KR101420530B1 - 차량의 메시지 포워딩 시스템 - Google Patents

차량의 메시지 포워딩 시스템 Download PDF

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KR101420530B1 KR1020120143140A KR20120143140A KR101420530B1 KR 101420530 B1 KR101420530 B1 KR 101420530B1 KR 1020120143140 A KR1020120143140 A KR 1020120143140A KR 20120143140 A KR20120143140 A KR 20120143140A KR 101420530 B1 KR101420530 B1 KR 101420530B1
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김동균
유홍석
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경북대학교 산학협력단
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0965—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages responding to signals from another vehicle, e.g. emergency vehicle

Abstract

본 발명은 차량의 메시지 포워딩 시스템에 관한 것으로, 포워딩 메시지와 함께 전송되는 차량 토폴로지 정보를 이용하여 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정하고, 상기 우선순위에 대응되는 대기시간 이후, 상기 포워딩 메시지를 주변 차량으로 브로드캐스팅하는 차량의 메시지 포워딩 시스템에 관한 것이다.

Description

차량의 메시지 포워딩 시스템{System for forwarding of vehicular message}
본 발명은 차량의 메시지 포워딩 시스템에 관한 것으로, 포워딩 메시지와 함께 전송되는 차량 토폴로지 정보를 이용하여 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정하고, 상기 우선순위에 대응되는 대기시간 이후, 상기 포워딩 메시지를 주변 차량으로 브로드캐스팅하는 차량의 메시지 포워딩 시스템에 관한 것이다.
운전자의 생명을 보호하기 위하여 지능형 교통 시스템에서는 응급 메시지 전파(Emergency Message Dissemination, EMD) 기술을 통해 차량 충돌, 에어백 오작동 등과 같은 위험 정보를 나타내는 응급 메시지를 주변 차량들로 전달한다. 상기 응급 메시지는 운전자의 생명과 직결되는 정보를 포함하므로 위험에 노출될 수 있는 모든 주변 차량들에게 최대한 빠르게 전달되어야 한다.
다만, 일반적으로 차량에 장착된 무선 통신 장치의 전송 범위는 최대 1000m이기 때문에 위험한 상황을 발견한 차량이 브로드캐스트(broadcast)한 응급 메시지는 위험에 노출된 모든 차량에게 전달되지 못한다. 따라서 EMD는 상기 응급 메시지가 전달되는 영역을 확장하기 위해서 응급메시지를 수신한 일부의 차량이 상기 응급메시지를 다시 브로드캐스트하게 한다. 이와 같은 메시지 전송 기법을 다중 홉 브로드캐스트라고 부르고, 이와 같이 브로드캐스트를 다시 수행하는 차량을 포워더(forwarder)라고 부른다. 또한, 상기 포워더가 수행하는 브로드캐스트 동작을 포워딩(forwarding)이라고 부른다. 이때, 각 차량들은 상기 응급 메시지를 수신한 후, 다중 홉 브로드캐스트 프로토콜에서 정의하는 포워더 선정 알고리즘에 기반해서 자신이 포워더로 동작할지에 대한 여부를 결정한다.
이와 관련하여 지금까지 많은 다중 홉 브로드캐스트 프로토콜이 제안되어 왔다. 종래의 방법들은 공통적으로 응급 메시지를 수신한 차량들이 서로 다른 대기 시간을 가진 후에 포워딩을 시도하도록 한다. 만약 대기 시간동안 다른 차량이 포워딩한 응급메시지를 수신한다면 자신의 포워딩 동작을 취소한다. 따라서 종래의 방법에서는 가장 작은 대기시간을 사용하는 차량이 우선적으로 포워딩을 수행하게 된다. 특히, 포워더의 전송범위에 포함되지 않는 가능한 많은 차량들에게 응급 메시지를 포워딩하기 위해서 상기 포워더로부터 메시지 전파 방향으로 가장 멀리 떨어져 있는 차량이 가장 작은 대기 시간을 가지도록 한다.
도 1은 종래의 차량 메시지 포워딩 시스템을 나타낸 도면이다. 제1 차량(100)이 응급 메시지를 브로드캐스트한 후, 상기 제1 차량(100)의 전송 범위 안에 존재하는 모든 차량이 상기 응급 메시지를 수신하였고 메시지 전파 방향은 오른쪽이라고 가정하자. 제3 차량(300)이 상기 제1 차량(100)으로부터 가장 멀리 떨어져 있으므로, 상기 제3 차량(300)은 다른 차량 대비 가장 짧은 대기 시간을 가지고, 가장 먼저 포워딩을 수행한다. 이때, 제2 차량(200)은 자신의 대기 시간 중에 상기 제3 차량(300)이 포워딩한 메시지를 수신하게 되므로, 상기 제2 차량(200)은 포워딩을 취소한다. 이때, 이전 포워더와의 거리가 멀수록 적은 대기 시간을 가지도록 하기 위해서, 종래에는 이전 포워더와 자신과의 거리에 반비례하는 대기 시간(Waiting Time, WT)을 사용하였다.
하지만 종래의 방법에 따르면 각각의 차량은 자신 주변에 존재하는 공간을 고려하지 않고 자신과 이전 포워더 사이의 거리만 고려하여 대기시간을 결정하게 되어, 불필요한 대기 시간이 발생하는 문제점이 있었다. 예를 들어, 도 1의 경우 제1 차량(100)이 브로드캐스팅한 응급 메시지를 제3 차량(300)이 수신하지 못한다면, 상기 응급 메시지의 포워딩은 제2 차량(200)이 수행해야 한다. 이때, 종래의 방법에 의하면 상기 제2 차량(200)은 상기 제1 차량(100)으로부터의 거리에 반비례하는 대기 시간을 사용하기 때문에, 상기 제2 차량(200) 및 제3 차량(300) 사이의 다른 차량이 존재하지 않는 공간이 크면 클수록 불필요하게 긴 대기 시간 이후에 포워딩을 수행하게 되는 문제점이 있었다.
미국 등록특허 제 8,059,012호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 응급 메시지를 전달하는 포워더 및 이를 수신하여 포워딩하는 주변 차량들의 배치 형태에 따라 적응적인 대기 시간을 가지며 상기 응급 메시지를 포워딩하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 메시지 포워딩 시스템은 송신차량으로부터 포워딩 메시지 및 제1 차량 토폴로지 정보가 합성된 메시지를 수신하는 제1 수신부; 상기 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 포워딩 우선순위를 결정하는 순위 결정부; 자기 차량을 중심으로 한 제2 차량 토폴로지 정보 및 상기 포워딩 메시지를 합성한 메시지를 생성하는 메시지 생성부; 및 상기 우선순위에 대응되는 대기시간 이후, 상기 합성 메시지를 브로드캐스팅하는 제1 송신부를 포함한다.
이때, 상기 제1 차량 토폴로지 정보는, 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량의 ID 정보가 일정 순서로 배열될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 차량 토폴로지 정보는, 송신차량으로부터 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량 까지의 거리 정보를 ESD(Empty Space Distribution) 비트맵 정보로 나타낼 수 있다.
이때, 상기 순위 결정부는, 상기 ESD 비트맵 정보 및 송신차량과 자기 차량까지의 거리 정보를 이용하여 포워딩 우선순위를 결정할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 다른 실시예에 따른 차량의 메시지 포워딩 시스템은 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량으로부터 각 차량의 비컨 메시지를 수신하는 제2 수신부; 및 상기 수신된 각 차량의 비컨 메시지를 이용하여, 각 차량의 ID, 위치 정보 및 비컨 메시지 수신 시간을 포함하는 테이블을 구성하는 테이블 생성부;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 테이블 생성부는, 각 차량의 위치 정보를 이용하여 자기 차량으로부터 각 차량까지의 거리를 계산하고, 상기 거리 정보 및 상기 거리 값을 내림차순 정리한 순위 정보를 추가적으로 포함하는 테이블을 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 메시지 생성부는, 상기 테이블 정보를 이용하여 제2 차량 토폴로지 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 테이블 정보를 이용하여 주변 차량 중 포워딩 우선순위가 자기 차량과 동일한 차량이 있는지를 판단하고, 자기 차량과 동일한 포워딩 우선순위를 갖는 차량이 있는 경우, 자기 차량의 ID 정보 및 상기 차량의 ID 정보를 비교하여 상기 제1 송신부를 통한 포워딩 동작을 제어하는 포워딩 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 우선순위에 대응되는 대기 시간이 경과되기 전에 상기 제1 수신부를 통해 상기 포워딩 메시지를 수신한 경우, 상기 제1 송신부의 브로드캐스팅 동작을 제어하는 포워딩 제어부;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 우선순위에 대응되는 대기 시간은 하기의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112012102593861-pat00001
(k : 포워딩 우선순위, PF(k) : 포워딩 우선순위가 k인 차량, WTPF(k) : PF(k)의 대기시간, minDiff : 최소 대기 시간 차이값)
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 메시지 포워딩 시스템은 응급 메시지를 전달하는 포워더 및 이를 수신하여 포워딩하는 주변 차량들간의 거리 값을 이용하여 포워딩 우선 순위를 설정하고, 상기 우선 순위에 대응되는 대기시간을 산출함으로써, 주변 차량들의 배치 형태에 따라 적응적으로 대기시간이 변경되어 보다 빠르게 상기 응급 메시지를 포워딩할수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량 메시지 포워딩 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 메시지 포워딩 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 토폴로지 정보를 ESD 비트맵 형태로 나타낸 도면, 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이블 정보를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 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.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 메시지 포워딩 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 차량의 메시지 포워딩 시스템은 송신차량으로부터 포워딩 메시지 및 제1 차량 토폴로지 정보가 합성된 메시지를 수신하는 제1 수신부(10); 상기 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 포워딩 우선순위를 결정하는 순위 결정부(20); 자기 차량을 중심으로 한 제2 차량 토폴로지 정보 및 상기 포워딩 메시지를 합성한 메시지를 생성하는 메시지 생성부(30); 및 상기 우선순위에 대응되는 대기시간 이후, 상기 합성 메시지를 브로드캐스팅하는 제1 송신부(50)를 포함한다.
이때, 본 발명에 적용가능한 다른 실시예에 따른 차량의 메시지 포워딩 시스템은 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량으로부터 각 차량의 비컨 메시지를 수신하는 제2 수신부(15); 상기 수신된 각 차량의 비컨 메시지를 이용하여, 각 차량의 ID, 위치 정보 및 비컨 메시지 수신 시간을 포함하는 테이블을 구성하는 테이블 생성부(40); 및 상기 테이블 정보를 이용하여 주변 차량 중 상기 포워딩 우선순위가 자기 차량과 동일한 차량이 있는지를 판단하고, 자기 차량과 동일한 포워딩 우선순위를 갖는 차량이 있는 경우, 자기 차량의 ID 정보 및 상기 차량의 ID 정보를 비교하여 상기 제1 송신부(50)를 통한 포워딩 동작을 제어하는 포워딩 제어부(60);를 더 포함할 수 있다.
제1 수신부(10)는 송신차량으로부터 브로드캐스팅되는 포워딩 메시지 및 제1 차량 토폴로지 정보가 합성된 메시지를 수신한다. 이때, 상기 포워딩 메시지로는 특정 차량의 비컨 메시지가 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 포워딩 메시지는 특정 차량의 ID 정보, 위치 정보, 속도 정보 및 주변 상황 정보 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 포워딩 메시지는 응급 상황에 대한 정보를 포함할 수 있다.
순위 결정부(20)는 상기 제1 수신부(10)를 통해 수신된 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정한다. 본 발명은 상기 송신차량으로부터 최대한 멀리 떨어져 있는 차량부터 순서적으로 상기 포워딩 메시지의 포워딩을 수행하도록 함으로써, 상기 포워딩 메시지가 최대한 빨리 주변 차량들에게 전파되도록 하는 것을 목적으로 한다. 그러므로, 본 발명에 적용가능한 실시예에서는 상기 송신차량으로부터 포워딩 메시지를 수신할 수 있는 일정 커버리지 내 위치한 차량들 중 상기 송신차량부터 자기 차량까지의 거리 값이 크면 클수록, 이에 대응되는 포워딩 우선순위로 높은 순위 값이 적용될 수 있다.
상기 제1 차량 토폴로지 정보는 송신차량을 중심으로 주변 차량의 배치 정보를 포함한다. 이때, 상기 순위 결정부(20)는 상기 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 자기 차량의 상대적 위치를 파악하고, 상기 정보를 이용하여 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정한다. 보다 상세하게는, 상기 순위 결정부(20)는 상기 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 주변차량 대비 자기 차량과 송신 차량간의 거리 값의 상대적 순위를 결정한다. 이를 통해 상기 순위 결정부(20)는 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 제1 차량 토폴로지 정보는 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량의 ID 정보가 일정 순서로 배열되는 정보일 수 있다. 이때, 상기 주변 차량의 ID 정보는 상기 송신 차량으로부터 일정 범위내에 위치한 차량에 있어, 상기 송신 차량으로부터 떨어져 있는 거리 값이 큰 순서대로 배열될 수 있다. 상기 순위 결정부(20)는 이와 같은 방법으로 주변 차량의 ID 정보가 배열된 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 차량 토폴로지 정보 중 자기 차량의 ID 정보가 세번째로 위치하게 되면, 상기 순위 결정부(20)는 자기 차량의 포워딩 우선순위를 '3'으로 결정할 수 있다. 이때, 상기 제1 차량 토폴로지 정보의 구체적인 구성 형태는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서 제1 차량 토폴로지 정보는 송신차량으로부터 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량 까지의 거리 정보를 ESD(Empty Space distribution) 비트맵 정보로 나타낸 정보일 수 있다. ESD 비트맵 정보란 일련의 비트맵 형태 정보로 각 비트의 값이 0 또는 1이 적용될 수 있으며, 상기 ESD 비트맵 정보의 크기는 고정적이지 않고 가변적일 수 있다. 이하, 도 3을 통해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 토폴로지 정보를 ESD 비트맵 형태로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 차량 토폴로지 정보는 총 j개의 비트로 구성된 비트열 형태로 구성될 수 있으며, 왼쪽 끝에서 j번째 비트를 제외한 모든 비트의 값으로 0 또는 1의 값이 적용될 수 있다. 이때, 상기 ESD 비트맵 형태의 차량 토폴로지 정보는 송신차량으로부터 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량까지의 거리 정보를 나타낼 수 있다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 차량 토폴로지 정보의 왼쪽 끝에서 i번째 비트가 1인 경우, 이는 상기 송신차량으로부터 약 i-1 미터 떨어진 위치에 존재하는 차량이 있음을 의미한다. 이와 같은 형태의 차량 토폴로지 정보를 생성하는 방법에 대해서는 이후 메시지 생성부(30)의 상세한 설명을 통해 자세히 설명한다.
순위 결정부(20)는 이와 같은 형태의 ESD 비트맵 정보 및 송신차량과 자기 차량까지의 거리 정보를 이용하여 포워딩 우선순위를 결정할 수 있다. 먼저, 상기 순위 결정부(20)는 상기 ESD 비트맵 정보를 이용하여 상기 송신차량으로부터 복수의 주변 차량까지의 거리 정보를 산출한다. 이어, 상기 산출된 거리 정보를 내림차순으로 정리하여 각 거리별 순위 정보를 산출한다. 상기 순위 결정부(20)는 송신차량으로부터 자기 차량까지의 거리 값을 별도로 계산하고, 이때 계산된 거리 값에 대응되는 순위 정보를 이용하여 자기 차량의 포워딩 우선순위를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 ESD 비트맵 형태의 정보로부터 거리 값의 집합 {5,3,2}를 산출하였고 별도로 계산된 송신차량으로부터 자기 차량까지의 거리 값이 5인 경우, 상기 순위 결정부(20)는 자기 차량의 포워딩 우선순위를 '1'로 결정할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 순위 결정부(20)는 자기 차량이 최근 브로드캐스팅한 비컨 메시지 내 포함된 자기 차량의 위치 정보 및 포워딩 메시지 내 포함된 송신차량의 위치 정보를 이용하여 송신차량으로부터 자기 차량까지의 거리 값을 계산할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 차량간 거리 계산은 GPS 좌표 정보를 이용하여 산출할 수 있으며, 이때 산출된 거리 값은 미터 단위로 반올림하여 상기 ESD 비트맵 형태의 차량 토폴로지 정보로 나타낼 수 있다. 이는 GPS 좌표를 이용한 거리 측정의 정확도는 센티미터 단위로 적용되기 힘들기 때문이나, 본 발명은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현될 수 있다. 본 발명에 적용가능한 다른 실시예에서 상기 순위 결정부(20)는 최근 송신차량으로부터 수신한 비컨 메시지를 통해 상기 송신차량의 위치 정보를 파악할 수도 있다.
메시지 생성부(30)는 자기 차량을 중심으로 제2 차량 토폴로지 정보를 생성하고, 상기 제2 차량 토폴로지 정보 및 제1 수신부(10)를 통해 수신된 포워딩 메시지를 합성한 메시지를 생성한다. 이하 상기 제2 차량 토폴로지 정보의 생성 방법에 대하여 상세히 설명한다.
제2 수신부(15)는 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량으로부터 각 차량의 비컨 메시지를 수신할 수 있다. 일반적으로 각 차량은 일정 주기마다 각 차량의 비컨 메시지를 주변 차량으로 브로드캐스팅한다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 주기는 100ms가 적용될 수 있다. 이때, 비컨 메시지는 각 차량의 ID 정보, 위치 정보, 주변 상황 정보 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 제1 수신부(10) 및 제2 수신부(15)는 모두 주변 차량으로부터 전송되는 메시지 정보를 수신하는 수단으로, 하나의 모듈로써 작동할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 제1 수신부(10) 및 제2 수신부(15)가 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
테이블 생성부(40)는 상기 제2 수신부(15)를 통해 수신된 각 차량의 비컨 메시지를 이용하여, 각 차량의 ID, 위치 정보 및 비컨 메시지 수신 시간을 포함하는 테이블을 구성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 테이블 생성부(40)는 각 차량의 위치 정보를 이용하여 자기 차량으로부터 각 차량까지의 거리를 계산하고, 상기 거리 정보 및 상기 거리 값을 내림차순 정리한 순위 정보를 추가적으로 포함하는 테이블을 구성할 수 있다. 이하 도 4를 통해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이블 정보를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 실시예에서 테이블 생성부(40)는 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량에 대한 정보를 각 차량의 ID 정보, 위치 정보, 비컨 메시지 수신시간, 거리 정보 및 순위 정보로 구성된 테이블 형태로 구성할 수 있다.
도 4에서 각 차량의 ID 정보는 총 3 바이트 크기의 ID로 도시되어 있으나, 이는 일 실시예일 뿐, 본 발명에 적용가능한 다른 실시예에서는 다양한 크기의 ID 정보가 적용될 수 있다.
또한, 각 차량의 위치 정보로는 GPS 좌표 정보가 적용될 수 있다. 상기 GPS 좌표는 위도 및 경도 값으로 구성되므로, 도 4와 같이 (x1,y1) 형태로 상기 테이블 상에 입력될 수 있다.
비컨 메시지 수신시간은 각 차량으로부터 해당하는 비컨 메시지를 수신한 시간에 대한 정보를 나타낸다. 일반적으로 각 차량은 100ms 주기로 각 차량에 대한 비컨 메시지를 주변 차량으로 브로드캐스팅하므로, 테이블 생성부(40)는 상기 비컨 메시지 수신 시간 정보를 이용하여 최근 100ms 주기 내에 업데이트되지 않은 비컨 메시지가 있다면 해당 정보를 삭제할 수 있다.
거리 정보는 각 차량과 자기 차량 간의 거리 정보를 나타낸다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 테이블 생성부(40)는 각 차량들의 위치 정보 및 자기 차량의 위치 정보를 이용하여 상기 거리 값을 산출할 수 있다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 거리 값으로 미터 단위로 반올림한 값이 적용될 수 있다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서는 자기 차량이 포워딩 동작을 수행할 시기의 자기 차량의 위치 정보를 이용하여 상기 거리 정보를 산출할 수 있다. 구체적으로는, 자기 차량이 이후 포워딩 동작시 브로드캐스팅하는 포워딩 메시지 내 포함될 자기 차량의 위치 정보를 이용하여 상기 거리 정보를 산출할 수 있다. 상기 방법을 통해, 상기 테이블 생성부(40)가 계산한 각 차량과의 거리 값은 이후 상기 제2 차량 토폴로지를 수신한 각 차량이 계산한 거리 값과 동일하게 적용될 수 있다.
순위 정보는 상기 거리 값을 내림차순 정리한 순위를 나타낸다. 도 4의 경우, 자기 차량으로부터 BBB 차량까지의 거리(m2) 값이 가장 크므로, 상기 BBB 차량의 순위 정보는 '1'이 된다. 이와 마찬가지로, 자기 차량으로부터 AAA 차량 및 ZZZ 차량까지의 거리(m1,m26) 값은 상기 BBB 차량까지의 거리(m2) 값보다는 작으나 다른 거리 값보다는 크면, 상기 AAA 차량 및 ZZZ 차량의 순위 정보는 '2'가 된다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 순위 정보는 미터 단위로 반올림한 거리 정보를 기반으로 산출되는 것으로 복수 개 차량의 순위 정보가 동일할 수 있다. 다만 이는 실시예로, 미터 단위로 반올림하기 전 거리 정보를 기반으로 각 차량의 순위 정보를 산출할 수도 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서 메시지 생성부(30)는 상기 테이블 정보를 이용하여 제2 차량 토폴로지 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 메시지 생성부(30)는 상기 순위 정보 순으로 각 차량의 ID 정보가 배열된 형태의 제2 차량 토폴로지 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 차량 토폴로지 정보는 'BBBAAAZZZ' 또는 각 ID 정보 사이에 스페이서(spacer)를 추가한 'BBB#AAA#ZZZ' 형태로 구성될 수 있다. 상기 차량 토폴로지 정보의 형태는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현될 수 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서 상기 메시지 생성부(30)는 상기 테이블 내의 거리 정보를 이용하여 ESD 비트맵 형태의 제2 차량 토폴로지 정보를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 메시지 생성부(30)는 상기 거리 정보 중 i-1 미터에 해당하는 정보가 있다면, 비트맵의 왼쪽 끝에서 i번째 비트 값을 '1'로 하는 ESD 비트맵 형태의 제2 차량 토폴로지 정보를 생성할 수 있다. 도 3 및 도 4에 있어, BBB 차량까지의 거리 값(m2)이 10으로 가장 큰 값이라 하면, 도 3의 j 값으로 11이 적용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 적용가능한 실시예에서 도 3의 j 값은 상기 테이블 내 최대 거리 정보 값에 따라 가변적으로 적용될 수 있다.
이와 같이, 상기 메시지 생성부(30)는 제2 차량 토폴로지 정보를 ESD 비트맵 형태로 구성함으로써 수 바이트 크기의 차량의 ID 정보를 활용하는 경우보다 브로드캐스팅하는 전체 메시지의 크기를 줄일 수 있다. 이를 통해, 주변 차량의 수가 많은 경우 발생할 수 있는 트래픽 오버헤드 문제를 해결할 수 있다.
제1 송신부(50)는 상기 순위 결정부(20)에 의해 결정된 우선 순위에 대응되는 대기시간 이후, 상기 메시지 생성부(30)에 의해 합성된 메시지를 주변 차량들로 브로드캐스팅한다.
이때, 본 발명에 적용가능한 실시예에서 포워딩 제어부(60)는 상기 테이블 생성부(40)에 의해 생성된 테이블 정보를 이용하여 주변 차량 중 상기 포워딩 우선순위가 자기 차량과 동일한 차량이 있는지를 판단하고, 자기 차량과 동일한 포워딩 우선순위를 갖는 차량이 있는 경우, 자기 차량의 ID 정보 및 상기 차량의 ID 정보를 비교하여 상기 제1 송신부(50)를 통한 포워딩 동작을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 포워딩 제어부(60)는 상기 테이블 내의 각 차량의 위치 정보 및 송신차량의 위치 정보를 활용하여 상기 송신차량으로부터 자기차량까지의 거리 정보와 상기 송신차량으로부터 각 차량까지의 거리 정보가 동일한 차량이 있는지를 판단할 수 있다. 이때, 상기 포워딩 제어부(60)는 자기 차량과 동일한 포워딩 우선순위를 갖는 차량이 있는 경우, 자기 차량의 ID 정보 및 상기 차량의 ID 정보를 비교하여 상기 제1 송신부(50)를 통한 포워딩 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예로, 상기 포워딩 제어부(60)는 자기 차량의 ID 정보가 상기 차량의 ID 정보보다 전체 아스키코드 값의 합이 큰 경우에만 포워딩 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 다만, 상기 ID 정보의 비교 방법은 일 실시예로, 본 발명에는 이외 다양한 ID 정보의 비교 방법이 적용될 수 있다. 상기 방법을 통해 동일한 포워딩 우선순위를 가지는 차량의 동시 포워딩 동작 수행을 방지할 수 있다.
또한, 상기 포워딩 제어부(60)는 상기 우선순위에 대응되는 대기 시간이 경과되기 전에 상기 제1 수신부(10)를 통해 동일한 포워딩 메시지를 수신한 경우, 상기 제1 송신부(50)의 브로드캐스팅 동작을 제어할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 포워딩 제어부(60)는 상기 우선순위에 대응되는 대기 시간이 경과되기 전에 자기 차량보다 우선 순위가 높은 차량으로부터 브로드캐스팅되는 포워딩 메시지를 수신하게 되면, 자기 차량의 포워딩 동작 수행을 취소할 수 있다. 이와 같은 동작을 통해, 상기 포워딩 제어부(60)는 불필요한 주변 차량들의 포워딩 동작 수행을 방지할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 우선순위에 대응되는 대기 시간은 하기의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112012102593861-pat00002
(k : 포워딩 우선순위, PF(k) : 포워딩 우선순위가 k인 차량, WTPF(k) : PF(k)의 대기시간, minDiff : 최소 대기 시간 차이값)
이때, minDiff 값은 전송 충돌을 피하기 위해 필요한 서로 다른 차량간 대기 시간 차이의 최소값이다. 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 minDiff 값은 각 차량 사이의 전파지연시간, MAC 계층에서 패킷 처리 시간 및 라디오 인터페이스가 수신 모드에서 송신 모드로 전화하는데 소요되는 시간에 의해서 결정될 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 minDiff 값은 서로 다른 두 개의 차량과 이전 포워더 사이의 거리가 전송 커버리지 범위내라는 가정 하에 하기의 수학식 2를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012102593861-pat00003
상기 수학식 2에서 dprop는 라디오 신호가 전송범위까지 전파되는데 소요되는 전파지연시간이고, MPD는 MAC Processing Delay의 약자를 의미한다. Rx/Tx 는 라디오 인터페이스가 수신 모드에서 송신 모드로 전화하는데 소요되는 시간을 나타낸다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 차량의 메시지 포워딩 시스템에 있어 제1 수신부(10), 제2 수신부(15) 및 제1 송신부(50)를 통한 통신 방식으로 다양한 통신 방식이 적용될 수 있으며, 바람직하게는, 고속 이동 환경에 적응적인 IEEE 802.11p WAVE 통신 방식이 적용될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1 수신부 15: 제2 수신부
20: 순위 결정부 30: 메시지 생성부
40: 테이블 생성부 50: 제1 송신부
60: 포워딩 제어부 100: 제1 차량
200: 제2 차량 300: 제3 차량

Claims (10)

  1. 송신차량으로부터 포워딩 메시지 및 제1 차량 토폴로지 정보가 합성된 메시지를 수신하는 제1 수신부;
    상기 제1 차량 토폴로지 정보를 이용하여 포워딩 우선순위를 결정하는 순위 결정부;
    자기 차량을 중심으로 한 제2 차량 토폴로지 정보 및 상기 포워딩 메시지를 합성한 메시지를 생성하는 메시지 생성부; 및
    상기 우선순위에 대응되는 대기시간 이후, 상기 합성 메시지를 브로드캐스팅하는 제1 송신부를 포함하고,
    상기 제1 차량 토폴로지 정보는 상기 송신 차량과 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량간 거리 정보를 포함하고,
    상기 제2 차량 토폴로지 정보는 상기 자기 차량과 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량간 거리 정보를 포함하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 차량 토폴로지 정보는,
    하나 또는 두 개 이상의 주변 차량의 ID 정보가 일정 순서로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 차량 토폴로지 정보는,
    송신차량으로부터 하나 또는 두 개 이상의 주변 차량 까지의 거리 정보를 ESD(Empty Space distribution) 비트맵 정보로 나타낸 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 순위 결정부는,
    상기 ESD 비트맵 정보 및 송신차량과 자기 차량까지의 거리 정보를 이용하여 포워딩 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 비컨 메시지 포워딩 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    하나 또는 두 개 이상의 주변 차량으로부터 각 차량의 비컨 메시지를 수신하는 제2 수신부; 및
    상기 수신된 각 차량의 비컨 메시지를 이용하여, 각 차량의 ID, 위치 정보 및 비컨 메시지 수신 시간을 포함하는 테이블을 구성하는 테이블 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 테이블 생성부는,
    각 차량의 위치 정보를 이용하여 자기 차량으로부터 각 차량까지의 거리를 계산하고, 상기 거리 정보 및 상기 거리 값을 내림차순 정리한 순위 정보를 추가적으로 포함하는 테이블을 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 메시지 생성부는,
    상기 테이블 정보를 이용하여 제2 차량 토폴로지 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 테이블 정보를 이용하여 주변 차량 중 포워딩 우선순위가 자기 차량과 동일한 차량이 있는지를 판단하고, 자기 차량과 동일한 포워딩 우선순위를 갖는 차량이 있는 경우, 자기 차량의 ID 정보 및 상기 차량의 ID 정보를 비교하여 상기 제1 송신부를 통한 포워딩 동작을 제어하는 포워딩 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 우선순위에 대응되는 대기 시간이 경과되기 전에 상기 제1 수신부를 통해 상기 포워딩 메시지를 수신한 경우, 상기 제1 송신부의 브로드캐스팅 동작을 제어하는 포워딩 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 우선순위에 대응되는 대기 시간은 하기의 수학식 1에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 차량의 메시지 포워딩 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112012102593861-pat00004

    (k : 포워딩 우선순위, PF(k) : 포워딩 우선순위가 k인 차량, WTPF(k) : PF(k)의 대기시간, minDiff : 최소 대기 시간 차이값)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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‘차량안전통신을 위한 줄기와 가지 구조를 이용한 긴급 메시지 전파 방법’, 유석대, 조기환, 한국통신학회논문지 ‘07-2 Vol. 32 No. 2(2007)*
'차량안전통신을 위한 줄기와 가지 구조를 이용한 긴급 메시지 전파 방법', 유석대, 조기환, 한국통신학회논문지 '07-2 Vol. 32 No. 2(2007) *

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