fj curr[i]는 현재 채널의 충돌 확률을 의미한다. i는 AC 값을 의미하고, 0 내지 3의 값을 가질 수 있다. slottime는 슬롯 시간을 의미하고, Ni는 데이터 전송 횟수를 의미한다. AIFS[i] 및 CWmin[i]는 AC 값 및 채널 종류에 따라 미리 정의된 값이다.
Figure 112010062868016-pat00010
Figure 112010062868016-pat00011
Figure 112010062868016-pat00012
수학식 8에서 fall avg는 전체 채널의 충돌 확률 평균 값을 의미한다. fall avg는 각 채널의 충돌 확률의 합을 채널 개수만큼 나눈 값이다. 수학식 9에서, fj avg는 j번째 채널에서의 충돌 확률 평균 값을 의미한다. 여기서, α는 이전 채널의 충돌 윈도우 차이를 의미하는 인자이다. α는 이전 채널의 경합 윈도우의 최소값(CWmin j-1)과 이전 채널의 경합 윈도우의 최대값(CWmax j-1)의 차로 정의할 수 있다. β는 충돌 지속성을 의미하는 인자이다. β는 이전 채널의 경합 윈도우의 최소값(CWmin j-1)과 현재 채널에서의 충돌하지 않을 확률(1-fj avg)을 이용하여 정의할 수 있다. γ는 채널 별 충돌 계수의 평균을 의미하고, 백분율로 나타낼 수 있다. γ는 이전 채널에 대한 정보(fcurr j -1[i])의 누적을 이용하여 추론될 수 있다. α+β+γ=1이고, α+β<1이다. 수학식 8 내지 10을 정리하면, 아래 수학식 11과 같이 현재 채널의 경합 윈도우의 최소값(CWj min)을 얻을 수 있다.
Figure 112010062868016-pat00013
이와 같이, OBU(120)가 접속한 과거 채널의 충돌 확률, 현재 채널의 충돌 확률 및 전체 채널의 충돌 확률 평균 값을 이용하여 현재 채널의 경합 윈도우의 최소값을 얻을 수 있다. 한편, 현재 채널의 경합 윈도우의 최대 값은 현재 채널의 경합 윈도우의 최소값에 이전 채널의 경합 윈도우의 최대값을 더하여 얻을 수 있다.
표3은 수학식 7 내지 수학식 11에 따라 CWmin과 CWmax를 조정하는 알고리즘을 나타낸다.
Figure 112010062868016-pat00014
여기서, 데이터 길이(data length)에 따라 AC 값이 설정된다. 소정 데이터 길이, 예를 들면 128byte 이하이면 AC 값은 0으로 설정될 수 있다. AC 값에 따라 이전 채널 및 현재 채널의 충돌 확률을 계산하고, 충돌 확률에 따라 CWmin을 계산할 수 있다. CWmax는 CWmin에 이전 채널의 CWmax를 더하여 구할 수 있다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 방법을 시뮬레이션한 결과를 설명한다. 시뮬레이션 환경은 IEEE 802.11a 기반의 WAVE를 고려한 환경이다. 먼저 OBU는 64byte의 비콘 메시지를 전송한 후, 메시지, 비디오, 이미지를 순서대로 전송하였다. OBU는 RSU로 전송하기 위한 채널 상태를 측정하고, 채널 상태가 혼잡(busy)하다면 백오프 시간이 경과한 후 데이터를 전송하였다. 그리고, OBU가 데이터 전송에 대한 응답을 RSU로부터 수신하지 못한 경우, OBU는 일정 시간 이후에 동일한 데이터를 재전송하였다.
아래 표 4는 시뮬레이션 환경을 나타낸다.
구분 값
OBU 개수 10-40
트래픽 정의 크기 이미지 256byte
데이터 64byte
비디오 1024byte
인터벌 5ms
전송속도 27Mbps
전송시간 채널당 50ms
총 전송시간 3.5s
도 6은 낮은 대역폭에서의 다수 OBU 간의 처리량을 나타낸다.
도 6을 참고하면, 512kbps의 대역폭에서 전송되는 데이터는 64kb이고, 이때의 전송 폭은 512kbps이다. AC 값이 0인 경우, OBU가 30개 이상이면 기존보다 높은 성능을 나타낸다. AC 값이 1인 경우, OBU가 20개 이상이면 기존보다 높은 성능을 나타낸다.
도 7은 AC 값에 따른 처리량을 나타낸다.
도 7을 참고하면, 10Mbps의 대역폭에서 OBU들간의 경쟁으로 발생하는 데이터 전송률에 대한 성능을 알 수 있다. AC[0]과 AC[2]를 비교하면, OBU의 수가 많을수록 AC[2]에서 더 높은 처리량을 얻을 수 있다. 이는 CW 범위가 OBU의 수에 따라 증가하여, OBU 간의 충돌이 적게 발생하였기 때문이다. SCH AC[2]의 CW 범위는 CCH AC[2]의 CW 범위보다 작다. 따라서, OBU가 일정 개수 이상이 되면, CW 범위는 능동적으로 바뀌어야 한다.
도 8 및 도 9는 2.5Mbps 대역폭 및 7Mbps 대역폭에서의 성능 분석한 결과를 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참고하면, OBU의 수가 증가할수록 다른 방법에 비하여 우수한 처리량을 가짐을 알 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 있다.
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.

Claims (8)

  1. 단말의 경합 윈도우 조정 방법에 있어서,
    상기 단말이 접속하고자 하는 채널의 종류를 판단하는 단계,
    상기 채널의 종류 및 기지국으로 전송하고자 하는 데이터의 크기에 기초하여 서로 다른 우선순위를 가지는 카테고리로 분류하는 단계,
    상기 카테고리 별로 초기 경합 윈도우를 설정하는 단계,
    상기 초기 경합 윈도우 또는 상기 단말이 이전에 접속하였던 이전 채널의 경합 윈도우를 제1 경합 윈도우로 정의하는 단계, 그리고
    상기 제1 경합 윈도우를 이용한 데이터 전송 시에 충돌이 발생하면, 현재 접속 중인 현재 채널의 무선환경 및 상기 제1 경합 윈도우를 이용하여 제2 경합 윈도우를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 초기 경합 윈도우를 설정하는 단계에서는, 높은 우선순위를 가지는 카테고리일수록 상기 초기 경합 윈도우의 최소값을 작게 설정하는 경합 윈도우 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 경합 윈도우를 설정하는 단계는,
    상기 제2 경합 윈도우의 최소값을 설정하는 단계, 그리고
    상기 최소값을 이용하여 상기 제2 경합 윈도우의 최대값을 설정하는 단계를 포함하는 경합 윈도우 조정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선환경은 상기 현재 채널의 충돌 확률인 경합 윈도우 조정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 현재 채널의 충돌 확률은 상기 이전 채널의 경합 윈도우를 이용하여 계산되는 경합 윈도우 조정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널은 제어 채널(Control Channel, CCH) 또는 서비스 채널(Service Channel, SCH)인 경합 윈도우 조정 방법.
  6. 단말의 경합 윈도우 조정 장치에 있어서,
    상기 단말이 접속하고자 하는 채널의 종류 및 기지국으로 전송하고자 하는 데이터의 크기에 기초하여 서로 다른 우선순위를 가지는 카테고리를 분류하는 카테고리 분류부,
    현재 접속 중인 현재 채널의 충돌 확률을 계산하는 충돌 확률 계산부, 그리고
    상기 카테고리 별로 초기 경합 윈도우를 설정하고, 상기 초기 경합 윈도우 또는 상기 단말이 이전에 접속하였던 이전 채널의 경합 윈도우를 제1 경합 윈도우로 정의하며, 상기 제1 경합 윈도우를 이용한 데이터 전송 시에 충돌이 발생하면 현재 접속 중인 현재 채널의 충돌 확률을 이용하여 제2 경합 윈도우를 설정하는 경합 윈도우 설정부를 포함하고,
    상기 경합 윈도우 설정부는 높은 우선순위를 가지는 카테고리일수록 상기 초기 경합 윈도우의 최소값을 작게 설정하는 경합 윈도우 조정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 채널의 충돌 확률은 상기 이전 채널의 경합 윈도우의 최소값 및 상기 이전 채널의 경합 윈도우의 최대값을 이용하여 계산되는 경합 윈도우 조정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 경합 윈도우 설정부는 상기 제2 경합 윈도우의 최소값을 설정하고, 상기 제2 경합 윈도우의 최소값을 이용하여 상기 제2 경합 윈도우의 최대값을 설정하는 경합 윈도우 조정 장치.
KR1020100094475A 2010-09-29 2010-09-29 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법 KR101199577B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100094475A KR101199577B1 (ko) 2010-09-29 2010-09-29 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100094475A KR101199577B1 (ko) 2010-09-29 2010-09-29 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120032914A KR20120032914A (ko) 2012-04-06
KR101199577B1 true KR101199577B1 (ko) 2012-11-12

Family

ID=46135829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100094475A KR101199577B1 (ko) 2010-09-29 2010-09-29 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101199577B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101533192B1 (ko) * 2013-11-07 2015-07-03 경희대학교 산학협력단 차량 통신 네트워크의 패킷 송신 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101253138B1 (ko) * 2011-06-13 2013-04-10 전자부품연구원 능동적 충돌 회피를 적용한 차량통신 방법 및 시스템
KR101240296B1 (ko) * 2011-06-16 2013-03-11 전자부품연구원 충돌 횟수를 고려한 차량통신 방법 및 시스템
KR101467310B1 (ko) * 2013-11-19 2014-12-01 성균관대학교산학협력단 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치
CN107071823B (zh) * 2016-12-07 2018-12-11 吕丽平 车载自组织网络拥塞控制方法及装置
KR101982928B1 (ko) * 2017-09-07 2019-05-27 울산대학교 산학협력단 차량 환경용 무선 접속을 위한 차량 통신 방법 및 장치
CN115843132A (zh) * 2022-10-28 2023-03-24 南通大学 一种车联网视频传输性能优化方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679320B1 (ko) * 2005-08-16 2007-02-06 인하대학교 산학협력단 무선랜에서의 데이터 전송 시 백오프 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679320B1 (ko) * 2005-08-16 2007-02-06 인하대학교 산학협력단 무선랜에서의 데이터 전송 시 백오프 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101533192B1 (ko) * 2013-11-07 2015-07-03 경희대학교 산학협력단 차량 통신 네트워크의 패킷 송신 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120032914A (ko) 2012-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101199577B1 (ko) 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법
EP3725126B1 (en) Devices and methods for managing communication in a v2x communication network
Song et al. APDM: An adaptive multi-priority distributed multichannel MAC protocol for vehicular ad hoc networks in unsaturated conditions
Suthaputchakun et al. Priority based inter-vehicle communication in vehicular ad-hoc networks using IEEE 802.11 e
Park et al. Application-level frequency control of periodic safety messages in the IEEE WAVE
CN102244683B (zh) 一种提高车联网应用中混合业务服务质量的方法
EP1956742A2 (en) Wireless LAN system and transmission method of data thereof
CN104170336A (zh) 在WiFi网络中提供差异化关联服务的系统和方法
Bazzi et al. Beaconing from connected vehicles: IEEE 802.11 p vs. LTE-V2V
Torgunakov et al. A study of channel bonding in IEEE 802.11 bd networks
Kim et al. Performance Analysis of a MAC Protocol Consisting of EDCA on the CCH and a Reservation on the SCHs for the IEEE 802.11 p/1609.4 WAVE
KR101704979B1 (ko) 웨이브 통신에서 프로브 차량 정보 수집을 위한 임의 분산 즉시 접근 방법 및 시스템
Yao et al. On MAC access delay distribution for IEEE 802.11 p broadcast in vehicular networks
CN106376088A (zh) 车车通信中基于信道竞争的资源池资源分配方法
Atallah et al. Modeling and performance analysis of medium access control schemes for drive-thru internet access provisioning systems
Togou et al. Performance analysis and enhancement of wave for v2v non-safety applications
US11743759B2 (en) Method for effectively transmitting downlink data by server for controlling TCU mounted in vehicle
US20220132370A1 (en) Wireless communicatoin system, and wireless communication method
Khairnar et al. Simulation based evaluation of highway road scenario between DSRC/802.11 p MAC protocol and STDMA for vehicle-to-vehicle communication
CN109257830B (zh) 基于QoS的车载网络自适应退避方法
WO2024021860A1 (zh) 数据传输方法及其装置、存储介质、程序产品
van Eenennaam et al. Oldest packet drop (OPD): A buffering mechanism for beaconing in IEEE 802.11 p VANETs (poster)
Gopinath et al. Channel status based contention algorithm for non-safety applications in IEEE802. 11p vehicular network
KR101253138B1 (ko) 능동적 충돌 회피를 적용한 차량통신 방법 및 시스템
Suthaputchakun Priority-based inter-vehicle communication for highway safety messaging using IEEE 802.11 e

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150626

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161101

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181101

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 8