KR101370047B1 - 차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호생성 방법 - Google Patents

차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호생성 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 노변 기지국 중 제1 노변 기지국과 제1 노변 기지국에 인접한 제2 노변 기지국에서 차량에 핸드오버를 지원하는 경우, N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 제1 노변 기지국은 제2 노변 기지국보다 긴 제1 채널 점유 신호를 발생시킨다. (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 제2 노변 기지국은 제1 노변 기지국보다 긴 제2 채널 점유 신호를 발생시킨다.

Description

차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호생성 방법{SIGNAL GENERATION METHOD FOR VEHICLE COMMUNICATION HANDOVER}
본 발명은 차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호생성 방법에 관한 것이다.
WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments)은 고속으로 이동하는 차량의 통신을 지원하기 위해 종래의 무선랜(IEEE 802.11) 방식을 보완한 기술이다. 이러한 WAVE 통신을 적용한 지능형 교통 시스템(Intelligent Transport Systems)은 도로변에 위치하는 노변 기지국(Road Side Equipment, 이하, "RSE"라고 함)과 차량에 장착되는 차량통신장치(On Board Equipment, 이하 "OBE"라고 함)를 포함하며, OBE와 RSE간의 통신(Vehicle to Infrastructure, V2I)과 OBE간의 통신(Vehicle to Vehicle, V2V)을 수행한다.
이러한 지능형 교통 시스템이 적용된 도로 환경에서 연속적인 통신을 위해 도로에 설치된 RSE는 OBE로 통신 채널 및 상태에 대한 정보를 전달한다. 이때, 인접한 RSE들이 같은 채널을 통해 OBE로 정보를 전송하는 경우, 전송한 프레임이 충돌할 가능성이 있으며, 이러한 프레임의 경우 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송되기 때문에 전송이 실패했음을 알 수 없다. 또한, OBE와 RSE들이 같은 채널을 통해 프레임을 전송할 수 있으므로 전송 실패의 가능성이 더 커지게 되며, 이러한 문제는 RSE의 정보를 바탕으로 핸드오버를 수행하는 방식에 있어서 안정적으로 정보를 제공하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량통신 환경에서 핸드오버 기술을 제공하기 위한 신호생성 방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 노변 기지국에서 차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호를 생성하는 방법에 있어서,
상기 복수의 노변 기지국 중 제1 노변 기지국과 상기 제1 노변 기지국에 인접한 제2 노변 기지국에서 차량에 상기 핸드오버를 지원하는 경우, N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 상기 제2 노변 기지국보다 긴 제1 채널 점유 신호를 발생시키는 단계, 그리고 (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 상기 제1 노변 기지국보다 긴 제2 채널 점유 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 복수의 노변 기지국에서 차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호를 생성하는 방법에 있어서,
상기 복수의 노변 기지국 중 제1 노변 기지국과 상기 제1 노변 기지국에 인접한 제2 노변 기지국에서 차량에 상기 핸드오버를 지원하는 경우, N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 상기 제2 노변 기지국보다 긴 제1 채널 점유 신호를 발생시키는 단계, 상기 N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 최대 CW(contention window)값으로 백오프(backoff) 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 상기 제1 노변 기지국이 상기 제1 채널 점유 신호를 유지시키는 단계, (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 상기 제1 노변 기지국보다 긴 제2 채널 점유 신호를 발생시키는 단계, 그리고 상기 (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 제1 노변 기지국이 최대 CW(contention window)값으로 백오프(backoff) 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 상기 제2 노변 기지국이 상기 제2 채널 점유 신호를 유지시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면 차량통신 환경에서 핸드오버 지원을 위한 신호를 생성하여 제공함에 따라 고속으로 이동하는 환경에서 연속적으로 끊김 없는 서비스를 제공할 수 있으며, 그에 따라 안정적인 핸드오버 기술을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량통신 핸드오버 지원을 위한 차량통신 네트워크의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 차량통신 네트워크에서 차량의 통신을 지원하기 위한 WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments) 방식 주파수의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 차량통신 네트워크에서 교차 모드(Alternating Mode)로 통신을 수행하기 위한 싱크의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노변 기지국에서 생성하는 채널 점유 신호의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 CW(Contention Window)값이 최소인 경우 채널 점유 신호의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 CW 값이 최대인 경우 채널 점유 신호의 한 예를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 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 실시예에 따른 차량통신 핸드오버 지원을 위한 차량통신 네트워크의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시한 차량통신 네트워크에서 차량의 통신을 지원하기 위한 WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments) 방식 주파수의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량통신 핸드오버 지원을 위한 차량통신 환경에서의 지능형 교통 시스템(Intelligent Transport Systems)(10)은 노변 기지국(Road Side Equipment, 이하, "RSE"라고 함)(100a-100f) 및 차량(200)에 장착된 차량통신장치(On Board Equipment, 이하 "OBE"라고 함)(210)을 포함한다.
이러한 차량통신 환경에서는 고속으로 이동하는 차량의 통신을 지원하기 위해 WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments) 방식으로 통신을 수행하며, WAVE 통신에서의 주파수의 한 예는 도 2와 같다. 도 2를 참고하면, WAVE는 5.9 GHz 대역에 75MHz를 할당하고, 10MHz 대역의 7개 채널을 이용하여 통신을 하도록 규정하고 있다. 7개 채널 중 하나는 제어 채널(control channel, 이하 "CCH"라고 함)이며 나머지 6개 채널은 서비스 채널(service channel, 이하 "SCH"라고 함)이다.
WAVE 통신시 7개의 전 채널에 대해서 동시에 통신을 할 수도 있고, 한번에 하나의 채널을 이용하여 통신을 수행할 수도 있다. 한번에 하나의 채널을 이용하여 통신을 수행하는 경우, 여러 채널을 이용하여 통신이 수행되며 도 3에서와 같이 CCH와 SCH를 번갈아 가면서 교차 모드(Alternating Mode)로 통신을 수행한다. 이를 위해서는 RSE와 OBE의 싱크 구간(sync interval)(300), CCH 구간(CCH Interval)(310), SCH 구간(SCH Interval)(320) 및 가드 구간(Guard Interval)(330) 등을 맞추어야 져야 한다.
여기서 가드 구간(330)은 CCH 구간(310)에서 SCH 구간(320)으로 교차되거나, SCH 구간(320)에서 CCH 구간(310)으로 교차될 때마다 존재한다. 즉, RSE(100a-100f)와 OBE(210)가 통신을 수행하는데 있어 각각이 가지는 시간 오차를 보상하기 위해 가드 구간(330)이 형성된다. 이러한 구조에서 교차 모드(Alternating Mode)로 연속적인 통신을 수행하기 위해서는 RSE(100a-100f)의 정보, 특히 RSE(100a-100f)의 통신 채널 및 상태를 파악하는 것이 필수적이며 이를 효과적으로 수행하여야 연속적인 통신이 가능해진다.
교차 모드로 동작하는 RSE(100a-100f)와 OBE(210)간의 연속적인 통신을 위해서 필요한 인접 RSE의 정보는 CCH 구간(310)을 통해서 전달이 된다. CCH 구간(310)이 시작되면 각 RSE는 기지국 정보를 전송한다. 그러나, 같은 CCH 구간(310)을 사용하여 인접한 RSE가 자신의 정보를 전송하는 경우 전송한 데이터 프레임의 충돌이 발생할 수 있으며, 이러한 데이터 프레임의 경우 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송되므로 전송이 실패했음을 알 수 없는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해 가드 구간(330)동안 각 RSE 는 CCH 구간이 점유중인 것으로 판단하고 전송을 중단해야 한다. 그러나 가드 구간(330)이 종료된 후 백오프(back off) 과정을 거쳐 전송을 시도하게 되므로 여전히 데이터 프레임 충돌의 가능성은 존재하게 되는 문제점이 있다.
이하, 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량통신 환경에서 차량통신 핸드오버 지원을 위한 신호생성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RSE에서 생성하는 채널 점유 신호의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 CW(Contention Window)값이 최소인 경우 채널 점유 신호의 한 예를 나타내는 도면이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 CW 값이 최대인 경우 채널 점유 신호의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 교통 시스템(10)의 RSE(100a-100f)는 채널 점유 신호의 길이를 조정하여 인접한 기기지국과의 충돌 없이 자신의 정보를 차량(200)에 장착된 OBE(210)로 보낸다. 즉, RSE(100a-100f)는 싱크 구간의 가드 구간이 종료된 후에도 자신과 인접한 RSE와의 채널 점유 신호의 길이를 서로 다르게 조정하여 CCH 구간에 대한 접근을 차별화한다.
이때, 본 발명의 실시예에서 사용되는WAVE는 무선랜의 DCF(Distributed Coordination Function)방식을 MAC(Medium Access Control)의 기본 방식으로 사용하므로, 채널에 접근하고자 하는 경우 백오프(backoff) 절차를 수행하여야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 백오프(backoff) 절차는 차량통신 환경에서 데이터의 충돌이 발생하는 것을 해결하기 위한 것으로, 백오프 알고리즘에 의해 정해진 시간 내에서 대기한 후에 채널에 접근하여 데이터를 전송하기 위한 기술이다.
예를 들어, RSE(100a-100f) 중 RSE(100a, 100b)와 차량(200)이 통신하는 것으로 가정하여 백오프(backoff) 절차를 수행하는 경우, RSE(100b)는 N 번째 싱크 구간(400)의 CCH 구간(410)에서 RSE(100a)보다 긴 채널 점유 신호(S12)를 발생시킨다. 여기서, N은 홀수이다. RSE(100a)는 최소CW(contention window)값과 최대 CW값을 포함하는 사이 값 중에서 임의의CW값을 결정하여 백오프 절차를 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 CW값은 설정에 따라 달라질 수 있으며, 도 5a에서와 같이 최소 CW값으로 설정되거나, 도 5b에서와 같이 최대 CW 값으로 설정될 수도 있으며, 최소 CW값 내지 최대 CW 값 사이 값 중 임의의 값으로 설정될 수도 있다. 이때, RSE(100b)는 RSE(100a)가 최대 CW값으로 백오프 절차를 수행할 수도 있으므로, 이를 포괄할 수 있도록 최대 CW(contention window)값으로 백오프 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 더 길게 채널 점유 신호(S12)를 발생시킨다.
RSE(100a)는 N 번째 싱크 구간(400)의 CCH 구간(410)에서 백오프 절차를 수행한 후에 데이터 프레임(Data Frame, DF)을 전송한다. 이때, 차량(200)의 OBE(210)는 N 번째 싱크 구간(400)의 CCH 구간(410)에서 RSE(100a)가 백오프 절차를 수행하고 데이터 프레임(DF)을 전송하는 구간에 해당하는 만큼 채널 점유 신호(S13)를 유지시켜 기지국 정보를 포함하는 데이터 프레임(DF)이 안전하게 RSE(100a)로부터 전송되도록 한다.
다음, RSE(100a)는 (N+1)번째 싱크 구간(500)의 CCH 구간(510)에서 RSE(100b)보다 긴 채널 점유 신호(S21)를 발생시킨다. RSE(100b)는 최소CW(contention window)값과 최대 CW값을 포함하는 사이 값 중에서 CW값을 결정하여 백오프 절차를 수행한다. 이때, RSE(100a)는 RSE(100b)가 최대 CW값으로 백오프 절차를 수행할 수도 있으므로, 이를 포괄할 수 있도록 최대 CW값으로 백오프 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 더 길게 채널 점유 신호(S21)를 발생시킨다.
RSE(100b)는 (N+1)번째 싱크 구간(500)의 CCH 구간(510)에서 백오프 절차를 수행한 후에 데이터 프레임(DF)을 전송한다. 이때, 차량(200)의 OBE(210)는 (N+1)번째 싱크 구간(500)의 CCH 구간(510)에서 RSE(100b)가 백오프 절차를 수행하고 데이터 프레임(DF)을 전송하는 구간에 해당하는 만큼 채널 점유 신호(S23)를 유지시켜 기지국 정보를 포함하는 데이터 프레임이(DF)이 안전하게 RSE(100b)로부터 전송되도록 한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량통신 핸드오버 지원을 위한 차량통신 환경에서 RSE들은 자신과 인접하는 RSE와 서로 다른 채널 점유 신호를 발생시켜 CCH 구간에 접근함에 따라 데이터의 충돌 없이 안정적으로 기지국 정보를 송신할 수 있으며, 그에 따라 연속적인 핸드오버를 지원할 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. 복수의 노변 기지국 중 차량의 진행 방향을 따라 서로 인접한 지점에 위치한 제1 노변 기지국 및 제2 노변 기지국에서 차량통신의 핸드오버를 지원하기 위한 신호를 생성하는 방법에 있어서,
    N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 상기 제2 노변 기지국의 채널 점유 신호보다 긴 제1 채널 점유 신호를 발생시키는 단계, 그리고
    N+1번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 상기 제1 노변 기지국의 채널 점유 신호보다 긴 제2 채널 점유 신호를 발생시키는 단계
    를 포함하는 신호 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널 점유 신호를 발생시키는 단계에서,
    상기 N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 최대 CW(contention window)값으로 백오프(backoff) 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 상기 제1 노변 기지국이 상기 제1 채널 점유 신호를 유지시키는 단계
    를 더 포함하는 신호 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량은,
    상기 N 번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 상기 백오프 절차를 수행하고, 상기 백오프 절차를 수행한 후에 데이터 프레임를 전송하는 구간에 해당하는 만큼 제3 채널 점유 신호를 유지시키는 신호 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 채널 점유 신호를 발생시키는 단계에서,
    상기 (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 최대 CW(contention window)값으로 백오프 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 상기 제1 노변 기지국이 상기 제2 채널 점유 신호를 유지시키는 단계
    를 더 포함하는 신호 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차량은,
    상기 (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 상기 백오프 절차를 수행하고, 상기 백오프 절차를 수행한 후에 데이터 프레임를 전송하는 구간에 해당하는 만큼 제3 채널 점유 신호를 유지시키는 신호 생성 방법.
  6. 복수의 노변 기지국 중 차량의 진행 방향을 따라 서로 인접한 지점에 위치한 제1 노변 기지국 및 제2 노변 기지국에서 차량통신의 핸드오버를 지원하기 위한 신호를 생성하는 방법에 있어서,
    N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 상기 제2 노변 기지국의 채널 점유 신호보다 긴 제1 채널 점유 신호를 발생시키는 단계,
    상기 N번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 최대 CW(contention window)값으로 백오프(backoff) 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 상기 제1 노변 기지국이 상기 제1 채널 점유 신호를 유지시키는 단계,
    (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 상기 제1 노변 기지국의 채널 점유 신호보다 긴 제2 채널 점유 신호를 발생시키는 단계, 그리고
    상기 (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 제1 노변 기지국이 최대 CW(contention window)값으로 백오프(backoff) 절차를 수행하는 구간에 해당하는 만큼 상기 제2 노변 기지국이 상기 제2 채널 점유 신호를 유지시키는 단계
    를 포함하는 신호 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량은,
    상기 N 번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제2 노변 기지국이 상기 백오프 절차를 수행하고, 상기 백오프 절차를 수행한 후에 데이터 프레임를 전송하는 구간에 해당하는 만큼 제3 채널 점유 신호를 유지시키는 신호 생성 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차량은,
    상기 (N+1)번째 싱크 구간의 제어 채널에서 상기 제1 노변 기지국이 상기 백오프 절차를 수행하고, 상기 백오프 절차를 수행한 후에 데이터 프레임를 전송하는 구간에 해당하는 만큼 제3 채널 점유 신호를 유지시키는 신호 생성 방법.
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