KR102555082B1 - 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 적어도 하나의 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램, 상기 방법의 단계를 수행하기 위한 장치, 및 차량 - Google Patents

셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 적어도 하나의 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램, 상기 방법의 단계를 수행하기 위한 장치, 및 차량 Download PDF

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Abstract

셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 적어도 하나의 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램, 상기 방법의 단계를 수행하기 위한 장치, 및 차량
본 발명은 차량과 모든 것과의 통신(V2X)에 관한 혁신에 관한 것이다. 본 방법은 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국(210)과 적어도 하나의 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 방법은 상기 기지국(210)이 관리하는 통신 셀에 등록된 복수의 이동 통신 파트너(V1-V3)로부터 서비스 품질 보고 메시지를 수집하는 단계를 포함하고, 상기 서비스 품질 보고 메시지를 수집하는 단계는, 상기 복수의 이동 통신 파트너 중 두 이동 통신 파트너(V3, V1) 사이의 직접 통신에 대한 서비스 품질 보고 메시지를 수집하는 단계를 포함하고, 상기 두 이동 통신 파트너(V3, V1) 사이의 직접 통신뿐만 아니라 상기 기지국(210)과 상기 이동 통신 파트너(V1-V3) 사이의 통신에 대한 링크 기반 서비스 품질 맵을 생성하는 단계를 더 포함한다. 또한 방법은 상기 생성된 링크 기반 서비스 품질(QoS) 맵에 기초하여, 상기 기지국(210)과 적어도 하나의 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신에 대한 서비스 품질을 예측하는 단계를 포함한다. 이동 통신 파트너 간의 직접 통신에까지 QoS 맵의 생성을 확장하면, 기지국(210)과 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신에 대한 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. 이것은 특히, 컨트롤 스트림에 더해 비디오 및 오디오도 통신되어야 하는 원격 운전 주행(ToD) 애플리케이션과 같은, 높은 QoS 요건을 요구하는 애플리케이션에서 유용하다.

Description

셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 적어도 하나의 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램, 상기 방법의 단계를 수행하기 위한 장치, 및 차량{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING A COMMUNICATION BETWEEN A BASE STATION OF A CELLULAR MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND AT LEAST ONE MOVING COMMUNICATION PARTNER, COMPUTER PROGRAM, APPARATUS FOR PERFORMING STEPS OF THE METHOD, AND VEHICLE}
본 개시내용은 셀룰러 모바일 통신 시스템에서 중계 통신을 적용하는 기술 분야에 관한 것이다. 본 방법은 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 적어도 하나의 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 대응하는 컴퓨터 프로그램, 상기 방법의 단계를 수행하기 위한 장치, 및 상기 장치를 포함하는 차량을 개시한다.
공중 통신 네트워크과의 접속성을 제공할뿐만 아니라 도로 참여자(road participant)들 사이에 정보를 교환할 수 있는 직접 통신 기능도 제공하는 무선 통신 모듈이 장착된 차량 시나리오에서는, 무선 통신이 광범위한 애플리케이션을 구현할 수 있는 기회를 제공한다. 협력 및 자율 주행 분야에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 차량간 직접 통신은 보통 V2V 통신(vehicle-to-vehicle communication)이라고 한다. 또한 V2I(vehicle-to-infrastructure) 통신이라고도 하는, 도로측 유닛(RSU, road side unit)과 같은 인프라 통신국과의 차량의 통신도 가능하다. 두 가지 유형의 통신은 대개 V2V 및 V2I 통신 둘 다를 포함하여 V2X(vehicle-to-everything) 통신이라도 한다.
예측 서비스 품질(pQoS, predicted Quality of Service)의 개념 내에서, 통신 시스템이 지원하는 애플리케이션은 예측된 서비스 품질(QoS)에 맞추어 자신의 설정을 조정한다. 따라서, 통신 링크의 품질은 애플리케이션의 성능이 그것에 크게 의존하기 때문에 매우 중요하다. 애플리케이션이 서비스 품질의 변화에 대처할 수 있도록 pQoS는 링크의 향후 품질에 대한 정보를 제공한다. 이 정보는 예측 지평, 즉 예측 값이 적용될 수 있는 미래의 델타 시간과 함께 제공된다. 다른 한편으로, QoS 성능 저하에 미리 대처할 수 있는 능력이 있기 때문에 향후 QoS를 예측할 수 있는 능력은 이들 애플리케이션에 대한 이네이블러(enabler)이다. 네트워크에서 향후 QoS를 예측하는 것은 통신 노드 중의 하나인 기지국의 정적인 피처(static feature)에 의해 조장된다. 알려진 솔루션은 기지국의 주변의 정적(슬로우 페이딩) 특성의 연구를 사용한다.
커버리지를 벗어난 영역에서 커버리지를 제공하기 위한 잘 알려진 기술이 소위 중계(relaying) 기술이다. 셀의 가장자리에 있는(아직 커버리지 안에 있는) 한 사용자가 BS로부터 커버리지를 벗어난 사용자에게 링크를 중계하는 경우이다.
현재 다음과 같은 모바일 통신 기술을 적용하여 차량에 접속성을 제공할 수 있다: 3GPP 기반 UMTS, HSPA, LTE 및 향후 5G 표준.
V2V 또는 V2X 통신의 경우 다음의 기술을 바로 적용할 수 있다: PC5 인터페이스라고도 불리는 LTE-V 사이드링크 통신, 5G PC5 통신, WLAN p 통신(IEEE 802.11p).
통신 표준은 일부 핵심 성과 지표(KPI, key performance indicator)인, 최소값, 최대값, 평균 등과 같은 통신 기술에 대한 성능 메트릭을 정의한다. 데이터 통신의 레이턴시(τ), 처리량(Th), 데이터 속도(DR), 패킷 에러율(PER), 및 패킷 수신간 시간(PIR, packet inter-reception time)과 같은 지표는 이들 값 내에서 그리고 그 부근에서 변하며 때로는 급격하게 감소하거나 증가한다. 이러한 변화는 애플리케이션의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 협력 자율 주행의 일부 애플리케이션과 같은 안전 관련 애플리케이션의 경우, 최선의 노력으로 달성할 수 있는 레이턴시가 자동차 산업의 품질 요건에 부합하지 못한다. 특히 V2V 및 V2X 및 시간이 중요한 안전 관련 애플리케이션의 경우, 이러한 잠재적인 변화 및 이러한 서비스 품질(QoS)의 보장 부재가 이들 기술의 잠재적인 사용에 심각한 영향을 미친다. 높은 QoS를 필요로 하는 한 애플리케이션이 이하 ToD로 약칭되는 원격 운전 주행(tele-operated driving)이다.
통신 예측 분야에서, QoS- 및 무선 맵은 QoS 변화에 적응할 수 있는 최첨단 도구이다. 이들 맵은 통계/이력 데이터로부터의 지식뿐만 아니라 환경에 관한 지식을 사용함으로써 생성될 수 있다. 환경에 관한 지식은 일부 그림자 효과 예측, 흰색 반점, 및 정적 산재물(scatter) 매핑, 및 다른 차량과의 직접 통신에 장애물이 되는 트럭, 버스 또는 기타 차량과 같은 동적 산재물로 인한 도플러 시프트 예측일 수 있다. 이력 QoS 데이터는 유효한 QoS에 대해, LTE 모바일 통신 시스템의 기지국(eNodeB)과 같은 관리 노드를 통해 수집되고 환경 지식에 매핑될 수 있다.
US 20180343598 A1로부터, 무선 통신 시스템에서의 전자 디바이스 및 무선 통신 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 전자 디바이스와 사용자 장비(UE) 사이의 링크의 품질을 나타내는 제1 링크 정보, 전자 디바이스와 기지국 사이의 링크의 품질을 나타내는 제2 링크 정보, 서빙 셀 수신 전력 변화율 정보, 및 인접 셀 수신 전력 변화율 정보를 포함하는 시나리오 식별 정보를 획득하는 단계; 및 시나리오 식별 정보에 기초해, 시나리오 정보를 결정하여, UE가 중계 재선택 프로세스를 실행하는 것을 돕거나, 전자 디바이스가 중계 선택 프로세스를 실행하는 것을 돕도록 UE에 통보하는 단계를 포함한다. 본 개시내용의 전자 디바이스 및 무선 통신 방법을 사용함으로써, 원격 UE는 전자 디바이스가 위치해 있는 시나리오를 획득할 수 있어 원격 UE가 중계 재선택을 더 잘 수행할 수 있거나 전자 디바이스가 중계 선택을 더 잘 실행할 수 있고, 그럼으로써 시스템 성능을 향상시키고 X2 인터페이스의 오버헤드를 줄인다.
US 2019/0124015 A1로부터는 사이드링크 인터페이스를 통해 하나 이상의 수신 디바이스에 차량 데이터를 전송하는 전송 디바이스가 알려져 있다. 전송 디바이스는 사이드링크 인터페이스를 통해 차량 데이터를 전송하기 위해 자율 무선 리소스 할당을 수행한다. 애플리케이션 계층이 차량 데이터를 생성하고 차량 데이터를 우선순위 표시 및 하나 이상의 QoS 파라미터와 함께 사이드링크 인터페이스를 통해 차량 데이터의 송신을 담당하는 전송 계층에 포워딩한다. 전송 계층은 수신된 우선순위 표시 및 하나 이상의 QoS 파라미터에 기초하여 자율 무선 리소스 할당을 수행한다. 전송 계층은 수행된 자율 무선 리소스 할당에 따라 하나 이상의 수신 디바이스에 사이드링크 인터페이스를 통해 차량 데이터를 전송한다.
US 2009/0117851 A1는 무선 네트워크에 대한 서비스 품질 맵을 개시하고 있다. 이 맵은 동일한 시간에 보이는 여러 정보 층을 포함한다. 제1 층은 서비스 제공자에 의해 통신이 제공되는 공간 내에서 물리적 피처를 보여주는 다이어그램이다. 추가 층들은 제1 층이 표시하는 위치에서 각각의 서비스 품질 메트릭의 값을 표시한다. 네트워크 내의 모바일 무선 디바이스의 사용자는 모바일 디바이스에 전달되는 하나 이상의 선택된 통신 서비스를 갖기 위해 서비스 제공자와 계약한다. 사용자는 또한 각각의 선택된 서비스 레벨에서 제공되는 선택된 서비스를 갖기 위해 서비스 제공자와 계약한다. 서비스 제공자, 또는 사용자, 또는 둘 다는 각각의 선택된 서비스 레벨에서 선택된 통신 서비스의 제공을 가능하게 하기 위해 맵으로부터의 정보를 사용한다.
US 2019/0281644 A1는 D2D 통신 채널을 사용하는 D2D 통신에 맞게 구성된 복수의 통신 디바이스와의 셀룰러 통신을 위한 기지국을 개시하고 있다. 기지국은 송신기 통신 디바이스로부터 요청을 수신하도록 구성된 통신 인터페이스와, 통신 메시지를 적어도 하나의 수신기 통신 디바이스에 중계할 복수의 중계 통신 디바이스의 서브세트를 선택하고, 복수의 중계 모드 중 하나를 사용하여 통신 메시지를 중계하기 위해 중계 통신 디바이스의 서브세트를 구성하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
R. M. Panthangi 등의 논문: "Online Learning Framework for V2V Link Quality Prediction", 2019 IEEE Global Communications Conference(GLOBECOM 2019)는 고도로 동적인 차량 환경으로 인해 시간의 경과에 따른 큰 변동을 보이는 경로 손실 관점에서 차량 간의 채널 품질 예측 문제를 해결하기 위한 접근법을 개시하고 있다. 이 접근법은 메시지 전송 및 통신 시나리오와 관련된 정보를 포함하는 데이터세트로부터 얻어지는 데이터 기반 경로 손실 예측 모델을 위한 프레임워크를 사용한다. 변화점 검출 방법과 온라인 학습을 결합하는 것에 의해, 제안된 프레임워크는 성능에 기반하여 현재의 예측 모델을 조정하고, 그럼으로써 환경의 역학과 재훈련 비용을 설명한다.
EP 3 253 126 A1는 모바일 통신 시스템에서의 루트 선택 방법을 개시하고 있다. 모바일 통신 시스템은 기지국, 중계 노드, 및 사용자 장비 노드를 포함한다. 사용자 장비 노드가 기지국과의 직접 통신 경로의 채널 품질에 관한 측정 리포트를 기지국에 전송한다. 기지국은 측정 리포트에 기초하여 보고하는 사용자 장비와의 통신 루트를 결정한다.
자율 주행이 대세이다. 자동화 차량(automated vehicle)은 Uu 링크를 통한 경로 상에서 애플리케이션(예컨대, ToD)에 대한 특정 QoS를 필요로 한다. 특정 애플리케이션, 예컨대 ToD를 수행하기 위한 임계치가 제공될 수 있다. 이 임계치를 예측된 QoS 프로파일에 적용하면, 이 임계치가 위반되는 것과 애플리케이션이 제대로 실행되지 않는 것을 쉽게 알 수 있다. 필요한 것은 기지국과 이동 통신 파트너 사이의 통신에 대한 통신 성능을 높이는 방법에 관한 문제 해결책과, 차량과 기지국 사이의 통신에 대한 QoS를 예측하는 방법에 관한 문제 해결책이다.
이러한 목표 및 다른 목표는 청구항 1 및 청구항 9에 따른, 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 적어도 하나의 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법 및 장치, 청구항 10에 따른 대응하는 컴퓨터 프로그램, 및 청구항 11에 따른 차량에 의해 달성된다.
종속항은 본 개시내용에 따른 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램에 대한 유리한 개발 및 개선을 포함한다.
일 실시형태에서, 본 방법은 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 제1 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은:
- 상기 기지국이 관리하는 통신 셀에 등록된 복수의 이동 통신 파트너로부터 서비스 품질 보고 메시지를 수집하는 단계로서, 상기 서비스 품질 보고 메시지는 상기 복수의 이동 통신 파트너 중 두 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신에 대한 서비스 품질 보고 메시지를 포함하는, 상기 서비스 품질 보고 메시지 수집 단계;
- 상기 두 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신뿐만 아니라 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 통신에 대한 서비스 품질 맵을 생성하는 단계;
- 상기 복수의 이동 통신 파트너로부터 계획된 궤적을 수신하는 단계;
- 상기 생성된 서비스 품질 맵 및 상기 계획된 궤적에 기초하여, 상기 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신에 대한 예측된 서비스 품질 프로파일뿐만 아니라 상기 기지국과 이동 통신 파트너 사이의 통신에 대한 예측된 서비스 품질 프로파일도 산출하는 단계로서, 상기 예측된 서비스 품질 프로파일은 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터의 시간적 변화(temporal evolution)를 나타내는, 상기 예측된 서비스 품질 프로파일 산출 단계;
- 상기 제1 이동 통신 파트너로부터 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 통신에 대한 요청을 수신하는 단계로서, 상기 요청은 높은 서비스 품질을 요구하는, 상기 요청 수신 단계;
- 상기 예측된 서비스 품질 프로파일에 기초하여, 상기 요청에 의해 요구되는 상기 높은 서비스 품질이 상기 제1 이동 통신 파트너의 상기 계획된 궤적을 따라서 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신에 의해 또는 다른 이동 통신 파트너 중 하나를 통해 상기 통신을 중계하는 것에 의해, 충족될 수 있는지 결정하는 단계; 및
- 그에 따라 상기 계획된 궤적을 따라서 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 통신을 확립하는 단계를 포함한다.
이동 통신 파트너 간의 직접 통신에까지 QoS 맵의 생성을 확장하면, 기지국과 이동 통신 파트너 사이의 통신에 대한 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. 이것은 특히, 컨트롤 스트림에 더해 비디오 및 오디오도 통신되어야 하는 원격 운전 주행 애플리케이션과 같은, 높은 QoS 요건을 요구하는 애플리케이션에서 유용하다.
유리하게는, 상기 요청에 의해 요구되는 상기 높은 서비스 품질이 상기 제1 이동 통신 파트너의 상기 계획된 궤적을 따라서 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신에 의해 충족될 수 있는지 결정하기 위해, 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 통신에 대한 예측된 서비스 품질 프로파일이 나타내는 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터는, 요청되는 고품질을 요구하는 통에 대해 상기 서비스 품질 파라미터가 충족시켜야 하는 최소 요건을 나타내는 임계치와 비교된다. 이에 요구되는 서비스 품질에 대해 상기 기지국과 상기 제1 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신이 제공할 수 있는지 결정할 수 있다.
유리하게는, 상기 요청에 의해 요구되는 상기 높은 서비스 품질이 상기 제1 이동 통신 파트너의 상기 계획된 궤적을 따라서 다른 이동 통신 파트너 중 하나를 통해 상기 통신을 중계하는 것에 의해 충족될 수 있는지 결정하기 위해, 상기 제1 이동 통신 파트너의 근방에 있는 이동 통신 파트너가 선택되고, 조합된 예측 서비스 품질 프로파일이 산출되며, 상기 조합된 예측 서비스 품질 프로파일은, 선택된 이동 통신 파트너를 통해 통신이 중계될 때에 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터의 시간적 변화를 나타내며, 상기 조합된 예측 서비스 품질 프로파일이 나타내는 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터는 상기 임계치와 비교된다. 이에, 중계가, 고품질을 요구하는 통신 애플리케이션에 대해 요청된 서비스 품질을 보장할 수 있는 옵션인지를 신속하게 결정할 수 있다.
유리하게는, 본 방법은 중계 통신이 시작되어야 하는 위치 또는 시간 정보를 기록하는 단계를 더 포함한다. 이에, 스위칭 포인트가 미리 등록되어 있다면 직접 통신과 중계 통신 사이를 시임리스하게 스위칭할 수 있다.
본 발명은 바람직하게는 V2X 통신 분야에서 사용될 수 있으며, 여기서 상기 이동 통신 파트너는 Uu-링크를 통한 상기 기지국과의 통신 및 사이드링크, 예컨대 PC5-링크를 통한 차량과 차량의 직접 통신을 수행하는 것을 포함한 차량과 모든 것과의 통신(V2X)을 수행할 수 있는 온보드 통신 모듈을 장착한 차량이다.
일 바람직한 실시형태에서, 상기 높은 서비스 품질을 요구하는 요청은 요청된 원격 운전 주행 세션에 대응한다.
본 발명은 또한, 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국과 제1 이동 통신 파트너 사이의 통신을 관리하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는 본 발명에 따른 방법의 단계를 수행하도록 구성되는 프로세싱 디바이스를 포함한다. 이러한 장치는 기지국 컴퓨터로 예시될 수 있다.
또한 본 발명은 프로세싱 디바이스에서 실행되는 프로그램 코드를 포함한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이며, 상기 프로그램 코드는 프로세싱 디바이스로 하여금 본 발명에 따른 방법의 단계를 수행하게 한다.
본 발명의 다른 실시형태는 통신 모듈 및 프로세싱 디바이스를 포함하는 차량에 관한 것이다. 프로세싱 디바이스는 기지국과의 통신을 요청하기 위한 메시지를 형성하도록 구성되고, 상기 요청은 높은 서비스 품질을 요구한다. 그리고 통신 모듈은 상기 형성된 메시지를 기지국에 전송하도록 구성되고, 상기 기지국으로부터, 상기 높은 서비스 품질을 요구하는 요청된 통신에 대해 중계 통신의 필요성을 알리는 메시지를 수신하도록 구성된다. 뿐만 아니라, 상기 프로세싱 디바이스는 메모리에 중계 통신의 필요성을 등록하도록 구성되고, 등록하는 정보는 중계 통신이 제공되어야 하는 위치 정보 또는 시간 정보를 포함한다.
본 개시내용의 예시적인 실시형태들이 도면에 도시되며 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도면에서:
도 1은 V2V 및 V2X 통신 시스템의 기본 아키텍처를 예시한다.
도 2는 pQoS에 기초하여 한 차량이 다른 두 차량으로부터의 중계 커버리지 지원을 받는 ToD 세션에 대한 예시적인 시나리오를 보여준다.
도 3은 통신 셀의 기지국과 3대의 차량 사이의 통신에 대한 직접 통신 링크(Uu) 및 V1에 대해 중계 노드로서 기능하기 위한 차량들 간의 두 사이크링크 통신 링크(PC5)를 예시한다.
도 4는 차량의 전자 시스템의 블록도를 보여준다.
도 5는 컴퓨터 프로그램에 대한 흐름도를 보여준다.
도 6a는 Uu 링크를 통한 기지국과 제1 차량 사이의 통신에 대한 예측된 QoS 프로파일을 보여준다.
도 6b는 Uu 링크를 통한 기지국과 제2 차량 사이의 통신에 대한 예측된 QoS 프로파일을 보여준다.
도 6c는 제1 차량과 제2 차량 간의 직접 통신에 대한 예측된 QoS 프로파일을 보여준다.
도 6d는 제2 차량에 의해 중계가 지원되는 제1 차량과 기지국 간의 중계 통신에 대한 예측된 QoS 프로파일을 보여준다.
도 7은 원격 운전 주행 세션을 위한, 제어 센터, 기지국, 및 차량 사이의 메시지 교환을 보여준다.
본 명세서는 본 개시내용의 원리들을 예시한다. 따라서, 당업자라면 본 명세서에 명시적으로 설명하거나 도시하지는 않았지만, 본 개시내용의 원리를 구현하는 다양한 구성을 고안할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
여기에서 언급하는 모든 예 및 조건부 언어는, 독자가 본 개시내용의 원리와 발명자에 의해 기술을 발전시키는 데 기여한 개념을 이해하는 데 도움을 주는 교육적 목적을 가지며, 이러한 구체적으로 언급하는 예 및 조건에 대해 제한 없이 해석되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 당업자라면 본 명세서에서 제시하는 도면들은 본 개시내용의 원리를 구현하는 예시적인 회로의 개념상 도면을 나타내는 것임을 알 것이다.
도면에 도시하는 다양한 엘리먼트의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 연계하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 사용하여 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있으며, 일부는 공유될 수도 있다. 또한, "프로세서" 또는 "컨트롤러"라는 용어의 명시적 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 독점적으로 지칭하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 제한 없이, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 리드 온리 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 스토리지를 암시적으로 포함할 수 있다.
기존의 그리고/또는 맞춤형의 기타 하드웨어도 포함될 수 있다. 마찬가지로, 도면에 도시하는 임의의 스위치는 개념적인 것일 뿐이다. 이들의 기능은 프로그램 로직의 작동을 통해, 전용 로직을 통해, 프로그램 제어 및 전용 로직의 상호작용을 통해, 또는 심지어 수동으로 수행될 수 있으며, 문맥에서 보다 구체적으로 이해하겠지만 구현자에 의해 특정 기술이 선택될 수 있다.
청구범위에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현되는 임의의 엘리먼트는. 예를 들어, a) 해당 기능을 수행하는 회로 엘리먼트의 조합, 또는 b) 따라서 기능을 수행하기 위해 해당 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합되는 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함한, 임의의 형태의 소프트웨어를 망라하는 것이 의도된다. 이러한 청구범위에서 규정되는 개시내용은 언급하는 다양한 수단들이 제공하는 기능들이 청구범위에서 요구하는 방식으로 조합되고 결합된다는 사실에 귀속된다. 따라서, 이들 기능을 제공할 수 있는 임의의 수단은 여기에 제시하는 것과 동등한 것으로 간주된다.
도 1은 제안하는 시스템 아키텍처를 보여준다. 참조 번호 10은 사용자 디바이스를 도시한다. 도시하는 사용자 디바이스는 차량으로서 예시되는데, 보다 구체적으로는 자동차이다. 다른 예에서는 상이하게 예컨대 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 컴퓨터, 노트북 또는 랩탑 컴퓨터 등으로 예시될 수도 있다. 도시하는 것은 승용차이다. 차량으로 예시될 경우에는 임의의 유형의 차량일 수 있다. 다른 유형의 차량의 예는: 버스, 오토바이, 상업용 차량, 특히 트럭, 농업 기계, 건설 기계, 철도 차량 등이다. 본 발명의 사용은 일반적으로 육상 차량, 철도 차량, 선박 및 항공기에서 가능하다. 차량(10)에는 차량(10)이 임의의 형태의 모바일 통신 서비스에 참여할 수 있도록 대응하는 안테나를 포함한 온보드 접속 모듈(160)이 장착된다. 도 1은 차량(10)이 모바일 통신 서비스 제공자의 기지국(210)에 대하여 신호를 송신 및 수신할 수 있는 것을 예시하고 있다.
이러한 기지국(210)은 예컨대 LTE(Long Term Evolution) 또는 5G 이동 통신 서비스 제공자의 eNodeB 기지국일 수 있다. 기지국(210) 및 대응하는 장비는 복수의 네트워크 셀을 구비한 모바일 통신 네트워크의 일부인데, 각 셀은 하나의 기지국(210)에 의해 서빙된다.
도 1의 기지국(210)은 차량(10)이 주행하고 있는 복수의 도로 중 하나에 근접하여 위치해 있다. 물론, 다른 차량도 도로 상에서 주행할 수 있다. LTE의 용어에서 모바일 단말기는 사용자가 무선 인터페이스를 통해 UTRAN 또는 E(Evolved)-UTRAN에 접속하여 네트워크 서비스에 액세스할 수 있도록 하는 UE에 해당한다. 통상, 이러한 UE는 스마트 폰에 해당한다. 물론, 모바일 단말기는 차량(10)에서도 사용된다. 자동차(10)에는 온보드 접속 모듈(OCU, on-board connectivity module)(160)이 장착된다. 이 OCU는 LTE 또는 5G 통신 모듈에 해당하는 것으로, 이것을 사용하여 차량(10)은 다운스트림 방향으로 모바일 데이터를 수신할 수 있고 업스트림 방향으로 이러한 데이터를 송신할 수 있
LTE 모바일 통신 시스템의 관점에서, LTE의 E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Acess Network)는 복수의 eNodeB로 구성되며, UE에 대해 E-UTRA 사용자 평면(PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 제어 평면(RRC) 프로토콜 종료를 제공한다. eNodeB는 소위 X2 인터페이스를 통해 서로 상호접속된다. eNodeB는 또한 소위 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)(200)에, 보다 구체적으로 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)에 그리고 S1-U 인터페이스를 통해 서빙 게이트웨이(S-GW)에 접속된다.
이 일반적인 아키텍처로부터, 도 1은 eNodeB(210)가 S1 인터페이스를 통해 EPC(200)에 접속되고 EPC(200)가 인터넷(300)에 접속되는 것을 보여준다. 차량(10)이 메시지를 전송하고 메시지를 수신할 수 있는 백엔드 서버(320) 역시 인터넷(300)에 접속된다. 협력 및 자율 주행 분야에서, 통상적으로 백엔드 서버(320)는 제어 센터(CC, Control Center)에 위치한다. 이것은 원격 운전 주행의 애플리케이션을 포함한다. 이 문맥에서 "원격 운전 주행(tele-operated driving)"이란 외부의 운전자가 원격에서 차량을 제어하는 것을 의미한다. 외부의 운전자는 제어 센터에 위치해 있다. 제어 센터와 차량 사이는 장거리일 수 있다. 제어 센서와 차량은 무선 통신 시스템과 해당 백홀을 통해 접속된다. 원래, 무선 통신 시스템은 LTE 또는 5G와 같은 공중 모바일 통신 시스템의 일부이다. 원격 운전 주행은 안전 관련 시간이 중요한 애플리케이션에 속하며, 정보 교환을 위한 요건은 낮은 레이턴시, 높은 데이터 속도 및 높은 신뢰성이다. ToD는 자동화 차량이 봉착하는 교착 상황을 해결할 것이기 때문에 자율 주행의 이네이블러로서 간주된다.
마지막으로, 인프라 네트워크 컴포넌트도 도시된다. 이것은 RSU(310)로 예시될 수 있다. 구현의 용이성을 위해, 컴포넌트들 사이에서 메시지를 전송하는 패킷이 상응하여 라우팅될 수 있도록 모든 컴포넌트가 통상 IPv6 어드레스 형식으로 인터넷 어드레스를 할당하는 것이 고려된다.
LTE 또는 5G 네트워크 아키텍처의 다양한 인터페이스가 표준화되어 있다. 특히 추가 구현 상세를 충분히 개시하기 위해 공개적으로 사용할 수 있는 다양한 LTE 및 5G 사양을 참조할 수 있다.
도 2는 기지국(210)의 모바일 셀 내에서의 한 차량의 ToD 세션에 대한 예시적인 시나리오를 보여준다. 도 2는 교차로와 건물 사이에 여러 개의 거리가 있는 교외 시나리오를 도시한다. 거리에서 운전하는 것으로 도시되는 3대의 차량이 있다. 3대의 차량에는 V1부터 V3까지 라벨이 붙어 있다. 차량(V1)은 차단 상황을 겪고 있어 차량(V1) 내부의 자율 주행 기능이 진행하지 못하고 있다. 화물을 내리기 위해 도로에 주차하는 트럭(12)이 그 이유이다. 도로가 매우 좁아서 차량(V1)이 앞으로 나아가 트럭을 추월할 수 있는 폭이 충분하지 않다. 차량(V1)의 자율 주행 기능은 좁은 지점을 통과하기 위해 보도 위에서 차량을 주행하는 것이 허용되지 않는다. 따라서 이것은 차량(V1)의 교착 상황이다. 이것은 차량(V1)에 의해 요구되는 ToD 세션을 필요로 한다. 차량의 향후 경로에는 참조 부호 15가 표시되어 있다. 모든 차량(V1 내지 V3)은 기지국(210)에 등록되어 있다. 기지국(210)에는 3대의 차량(V1 내지 V3)으로부터의 모든 경로(점선)에 관해 통지되어 있다. 이러한 정보는 자율 주행 차량과 기지국(210) 사이에 지속적으로 교환된다. 이하에서 더 상세하게 설명하겠지만, 위치 정보, 방향 정보, 및 가속 정보의 교환도 포함된다.
도 3은 통신 셀의 기지국(210)과 3대의 차량(V1 내지 V3) 사이의 통신에 대한 직접 통신 링크(Uu1 내지 Uu3) 및 제1 차량(V1)에 대해 중계 노드로서 기능하기 위한 차량들(V1 내지 V3) 사이의 두 사이크링크 통신 링크(PC5)를 예시한다.
도 4는 차량의 10개의 보드 전자 시스템의 블록도를 개략적으로 보여준다. 보드 전자 시스템의 부분은 터치 감응 디스플레이 유닛(20), 컴퓨팅 디바이스(40), 입력 유닛(50), 및 메모리(60)를 포함하는 인포테인먼트 시스템이다. 디스플레이 유닛(20)은 가변의 그래픽 정보를 표시하기 위한 디스플레이 영역과, 사용자에 의한 커맨드를 입력하기 위해 디스플레이 유닛 위에 배치된 오퍼레이터 인터페이스(터치 감응층) 둘 다를 포함한다.
메모리 디바이스(60)는 추가 데이터 라인(80)을 통해 컴퓨팅 디바이스(40)에 접속된다. 메모리(60)에는, 추가 정보의 가능한 오버레이를 위해 픽토그램 디렉토리 및/또는 심볼 디렉토리가 픽토그램 및/또는 심볼과 함께 저장된다.
카메라(150), 라디오(140), 내비게이션 디바이스(130), 전화기(120) 및 계기판(110)과 같은 인포테인먼트 시스템의 다른 부분은 데이터 버스(100)를 통해 컴퓨팅 디바이스(40)와 접속된다. 데이터 버스(100)는 고려되는 ISO 표준 11898-2에 따른 CAN 버스의 고속 변형이다. 대안으로, 예를 들어 IEEE 802.03cg와 같은 이더넷 기반 버스 시스템을 사용하는 것도 또 다른 예이다. 광섬유를 통해 데이터 전송이 이루어지는 버스 시스템도 사용할 수 있다. 그 예로는 MOST(Media Oriented System Transport) 버스 또는 D2B 버스(Domestic Digital Bus)가 있다. 인바운드 및 아웃바운드 무선 통신을 위해, 차량(10)에는 온보드 통신 모듈(160)이 장착된다. 이 통신 모듈(160)은 종종 온보드 유닛(OBU)으로 지칭된다. 그것은 모바일 통신, 예컨대 LTE 표준 또는 5G 표준에 따른 모바일 통신에 사용될 수 있다.
참조 번호 172는 엔진 제어 유닛을 나타낸다. 참조 번호 174는 전자 안정성 제어에 대응하는 ESC 제어 유닛에 해당하고, 참조 번호 176은 전송 제어 유닛을 나타낸다. 이러한 제어 유닛의 네트워킹은 모두 드라이브 트레인의 범주에 할당되며, 일반적으로 CAN 버스 시스템(컨트롤러 영역 네트워크)(104)에서 이루어진다. 다양한 센서가 자동차에 설치되고 이들이 더 이상 개별 제어 유닛에만 접속되는 것이 아니기 때문에, 이러한 센서 데이터는 또한 버스 시스템(104)을 통해 개별 제어 디바이스로 분배된다.
그러나, 현대의 자동차는 또한 LIDAR(Light Detection and Ranging) 센서(186) 또는 RADAR(Radio Detection and Ranging) 센서(182)와 같은 주변 스캐닝 센서 및 예컨대 전면 카메라, 후면 카메라 또는 측면 카메라와 같은 더 많은 비디오 카메라 등의 추가 컴포넌트를 가질 수 있다. 이러한 센서는 주변 관찰을 위해 차량에서 점점 더 많이 사용된다. 자율 주행 제어 유닛(ADC, 184) 등과 같은 추가 제어 디바이스도 자동차에 제공될 수 있다. RADAR 센서(182) 및 LIDAR 센서(186)는 최대 250 m 또는 150 m의 범위를 스캔하는 데 사용될 수 있고 카메라는 30 m 내지 120 m의 범위를 커버한다. 컴포넌트(182 내지 186)는 다른 통신 버스(102)에 접속된다. 데이터 전송을 위한 대역폭이 높기 때문에 이더넷-버스가 통신 버스(102)용으로 선택될 수 있다. IEEE 802.1Q 사양에는 자동차 통신의 특별한 요구에 맞게 조정된 하나의 이더넷 버스가 표준화되어 있다. 또한 다른 도로 참여자로부터 V2V 통신을 통해 주변 관찰을 위한 다수의 정보가 수신될 수 있다. 특히, 관찰 차량에서 가시선(LOS)에 있지 않은 도로 참여자에 대해서는 V2V 통신을 통해 위치 및 동작에 관한 정보를 수신하는 것이 매우 유리하다.
참조 번호 190은 온보드 진단 인터페이스를 나타낸다.
차량 관련 센서 데이터를 통신 모듈(160)을 통해 다른 차량 또는 중앙 컴퓨터(320)로 전송하기 위해, 게이트웨이(30)가 제공된다. 이것은 상이한 버스 시스템(100, 102, 104 및 106)에 접속된다. 게이트웨이(30)는 하나의 버스를 통해 수신된 데이터를 다른 버스의 전송 포맷으로 변환하여 거기에 지정된 패킷으로 분배될 수 있도록 구성된다. 이 데이터를 외부, 즉 다른 자동차 또는 제어 센터 컴퓨터(320)로 포워딩하기 위해, 온보드 유닛(160)에는 이들 데이터 패킷을 수신하고 상응하게 사용되는 모바일 무선 표준의 전송 포맷으로 변환하는 통신 인터페이스가 장착된다. 게이트웨이(30)는 필요하다면 상이한 버스 시스템들 간에 데이터가 교환되어야 하는 경우 필요한 모든 포맷 변환을 취한다.
고려되는 협동 또는 자율 주행 시나리오에서, 차량은 부근에 있는 다른 차량을 인식하기 위하여 소위 협동 인식 메시지(CAM, Cooperative Awareness Messages), 집단 인식 메시지(CPM, Collective Perception Messages) 및 분산 환경 통보 메시지(DENM, Decentralized Environment Notification Messages)를 주기적으로 방송한다. 협력 인식 메시지는 위치, 속도, 방향, 가속 데이터 등과 같은 전송측 차량으로부터의 중요한 상태 정보를 포함한다. CAM 메시지가 표준화되어 있기 때문에, CAM에 대한 자세한 정보는 ETSI 표준 ETSI EN 302637-2에 제공되어 있다. CAM 정보는 트래픽 흐름에 관한 정보를 제공한다. 그것들은 압축되어 트래픽 제어 센터(320)로 전송된다. 또한 계획된 이동 루트 또는 계획된 이동 루트의 구간이 하나 이상의 CAM 메시지로 제어 센터에 전달될 수 있다. 이들 데이터를 집계하여, 평균 속도 값 또는 멈춤 횟수가 산출될 수 있다. 일 예시적인 애플리케이션에서는 트래픽에 따라 신호등이 제어될 수 있다. CPM 메시지는 ETSI TS 103324에 명시되어 있으므로, ETSI TR 103 562 V2.1.1(2019-12)도 참조할 수 있다. CPM 메시지에서, 로컬 인식 센서가 장착된 V2X 차량은 센서 데이터 분석으로부터 도출된 주변 환경 내의 로컬로 인식된 대상체를 방송한다. 환경 센서가 픽처 설정 정보를 전달하기 때문에, 통상의 분석 알고리즘은 대상체 인식 알고리즘과 같은 이미지 프로세싱 알고리즘에 해당한다.
이에 DENM 메시지는 ETSI EN 302 637 - 3에 명시되어 있다. 이러한 메시지는 예컨대 표준화된 경고 메시지, 예를 들어 V2X 통신 환경에서의 위험 지점 또는 트래픽 상황에 대한 상세 정보를 포함한다.
기지국(210) 컴퓨터는 복수의 차량으로부터의 이 모든 정보로 데이터베이스를 채울 수 있다. 기지국(210) 컴퓨터는 또한 해당 이동 루트의 구간에 대해 특정 차량과의 Uu 링크의 통신에 대한 QoS를 예측할 수 있다.
이하, 기지국(210) 측에서의 데이터 집계 및 QoS 예측 프로세스에 대해 도 5의 흐름도를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 컴퓨터 프로그램의 시작에는 참조 부호 S1이 표시되어 있다. 기지국(210)이 작업을 수행할 수 있도록 하기 위해서는 모바일 통신 셀에 등록된 가입자로부터 일정 간격으로 주기적으로 전송되는 CQI/PMI/RI 리포트와 같은 채널 품질 보고 메시지가 있어야 한다. 여기서, CQI는 채널 품질 지표(Channel Quality Indicator)를 의미하고, PMI는 프리코딩 매트릭스 지표(Pre-coding Matrix Indicator)를 의미하고, RI는 순번 지표(Rank Indicator)를 의미한다. CQI를 통해 가입자는 변조 방식 및 코딩 방식을 기지국(210)에 보고한다. 다운링크 채널 상태를 예측하기 위해, UE로부터 피드백된 CQI 리포트는 입력이다. CQI 보고는 PMI 및 RI 메시지에 기초할 수 있다. UE에 의해 보고되는 CQI 값(0 내지 15)이 클수록 변조 방식(QPSK 내지 64QAM)이 높아지고 더 높은 효율을 달성하기 위해 기지국에 의해 사용될 코딩 속도가 높아진다.
PMI 리포트를 통해, UE는 RI 리포트에 의해 결정되는 다운링크 전송에 어떤 프리코딩 매트릭스가 사용되어야 하는지를 기지국(210)에 지시한다.
RI 리포트에서 UE는 UE로의 다운링크 전송에 사용되어야 하는 계층의 수를 기지국에 지시한다.
또한, 전술한 일반적인 LTE 및 5G 보고 메시지에 추가하여, 차량(V1 내지 V3)은 사이드링크 전송, 즉 PC5 링크를 통한 전송에 관한 채널 품질 보고 메시지도 전송한다. 최근의 이들 보고 메시지는 이 용도로 자주 사용되는 PDR(패킷 전달율) 및 RSSI(수신 신호 강도 지표) 등의 기존 네트워크 메트릭과 관계된다. 더욱이, 최대 허용 레이턴시 요건에 관한 정보를 가진 메시지가 기지국(210)에 보고될 수 있다. 이것은 (발신자에 의해) 정보가 전송될 수 있는 시간과 수신자가 그것을 수신하는 시간 사이에 허용되는 최대 시간을 정의하며, 이에 대한 일반적인 값은 100 ms이다.
이들 모든 메시지가 기지국 컴퓨터(212)에 의해 수신된다. 복수의 메시지가 단계 S2에서 집계될 것이다. 단계 S3에서 집계된 메시지는 기지국 소유 데이터베이스(214)를 업데이트하기 위해 평가될 것이다.
이러한 데이터베이스의 일례는, 상이한 Uu 링크 또는 PC5 링크에 대한 수신 신호 강도, 신호 대 잡음비 등과 같은 특정 QoS 파라미터에 관해 알려주는 커버리지 맵에 해당한다
이러한 용도를 위한 커버리지 맵의 예는 Gutierrez-Estevez, R. Cavalcante 및 S. Stanczak로부터의 참고문헌 "Nonparametric Radio Maps Reconstruction via Elastic Net Regularization with Multi-Kernels"[2018 IEEE 19th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications(SPAWC)]에 설명되어 있다. 이 논문에서는 신호 대 잡음비(SNR)에 대한 QoS 파라미터 NMSE를 위한 커버리지 맵 산출에 대해 설명하며, 여기서 NMSE는 정규화된 평균 제곱 에러를 의미한다.
이 논문에서 설명하는 커버리지 맵은 링크 계층 정보에 기초하여 산출될 수 있다. 커버리지 맵도 산출할 수 있는 상위 계층 기반 QoS 파라미터의 예가 PIR 시간이다. PIR 시간은 두 번의 성공적인 비콘 수신 간에 경과된 시간 간격으로 정의되며, 문헌에서는 다른 파라미터보다도 차량 안에서 달성되는 "상황 인식" 레벨을 더 정확하게 기술하는 메트릭으로서 장려된다. 단계 S3에서 결정된 커버리지 맵에 의해, 기지국 컴퓨터는 단계 S4에서 해당 셀에서 상이한 Uu 및 PC5 링크들에 대한 예측된 QoS 파라미터를 산출한다. 이를 위해, 데이터 집계 단계에서 기지국(210)으로도 전달되는 계획된 궤적이 사용되어야 한다. pQoS 파라미터는 업링크 및 다운링크 방향에 대해 별도로 예측될 수 있다. 업링크 및 다운링크 방향뿐만 아니라 상이한 변조 방식들 등에 상이한 주파수 범위가 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
당업자는 예컨대 내비게이션 루트의 형태로 종종 궤적 정보와 향후 경로 정보를 구별하는 것을 유의해야 한다. 여기서 궤적 정보는 미래에 대상체가 위치할 시간과 공간에 대한 매우 정확한 설명인 것으로 간주된다. 차량 주행 조작 분야에서 궤적은 일반적으로 다음 10초 동안 유효하다.
GPS 트랙과 같은 향후 경로는 공간과 시간이 그다지 정확하지 않지만 더 오래 지속되는데, 즉 몇 분 또는 몇 시간의 유효성을 가질 수 있다.
따라서 QoS 파라미터의 예측을 위해 궤적 정보가 향후 경로 정보에 사용되면 정확도 측면에서 차이가 있다.
도 2에 도시한 시나리오와 관련하여, 단계 S4의 기지국 컴퓨터(212)는 차량(V1)이 계획된 궤적(15)에서 경험할 커버리지를 예측하고 차량(V2 및 V3)에 대해 동일하게 수행한다. 도 6a는 Uu1 링크에 대한 pQoS 프로파일을 보여준다. 도 6b는 Uu3 링크에 대한 pQoS 프로파일을 보여준다. 도 6c는 차량(V3 및 V1) 간의 직접 통신에 대한 PC5의 pQoS 프로파일을 보여준다. 세로좌표를 따라 표시된 pQoS 파라미터는 수신 신호 전력이다. 그러나 대안으로 도플러 보상 정보, 레이턴시 정보, 데이터 속도 정보, 처리량 정보, 패킷 에러율 정보, 신호 대 잡음비, 및 패킷 수신간 시간(PIR) 등의 상이한 QoS 파라미터가 사용될 수 있음을 알아야 한다. 가로좌표를 따라 시간 정보가 표시된다.
단계 S5에서는 기지국(210)에 등록된 차량(V1 내지 V3) 중 임의의 것으로부터 ToD 세션에 의한 지원 요청이 수신되었는지 확인된다. 그렇지 않다면, 프로그램은 단계 S11에서 종료된다. 그렇다면, ToD 세션을 요구하는 차량에 대해, pQoS 프로파일이 임계치(Th)보다 높은지 확인될 것이다. 전술한 바와 같이 도 2의 시나리오에서는 차량(V1)이 ToD 세션에 대한 요청을 보낼 것이다. 여기서, ToD 애플리케이션은 최소 수신 신호 전력이나, PIR 시간 등과 같은 상이한 pQoS 파라미터에 대한 최소 요건을 필요로 한다. 이 임계치가 pQoS 프로파일에 기초해 위반될 수 있는 경우, 기지국(210)은 수신된 전력을 증가시키기 위해 다른 노드(차량, 도로측 유닛(310), 신호등 등)를 통한 중계 지원을 확립할 수 있는지 평가한다. 도 6a에서는 Uu1 링크에 대한 pQoS 프로파일이 최소 요건을 위반하는 것을 볼 수 있다. pQoS 프로파일에 대한 곡선은 특정 시간 간격 동안 임계치(Th) 밑으로 떨어지고 다시 증가하고 다른 기간 동안 임계치(Th)보다 높게 유지되고 나머지 pQoS 프로파일에서는 임계치 밑으로 떨어진다. 도 6b는 Uu3 링크 pQoS 프로파일을 도시한다. 기지국(210)까지의 거리가 차량(V3)이 가장 길기 때문에, pQoS 프로파일은 처음에는 최소 요건을 충족하지 않지만 계획된 궤적(15)에 따라 차량(V3)이 기지국(210)에 접근하기 때문에 나머지 시간 동안 충분하다. 도 6c는 차량 V3과 V1의 사이드링크 통신에 대한 pQoS 프로파일을 보여준다. 두 차량이 접근하고 있기 때문에 처음에는 하강이 있지만 이후에는 충분한 QoS로 증가하는 유사한 형태를 보여준다. 물론 접근하고 있는 차량들의 환경도 한 몫을 한다. 그러나 이것은 앞에서 언급한 CPM 및 DENM 메시지의 정보를 기반으로 하는 QoS 예측에서도 고려될 수 있다.
요청하는 차량에 대한 Uu 링크 pQoS 프로파일의 확인은 단계 S6에서 이루어진다. Uu 링크 프로파일이 요건을 충족하면, 요청된 ToD 세션에 Uu 링크를 사용하는 것이 결정될 것이다. 대응하는 엔트리는 단계 S10에서 레지스터 메모리에 설정될 것이다. 동일한 단계에서, 이 선택에 관해 알리기 위해 대응하는 메시지가 요구하는 차량(V1)에 전송된다. 단계 S6에서 pQoS 프로파일이 최소 요건을 충족하지 못 하는 것으로 확인되면, 단계 S7에서, 요청된 ToD 세션에 대한 최소 요건을 충족하기 위해 중계를 사용할 가능성을 테스트한다. 기지국(210)은 V1과 다른 차량 간의 사이드링크 통신이 ToD 세션에 대한 최소 요건을 보장하는 데 사용될 수 있는지를 알아야 한다. 이것이 항상 가능한 것은 아니다. 구체적으로, 중계를 하면 통신 과정에 더 많은 레이턴시가 추가될 것이기 때문에, 수신 신호 전력이 충분하더라도 중계가 선택사항이 아닐 수도 있다. 이것이 바로 상위 계층 지표 패킷 수신간 시간이 pQoS 프로파일을 결정하는 데 더 나은 선택인 이유이다. 바람직하게는, 단계 S7은 Uu3 및 PC5(V3, V1) 링크에 대한 프로파일로부터 조합된 pQoS 프로파일을 산출하는 단계를 포함한다. 도 6d는 Uu3 및 PC5(V3, V1) 링크의 조합에 대한 결과적인 pQoS 프로파일을 보여준다. 도 6a 및 도 6d에서 볼 수 있는 바와 같이, Uu1 링크 프로파일이 임계치(Th) 밑으로 떨어지는 곳에서, 조합된 프로파일은 임계치(Th)를 초과한다. 이것은 차량(V1)이 ToD 지원을 요청한 궤적(15)의 구간에서 ToD 세션을 유지하는 것을 중계가 지원할 수 있음을 보여준다. 단계 S8에서, Uu1 pQoS 프로파일이 임계치(Th) 밑으로 떨어지는 궤적 구간에서 중계를 위한 조합된 프로파일이 사용될 수 있는지 확인된다. 그렇지 않다면, 프로그램은 단계 S11에서 종료된다. 단계 S8의 질의 결과가 두 프로파일이 서로를 보완하는 것이라면, 단계 S9에서 대응하는 엔트리가 상기 레지스터 메모리에 설정되고 요구 차량(V1)에 메시지가 전송된다. 제어 센터 내의 백엔드 서버(320)에 ToD 세션 요청 메시지를 전송함으로써 ToD 세션이 차량(V1)에 의해 호출될 것이다.
도 7은 백엔드 서버(320)를 가진 제어 센터, 기지국, 및 관련 차량(V1 및 V3) 사이의 메시지 교환을 보여준다. 먼저, ToD 지원이 필요한 차량(V1)은 예측된 QoS 프로파일에 대한 요청을 기지국(210)에 전송한다. 기지국(210)은 pQoS 프로파일이 충분하면 ToD 세션 통신에 Uu 링크를 사용한다는 메시지로 응답하거나 충분하지 않으면 중계 지원을 사용한다는 메시지로 응답한다. 그 후 차량(V1)은 제어 센터의 백엔드 서버(320)에 메시지를 전송함으로써 ToD 세션을 호출한다. 백엔드 서버(320)는 기지국(210)에 ToD 메시지를 전송하기를 시작한다. 기지국(210)은 차량(V1)과의 ToD 메시지 교환을 위해 Uu 링크 또는 중계 지원을 사용한다.
제안하는 방법 및 장치는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수 목적 프로세서, 또는 이들의 조합의 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 특수 목적 프로세서는 ASIC(application specific integrated circuit), RISC(reduced instruction set computer) 및/또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제안하는 방법 및 장치는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로서 구현된다. 더욱이, 소프트웨어는 바람직하게는 프로그램 저장 디바이스 상에 유형적으로 구체화되는 애플리케이션 프로그램으로 구현된다. 애플리케이션 프로그램은 임의의 적절한 아키텍처를 포함하는 머신에 업로드되고 머신에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게는, 머신은 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 입출력(I/O) 인터페이스와 같은 하드웨어를 구비한 컴퓨터 플랫폼 상에 구현된다. 또한, 컴퓨터 플랫폼은 운영체제와 마이크로명령어 코드를 포함한다. 여기에 설명하는 다양한 프로세스 및 기능은 운영체제를 통해 실행되는 마이크로명령어 코드의 일부 또는 애플리케이션 프로그램의 일부(또는 이들의 조합)일 수 있다. 또한, 추가 데이터 저장 디바이스 및 프린팅 디바이스와 같은 다양한 다른 주변 디바이스가 컴퓨터 플랫폼에 접속될 수도 있다.
도면에 도시하는 엘리먼트는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합의 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 바람직하게는, 이들 엘리먼트는 프로세서, 메모리 및 입출력 인터페이스를 포함할 수 있는 하나 이상의 적절하게 프로그래밍된 범용 디바이스 상에서 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현된다. 여기에서, "결합된"이라는 문구는 직접 접속되거나 하나 이상의 중간 컴포넌트를 통해 간접으로 접속되는 것을 의미하는 것으로 정의된다. 이러한 중간 컴포넌트는 하드웨어 및 소프트웨어 둘 다를 기반으로 한 컴포넌트를 포함할 수 있다.
첨부한 도면에 도시하는 구성 시스템의 컴포넌트 및 방법의 단계 중 일부는 바람직하게는 소프트웨어로 구현되기 때문에 시스템 컴포넌트(또는 프로세스 단계) 간의 실제 접속은 제안하는 방법 및 장치가 프로그래밍되는 방식에 따라 다를 수 있음도 이해되어야 할 것이다. 본 명세서의 주어진 교시에 따라, 관련 기술의 통상의 기술자는 제안된 방법 및 장치의 전술한 또 유사한 구현 또는 구성을 고려할 수 있을 것이다.
10: 차량
12: 트럭
15: 계획된 궤적
20: 터치 스크린
30: 게이트웨이
40: 컴퓨팅 디바이스
50: 동작 엘리먼트 유닛
60: 메모리 유닛
70: 디스플레이 유닛에 대한 데이터 라인
80: 메모리 유닛에 대한 데이터 라인
90: 동작 엘리먼트 유닛에 대한 데이터 라인
100: 제1 통신 버스
102: 제2 통신 버스
104: 제3 통신 버스
106: 제4 통신 버스
110: 다기능 디스플레이
120: 전화기
130: 내비게이션 시스템
140: 라디오
150: 카메라
160: 온보드 통신 유닛
172: 엔진 제어 유닛
174: 전자 안정성 제어 유닛
176: 전송 제어 유닛
182: RADAR 센서
184: 자율 주행 제어 유닛
186: LIDAR 센서
190: 온보드 진단 유닛
200: 진화된 패킷 코어
210: 기지국
212: 기지국 컴퓨터
300: 인터넷
310: 도로측 유닛
320: 백엔드 서버
PC5(V2, V1): 제1 PC5 통신 링크
PC5(V3, V1): 제2 PC5 통신 링크
Uu1 - Uu3: Uu 통신 링크
V1 - V3: 차량
S1 - S11: 컴퓨터 프로그램의 다양한 방법 단계들

Claims (11)

  1. 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국(210)과 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신을 관리하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 기지국(210)이 관리하는 통신 셀에 등록된 복수의 이동 통신 파트너(V1-V3)로부터 서비스 품질 보고 메시지를 수집하는 단계로서, 상기 서비스 품질 보고 메시지는 상기 복수의 이동 통신 파트너(V1-V3) 중 두 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신에 대한 서비스 품질 보고 메시지를 포함하는 것인, 상기 서비스 품질 보고 메시지 수집 단계;
    - 상기 복수의 이동 통신 파트너(V1-V3) 중 두 이동 통신 파트너 사이의 직접 통신뿐만 아니라 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신에 대한 서비스 품질 맵을 생성하는 단계;
    - 상기 복수의 이동 통신 파트너(V1-V3)로부터 계획된 궤적(15)을 수신하는 단계;
    - 상기 생성된 서비스 품질 맵 및 상기 계획된 궤적(15)에 기초하여, 이동 통신 파트너(V1-V3) 사이의 직접 통신에 대한 예측된 서비스 품질 프로파일뿐만 아니라 상기 기지국(210)과 이동 통신 파트너(V1-V3) 사이의 통신에 대한 예측된 서비스 품질 프로파일도 산출하는 단계로서, 상기 예측된 서비스 품질 프로파일은 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터의 시간적 변화(temporal evolution)를 나타내는 것인, 상기 예측된 서비스 품질 프로파일 산출 단계;
    - 상기 제1 이동 통신 파트너(V1)로부터 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신에 대한 요청을 수신하는 단계로서, 상기 요청은 제1 서비스 품질을 요구하는 것인, 상기 요청 수신 단계;
    - 상기 예측된 서비스 품질 프로파일에 기초하여, 상기 요청에 의해 요구되는 상기 제1 서비스 품질이 상기 제1 이동 통신 파트너(V1)의 상기 계획된 궤적(15)을 따라서 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 직접 통신에 의해 또는 다른 이동 통신 파트너(V2, V3) 중 하나를 통해 상기 통신을 중계하는 것에 의해, 충족될 수 있는지 결정하는 단계; 및
    - 그에 따라 상기 계획된 궤적(15)을 따라서 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신을 확립하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요청에 의해 요구되는 상기 제1 서비스 품질이 상기 제1 이동 통신 파트너(V1)의 상기 계획된 궤적(15)을 따라서 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 직접 통신에 의해 충족될 수 있는지 결정하기 위해, 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이의 통신에 대한 예측된 서비스 품질 프로파일이 나타내는 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터는, 상기 서비스 품질 파라미터가 충족시켜야 하는 최소 요건을 나타내는 임계치(Th)와 비교되는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 요청에 의해 요구되는 상기 제1 서비스 품질이 상기 제1 이동 통신 파트너(V1)의 상기 계획된 궤적(15)을 따라서 다른 이동 통신 파트너(V2, V3) 중 하나를 통해 상기 통신을 중계하는 것에 의해 충족될 수 있는지 결정하기 위해, 상기 제1 이동 통신 파트너(V1)의 근방에 있는 이동 통신 파트너(V2, V3)가 선택되고, 조합된 예측 서비스 품질 프로파일이 산출되며, 상기 조합된 예측 서비스 품질 프로파일은, 선택된 이동 통신 파트너(V2, V3)를 통해 통신이 중계될 때에 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터의 시간적 변화를 나타내며, 상기 조합된 예측 서비스 품질 프로파일이 나타내는 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터는 상기 임계치(Th)와 비교되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계획된 궤적(15)을 따라 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이에서 직접 통신과 중계 통신 간의 변경이 수행되는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중계 통신이 시작되어야 하는 위치 또는 시간 정보를 기록하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기지국(210)과 상기 제1 이동 통신 파트너(V1) 사이에 확립되어야 하는 통신에 관하여 상기 제1 이동 통신 파트너(V1)에 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 통신 파트너(V1-V3)는, Uu-링크를 통한 상기 기지국(210)과의 통신 및 PC5-링크를 통한 차량과 차량의 직접 통신을 수행하는 것을 포함한, 차량과 모든 것(everything)과의 통신을 수행할 수 있는 온보드 통신 모듈(160)을 장착한 차량인, 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 서비스 품질을 요구하는 요청은 요청된 원격 운전 주행 세션(tele-operated driving session)에 대응하는, 방법.
  9. 셀룰러 모바일 통신 시스템의 기지국(210)과 제1 이동 통신 파트너(V1-V3) 사이의 통신을 관리하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 프로세싱 디바이스를 포함하는, 장치.
  10. 프로그램 코드를 포함하는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 프로그램 코드는, 프로세싱 디바이스에서 실행될 때, 상기 프로세싱 디바이스로 하여금 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  11. 통신 모듈(160) 및 프로세싱 디바이스(30)를 포함하는 차량(10)에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스(30)는 기지국(210)이 관리하는 통신 셀에 등록된 복수의 이동 통신 파트너 중 적어도 하나의 이동 통신 파트너와의 직접 통신에 대한 서비스 품질 보고 메시지를 형성하도록, 그리고 상기 기지국(210)으로부터의 또는 상기 기지국(210)으로의 통신을 요청하기 위한 메시지를 형성하도록 구성되고, 상기 요청은 제1 서비스 품질을 요구하며, 상기 통신 모듈(160)은 상기 서비스 품질 보고 메시지 및 상기 통신을 요청하기 위해 형성된 메시지를 상기 기지국(210)에 전송하도록, 그리고 상기 제1 서비스 품질을 요구하는 요청된 상기 통신에 대한 중계 통신의 필요성에 관하여 알리는 메시지를 상기 기지국(210)으로부터 수신하도록 구성되며, 상기 중계 통신의 필요성에 관하여 알리는 상기 기지국(210)으로부터의 메시지는 적어도 하나의 서비스 품질 파라미터의 시간적 변화(temporal evolution)를 나타내는 예측된 서비스 품질 프로파일에 기초하고, 상기 프로세싱 디바이스(30)는 중계 통신의 필요성을 메모리에 등록하도록 구성되고, 등록하는 정보는 상기 중계 통신이 제공되어야 하는 위치 정보 또는 시간 정보를 포함하는, 차량(10).
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