KR101467310B1 - 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치 - Google Patents

가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치 Download PDF

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KR101467310B1
KR101467310B1 KR1020130140684A KR20130140684A KR101467310B1 KR 101467310 B1 KR101467310 B1 KR 101467310B1 KR 1020130140684 A KR1020130140684 A KR 1020130140684A KR 20130140684 A KR20130140684 A KR 20130140684A KR 101467310 B1 KR101467310 B1 KR 101467310B1
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이태진
이민규
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법은, 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국이, 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하는 단계, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 단계, 이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 단계 및 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따라 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간을 각각 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치 {METHOD FOR MEDIA ACCESS CONTROL OF VEHICULAR AD HOC NETWORK USING VARIABLE LENGTH FRAME AND ROAD SIDE UNIT USING THE SAME}
본 발명은 차량 애드혹 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 기술에 관한 것이다.
차량 애드혹 네트워크(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)는 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad-hoc Network, MANET)의 일부 내지 변용 기술로서, 공공 안전과 지능형 교통 서비스(Intelligent Transport System, ITS)를 위한 차량 대 차량(Vehicle to Vehicle, V2V) 또는 차량 대 인프라스트럭처(Vehicle to Infrastructure, V2I) 통신을 지원하는 차량 애드혹 네트워킹 기술은 IEEE 802.11p 및 IEEE 1609 표준을 포함하는 프로토콜 스택인 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)로 표준화되었다.
이동 노드들이 무작위적으로 움직이는 환경인 MANET과 달리, VANET에서는, 이동하는 차량 노드들이 도로와 교통량, 제한속도 및 교통신호 등에 따라 통제된 움직임을 보이는 환경에서 차량 노드 사이의, 또는 이동하는 차량 노드와 고정된 노변 기지국 사이의 통신을 제공하며, 차량 노드의 고속 이동성 및 빈번한 토폴로지 변화를 수용할 수 있도록, 통신 프로토콜의 세부적인 규칙들이 정해질 수 있다.
특히 V2I 통신 과정에서, 차량 노드들은 일반적으로 노변 기지국의 전송 범위 안으로 진입하고 또한 이탈한다. 노변 기지국의 전송 범위 내에 머무르는 동안 차량 노드들은 노변 기지국을 통해 인프라스트럭처와 연결된다. 만약 차량 노드가 특정 노변 기지국의 전송 범위 내에 머무르는 동안 데이터 송수신 기회를 얻지 못하면 다음 노변 기지국의 전송 범위에 진입하여 송수신 기회를 얻기 전까지 인프라스트럭처와 연결될 수 없다.
차량 노드의 송수신 기회는 노변 기지국 내의 차량 노드 수에 영향을 받기 때문에, 종래 WAVE 표준에서는 차량 노드들의 수가 증가하면 차량당 송수신 기회가 감소하면서 성능이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래의 노변 기지국은 시분할 다중 접속 기반(Time Division Multiple Access, TDMA)의 매체 접근 제어 프로토콜에 따라 특정 주기를 갖도록 분할된 시간 프레임 내의 시간 슬롯들을 각 차량 노드들에 할당하며, 각 프레임마다 적어도 한 시간 슬롯에서 차량 노드의 접근을 보장하고자 하였다.
이때, 종래의 시분할 다중 접속 기반의 매체 접근 제어 프로토콜은 고정된 프레임을 이용하기 때문에, 차량의 수가 변화하면 시간 슬롯들이 부족하거나 또는 낭비될 수 있고, 전송 성공 노드의 수가 제한됨에 따라 처리율(throughput) 성능이 낮아지는 문제점들을 가지고 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0088205호(2011.08.03 공개) 한국공개특허공보 제10-2008-0043210호(2008.05.16 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량 수가 변화할 때 시간 슬롯들이 부족하거나 낭비되는 현상을 해소할 수 있도록 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량 수가 변화할 때 전송 성공 차량 노드의 수도 가변할 수 있고 처리율을 높일 수 있도록 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라,
차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국이,
이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하는 단계;
추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 단계;
이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 단계; 및
현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따라 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간을 각각 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는,
이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률을 얻은 다음,
충돌 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제1 관계식에, 충돌 확률에 관하여 상기 추정 충돌 확률의 추정된 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임의 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00001
에 기초하여 획득되며,
여기서
Figure 112013105215631-pat00002
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 충돌 확률,
Figure 112013105215631-pat00003
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
Figure 112013105215631-pat00004
은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는,
이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률을 얻은 다음,
미사용 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제2 관계식에, 미사용 확률에 관하여 상기 추정 미사용 확률의 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00005
에 기초하여 획득되며,
여기서,
Figure 112013105215631-pat00006
은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 미사용 충돌 확률,
Figure 112013105215631-pat00007
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
Figure 112013105215631-pat00008
은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값은 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00009
에 기초하여 획득되고,
여기서,
Figure 112013105215631-pat00010
는 i+1 번째 프레임의 추정 경쟁 구간 길이,
Figure 112013105215631-pat00011
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수,
Figure 112013105215631-pat00012
는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
Figure 112013105215631-pat00013
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 전송 성공 노드 수는 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00014
에 기초하여 획득되고,
여기서,
Figure 112013105215631-pat00015
는 i 번째 프레임의 추정 전송 성공 노드 수,
Figure 112013105215631-pat00016
는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
Figure 112013105215631-pat00017
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률,
Figure 112013105215631-pat00018
은 i 번째 프레임에서 비경쟁 구간 중 미사용 슬롯에 따라 추정되는 추정 이탈 차량 노드 수일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법은,
차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국이,
이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하는 단계;
추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 단계;
이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 단계;
현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따른 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간의 설정 및 이전 프레임에 전송 성공한 차량 노드들의 비경쟁 구간 할당에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 제어 슬롯 동안에 서비스 영역에 방출하는 단계; 및
현재 프레임의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들의 각각에 할당된 차량 노드에 대한 비경쟁적 접속 및 경쟁 구간의 서비스 슬롯들에서 차량 노드들에 대한 경쟁적 접속을 각각 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치는,
이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하고, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 경쟁 구간 길이 결정부;
이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 비경쟁 구간 길이 결정부; 및
현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따라 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간을 설정하는 프레임 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는,
이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률을 얻은 다음,
충돌 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제1 관계식에, 충돌 확률에 관하여 상기 추정 충돌 확률의 추정된 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임의 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00019
에 기초하여 획득되며,
여기서
Figure 112013105215631-pat00020
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 충돌 확률,
Figure 112013105215631-pat00021
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
Figure 112013105215631-pat00022
은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는,
이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률을 얻은 다음,
미사용 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제2 관계식에, 미사용 확률에 관하여 상기 추정 미사용 확률의 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00023
에 기초하여 획득되며,
여기서,
Figure 112013105215631-pat00024
은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 미사용 충돌 확률,
Figure 112013105215631-pat00025
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
Figure 112013105215631-pat00026
은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값은 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00027
에 기초하여 획득되고,
여기서,
Figure 112013105215631-pat00028
는 i+1 번째 프레임의 추정 경쟁 구간 길이,
Figure 112013105215631-pat00029
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수,
Figure 112013105215631-pat00030
는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
Figure 112013105215631-pat00031
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 추정 전송 성공 노드 수는 다음 수학식
Figure 112013105215631-pat00032
에 기초하여 획득되고,
여기서,
Figure 112013105215631-pat00033
는 i 번째 프레임의 추정 전송 성공 노드 수,
Figure 112013105215631-pat00034
는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
Figure 112013105215631-pat00035
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률,
Figure 112013105215631-pat00036
은 i 번째 프레임에서 비경쟁 구간 중 미사용 슬롯에 따라 추정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치는,
이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하고, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 경쟁 구간 길이 결정부;
이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 비경쟁 구간 길이 결정부; 및
현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따른 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간의 설정 및 이전 프레임에 전송 성공한 차량 노드들의 비경쟁 구간 할당에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 제어 슬롯 동안에 서비스 영역에 방출하는 프레임 제어 신호 생성부를 포함하며,
상기 노변 기지국 장치는, 현재 프레임의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들의 각각에 할당된 차량 노드에 대한 비경쟁적 접속 및 경쟁 구간의 서비스 슬롯들에서 차량 노드들에 대한 경쟁적 접속을 각각 제공하도록 동작할 수 있다.
본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치에 따르면, 차량 노드의 수에 대해 적응적으로 시간 슬롯의 수와 특성을 가변시켜 효율적으로 시간 슬롯들을 활용함으로써, 부족한 슬롯 또는 낭비되는 슬롯의 수를 최소화할 수 있다.
본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법 및 노변 기지국 장치에 따르면, 차량 수가 변화할 때에 전송 성공 차량 노드의 수와 처리율을 최대화할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크에서 프레임마다 차량 노드들의 상태와 시간 슬롯들의 사용 상태를 예시한 개념도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법을 예시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법을 구현하는 노변 기지국 장치를 예시한 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법에 따른 성능을 예시한 그래프들이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크에서 프레임마다 차량 노드들의 상태와 시간 슬롯들의 사용 상태를 예시한 개념도들이다.
도 1에서, 어떤 도로에 노변 기지국(Roadside Unit, RSU)(10)이 고정적으로 설치되어 있다. 노변 기지국은 노변 기지국의 서비스 영역 내에 차량 노드들에 대해 외부의 인프라스트럭처와 통신할 수 있는 차량 애드혹 네트워크를 제공한다.
본 발명에서, 하나의 프레임은 시분할 다중 접속(TDMA) 방식을 기반으로, 비경쟁 구간과 경쟁 구간으로 구성된다.
비경쟁 구간은 특정한 차량 노드가 독점적으로 이용할 수 있는 서비스 슬롯들로 구성된다.
반면에, 경쟁 구간은 비경쟁 구간을 할당받은 차량 노드들을 제외한 모든 차량 노드들이 동등한 확률로 이용할 수 있는 서비스 슬롯들로 구성된다. 경쟁 구간의 서비스 슬롯은 오직 한 차량 노드에 의해 접속이 시도되어 충돌이 일어나지 않을 때에만 그 차량 노드에 의한 접속 및 전송이 성공하는 서비스 슬롯이다. 만약 둘 이상의 차량 노드들이 동시에 접속을 시도하여 충돌이 일어나면, 어느 차량 노드도 그 서비스 슬롯을 이용하지 못한다.
이때, 차량 노드들은 경쟁 구간을 구성하는 서비스 슬롯들 중 접속을 시도할 어느 하나의 서비스 슬롯을 랜덤하게 결정하여야 하므로, 특정 차량 노드가 특정 서비스 슬롯을 선택할 확률은 균일하게 분포한다. 따라서, 서비스 슬롯에서 충돌이 일어날 확률이나 서비스 슬롯이 아무 차량 노드에게서도 선택되지 않아 미사용 슬롯이 될 확률은 통계적 및 수학적으로 명확하게 표현될 수 있다.
아래에서, 프레임의 길이(L), 비경쟁 구간(Contention-Free Period, CFP)의 길이 또는 경쟁 구간(Contention Period, CP)의 길이는 각각 포함하는 서비스 슬롯들의 개수를 의미한다.
한편, 제1 프레임의 시작 직전에, 노변 기지국은 그 직전 프레임에서 접속과 전송에 성공한 차량 노드들이 없었거나 또는 그러한 차량 노드들에 관한 정보가 초기화된 상태이다. 이에 따라, 노변 기지국은, 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수를 가지고 또한 경쟁 구간으로만 구성되도록, 다시 말해 제1 프레임 내의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯 개수는 0이고, 경쟁 구간(CP)의 서비스 슬롯 개수가 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수와 같도록 제1 프레임을 설정하고, 그에 따라 제1 제어 신호를 생성한다. 제1 제어 신호는 제1 프레임 시작 직전의 제어 슬롯(Control Slot, CSL) 동안에 노변 기지국에 의해 서비스 영역 내에 송출된다. 도 1의 예에서 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수는 4이고, 제1 프레임의 길이(L1)도 4이다.
5 개의 차량 노드들(V1 내지 V5)이 서비스 영역 내에 존재하여, 제1 프레임 직전의 제어 슬롯 동안에 5 개의 차량 노드들(V1 내지 V5)이 제1 제어 신호를 수신한다. 차량 노드들(V1 내지 V5)의 각각은 제1 제어 신호에 따라, 노변 기지국의 어드레스, 프레임 시작 시간과 종료, 비경쟁 구간의 시작과 종료, 비경쟁 구간 서비스 슬롯들의 시작과 종료, 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들에 할당된 차량 노드들 정보, 경쟁 구간의 시작과 종료 및 경쟁 구간 서비스 슬롯들의 시작과 종료 시각들을 인식하고, 신호 동기를 획득할 수 있다.
차량 노드들(V1 내지 V5)의 각각은 제1 프레임 동안에 설정된 4 개의 경쟁 구간의 서비스 슬롯들 중 자신이 노변 기지국과 접속을 시도할 하나의 서비스 슬롯을 랜덤하게 결정하고, 해당 서비스 슬롯을 기다렸다가, 원하는 서비스 슬롯이 개시되는 시점에 노변 기지국에 접속을 시도한다.
예시적으로, 제1 경쟁 구간 서비스 슬롯에서, 제5 차량 노드(V5)가 노변 기지국과 접속을 시도하였는데, 다른 차량 노드들(V1 내지 V4)의 접속 시도가 없어, 무난히 노변 기지국과 접속 및 통신에 성공하였다. 따라서, 제1 경쟁 구간 서비스 슬롯은 전송 성공 슬롯으로 처리된다.
이어서, 제2 경쟁 구간 서비스 슬롯은 아무 노드도 접속을 시도하지 않아, 미사용 슬롯으로 처리되었다.
제3 경쟁 구간 서비스 슬롯은 제1, 제2 및 제4 차량 노드들(V1, V2 및 V4)이 동시에 노변 기지국과 접속을 시도하면서 충돌이 일어나 모두 접속에 실패하였고, 충돌 슬롯으로 처리되었다.
제4 경쟁 구간 서비스 슬롯에서, 남은 제3 차량 노드(V3)만이 노변 기지국과 접속을 시도하였고, 무난히 노변 기지국과 접속 및 통신에 성공하였다. 제4 경쟁 구간 서비스 슬롯도 전송 성공 슬롯으로 처리된다.
만약 어떤 차량 노드가 노변 기지국에 접속이 성공하였거나 사전에 서비스 슬롯에 할당되어 있었다 하더라도, 예를 들어 서비스 영역을 벗어나거나 전원이 차단되면서 정상적으로 패킷 통신까지 완료하지 못하면, 해당 서비스 슬롯은, 전송 성공 슬롯이 아닌, 이탈 슬롯으로 처리될 수 있다.
이에 따라, 제1 프레임의 종료와 함께 제1 프레임을 결산한 결과, 제1 프레임의 경쟁 구간 서비스 슬롯들 중에서 전송 성공 슬롯은 2 개, 충돌 슬롯은 1 개, 미사용 슬롯은 1 개였다. 경쟁 접속을 시도한 차량 노드들의 수는 정확하게 알 수 없지만, 추정될 수 있다.
이어서, 도 2에서, 노변 기지국은 제2 프레임의 시작 전에, 제1 프레임의 결산에 기초하여 제2 프레임의 프레임 전체 길이(L2), 비경쟁 구간의 길이(CFP)와 비경쟁 구간 서비스 슬롯에 할당될 차량 노드 및 경쟁 구간의 길이(CF)를 각각 결정한다.
구체적으로, 노변 기지국은 먼저, 제1 프레임 동안에 접속 및 전송에 성공한 제3 및 제5 차량 노드들(V3 및 V5)이 제2 프레임에서도 외부와 전송을 하고자 할 것이라 가정한다. 따라서, 노변 기지국은 이들 제3 및 제5 차량 노드들(V3 및 V5)이 독점적으로 각각 서비스 슬롯을 할당받을 수 있도록, 제1 프레임의 전송 성공 노드 수로써 제2 프레임 내의 비경쟁 구간의 길이를 결정할 수 있다. 제2 프레임의 비경쟁 구간 서비스 슬롯들에 대해, 제1 프레임에서 접속 및 전송에 성공한 차량 노드들이 순서대로 할당될 수 있다. 예를 들어, 제2 프레임은 비경쟁 슬롯 길이가 2이고, 제5 차량 노드(V5)와 제3 차량 노드(V3)가 차례로 비경쟁 구간 서비스 슬롯에 독점적으로 할당되도록 설정될 수 있다.
다음으로, 노변 기지국은 제1 프레임 동안에 경쟁 구간에서 경쟁한 차량 노드들의 수를 추정한다. 이를 위해 먼저 제1 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대비한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률의 추정치인 추정 충돌 확률을 얻고, 차량 노드 수와 경쟁 구간 길이에 따른 충돌 확률의 통계적 관계식에 추정 충돌 확률을 대입함으로써, 제1 프레임의 경쟁 구간 중에 접속을 시도한 차량 노드들의 대수를 추정한 추정 차량 노드 수를 얻을 수 있다.
실시예에 따라서는, 먼저 제1 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률의 추정치인 추정 미사용 확률을 얻고, 차량 노드 수, 경쟁 구간 길이 및 미사용 확률 사이의 통계적 관계식에 추정 미사용 확률을 대입하여 제1 프레임의 경쟁 구간 중에 접속을 시도한 차량 노드들의 대수를 역으로 추정함으로써, 추정 차량 노드 수를 얻을 수 있다.
이때, 추정 차량 노드 수 중에서 접속에 성공한 차량 노드들을 제외한 대수의 차량 노드들이 제2 프레임에서 다시 접속을 시도할 것이라 가정할 수 있다. 따라서, 노변 기지국은 추정 차량 노드 수에서 제1 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 노드의 수를 뺀 값을 제2 프레임의 경쟁 구간 길이로 결정할 수 있다.
이어서, 노변 기지국은 각각 결정된 비경쟁 구간 길이 및 경쟁 구간 길이를 합산하여 제2 프레임의 전체 슬롯 개수 즉 프레임 길이를 결정한다. 다만, 프레임 길이는 설정된 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수보다는 크게 결정된다.
도 1의 제1 프레임에서 경쟁 구간 길이는 4였고, 그 중에서 충돌 슬롯은 1 개이므로 추정 충돌 확률은 1/4=0.25이고, 후술하는 차량 노드 수 추정식에 따른 추정 차량 노드 수는 4이다. 전송 성공 노드는 2 개이므로, 추정 차량 노드 수에서 전송 성공 노드 수를 뺀 도 2의 제2 프레임을 위한 경쟁 구간 길이는 2로 산출되지만, 경쟁 구간의 길이는 신규 진입하는 차량 노드들에 최대한의 접속 기회를 줄 수 있도록 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수, 예를 들어 4보다 작을 수 없으므로 최종적으로는 4로 결정된다.
따라서, 제2 프레임은 비경쟁 구간 길이가 2이고 경쟁 구간 길이가 4인, 전체 프레임 길이(L2)가 6인 프레임으로 설정되고, 노변 기지국은 그에 따라 제2 제어 신호를 생성한다. 제2 제어 신호는 제2 프레임 시작 직전의 제어 슬롯 동안에 노변 기지국에 의해 서비스 영역 내에 송출된다.
제2 제어 신호는 제2 프레임 시작 직전의 제어 슬롯 동안에 서비스 영역 내에 존재하는 5 개의 차량 노드들(V1, V2, V3, V4 및 V6)에 각각 수신된다. 제5 차량 노드(V5)는 제1 프레임의 제1 경쟁 구간 서비스 슬롯에서 전송 성공 후에 서비스 영역을 이탈하였고, 제6 차량 노드(V6)는 제1 프레임 시작 이후에 서비스 영역 내에 새로 진입하였다. 다만, 노변 기지국은 제5 차량 노드(V5)의 이탈을 알지 못하므로 비경쟁 구간의 할당 내역을 변경하지 못한다.
제2 제어 신호에 따라 제3 차량 노드(V3)는 두 번째 비경쟁 구간 서비스 슬롯에서 독점적으로 노변 기지국과 통신할 수 있음을 인식한다.
나머지 제1, 제2, 제4 및 제6 차량 노드들(V1, V2, V4 및 V6)의 각각은 비경쟁 구간이 종료한 다음 시작될 3 개의 경쟁 구간 서비스 슬롯들 중 자신이 노변 기지국과 접속을 시도할 하나의 서비스 슬롯을 랜덤하게 결정하고, 해당 서비스 슬롯을 기다렸다가, 원하는 서비스 슬롯이 개시되는 시점에 노변 기지국에 접속을 시도한다.
예시적으로, 제1 경쟁 구간 서비스 슬롯에서, 제2 및 제4 차량 노드들(V2 및 V4)이 동시에 노변 기지국과 접속을 시도하면서 충돌이 일어나 또 모두 접속에 실패하였고, 충돌 슬롯으로 처리되었다.
제2 경쟁 구간 서비스 슬롯에서 제1 차량 노드(V1)가 노변 기지국과 접속을 시도하였고, 노변 기지국과 접속 및 통신에 성공하였고, 이어서, 제3 경쟁 구간 서비스 슬롯에서 제6 차량 노드(V6)가 노변 기지국과 접속 및 통신에 성공하였다. 따라서, 제2 및 제3 경쟁 구간 서비스 슬롯은 전송 성공 슬롯으로 처리된다.
제4 경쟁 구간 서비스 슬롯은 아무 노드도 접속을 시도하지 않아, 미사용 슬롯으로 처리되었다.
이에 따라, 제2 프레임의 종료와 함께 제2 프레임을 결산한 결과, 제2 프레임의 비경쟁 구간에서 전송 성공 슬롯은 1 개, 이탈 슬롯은 1 개, 경쟁 구간에서 전송 성공 슬롯은 2개, 충돌 슬롯은 1개, 미사용 슬롯은 1개였다.
도 3에서는, 도 2와 마찬가지로, 제3 프레임의 시작 전에, 제2 프레임의 결산에 기초하여 제3 프레임의 프레임 전체 길이(L3), 비경쟁 구간 길이(CFP)와 비경쟁 구간 서비스 슬롯에 할당될 차량 노드 및 경쟁 구간 길이(CP)를 각각 결정한다.
노변 기지국은 제2 프레임의 비경쟁 구간의 전송 성공 노드 수와 경쟁 구간의 전송 성공 노드 수에서 이탈 차량 노드의 수를 뺀 값으로써 제3 프레임 내의 비경쟁 구간 길이를 결정할 수 있다. 따라서, 제3 프레임 내의 비경쟁 구간 길이는 4-1=3으로 결정된다.
또한 도 2의 제2 프레임에서 경쟁 구간 길이는 4이었고, 그 중에서 충돌 슬롯은 1 개이므로 추정 충돌 확률은 1/4=0.25이고, 후술하는 차량 노드 수 추정식에 따른 추정 차량 노드 수는 4가 될 수 있다. 전송 성공 노드들은 2 개이므로, 추정 차량 노드 수에서 전송 성공 노드 수를 뺀 도 3의 제3 프레임을 위한 경쟁 구간 길이는 2이지만, 최소 경쟁 구간 슬롯 수보다 작을 수 없으므로 역시 4로 결정된다.
따라서, 제3 프레임은 비경쟁 구간 길이가 3이고 경쟁 구간 길이가 4인, 전체 프레임 길이 7인 프레임으로 설정되고, 노변 기지국은 그에 따라 제3 제어 신호를 생성한다. 제3 제어 신호는 제3 프레임 시작 직전의 제어 슬롯 동안에 노변 기지국에 의해 서비스 영역 내에 송출된다.
제3 제어 신호는 제3 프레임 시작 직전의 제어 슬롯 동안에 서비스 영역 내에 존재하는 5 개의 차량 노드들(V1, V2, V3, V4 및 V6)에 각각 수신된다.
제3 제어 신호에 따라 제3, 제1 및 제6 차량 노드(V3, V1, V6)의 각각은 각각의 비경쟁 구간 서비스 슬롯들에서 독점적으로 노변 기지국과 통신할 수 있음을 인식한다.
나머지 제2 및 제4 차량 노드들(V2, V4)의 각각은 비경쟁 구간이 종료한 다음 시작될 4 개의 경쟁 구간 서비스 슬롯들 중 자신이 노변 기지국과 접속을 시도할 하나의 서비스 슬롯을 랜덤하게 결정하고, 해당 서비스 슬롯을 기다렸다가, 원하는 서비스 슬롯이 개시되는 시점에 노변 기지국에 접속을 시도한다.
예시적으로, 제1 경쟁 구간 서비스 슬롯에서, 제2 차량 노드가 노변 기지국과 접속을 시도하였고, 노변 기지국과 접속 및 통신에 성공하였고, 이어서, 제2 경쟁 구간 서비스 슬롯에서 제4 차량 노드(V4)가 노변 기지국과 접속 및 통신에 드디어 성공하였다. 따라서, 제1 및 제2 경쟁 구간 서비스 슬롯은 전송 성공 슬롯으로 처리된다.
제3 및 제4 경쟁 구간 서비스 슬롯은 아무 노드도 접속을 시도하지 않아, 미사용 슬롯으로 처리되었다.
이에 따라, 제3 프레임의 종료와 함께 제3 프레임을 결산한 결과, 제3 프레임의 비경쟁 구간에서 전송 성공 슬롯은 3 개, 이탈 슬롯은 0 개, 경쟁 구간에서 전송 성공 슬롯은 2개, 충돌 슬롯은 0개, 미사용 슬롯은 2개였다.
이어서, 다음 프레임의 시작 전에, 제3 프레임의 결산에 기초하여 다음 프레임의 프레임 전체 길이, 비경쟁 구간 길이와 비경쟁 구간 서비스 슬롯에 할당될 차량 노드 및 경쟁 구간 길이가 각각 결정될 것이다.
이러한 예시적인 절차에 의한 좀 더 일반화된 매체 접근 제어 방법을 설명하기 위해 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법을 예시한 순서도이다.
본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법은 서비스 영역 내의 차량 노드들의 수에 따라 최적의 프레임 길이, 비경쟁 구간 길이 및 경쟁 구간 길이를 결정하는 방법이라 할 수 있다.
비경쟁 구간 길이를 결정하는 방법을 설명하기에 앞서 최적의 경쟁 구간 길이를 결정하는 방법을 설명한다.
최적의 경쟁 구간 길이는 경쟁적으로 접속을 시도하는 차량 노드들의 수에 따라 결정될 것이므로, 차량 노드들의 수와 최적의 경쟁 구간 길이의 관계를 먼저 살펴볼 필요가 있다.
서비스 영역 내에 차량 노드들이 n 개 있고, 경쟁 구간 내에 서비스 슬롯의 수가 R이라면, 차량 노드들이 경쟁 구간의 각 서비스 슬롯에서 접속 및 전송에 성공할 확률 Ps는 다음 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112013105215631-pat00037
수학식 1에서, 차량 노드들의 전송 성공 확률 Ps는 어느 한 차량 노드가 어떤 임의의 경쟁 구간 서비스 슬롯에 대해 접속을 시도할 확률 p(여기서, p=1/R)와 그 서비스 슬롯에 나머지 모든 차량 노드들이 접속을 시도하지 않을 확률 (1-p)n-1을 곱한 값을 n 배하여 얻을 수 있다.
수학식 1을 p에 대해 미분하여 Ps를 최대화하는 서비스 슬롯들의 수 Ropt을 구하면, 최적 서비스 슬롯 수 Ropt=n임을 알 수 있다.
다시 말해, 차량 노드들의 수만큼 서비스 슬롯이 제공되어야 최적의 상황을 얻을 수 있다. 그런데, 차량 애드혹 네트워크는 프레임 시작 전에 노변 기지국이 제어 신호를 방출하여 서비스 영역 내에 존재하는 차량 노드들에게 일방적으로 파라미터들을 일방적으로 통지할 뿐이다. 따라서, 예를 들어 카메라와 같은 측정 수단을 사용하지 않으면, 노변 기지국이 제어 신호를 방출하기 전에 당해 프레임에 접속을 시도할 차량 노드들의 수를 정확히 알기 어렵다.
이에 대해, 본 발명은 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 중에 발생한 충돌 슬롯들의 비율 또는 미사용 슬롯들의 비율로부터 차량 노드의 수를 역추정함으로써, 당해 프레임 동안에 제공할 경쟁 구간의 길이를 결정한다.
충돌 슬롯들의 비율에 기초하여 경쟁 구간의 길이를 결정하는 방법을 설명하면, 먼저, i 번째 프레임에서 차량 노드들의 수
Figure 112013105215631-pat00038
를 알고 있다고 가정하면, 경쟁 구간 서비스 슬롯의 수가
Figure 112013105215631-pat00039
일 때에 경쟁 구간에서 충돌이 일어날 확률
Figure 112013105215631-pat00040
은 다음 수학식 2에 따라 주어질 수 있다.
Figure 112013105215631-pat00041
예를 들어, 100 개의 차량 노드가 50 개의 서비스 슬롯들에 대해 경쟁적으로 접속을 시도한다면, 충돌 확률은 약 0.59이며, 이는 50 개의 서비스 슬롯들 중에서 약 30 개 슬롯들에서 충돌이 일어난다는 의미이다. 전체 경쟁 구간 서비스 슬롯들 중 충돌 슬롯들의 비율은 충돌 확률과 거의 같음을 알 수 있다.
따라서, i 번째 프레임의 경쟁 구간이 종료한 후에 집계한 실제로 발생한 충돌 슬롯들의 수와 전체 경쟁 구간 서비스 슬롯들의 수의 비율로부터 i 번째 프레임의 충돌 확률
Figure 112013105215631-pat00042
을 추정한 추정 충돌 확률
Figure 112013105215631-pat00043
로써 수학식 2의 충돌 확률
Figure 112013105215631-pat00044
를 대체한 수학식 3과 같은 관계식에 의해, 추정 충돌 확률
Figure 112013105215631-pat00045
로부터 차량 노드들의 수
Figure 112013105215631-pat00046
를 추정한 추정 차량 노드 수
Figure 112013105215631-pat00047
를 얻을 수 있다.
Figure 112013105215631-pat00048
이어서, i 번째 프레임의 경쟁 구간에서 경쟁적으로 접속을 시도하다 충돌을 일으켜 결국 접속에 실패한 차량 노드들이 i+1 번째 프레임에서 다시 접속을 시도할 것이라고 가정할 수 있다.
이에 따라, i+1 번째 프레임의 추정 경쟁 구간 길이
Figure 112013105215631-pat00049
는 i+1 번째 프레임의 경쟁 구간에서 경쟁할 것으로 보이는 차량 노드들의 수와 같고, 다음 수학식 4와 같이, i 번째 프레임에서 추정된 차량 노드 수
Figure 112013105215631-pat00050
에서, i 번째 프레임에서 접속에 성공함에 따라 i+1 번째 프레임에서 비경쟁 구간의 서비스 슬롯을 보장받은 차량 노드들의 개수, 즉 i 번째 프레임의 경쟁 구간 내의 추정 전송 성공 슬롯 수를 뺀 값과 같다.
Figure 112013105215631-pat00051
Figure 112013105215631-pat00052
는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고, 추정 전송 성공 확률
Figure 112013105215631-pat00053
는 (i 번째 프레임에서 경쟁 구간의 전송 성공 슬롯 수 / i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수)이다. 즉
Figure 112013105215631-pat00054
Figure 112013105215631-pat00055
는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 내의 추정 전송 성공 슬롯 수이다.
다만, i+1 추정 경쟁 구간 길이는 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수보다는 클 수 있다.
이어서, 미사용 슬롯들의 비율에 기초하여 경쟁 구간의 길이를 결정하는 방법을 설명하면, 경쟁 구간 서비스 슬롯의 수가
Figure 112013105215631-pat00056
일 때에 경쟁 구간에서 미사용 슬롯이 발생할 확률을 추정한 추정 미사용 확률
Figure 112013105215631-pat00057
및 추정 차량 노드 수
Figure 112013105215631-pat00058
사이의 관계는 다음 수학식 5와 같이 주어질 수 있다.
Figure 112013105215631-pat00059
수학식 5에 의해 획득된 추정 차량 노드 수
Figure 112013105215631-pat00060
를 수학식 4에 이용하면, i+1 번째 프레임의 경쟁 구간 길이를 결정할 수 있다.
한편, 수학식 3 또는 수학식 5를 통해 산출된 값이 정수가 아닌 경우에는, 산출된 값의 천장 함수 또는 바닥 함수 값을 추정 차량 노드 수
Figure 112013105215631-pat00061
로 정할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 비경쟁 구간은, 이전 프레임에서 비경쟁 구간과 경쟁 구간을 통틀어 접속 및 전송에 성공한 모든 차량 노드들이 현재 프레임에서는 비경쟁 구간에서 독점적으로 통신할 수 있도록 설정된다.
따라서, 다음 프레임의 비경쟁 구간의 길이를 결정하기 위해 현재 프레임의 종료 시점에 결산된 추정 전송 성공 노드 수는 현재 프레임의 비경쟁 구간에 할당된 서비스 슬롯들 중에 실제로 이용된 서비스 슬롯들의 수와, 현재 프레임의 경쟁 구간에서 전송에 성공한 차량 노드들의 수를 합한 값이다. 또한, 현재 프레임의 비경쟁 구간의 길이는 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수이다.
다시 말해, i+1 번째 프레임을 위해 설정할 비경쟁 구간의 길이는 i 번째 프레임에서 비경쟁 구간과 경쟁 구간을 통틀어 접속 및 전송에 성공한 모든 차량 노드들의 수를 추정한 추정 전송 성공 노드 수
Figure 112013105215631-pat00062
와 같다.
또한, i 번째 프레임의 추정 전송 성공 노드 수
Figure 112013105215631-pat00063
는, 다음 수학식 6과 같이, i 번째 프레임의 비경쟁 구간 길이, 즉 i-1 번째 프레임의 전체 추정 전송 성공 노드 수
Figure 112013105215631-pat00064
에서 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 전송 성공 슬롯 수 즉
Figure 112013105215631-pat00065
Figure 112013105215631-pat00066
를 더한 다음, i 번째 프레임에서 비경쟁 구간 중 미사용 슬롯에 따라 추정되는 추정 이탈 차량 노드 수
Figure 112013105215631-pat00067
를 차감한 값과 같다.
Figure 112013105215631-pat00068
이에 따라, i+1 번째 프레임의 추정 프레임 길이
Figure 112013105215631-pat00069
는 다음의 수학식 7과 같이 i 번째 프레임의 추정 전송 성공 노드 수
Figure 112013105215631-pat00070
에 추정 경쟁 구간 길이
Figure 112013105215631-pat00071
를 더한 것과 같다.
Figure 112013105215631-pat00072
이러한 추정을 반복하면 프레임의 길이는 서비스 영역 내의 차량 노드 수에 점점 수렴하게 된다.
이러한 논의를 바탕으로, 본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법은, 단계(S41)에서, 노변 기지국이, 이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 수학식 3과 같이 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 수학식 5와 같이 기초하여 추정 차량 노드수를 획득한다.
구체적으로, 일 실시예에서는, 이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률을 얻고, 추정 차량 노드 수, 경쟁 구간 길이 및 추정 충돌 확률에 관하여 주어진 추정 충돌 확률 관계식에 추정 충돌 확률 및 이전 프레임 경쟁 구간 길이를 대입하여 추정 차량 노드 수를 획득한다. 여기서 추정 충돌 확률 관계식은 예를 들어 상술한 수학식 3과 같다.
실시예에 따라서는, 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률을 얻고, 추정 차량 노드 수와 경쟁 구간 길이 및 추정 미사용 확률에 관하여 주어진 추정 미사용 확률 관계식에 추정 미사용 확률을 대입하여 추정 차량 노드 수를 획득할 수 있다.
단계(S42)에서, 노변 기지국이, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 수학식 4와 같이 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정한다.
단계(S43)에서, 노변 기지국이, 이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 수학식 6과 같이 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정한다.
단계(S44)에서, 노변 기지국이, 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따른 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간의 설정 및 이전 프레임에 전송 성공한 차량 노드들의 비경쟁 구간 할당에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 제어 슬롯 동안에 서비스 영역에 방출한다.
단계(S45)에서, 노변 기지국이, 현재 프레임의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들의 각각에 할당된 차량 노드에 대한 비경쟁적 접속 및 경쟁 구간의 서비스 슬롯들에서 차량 노드들에 대한 경쟁적 접속을 각각 제공한다.
매 프레임마다 단계(S41) 내지 단계(S45)가 반복된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법을 구현하는 노변 기지국 장치를 예시한 블록도이다.
노변 기지국 장치(50)는 경쟁 구간 길이 결정부(51), 비경쟁 구간 길이 결정부(52) 및 프레임 제어 신호 생성부(53)를 포함한다.
경쟁 구간 길이 결정부(51)는 이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 수학식 3과 같이 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 수학식 5와 같이 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하고, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 수학식 4와 같이 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정한다.
구체적으로, 일 실시예에서는, 이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률을 얻고, 추정 차량 노드 수, 경쟁 구간 길이 및 추정 충돌 확률에 관하여 주어진 추정 충돌 확률 관계식에 추정 충돌 확률 및 이전 프레임 경쟁 구간 길이를 대입하여 추정 차량 노드 수를 획득한다. 여기서 추정 충돌 확률 관계식은 예를 들어 상술한 수학식 3과 같다.
실시예에 따라서는, 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률을 얻고, 추정 차량 노드 수와 경쟁 구간 길이 추정 미사용 확률에 관하여 주어진 추정 미사용 확률 관계식에 추정 미사용 확률을 대입하여 추정 차량 노드 수를 획득할 수 있다.
비경쟁 구간 길이 결정부(52)는 이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정한다.
프레임 제어 신호 생성부(53)는 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따른 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간의 설정 및 이전 프레임에 전송 성공한 차량 노드들의 비경쟁 구간 할당에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 제어 슬롯 동안에 서비스 영역에 방출한다.
이에 따라, 노변 기지국 장치(50)는 현재 프레임의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들의 각각에 할당된 차량 노드에 대한 비경쟁적 접속과 경쟁 구간의 서비스 슬롯들에서 차량 노드들에 대한 경쟁적 접속을 각각 제공할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법에 따른 성능을 예시한 그래프들이다.
도 6을 참조하면, 프레임의 반복에 따라 종래의 고정 길이 프레임을 이용한 VANET에서 보이는 전송 성공 차량 노드들의 수와 본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 VANET에서 전송 성공 차량 노드들의 수가 변화하는 양상이 나타난다.
속이 빈 도형 그래프들은 종래의 고정 길이 프레임들의 사례들을 나타내고, 속이 찬 도형 그래프들은 본 발명의 가변 길이 프레임들의 사례들을 나타낸다. 일부 그래프는 중첩되어 잘 구분되지 않을 수 있다.
종래의 사례들에서 고정 길이 프레임의 길이는 사각형, 원형, 마름모, 삼각형 그래프에서 각각 100, 100, 100 및 200이고, 차량 노드의 개수는 50, 100, 200 및 100이다.
프레임의 길이에 비해 차량 노드의 수가 절반에 불과한 사각형 그래프와 삼각형 그래프에서, 몇 번의 프레임 반복 후에 모든 차량 노드들이 전송 성공 노드가 된다. 프레임의 길이와 차량 노드의 수가 같은 원형 그래프에서도, 비록 더 많은 프레임이 필요하지만, 몇 번의 프레임 반복 후에 모든 차량 노드들이 전송 성공 노드가 된다.
그러나, 프레임의 길이에 비해 차량 노드들이 두 배로 과밀한 마름모 그래프에서는, 상당히 많은 프레임이 반복된 후에도 200 개의 차량 노드들 중에 약 80 개의 차량 노드들만이 전송에 성공한다.
실제 교통 상황에 따라 달라지겠지만, 주행하는 차량들이 한 서비스 영역 내에 머무르는 시간은 수 초에서 수 십초에 불과하므로, 차량들이 과밀할 경우에는 대부분의 차량 노드들은 단 한 차례의 접속도 성공하지 못하고 서비스 영역을 이탈하게 됨을 알 수 있다.
본 발명의 사례들에서도 가변 길이 프레임의 최초 길이는 사각형, 원형, 마름모, 삼각형 그래프에서 각각 100, 100, 100 및 200이고, 차량 노드의 개수는 50, 100, 200 및 100이다.
프레임의 길이에 비해 차량 노드의 수가 같거나 적은 경우에는 종래 기술의 경우들과 마찬가지로 몇 번의 프레임 반복 후에 모든 차량 노드에서 전송이 성공하였다.
하지만, 프레임의 길이에 비해 차량 노드들이 과밀한 마름모 그래프의 경우에는, 종래 기술의 사례에 비해 초기 반복부터 대부분의 차량 노드들에서 전송이 성공하였고, 10 회차 정도의 프레임에서 거의 모든 차량 노드들이 전송에 성공하였음을 볼 수 있다.
도 7을 참조하면, 프레임의 반복에 따라 종래의 고정 길이 프레임을 이용한 VANET에서 보이는 전체 전송 처리율(throughput)과 본 발명의 가변 길이 프레임을 이용한 VANET에서 전체 전송 처리율이 변화하는 양상이 나타난다.
속이 빈 도형 그래프들은 종래의 고정 길이 프레임들의 사례들을 나타내고, 속이 찬 도형 그래프들은 본 발명의 가변 길이 프레임들의 사례들을 나타낸다. 일부 그래프는 중첩되어 잘 구분되지 않을 수 있다.
종래의 사례들에서 고정 길이 프레임의 길이는 사각형, 원형, 마름모, 삼각형 그래프에서 각각 100, 100, 100 및 200이고, 차량 노드의 개수는 50, 100, 200 및 100이다.
프레임의 길이에 비해 차량 노드의 수가 절반에 불과한 사각형 그래프와 삼각형 그래프 및 프레임의 길이와 차량 노드의 수가 같은 원형 그래프에서, 몇 번의 프레임 반복 후에 전체 전송 처리율은 포화된다.
프레임의 길이에 비해 차량 노드들이 두 배로 과밀한 마름모 그래프에서는, 상당히 많은 프레임이 반복되면서 전체 전송 처리율은 조금씩 증가하지만, 차량 노드 각각의 전송 처리율은 제한된다. 예를 들어, 마름모 그래프는, 사각형 그래프에 비해, 동일한 프레임 길이에 차량 노드들 수는 두 배이지만 전체 전송 처리율은 두 배가 되지 못한다.
이는 종래 기술에 따르면 실제 교통 상황에 따라 차량 노드들의 데이터 전송 성능이 크게 영향을 받을 수 있음을 의미한다.
본 발명의 사례들에서도 가변 길이 프레임의 최초 길이는 사각형, 원형, 마름모, 삼각형 그래프에서 각각 100, 100, 100 및 200이고, 차량 노드의 개수는 50, 100, 200 및 100이다.
프레임의 길이에 비해 차량 노드의 수가 같거나 적은 경우에도, 종래 기술의 경우들에 비해 두 배의 전체 전송 처리율을 나타내었다.
프레임의 길이에 비해 차량 노드들이 과밀한 마름모 그래프의 경우에도, 종래 기술의 사례에 비해 과밀에 따른 악영향을 받지 않고 최대의 전송 처리율을 보임을 알 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
RSU 노변 기지국
V1, V2, V3, V4, V5, V6 차량 노드
50 노변 기지국 장치
51 경쟁 구간 길이 결정부
52 비경쟁 구간 길이 결정부
53 프레임 제어 신호 생성부

Claims (18)

  1. 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국이,
    이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드 수를 획득하는 단계;
    추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 단계;
    이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 단계; 및
    현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따라 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간을 각각 설정하는 단계를 포함하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는,
    이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률을 얻은 다음,
    충돌 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제1 관계식에, 충돌 확률에 관하여 상기 추정 충돌 확률의 추정된 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임의 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득되는 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00073

    에 기초하여 획득되며,
    여기서
    Figure 112013105215631-pat00074
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 충돌 확률,
    Figure 112013105215631-pat00075
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
    Figure 112013105215631-pat00076
    은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는,
    이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률을 얻은 다음,
    미사용 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제2 관계식에, 미사용 확률에 관하여 상기 추정 미사용 확률의 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득되는 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00077

    에 기초하여 획득되며,
    여기서,
    Figure 112013105215631-pat00078
    은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 미사용 충돌 확률,
    Figure 112013105215631-pat00079
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
    Figure 112013105215631-pat00080
    은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값은 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00081

    에 기초하여 획득되고,
    여기서,
    Figure 112013105215631-pat00082
    는 i+1 번째 프레임의 추정 경쟁 구간 길이,
    Figure 112013105215631-pat00083
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수,
    Figure 112013105215631-pat00084
    는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
    Figure 112013105215631-pat00085
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 추정 전송 성공 노드 수는 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00086

    에 기초하여 획득되고,
    여기서,
    Figure 112013105215631-pat00087
    는 i 번째 프레임의 추정 전송 성공 노드 수,
    Figure 112013105215631-pat00088
    는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
    Figure 112013105215631-pat00089
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률,
    Figure 112013105215631-pat00090
    은 i 번째 프레임에서 비경쟁 구간 중 미사용 슬롯에 따라 추정되는 추정 이탈 차량 노드 수인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  8. 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국이,
    이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드 수를 획득하는 단계;
    추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 단계;
    이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 단계;
    현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따른 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간의 설정 및 이전 프레임에 전송 성공한 차량 노드들의 비경쟁 구간 할당에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 제어 슬롯 동안에 서비스 영역에 방출하는 단계; 및
    현재 프레임의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들의 각각에 할당된 차량 노드에 대한 비경쟁적 접속 및 경쟁 구간의 서비스 슬롯들에서 차량 노드들에 대한 경쟁적 접속을 각각 제공하는 단계를 포함하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법.
  9. 컴퓨터에서 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 청구항에 따른 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 매체 접근 제어 방법을 구현하는 프로그램이 수록된 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체.
  10. 이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드 수를 획득하고, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 경쟁 구간 길이 결정부;
    이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 비경쟁 구간 길이 결정부; 및
    현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따라 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간을 설정하는 프레임 제어 신호 생성부를 포함하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는,
    이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률을 얻은 다음,
    충돌 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제1 관계식에, 충돌 확률에 관하여 상기 추정 충돌 확률의 추정된 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임의 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득되는 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00091

    에 기초하여 획득되며,
    여기서
    Figure 112013105215631-pat00092
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 충돌 확률,
    Figure 112013105215631-pat00093
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
    Figure 112013105215631-pat00094
    은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는,
    이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률을 얻은 다음,
    미사용 확률이 차량 노드 수 및 경쟁 구간 길이에 의해 표현되도록 주어지는 제2 관계식에, 미사용 확률에 관하여 상기 추정 미사용 확률의 값을 대입하고 경쟁 구간 길이에 관하여 상기 이전 프레임 경쟁 구간 길이의 값을 대입함으로써, 획득되는 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수는 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00095

    에 기초하여 획득되며,
    여기서,
    Figure 112013105215631-pat00096
    은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 미사용 충돌 확률,
    Figure 112013105215631-pat00097
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간 길이,
    Figure 112013105215631-pat00098
    은 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값은 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00099

    에 기초하여 획득되고,
    여기서,
    Figure 112013105215631-pat00100
    는 i+1 번째 프레임의 추정 경쟁 구간 길이,
    Figure 112013105215631-pat00101
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 차량 노드 수,
    Figure 112013105215631-pat00102
    는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
    Figure 112013105215631-pat00103
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 추정 전송 성공 노드 수는 다음 수학식
    Figure 112013105215631-pat00104

    에 기초하여 획득되고,
    여기서,
    Figure 112013105215631-pat00105
    는 i 번째 프레임의 추정 전송 성공 노드 수,
    Figure 112013105215631-pat00106
    는 i 번째 프레임에서 경쟁 구간 내의 전체 서비스 슬롯 수이고,
    Figure 112013105215631-pat00107
    는 i 번째 프레임의 경쟁 구간의 추정 전송 성공 확률,
    Figure 112013105215631-pat00108
    은 i 번째 프레임에서 비경쟁 구간 중 미사용 슬롯에 따라 추정되는 추정 이탈 차량 노드 수인 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  17. 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치로서,
    이전 프레임의 경쟁 구간 길이에 대한 충돌 슬롯들의 비율로써 충돌 확률을 추정한 추정 충돌 확률에 기초하거나, 또는 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 길이에 대한 미사용 슬롯들의 비율로써 미사용 확률을 추정한 추정 미사용 확률에 기초하여 추정 차량 노드수를 획득하고, 추정 차량 노드 수에서 이전 프레임 동안의 경쟁 구간 내의 전송 성공 슬롯들의 개수를 차감한 값과 최소 경쟁 구간 서비스 슬롯 수 중 큰 값을 현재 프레임의 추정 경쟁 구간 길이로 결정하는 경쟁 구간 길이 결정부;
    이전 프레임의 비경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수와 이전 프레임의 경쟁 구간 중의 전송 성공 슬롯 수를 합산하여 얻은 이전 프레임의 추정 전송 성공 노드 수를 현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이로 결정하는 비경쟁 구간 길이 결정부; 및
    현재 프레임의 추정 비경쟁 구간 길이 및 추정 경쟁 구간 길이에 따른 현재 프레임의 비경쟁 구간 및 경쟁 구간의 설정 및 이전 프레임에 전송 성공한 차량 노드들의 비경쟁 구간 할당에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 제어 슬롯 동안에 서비스 영역에 방출하는 프레임 제어 신호 생성부를 포함하며,
    상기 노변 기지국 장치는,
    현재 프레임의 비경쟁 구간의 서비스 슬롯들의 각각에 할당된 차량 노드에 대한 비경쟁적 접속 및 경쟁 구간의 서비스 슬롯들에서 차량 노드들에 대한 경쟁적 접속을 각각 제공하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 가변 길이 프레임을 이용한 차량 애드혹 네트워크의 노변 기지국 장치.
  18. 삭제
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