KR101973481B1 - 차량정보 전송장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량정보 전송장치는, 이웃하는 차량들로부터 차량정보를 수신하는 차량정보 수신부; 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블에 등록하는 차량정보 관리부; 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 차량 네트워크의 밀도를 결정하는 네트워크 밀도 판단부; 및 결정된 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트하는 차량정보 송신부를 구비한다.

Description

차량정보 전송장치 및 그 방법{APPARATUS FOR TRANSMITTING VEHICLE INFORMATION AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 차량정보 전송 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 차량정보를 전송하는 차량정보 전송장치 및 그 방법에 관한 것이다.
지능형 교통 시스템(Intelligent Transporation System, ITS)의 개발은 현재의 교통 시스템에 효율적이고 안전한 교통 관리를 제공하는 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 ITS의 차량 교통과 이동성은 통신 네트워크에 차량용 애드훅 네트워크(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)의 발전을 가져왔다. VANET의 작동은 최대 시속 200km/h로 이동하는 차량들간 및 차량과 노변 인프라스트럭쳐 간의 통신을 위해 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 대역 안에서 이루어지며, 미국은 5.9 GHz를 유럽과 일본은 5.8 GHz 대역의 DSRC 스펙트럼을 할당하였다. DSRC 대역 안에서 IEEE 802.11 무선 LAN 장치를 작동시키는 모드인 WAVE는 2004년 IEEE 802.11 표준 그룹에 의해 정의되었다. WAVE의 정의 및 개선은 IEEE 802.11 Task Group과 IEEE 1609 Working Group에 의해 진행되고 있고, 고속 이동 환경에서의 데이터 교환을 지원하기 위한 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control)과 PHY(Physical Layer)의 수정 판인 IEEE 802.11p를 정의하였다.
전술한 바와 같이, WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 기술을 기반으로 무선통신을 이용한 차세대 ITS(Intelligent Transporation System) 구축에 대한 활발한 연구와 국내외 프로젝트가 진행되고 있다. 이는 무선통신을 이용하여 운전자 및 탑승자가 더 안전하고 더 편안한 주행환경을 제공받을 수 있도록 하는 것이 목적이며, 이것을 달성하기 위해 다양한 안전 및 비안전 서비스가 연구되고 있다. 일례를 들면, 한국공개특허 2010-0068807(명칭: 차량 충돌 방지 장치 및 방법)에서는 지능형 교통 시스템과 위치기반 서비스 시스템을 기반으로 차량의 주행정보 및 주변차량의 주행정보를 이용하여 근접 차량과의 충돌 가능성 여부를 판단하여 운전자에게 경보하여 안전운전에 도움을 주는 기술이 있다.
이러한 서비스를 지원하기 위해서는 주변 차량의 위치와 속도 등과 같은 주기적인 차량 주행정보가 필요하게 된다. 이러한 차량 주행정보는 주기적으로 브로드캐스트되며, vehicle heartbeat 메시지, hello 메시지 또는 Here I am 메시지 등으로 불린다.
예를 들어, 차량정보(예컨대, Heartbaet 메시지)를 이용하여 차선 변경 경고 서비스, 차선 합류 안전 서비스, 전방 차량 추돌 경고 서비스 및 멀티홉 릴레이 등 다양한 서비스에 이용될 수 있다.
Heartbaet 메시지를 브로드캐스트하기 위해서는 무선 채널에 접근을 해야하고 이를 위해서는 MAC(Medium Access Control) 계층을 이용한다. WAVE 기술에서는 802.11 무선랜 기술을 이용하며 MAC 기술은 CSMA/CA(Carreier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 사용한다. CSMA/CA 방식은 경쟁기반 접근 방식으로 채널을 검사하고 있다가 채널이 idle하면 일정시간 지연(backoff) 후 전송을 하는 방식이다. 이 방식은 경쟁기반이서 통신반경 내에서 전송하는 노드의 수가 많아지면 전송된 프레임의 충돌이 많이 발생하게 되고, 그 결과 프레임이 제대로 전달되지 못하여 각 노드의 수신율이 저하되어 전체 네트워크의 throughput이 감소하는 결과를 초래한다.
도 1은 CSMA/CA 방식에서 단말의 증가에 따른 throughput의 변화를 나타낸 도면이다. 단말의 수가 증가함에 따라 throughput이 증가하다 일정 수준 이상이 되면 throughput의 저하가 발생된다.
따라서, 노드의 수가 증가하게 되면 heartbeat 메시지가 잘 전달되지 못하여 언급한 서비스를 제대로 제공할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 차량의 주행 환경에 맞추어 heartbeat 메시지의 전송 전력을 제어하여 프레임의 충돌확률을 줄여 차세대 ITS 서비스를 제공할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 차량정보 전송장치는, 이웃하는 차량들로부터 차량정보를 수신하는 차량정보 수신부; 상기 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블에 등록하는 차량정보 관리부; 상기 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 상기 차량 네트워크의 밀도를 결정하는 네트워크 밀도 판단부; 및 상기 결정된 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트하는 차량정보 송신부를 구비한다.
특히, 상기 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보는, 차량의 식별정보, 속도, 및 상대거리 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 밀도 판단부는, 이웃하는 차량들의 속도가 빠르고 상대거리가 멀수록 상기 차량 네트워크의 밀도가 낮다고 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량정보 관리부는, 상기 차량정보 수신부를 통해 차량정보가 수신되면, 수신한 차량정보에 포함된 차량의 식별정보가 상기 차량정보 테이블에 등록되어 있는 지를 검색하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량 네트워크의 밀도는, 상기 차량정보 수신부의 통신 반경 내에 존재하는 차량 수에 비례하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 차량정보 전송방법은, 이웃하는 복수 개의 차량들로부터 차량정보를 수신하는 단계; 상기 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블에 등록하는 단계; 상기 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 상기 차량 네트워크의 밀도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블에 등록하는 단계는, 상기 수신한 차량정보로부터 차량의 식별정보, 속도, 및 상대거리를 추출하는 단계; 상기 추출한 차량의 식별정보가 상기 차량정보 테이블에 등록되어 있는 지를 검색하는 단계; 및 상기 추출한 차량의 식별정보가 상기 차량정보 테이블에 등록되어 있는 경우, 기등록된 해당 차량의 속도 및 상대거리를 상기 추출한 속도 및 상대거리를 이용하여 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량정보 테이블에 등록된 정보의 갱신 여부를 주기적으로 검사하는 단계; 및 기설정된 시간 동안 갱신되지 않은 차량의 정보를 상기 차량정보 테이블에서 삭제하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 상기 차량 네트워크의 밀도를 결정하는 단계는, 이웃하는 차량들의 속도가 빠르고 상대거리가 멀수록 상기 차량 네트워크의 밀도가 낮다고 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량 네트워크의 밀도는, 상기 차량정보를 수신하는 통신장치의 통신 반경 내에 존재하는 차량 수에 비례하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 구성에 따르면, 차량 네트워크의 상태에 따라 전송 전력을 변화하여 차량 주행정보를 전송함으로써 네트워크의 부하를 조절할 수 있다.
따라서, 차량 주행정보의 충돌 횟수를 줄여 줄 수 있는 이점이 있다. 나아가, 더 안전하고 더 편안한 주행환경을 제공할 수 있는 차세대 ITS 서비스를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 CSMA/CA 방식에서의 단말의 수와 throughput과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 ITS 서비스에서 통신 반경에 따른 네트워크 밀도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량정보 전송장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 차량정보 테이블의 일예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 차량 네트워크 밀도에 따른 차량정보 전송 전력의 변화 패턴의 일예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량정보 전송방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하도록 한다.
도 2 및 도 3은 ITS 서비스에서 통신 반경에 따른 네트워크 밀도를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2에서 사각형(5)은 차량을 나타내고 경계선(7)은 A 차량(5)의 통신 반경을 나타낸다. 도 2의 경우는 A 차량(5)의 통신 반경이 큰 경우를 나타내며, 이때 A 차량(5)이 주변 이웃하는 차량들에 차량정보를 전송하는 동안 B 차량(5)은 전송을 하지 못하게 된다. 또한, A 차량(5)의 통신 반경 내의 인접 차량이 전송하는 경우 전송된 데이터 프레임의 충돌이 발생할 가능성이 높다.
반면, 도 3에 도시한 바와 같이, 동일한 수의 차량들이 도 2의 (a)와 동일하게 배치되어 있는 상태에서, A 차량(5)의 통신 반경(8a)이 상대적으로 작은 경우에는 A 차량(5)이 차량정보를 전송하는 동안에 B 차량(5) 또한 A 차량(5)의 통신 반경(8a)과 중첩되지 않는 통신 반경(8b) 내에서 차량정보를 전송할 수 있다. 또한, A 차량(5)의 통신 반경(8a) 내의 인접 차량이 전송하는 경우에도 상대적으로 차량의 대수가 작아 전송된 데이터 프레임의 충돌 확률도 상대적으로 작아진다.
따라서, 차량 네트워크의 밀도가 증가하는 경우 차량정보의 전송 반경을 작게 하면 전체 차량 네트워크의 throughput을 올릴 수 있게 되어 이웃하는 차량들에서의 차량 수신율을 증가시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 차량정보 전송장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 차량정보 전송장치(100)는 차량정보 수신부(10), 차량정보 관리부(30), 네트워크 밀도 판단부(70), 및 차량정보 송신부(90)를 구비한다.
차량정보 수신부(10)는 이웃하는 차량들로부터 차량정보(예컨대, Heartbeat 메시지)를 수신하고, 수신한 차량정보를 차량정보 관리부(30)에 전달한다.
차량정보 관리부(30)는 차량정보 수신부(10)를 통해 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블(50)에 등록한다. 이때, 차량정보 관리부(30)는 추출한 차량의 식별정보가 차량정보 테이블에 이미 등록되어 있는 지를 검색한다. 검색 결과, 이미 등록되어 있는 경우에는 기등록된 해당 차량의 속도 및 상대거리를 추출한 속도 및 상대거리를 이용하여 갱신한다.
또한, 차량정보 관리부(30)는 차량정보 테이블(50)에 등록된 정보의 갱신 여부를 주기적으로 검사하고, 기설정된 시간 동안 갱신(update)되지 않은 차량의 정보를 차량정보 테이블(50)에서 삭제한다.
여기서, 차량의 네트워크 밀도를 판단할 수 있는 정보는 차량의 식별정보(ID), 속도, 및 상대거리를 포함할 수 있고, 차량의 네트워크 밀도는 차량정보 수신부(10) 또는 차량정보 송신부(90)의 통신 반경 내에 존재하는 차량 수에 비례한다.
현재 주행 중인 차량의 네트워크 밀도를 파악하기 위해서는 주변 차량의 차량정보를 관리할 필요가 있다. 이를 위해 본 발명에서는 도 5와 같은 차량정보 테이블을 이용하여 이웃하는 차량들의 정보를 관리한다. 이 차량정보 테이블에는 전술한 바와 같이 차량 ID, 속도, 및 상대거리가 기록될 수 있다.
네트워크 밀도 판단부(70)는 차량정보 테이블(50)에 등록된 정보를 기반으로 차량 네트워크의 밀도를 결정하고, 결정된 네트워크 밀도를 수치화 또는 등급화하여 차량정보 송신부(90)에 전달한다. 네트워크 밀도 판단부(70)는 차량 네트워크 밀도를 판단함에 있어서, 이웃하는 차량의 속도가 빠르고 상대거리가 멀수록 차량 네트워크의 밀도가 낮다고 판단하고, 이웃하는 차량의 속도가 느리고 상대거리가 가까울수록 차량 네트워크의 밀도가 높다고 판단한다.
차량정보 송신부(90)는 네트워크 밀도 판단부(70)에서 결정된 차량 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트(broadcast)한다.
차량정보 송신부(90)는 차량 네트워크의 밀도가 낮은 경우에는 큰 전송 전력으로 매주기마다 차량정보(예컨대, Heartbeat 메시지)를 전송하고(도 6 참고), 네트워크 밀도가 높은 경우 큰 전송 전력과 작은 전송 전력을 조합하여 차량정보를 전송할 수도 있다(도 7 참고). 차량정보 송신부(90)에서의 전송 거리 및 전송 전력 패턴은 서비스에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 어떤 서비스는 먼 거리를 요구할 수도 있고, 또 다른 서비스는 짧은 거리여도 상관없을 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 차량정보 전송방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 차량정보 전송장치는 이웃하는 차량들로부터 차량정보(예컨대, Heartbeat 메시지)를 수신한다(S105).
다음으로, 차량정보 전송장치는 S105 단계에서 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하고(S110), 추출한 정보를 차량정보 테이블에 등록한다(S115). S115 단계에서, 추출한 차량의 식별정보가 차량정보 테이블에 이미 등록되어 있는 지를 검색한다. 검색 결과, 이미 등록되어 있는 경우에는 기등록된 해당 차량의 속도 및 상대거리를 추출한 속도 및 상대거리를 이용하여 갱신한다. 여기서, 차량의 네트워크 밀도를 판단할 수 있는 정보는 차량의 식별정보(ID), 속도, 및 상대거리를 포함할 수 있고, 차량의 네트워크 밀도는 차량정보를 수신 또는 송신할 수 있는 통신장치의 통신 반경 내에 존재하는 차량 수에 비례한다.
다음으로, 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 차량 네트워크의 밀도를 결정하고, 결정된 네트워크 밀도를 수치화 또는 등급화한다(S120). S120 단계에서 차량 네트워크 밀도를 판단함에 있어서, 이웃하는 차량의 속도가 빠르고 상대거리가 멀수록 차량 네트워크의 밀도가 낮다고 판단하고, 이웃하는 차량의 속도가 느리고 상대거리가 가까울수록 차량 네트워크의 밀도가 높다고 판단한다.
다음으로, S120 단계에서 결정된 차량 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트(broadcast)한다(S125). 예를 들어, 차량 네트워크의 밀도가 낮은 경우에는 큰 전송 전력으로 매주기마다 차량정보를 전송하고(도 6 참고), 네트워크 밀도가 높은 경우 큰 전송 전력과 작은 전송 전력을 조합하여 차량정보를 전송한다(도 7 참고). 물론, 전송 거리 및 전송 전력 패턴은 서비스에 따라 달라질 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 장치 및 방법에 의하면, 차량 네트워크의 상태에 따라 전송 전력을 변화하여 차량 주행정보를 전송함으로써 네트워크의 부하를 조절할 수 있다. 따라서, 차량 주행정보의 충돌 횟수를 줄여 줄 수 있는 이점이 있다. 나아가, 더 안전하고 더 편안한 주행환경을 제공할 수 있는 차세대 ITS 서비스를 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 차량정보 수신부 30 : 차량정보 관리부
50 : 차량정보 테이블 70 : 네트워크 밀도 판단부
90 : 차량정보 송신부 100 : 차량정보 전송장치

Claims (10)

  1. 이웃하는 차량들로부터 차량정보를 수신하는 차량정보 수신부;
    상기 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블에 등록하는 차량정보 관리부;
    상기 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 상기 차량 네트워크의 밀도를 결정하는 네트워크 밀도 판단부; 및
    상기 결정된 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트하며, 상기 네트워크 밀도가 임계값 미만인 경우 매주기 마다 제1 전송 전력으로 상기 송신될 차량정보를 브로드캐스트하고, 상기 네트워크 밀도가 상기 임계값 이상인 경우 매주기 마다 상기 제1 전송 전력보다 작은 제2 전송 전력 및 상기 제1 전송 전력의 조합으로 상기 송신될 차량정보를 브로드캐스트하는 차량정보 송신부를 구비하고,
    상기 차량정보는 차량의 식별정보, 차량의 속도 및 상대거리를 갖는 Heartbeat 메시지를 포함하는 차량정보 전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량정보 관리부는,
    상기 차량정보 수신부를 통해 차량정보가 수신되면, 수신한 차량정보에 포함된 차량의 식별정보가 상기 차량정보 테이블에 등록되어 있는 지를 검색하고, 상기 차량의 식별정보가 상기 차량정보 테이블에 기 등록되어 있는 경우, 상기 차량정보 테이블을 갱신하는 차량정보 전송장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 밀도 판단부는,
    이웃하는 차량들의 속도가 빠르고 상대거리가 멀수록 상기 차량 네트워크의 밀도가 낮다고 판단하는 차량정보 전송장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차량 네트워크의 밀도는,
    상기 차량정보 수신부의 통신 반경 내에 존재하는 차량 수에 비례하는 것을 특징으로 하는 차량정보 전송장치.
  6. 차량정보 전송장치에 의해 수행되는 차량정보 전송 방법에 있어서,
    이웃하는 복수 개의 차량들로부터 차량정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 차량정보로부터 차량 네트워크의 밀도를 판단할 수 있는 정보를 추출하여 차량정보 테이블에 등록하는 단계;
    상기 차량정보 테이블에 등록된 정보를 기반으로 상기 차량 네트워크의 밀도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 네트워크 밀도에 상응하는 전송 전력 패턴으로 송신될 차량정보를 브로드캐스트하는 단계를 포함하고,
    상기 차량정보를 브로드캐스트하는 단계는,
    상기 네트워크 밀도가 임계값 미만인 경우 매주기 마다 제1 전송 전력으로 상기 송신될 차량정보를 브로드캐스트하고, 상기 네트워크 밀도가 상기 임계값 이상인 경우 매주기 마다 상기 제1 전송 전력보다 작은 제2 전송 전력 및 상기 제1 전송 전력의 조합으로 상기 송신될 차량정보를 브로드캐스트하는 차량정보 전송 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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