KR102189294B1 - 요금 징수 시스템 위한 로드사이드 장치 및 운영 방법 - Google Patents

Abstract

아래 실시예들은 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치에 관한 것이다. 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치는 복수의 차로들에서 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF 안테나 및 IR 안테나를 포함하는 통합 안테나들, 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위한 제1 제어장치 및 요금징수의 처리를 이중화하기 위한 제2 제어 장치를 포함하고, 제1 제어장치와 통합 안테나들 각각은 제1 TX 케이블 및 제1 RX 케이블로 연결되며, 제2 제어장치와 통합 안테나들 각각은 제2 TX 케이블 및 제2 RX 케이블로 연결되고, 제1 제어장치와 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화된다..

Description

요금 징수 시스템 위한 로드사이드 장치 및 운영 방법{ROADSIDE EQUIPMENT AND OPERATING METHOD FOR TOLL COLLECTION SYSTEM}

아래 실시예들은 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치에 관한 것이다.

무정차/다차로 고속주행 기반으로 무선통신(DSRC, Wave) 기술을 이용하여 요금을 징수하는 자동 요금 징수 시스템(ETCS)을 통해 고속 환경의 무정차 톨링을 제공할 수 있다.

자동 요금 징수 시스템은 로드사이드 장치(Roadside Equipment; RSE)와 차로를 통과하는 차량의 온보드장치의 통신을 통해 요금을 징수할 수 있다. 로드사이드 장치는 통합 안테나와 제어장치를 포함하는데, 통합 안테나와 제어장치(MCU)간의 통신을 위해 MS케이블을 활용하여 각 안테나별 14개핀을 사용하여 그 구성이 복잡하고 많은 케이블이 필요로 한다.

따라서, 다차로 환경처럼 다수의 안테나 필요 시 설치 및 구성에 어려움이 있다. 또한 이러한 구성으로 인해 안테나 이중화 구성 시 별도의 이중화 장비가 필요하며 이중화 장비에 문제 발생시 전체시스템이 동작하지 않는 문제를 가진다.

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실시예들은 RF 안테나 및/또는 IR 안테나와 제어장치 간의 통신구성을 단순화 및 최적화하여 이중화 구성을 쉽게 하고자 한다.
실시예들은 단차로뿐만 아니라 다차로 환경에서 신뢰성 있는 송수신 시스템을 제공하고자 한다.
실시예들은 차로를 통과하는 차량을 감지하기 전에는 안테나와 온보드장치 사이의 통신 감도를 약하게 설정하고, 차로를 통과하는 차량을 감지한 후에는 안테나와 온보드장치 사이의 통신 감도를 강하게 변경하여 신뢰성이 높은 통신영역안에서 안테나와 온보드장치 사이의 통신을 수행하고자 한다.

차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치는 복수의 차로들에서 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF 안테나들; 상기 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위한 제1 제어장치; 및 상기 요금징수의 처리를 이중화하기 위한 제2 제어 장치를 포함하고, 상기 제1 제어장치와 상기 RF 안테나들 각각은 제1 TX 케이블 및 제1 RX 케이블로 연결되며, 상기 제2 제어장치와 상기 RF 안테나들 각각은 제2 TX 케이블 및 제2 RX 케이블로 연결되고, 상기 제1 제어장치와 상기 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화되며, 상기 제1 제어장치가 활성화되는 경우, 상기 제1 제어장치는 제1 TX 케이블들 각각을 이용하여 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 별로 해당하는 RF 안테나의 감도를 제어하는 제1 제어 데이터를 송신하고, 상기 RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 상기 프레임의 슬롯에 따라 감도를 조절함으로써 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치(On Board Equipment; OBE)와 상기 RF 통신을 위한 상기 프레임의 슬롯 데이터들을 송수신하며, 상기 슬롯 데이터들은 해당하는 제1 TX 케이블을 통하여 상기 제1 제어장치에 의하여 제공되거나, 상기 제1 RX 케이블을 통하여 상기 제1 제어장치로 전달된다.

상기 해당하는 차로를 통과하는 차량을 감지하기 전에는, 상기 RF 안테나들 각각은 상기 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 상기 프레임의 슬롯 감도를 감소시키고, 상기 해당하는 차로를 통과하는 차량을 감지한 후에는, 상기 RF 안테나들 각각은 상기 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 상기 프레임의 슬롯 감도를 증가시킬 수 있다.

상기 프레임의 슬롯은 FCMS와 MDS 및 ACTS 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 제어 데이터는 상기 RF 안테나들 각각이 상기 FCMS를 송신하기 전에 송신될 수 있다.

상기 RF 안테나들 각각은 상기 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 헤더 정보를 생성하고, 상기 헤더 정보를 상기 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 송신하고, 상기 차량의 온보드장치는 상기 헤더 정보에 기초하여 상기 송수신하는 슬롯 데이터들의 감도를 제어할 수 있다.

상기 RF 안테나들 중 특정 RF 안테나가 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 상기 RF 통신을 위한 상기 프레임의 슬롯 데이터들을 송신하는 경우, 상기 특정 RF 안테나와 이웃하는 RF 안테나들은 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로부터 상기 RF 통신을 위한 상기 프레임의 슬롯 데이터들을 수신할 수 있다.

상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치 중 상태 정보 스코어가 높은 제어 장치가 활성화될 수 있다.

상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치는 서로의 상태를 확인하기 위한 신호를 송수신할 수 있다.

상기 제1 제어장치는 제1 RX 케이블들 각각을 이용하여 상기 RF 안테나들 각각의 상태 정보를 포함하는 제1 상태 데이터를 수신하고, 상기 제1 제어장치는 상기 제1 상태 데이터에 기초하여 다음 프레임의 제1 제어 데이터를 생성할 수 있다.

상기 프레임의 슬롯은 FCMS와 MDS 및 ACTS 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 상태 데이터는 상기 RF 안테나들 각각이 상기 FCMS를 송신할 때 수신될 수 있다.

일 실시예에 따른 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치는 복수의 차로들에서 근거리 무선통신을 수행하기 위한 IR 안테나들; 상기 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위한 제1 제어장치; 및 상기 요금징수의 처리를 이중화하기 위한 제2 제어 장치를 포함하고, 상기 제1 제어장치와 상기 IR 안테나들 각각은 제1 TX 케이블 및 제1 RX 케이블로 연결되며, 상기 제2 제어장치와 상기 IR 안테나들 각각은 제2 TX 케이블 및 제2 RX 케이블로 연결되고, 상기 제1 제어장치와 상기 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화되며, 상기 제1 제어장치가 활성화되는 경우, 상기 제1 제어장치는 제1 TX 케이블들 각각을 이용하여 IR 통신의 프로토콜 내 단계에 따라 상기 IR 통신을 위한 프레임의 슬롯 길이를 제어하는 제1 제어 데이터를 송신하고, 상기 IR 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 헤더 정보를 생성하고, 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치(On Board Equipment; OBE)로 상기 헤더 정보를 송신함으로써, 상기 해당하는 차량의 온보드장치와 상기 헤더 정보에 의하여 제어된 슬롯 길이를 가지는 슬롯 데이터들을 송수신하며, 상기 슬롯 데이터들은 해당하는 제1 TX 케이블을 통하여 상기 제1 제어장치에 의하여 제공되거나, 상기 제1 제어장치로 전달된다.

IR 통신의 프로토콜은 INIT 단계, GET 단계, DEBIT 단계 및 SET 단계 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 제어장치는 상기 DEBIT단계에서 상기 IR 통신을 위한 프레임의 슬롯 길이를 증가시킬 수 있다.

상기 제1 제어 데이터는 상기 IR 안테나들 각각이 Wake Up 데이터를 송신하기 전에 송신될 수 있다.

상기 IR 안테나들 중 특정 IR 안테나가 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 상기 제1 제어 데이터에 의하여 제어된 슬롯 길이를 가지는 슬롯 데이터들을 송수신하는 경우, 상기 특정 IR 안테나와 이웃하는 IR 안테나들은 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 슬롯 길이가 제어되지 않은 슬롯 데이터들을 송수신할 수 있다.

상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치는 서로의 상태를 확인하기 위한 신호를 송수신할 수 있다.

상기 제1 제어장치는 제1 RX 케이블들 각각을 이용하여 상기 IR 안테나들 각각의 상태 정보를 포함하는 제1 상태 데이터를 수신하고, 상기 제1 제어장치는 상기 제1 상태 데이터에 기초하여 다음 프레임의 제1 제어 데이터를 생성할 수 있다.

상기 제1 상태 데이터는 상기 IR 안테나들 각각이 Wake Up 데이터를 송신할 때 수신될 수 있다.

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실시예들은 RF 안테나 및/또는 IR 안테나와 제어장치 간의 통신구성을 단순화 및 최적화하여 이중화 구성을 쉽게 할 수 있다.
실시예들은 단차로뿐만 아니라 다차로 환경에서 신뢰성 있는 송수신 시스템을 제공할 수 있다.
실시예들은 차로를 통과하는 차량을 감지하기 전에는 안테나와 온보드장치 사이의 통신 감도를 약하게 설정하고, 차로를 통과하는 차량을 감지한 후에는 안테나와 온보드장치 사이의 통신 감도를 강하게 변경하여 신뢰성이 높은 통신영역안에서 안테나와 온보드장치 사이의 통신을 수행할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 일 실시예에 따른 자동 요금 징수 시스템 을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어장치의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 기존의 IR 통신 처리 모듈 및 RF 통신 처리 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 로드사이드 장치의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1a 내지 도 1c는 일 실시예에 따른 자동 요금 징수 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

일 실시예에 따른 자동 요금 징수 시스템은 로드사이드 장치(Roadside Equipment; RSE)와 차로를 통과하는 차량의 온보드장치의 통신을 통해 요금을 징수할 수 있다. 자동 요금 징수 시스템은 단차로뿐만 아니라, 다차로 환경에서도 고속의 무정차 톨링을 제공할 수 있다.

자동 요금 징수 시스템은 통신 시스템, 차량 검지 장치 및 영상 촬영 장치를 주체로 포함할 수 있고, 통신 시스템은 통합 안테나 및 제어 장치로 구성될 수 있다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 일 실시예에 따른 자동 요금 징수 시스템의 제1 갠트리에는 후면 영상 촬영 장치 및 차량 검지 장치가, 제2 갠트리에는 통합 안테나가, 제3 갠트리에는 전면 영상 촬영 장치, 통합 안테나 및 차량 검지 장치가 설치될 수 있다. 다만, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 자동 요금 징수 시스템은 예시적인 사항일 뿐, 자동 요금 징수 시스템이 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

차량 검지 장치는 비접촉 레이저식 센서로 검지구간에 존재하는 물체의 형상정보를 수집할 수 있다. 차량 검지 장치는 차량의 요금징수 구간의 진입과 진출을 검지, 카메라에 영상 획득 시점을 알려주고 해당 차량에 대한 고유 일련번호를 발행하여 각 부문에 통보하여 과금 프로세스의 기초정보로 활용할 수 있다.

영상 촬영 장치는 통과 차량을 촬영하여 번호판 추출 및 인식을 수행하는 장치로써 추후 요금징수의 근거자료를 획득할 수 있다. 또한, 영상 촬영 장치는 차량 검지 데이터와 차량 번호판의 전/후 촬영영상을 매칭하고 해당 차량 검지 정보에 대한 과금 결과를 스마트톨링 제어기로부터 수신하여 번호인식결과와 함께 통합센터의 영상서버로 전송할 수 있다.

통합 안테나는 차로의 갠트리(Gantry)에 설치되며 차량에 부착된 차량의 온보드장치와의 통신으로 통행 요금을 징수하며 다차로 요금 징수 시 차량에 차량 단말기의 부착 위치 정보를 추적하는 기능을 수행할 수 있다. 통합 안테나는 RF 통신을 수행하는 RF 안테나 및 IR 통신을 수행하는 IR 안테나를 포함할 수 있다. 다만, RF 안테나 및 IR 안테나는 서로 영향을 미치지 않고 독립적으로 동작을 수행할 수 있다.

제어 장치는 차로의 모든 요금 징수를 관장하는 장치로서 단차로 또는 다차로의 요금징수 구간 내에서 발생하는 모든 데이터를 종합하여 통합센터의 요금 징수 서버에 전송하는 장치일 수 있다. 또한, 제어장치는 다수의 안테나의 통신 데이터를 처리하며, 안테나의 제어 및 설정 기능을 갖을 수 있다.

통합 안테나는 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위해 각 차로 마다 미리 정해진 개수만큼 할당될 수 있다. 예를 들어, 각 차로 당 2개의 통합 안테나가 할당되어 해당 차로를 통과하는 차량들의 요금징수를 처리할 수 있다. 나아가, 통합 안테나는 요금징수의 정확도를 높이기 위해 갓길에 대응하는 위치에도 할당될 수 있다. 또한, 복수의 통합 안테나들이 한 차로에 할당되어 고속에서의 충분한 통신영역을 확보함과 동시에 저속에서는 이중으로 동작할 수 있다.

제어장치의 구체적인 동작은 아래에서 도 2를 참조하여 상세히 설명된다.

도 2는 일 실시예에 따른 제어장치의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 제어장치는 요금징수 처리 모듈, IR 통신 처리 모듈, RF 통신 처리 모듈, PSAM 처리 모듈, 주변 장치 인터페이스 모듈, 영업소 서버 인터페이스 모듈 및 로그 및 유지보수 처리 모듈을 포함할 수 있다.

요금징수 처리 모듈은 제어장치의 핵심 모듈로서 요금징수 처리를 위한 모든 정보를 조합하여 처리하는 모듈일 수 있다. 요금징수 처리 모듈은 주변의 다른 소프트웨어 모듈로부터의 정보를 조합하여 매칭 및 제반 처리를 수행할 수 있다.

PSAM 처리 모듈은 PSAM 과의 인터페이스를 수행하여 과금에 필요한 인증 처리를 수행할 수 있다. 주변 장치 인터페이스 모듈은 Serial 또는 Parallel In/Out 포트로 연결되는 주변 장비와의 인터페이스를 수행할 수 있다. 영업소 서버 인터페이스 모듈은 요금 징수 처리에 필요한 영업소의 정보를 수신하여 처리하고 요금 징수 결과에 대한 각종 데이터에 대한 신뢰성 있는 송수신 처리를 담당할 수 있다. 로그 및 유지보수 처리 모듈은 자체적 상태조회 및 설정변경과 같은 사용자 인터페이스를 처리하는 모듈로, 운영 상태를 기록하고 고장 진단에 필요한 로그 정보의 기록 및 보관 처리할 수 있다.

IR 통신 처리 모듈 및 RF 통신 처리 모듈은 각각 IR 및 RF DSRC 통신 물리규격에 맞추어 데이터 패킷을 처리하고 송수신을 수행할 수 있다. IR 통신 처리 모듈 및 RF 통신 처리 모듈의 구체적인 동작은 아래에서 도 4a 내지 도 5b를 참조하여 설명된다. 다만, 일 실시예에 따른 IR 통신 처리 모듈 및 RF 통신 처리 모듈의 구체적인 동작을 설명하기 전에 기존의 IR 통신 처리 모듈 및 RF 통신 처리 모듈의 동작을 아래에서 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3b는 기존의 IR 통신 처리 모듈 및 RF 통신 처리 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 기존의 로드 사이드 장치는 통합 안테나와 제어장치(MCU)간의 통신을 위해 MS케이블을 활용하여 각 안테나별 14개핀을 사용하여 그 구성이 복잡하고 많은 케이블이 필요로 한다.

예를 들어, 기존의 로드 사이드 장치는 데이터 외 물리적인 신호(예를 들어, RF 송/수신선택신호, RF주파수 제어데이터, RF주파수 제어 클럭, RF주파수 제어 스트로브, RF 제어 신호 송신, RF 제어신호 수신, RF 기타상태신호, IR 제어신호 송신, IR 제어신호 수신, IR 기타상태신호)를 송수신하기 위해 복잡하고 많은 케이블이 필요로 한다.

따라서, 다차로 환경처럼 다수의 안테나 필요 시 설치 및 구성에 어려움이 있다.

도 3b를 참조하면, 기존의 로드 사이드 장치는 안정성 향상을 위한 안테나 이중화 구성 시 별도의 이중화 장비가 필요하며 이중화 장비에 문제 발생시 전체시스템이 동작하지 않는 문제를 가진다.

도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 일 실시예에 따른 로드사이드 장치는 기존의 통신신호를 단순화하여 통신 신뢰성 향상, 설치 간편성 및 편리한 이중화 구성을 제공할 수 있다. 이를 위해 일 실시예에 따른 로드사이드 장치는 기존의 분리된 IR/RF 제어장치를 통합하고 데이터 외 물리적인 신호(RF 송/수신선택신호, RF주파수 제어데이터, RF주파수 제어 클럭, RF주파수 제어 스트로브, RF 제어 신호 송신, RF 제어신호 수신, RF 기타상태신호, IR 제어신호 송신, IR 제어신호 수신, IR 기타상태신호)를 소프트웨어방식으로 변경하여 제어 데이터를 생성하여 데이터 신호와 결합하여 전송할 수 있다. 이를 통해 케이블 구성은 RF 송/수신데이터, IR송/수신데이터만으로 구성한다.

일 실시예에 따른 로드사이드 장치는 통합 안테나와 제어장치 사이의 통신에서 각각의 통신방식에 따른 데이터 라인을 RF데이터 2개, IR 데이터 2개로 구성하였고, 구성된 통신라인을 통해 제어 데이터와 통신 데이터를 함께 전송할 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이 통합 안테나를 구성하는 RF 안테나 및 IR 안테나는 서로 영향을 미치지 않고 독립적으로 동작을 수행하는 바, 아래에서 설명의 편의를 위하여 RF 안테나를 포함하는 로드사이드 유닛과 IR 안테나를 포함하는 로드사이드 유닛으로 구분하여 설명한다.

일 실시예에 따른 로드사이드 장치는 복수의 차로들에서 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF 안테나들, 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위한 제1 제어장치 및 요금징수의 처리를 이중화하기 위한 제2 제어 장치를 포함하고, 제1 제어장치와 RF 안테나들 각각은 제1 TX 케이블 및 제1 RX 케이블로 연결되며, 제2 제어장치와 RF 안테나들 각각은 제2 TX 케이블 및 제2 RX 케이블로 연결되고, 제1 제어장치와 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화될 수 있다.

다른 실시예에 따른 로드사이드 장치는 복수의 차로들에서 근거리 무선통신을 수행하기 위한 IR 안테나들, 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위한 제1 제어장치 및 요금징수의 처리를 이중화하기 위한 제2 제어 장치를 포함하고, 제1 제어장치와 IR 안테나들 각각은 제1 TX 케이블 및 제1 RX 케이블로 연결되며, 제2 제어장치와 IR 안테나들 각각은 제2 TX 케이블 및 제2 RX 케이블로 연결되고, 제1 제어장치와 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화될 수 있다. 로드사이드 장치의 구체적인 동작은 아래에서, 도 5a 내지 도 5b를 참조하여 설명된다.

일 실시예에 따른 로드사이드 장치는 이중화 장비가 필요 없어 완벽한 이중화 구현이 가능할 수 있다. 제1 제어장치와 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화될 수 있고, 서로 다른 IP를 갖을 수 있다. 제1 제어장치와 제2 제어장치 중 상태 정보 스코어가 높은 제어 장치가 활성화될 수 있다. 표 1은 제어장치의 상태 정보 스코어를 구하는 예시를 나타낸다.

통합 안테나는 제1 제어장치와 제2 제어장치로 동일한 데이터를 전송하고, 활성화된 제어장치는 로드사이드 장치로 수신된 정보에 대한 응답(예를 들어, Ack 신호) 및 처리를 하며, 활성화되지 않은 제어장치는 응답은 하지만 처리는 하지 않을 수 있다.

또한, 제1 제어장치와 제2 제어장치는 서로의 상태를 확인하기 위한 신호를 송수신할 수 있다. 표 2는 서로의 상태를 확인하기 위한 신호의 예시일 수 있다.

제1 제어장치와 제2 제어장치 사이의 통신이 되지 않을 경우, 활성화되지 않은 제어장치는 다른 제어장치에 이상이 있다고 판단할 수 있고, 이에 자신이 데이터 처리를 수행할 수 있다.

도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 로드사이드 장치의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른 RF 안테나들을 포함하는 로드사이드 장치의 제1 제어장치가 활성화되는 경우, 제1 제어장치는 제1 TX 케이블들 각각을 이용하여 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 별로 해당하는 RF 안테나의 감도를 제어하는 제1 제어 데이터를 송신할 수 있다. 반대로 제2 제어장치가 활성화되는 경우, 제2 제어장치는 제2 TX 케이블들 각각을 이용하여 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 별로 해당하는 RF 안테나의 감도를 제어하는 제2 제어 데이터를 송신할 수 있다. 아래에서, 설명의 편의를 위하여 제1 제어장치가 활성화되는 경우를 가정하여 설명하나, 제2 제어장치가 활성화되는 경우에도 마찬가지 방법으로 적용될 수 있다.

제1 제어장치와 RF 안테나들 사이에서 송수신되는 데이터들은 TTAS.KO-06/0025/R1(5.8GHz대역 노변기지국과 차량단말기간 근거리전용 무선통신에 따른 통신)방식을 따를 수 있다.

제1 제어데이터는 데이터의 시작을 알리는 프리엠블(PR, PRE)부터 프레임정보(FSW), MODE, 프레임정보, 안테나 제어정보, CRC, Not CRC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. RF 안테나들은 모드와 프레임 정보, 안테나 제어 정보를 통해 RF 안테나들의 동작을 설정할 수 있다. 표 3은 제어데이터의 예시일 수 있다.

구체적으로, RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 프레임의 슬롯에 따라 감도를 조절함으로써 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치와 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 데이터들을 송수신할 수 있다.

예를 들어, 해당하는 차로를 통과하는 차량을 감지하기 전에는, RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 프레임의 슬롯 감도를 감소시키고, 해당하는 차로를 통과하는 차량을 감지한 후에는, RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 프레임의 슬롯 감도를 증가시킬 수 있다. 이를 통해, 신뢰성이 높은 통신영역안에서 안테나와 온보드장치 사이의 통신을 수행함으로써 로드사이드 장치의 동작 효율성을 증대시킬 수 있다.

슬롯 데이터들은 해당하는 제1 TX 케이블을 통하여 제1 제어장치에 의하여 제공되거나, 제1 RX 케이블을 통하여 제1 제어장치로 전달될 수 있다.

프레임의 슬롯은 FCMS와 MDS 및 ACTS 중 적어도 하나를 포함하고, 제1 제어 데이터는 RF 안테나들 각각이 FCMS를 송신하기 전에 송신될 수 있다. 예를 들어, 제1 제어 데이터는 데이터 통신 TX 라인에서 전체 통신 프레임의 시작인 FCMS의 앞쪽에 배치되어 기존의 TTAS.KO-06/0025/R1통신 방식을 준수하면서 RF 안테나로 송신될 수 있다.

RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터를 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 송신하고, 차량의 온보드장치는 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 송수신하는 슬롯 데이터들의 감도를 제어할 수 있다. 구체적으로, RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 헤더 정보를 생성하고, 헤더 정보를 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 송신하고, 차량의 온보드장치는 헤더 정보에 기초하여 상기 송수신하는 슬롯 데이터들의 감도를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따른 로드사이드 장치는 단차로뿐만 아니라 다차로 환경에서도 신뢰성 있는 송수신 시스템을 제공할 수 있다. 그러나, 특정 RF 안테나가 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치와 통신을 수행할 때, 이웃하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로부터 원치 않은 신호를 송수신하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 케이스를 방지하고자, RF 안테나들 중 특정 RF 안테나가 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 데이터들을 송신하는 경우, 특정 RF 안테나와 이웃하는 RF 안테나들은 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로부터 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 데이터들을 수신할 수 있다.

제1 제어장치는 제1 RX 케이블들 각각을 이용하여 RF 안테나들 각각의 상태 정보를 포함하는 제1 상태 데이터를 수신하고, 제1 제어장치는 제1 상태 데이터에 기초하여 다음 프레임의 제1 제어 데이터를 생성할 수 있다.

프레임의 슬롯은 FCMS와 MDS 및 ACTS 중 적어도 하나를 포함하고, 제1 상태 데이터는 RF 안테나들 각각이 FCMS를 송신할 때 수신될 수 있다. 예를 들어, 안테나의 상태 데이터는 데이터 통신 RX라인에서 TX라인의 FCMS이 시작되는 시점의 비어 있는 RX 라인에 RF상태 데이터를 배치하여 기존의 TTAS.KO-06/0025/R1통신 방식을 준수하면서 RF 안테나 상태를 전송하는 데이터를 제1 제어장치로 전송할 수 있다. FCMS는 로드사이드 장치에서 온보드 장치로 채널사용에 대한 제반 정보를 제공하고, 통신 프로파일과 슬롯 할당정보가 포함되며 하향링크(로드사이드 장치에서 온보드 장치) 전용으로 사용될 수 있다. MDS는 로드사이드 장치와 온보드 장치 사이의 메시지 데이터 교환을 위하여 사용되며, 상향링크 또는 하향링크에서 모두 사용될 수 있다. ACTS는 온보드 장치가 로드사이드 장치에게 메시지 데이터 슬롯의 할당을 요구하기 위하여 사용되며, 상향링크 전용으로 사용될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 일 실시예에 따른 IR 안테나들을 포함하는 로드사이드 장치의 제1 제어장치가 활성화되는 경우, 제1 제어장치는 제1 TX 케이블들 각각을 이용하여 IR 통신의 프로토콜 내 단계에 따라 IR 통신을 위한 프레임의 슬롯 길이를 제어하는 제1 제어 데이터를 송신할 수 있다. 반대로 제2 제어장치가 활성화되는 경우, 제2 제어장치는 제2 TX 케이블들 각각을 이용하여 IR 통신의 프로토콜 내 단계에 따라 IR 통신을 위한 프레임의 슬롯 길이를 제어하는 제2 제어 데이터를 송신할 수 있다. 아래에서, 설명의 편의를 위하여 제1 제어장치가 활성화되는 경우를 가정하여 설명하나, 제2 제어장치가 활성화되는 경우에도 마찬가지 방법으로 적용될 수 있다.

제1 제어장치와 IR 안테나들 사이에서 송수신되는 데이터들은 KS X 6915(지능형 교통체계(ITS) 응용서비스를 위한 적외선 근거리 전용 통신(DSRC) 기술)에 따른 통신방식을 따를 수 있다.

제1 제어데이터는 데이터의 시작을 알리는 프리엠블(PR, PRE) 부터 시퀀스(SQ), MODE, 슬롯정보데이터 및 CRC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. IR 안테나들은 모드와 슬롯 정보 데이터를 통해 IR 안테나들의 동작을 설정할 수 있다.

구체적으로, IR 통신의 프로토콜은 INIT 단계, GET 단계, DEBIT 단계, SET 단계, ACTION 단계 및 EVENT-REPORT 단계 중 적어도 하나를 포함하는데, 제1 제어장치는 DEBIT단계에서 IR 통신을 위한 프레임의 슬롯 길이를 증가시킬 수 있다. 사용자가 INIT 단계를 호출하게 되면, 아직 로드사이드 장치와 통신이 이루어지지 않은 각각의 온보드장치 간에 통신 초기화를 시도할 수 있다. 사용자는 GET 단계를 호출함으로써, 상대방의 정보검색을 통해 필요한 정보를 얻을 수 있다. 사용자는 SET 단계를 호출함으로써, 상대방의 정보를 수정할 수 있다. 사용자는 ACTION 단계를 호출함으로써, 상대방으로 하여금 원하는 동작을 수행하게끔 할 수 있다. 사용자는 EVENT-REPORT 단계를 호출함으로써, 상대방에 이벤트를 던질 수 있다. DEBIT 단계는 로드사이드 장치가 온보드장치에 대해서 카드와 카드소지자, 최근 트랜잭션 정보 등을 요청하고 이에 대한 응답을 확인 한후에 해당 OBE를 통하여 카드의 금액을 차감하고 처리여부에 대한 응답을 확인하는 단계일 수 있다.

제1 제어 데이터는 IR 안테나들 각각이 Wake Up 데이터를 송신하기 전에 송신될 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터는 데이터 통신 TX라인에서 하향링크와 상향링크로 이루어진 전체 통신 데이터가 시작되는 Wake Up 데이터 앞쪽으로 제어 전용 데이터를 배치하여 기존의 KS X 6915통신 방식을 준수하면서 IR 안테나로 송신될 수 있다.

IR 안테나들 각각은 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 해당하는 제1 제어 데이터를 송신함으로써, 해당하는 차량의 온보드장치와 해당하는 제1 제어 데이터에 의하여 제어된 슬롯 길이를 가지는 슬롯 데이터들을 송수신하며, 슬롯 데이터들은 해당하는 제1 TX 케이블을 통하여 제1 제어장치에 의하여 제공되거나, 제1 제어장치로 전달될 수 있다. IR 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 헤더 정보를 생성하고, 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 헤더 정보를 송신함으로써, 해당하는 차량의 온보드장치와 헤더 정보에 의하여 제어된 슬롯 길이를 가지는 슬롯 데이터들을 송수신할 수 있다.

슬롯 데이터 T1은 최소링크 전환시간(상향링크에서 하향링크), T6은 하향링크 윈도우 지속시간, T2는 하향링크 윈도우 이격시간, T3는 최소링크 전환시간(하향링크에서 상향링크), T4는 상향 윈도우 지속시간, T5는 상향링크 윈도우 이격시간일 수 있다.

IR 안테나들 중 특정 IR 안테나가 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 제1 제어 데이터에 의하여 제어된 슬롯 길이를 가지는 슬롯 데이터들을 송수신하는 경우, 특정 IR 안테나와 이웃하는 IR 안테나들은 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 슬롯 길이가 제어되지 않은 슬롯 데이터들을 송수신할 수 있다.

제1 제어장치는 제1 RX 케이블들 각각을 이용하여 IR 안테나들 각각의 상태 정보를 포함하는 제1 상태 데이터를 수신하고, 제1 제어장치는 제1 상태 데이터에 기초하여 다음 프레임의 제1 제어 데이터를 생성할 수 있다.

제1 상태 데이터는 IR 안테나들 각각이 Wake Up 데이터를 송신할 때 수신될 수 있다. 제1 상태 데이터는 데이터 통신 RX라인에서 TX라인의 Wake Up 신호가 시작되는 시점의 비어 있는 RX 라인에 제1 상태 데이터를 배치하여 기존의 KS X 6915통신 방식을 준수하면서 IR 안테나 상태를 전송하는 데이터를 제1 제어장치로 전송할 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

1. 복수의 차로들에서 근거리 무선통신을 수행하기 위한 RF 안테나들;
   상기 복수의 차로들을 통과하는 차량들의 요금징수를 처리하기 위한 제1 제어장치; 및
   상기 요금징수의 처리를 이중화하기 위한 제2 제어 장치
   를 포함하고,
   상기 제1 제어장치와 상기 RF 안테나들 각각은 제1 TX 케이블 및 제1 RX 케이블로 연결되며, 상기 제2 제어장치와 상기 RF 안테나들 각각은 제2 TX 케이블 및 제2 RX 케이블로 연결되고,
   상기 제1 제어장치와 상기 제2 제어장치는 상호 배타적으로 활성화되며,
   상기 제1 제어장치가 활성화되는 경우,
   상기 제1 제어장치는 제1 TX 케이블들 각각을 이용하여 RF 통신을 위한 프레임의 슬롯 별로 해당하는 RF 안테나의 감도를 제어하는 제1 제어 데이터를 송신하고,
   상기 RF 안테나들 각각은 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 상기 프레임의 슬롯에 따라 감도를 조절함으로써 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치(On Board Equipment; OBE)와 상기 RF 통신을 위한 상기 프레임의 슬롯 데이터들을 송수신하며,
   상기 슬롯 데이터들은 해당하는 제1 TX 케이블을 통하여 상기 제1 제어장치에 의하여 제공되거나, 상기 제1 RX 케이블을 통하여 상기 제1 제어장치로 전달되고,
   상기 RF 안테나들 중 특정 RF 안테나가 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 상기 RF 통신을 위한 상기 프레임의 슬롯 데이터들을 송신하는 경우, 상기 특정 RF 안테나와 이웃하는 RF 안테나들은 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로부터 상기 RF 통신을 위한 상기 프레임의 슬롯 데이터들을 수신하는,
   차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치(Roadside Equipment; RSE).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 해당하는 차로를 통과하는 차량을 감지하기 전에는, 상기 RF 안테나들 각각은 상기 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 상기 프레임의 슬롯 감도를 감소시키고,
   상기 해당하는 차로를 통과하는 차량을 감지한 후에는, 상기 RF 안테나들 각각은 상기 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 상기 프레임의 슬롯 감도를 증가시키는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 슬롯은 FCMS와 MDS 및 ACTS 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 제1 제어 데이터는 상기 RF 안테나들 각각이 상기 FCMS를 송신하기 전에 송신되는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 RF 안테나들 각각은 상기 해당하는 제1 제어 데이터에 기초하여 헤더 정보를 생성하고, 상기 헤더 정보를 상기 해당하는 차로를 통과하는 차량의 온보드장치로 송신하고,
   상기 차량의 온보드장치는 상기 헤더 정보에 기초하여 상기 송수신하는 슬롯 데이터들의 감도를 제어하는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
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6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치 중 상태 정보 스코어가 높은 제어 장치가 활성화되는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치는 서로의 상태를 확인하기 위한 신호를 송수신하는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 제어장치는 제1 RX 케이블들 각각을 이용하여 상기 RF 안테나들 각각의 상태 정보를 포함하는 제1 상태 데이터를 수신하고,
   상기 제1 제어장치는 상기 제1 상태 데이터에 기초하여 다음 프레임의 제1 제어 데이터를 생성하는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 프레임의 슬롯은 FCMS와 MDS 및 ACTS 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 제1 상태 데이터는 상기 RF 안테나들 각각이 상기 FCMS를 송신할 때 수신되는, 차량의 요금 징수를 위한 로드사이드 장치.
   
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