KR102632649B1 - 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 센싱 윈도우(sensing window)에서 감지한 모든 자원에 대해 SCI(Sidelink control information)가 디코딩되는지 여부 및 상기 감지한 모든 자원에서 수신된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 사용중인 제1 자원들을 제외한 제2자원들을 결정하고, 선택 윈도우(selection window)에서부터 상기 제1 자원들 각각의 제1 RRP(Resource Reservation Period)와 상기 후보 자원들 각각에 대한 자신의 제2 RRP를 기반으로 상기 제1 자원들과 상기 제2 자원들 각각의 패킷 충돌 발생 시점을 계산하고, 상기 패킷 충돌 발생 시점이 먼 순서대로 상기 후보 자원들 각각의 점수를 부여하여 상기 제2 자원들 중 미리 설정된 순위 이상의 점수를 갖는 후보 자원들을 결정하고, 상기 후보 자원들 중 자기가 사용할 자원으로 랜덤하게 선택하도록, 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장한 무선 자원 할당 장치가 제공된다.

Description

패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법 및 장치{Radio resource allocation method and apparatus for preventing packet collision}
본 발명은 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량 간에 직접 통신을 활성화하기 위해 무선 자원을 선택함에 있어서 다른 차량과 패킷 충돌이 발생하는지를 판단하여 패킷 충돌을 방지할 수 있는 무선 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
3GPP는 LTE Release 14부터 차량 간 직접 통신을 위한 사이드링크를 표준화했었다. 차량 통신의 가장 기본적인 용도는 안전이며, 차량은 충돌을 방지하기 위해 주기적으로 차량의 상태 정보(차량 위치, 방향, 속도 등)를 브로드캐스트 한다.
안전 애플리케이션을 지원하기 위해 안전 메시지는 20ms, 50ms, 또는 100ms의 배수로 전송할 수 있다. Release 16의 NR 사이드링크 모드 2에서는 더 많은 애플리케이션 요구 사항을 수용하기 위해 1ms에서 99ms 사이의 새로운 메시지 주기가 추가되었다.
Release 16의 NR 사이드링크 모드 2에서는 각 차량이 Sensing-Based Semi-Persistent Scheduling(SB-SPS) 알고리즘에 따라 주기적으로 안전 메시지를 전송하기 위해 사이드링크 무선 자원을 능동적으로 선택한다. 이 알고리즘은 통신 범위 내에 있는 차량들과의 패킷 충돌의 위험을 피하기 위해 사용한다.
각 차량은 sensing window(센싱 윈도우)라고 하는 1000ms (LTE) 또는 1100ms (NR)기간 동안 채널을 모니터링하고 간섭이 가장 적은 후보 자원을 선정한 후, 그중에서 사용할 자원을 무작위로 선택한다. 선택한 자원을 약 1초 동안 일정 횟수의 메시지 전송에 사용하고, 그 이후에 사전에 설정된 확률로 새로운 자원을 다시 선택한다.
SB-SPS를 사용하더라도 여전히 통신 범위 내의 차량 간에 패킷 충돌이 발생하는 이유는 크게 두 가지가 있다.
첫째는 최종 자원 선택 단계에서 SB-SPS가 추천하는 후보 자원 중 하나를 무작위로 선택하기 때문에 발생한다. 둘째는 SB-SPS의 충돌 확인 로직에서 발생한다.
SB-SPS의 확인은 selection window(선택 윈도우)의 아주 짧은 범위인 20-100ms에 있는 자원에 대해서만 이루어진다. NR 사이드링크 모드 2에서의 서로 다른 차량이 사용하는 다양한 주기의 조합에 따라 selection window가 지난 후에야 패킷 충돌이 발생할 수 있다. 이 문제로 인해 표준 SB-SPS에서 패킷 충돌이 15-25% 더 많이 발생한다.
KR 등록특허 10-2392913
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 짧은 범위의 selection window 이후에 발생할 가능성이 있는 충돌을 확인하고 방지할 수 있는 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 센싱 윈도우(sensing window)에서 감지한 모든 자원에 대해 SCI(Sidelink control information)가 디코딩되는지 여부 및 상기 감지한 모든 자원에서 수신된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 사용중인 제1 자원들을 제외한 제2자원들을 결정하고, 선택 윈도우(selection window)에서부터 상기 제1 자원들 각각의 제1 RRP(Resource Reservation Period)와 상기 후보 자원들 각각에 대한 자신의 제2 RRP를 기반으로 상기 제1 자원들과 상기 제2 자원들 각각의 패킷 충돌 발생 시점을 계산하고, 상기 패킷 충돌 발생 시점이 먼 순서대로 상기 후보 자원들 각각의 점수를 부여하여 상기 제2 자원들 중 미리 설정된 순위 이상의 점수를 갖는 후보 자원들을 결정하고, 상기 후보 자원들 중 자기가 사용할 자원으로 랜덤하게 선택하도록, 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장한 무선 자원 할당 장치가 제공된다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 센싱 윈도우에서 감지한 모든 자원 중 상기 RSRP가 미리 설정된 기준치 이상인 자원을 사용중인 제1 자원으로 판단할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 후보 자원들 중 상기 선택 윈도우에서 상기 사용중인 제1 자원들 중 하나와 패킷 충돌이 발생하는 제2 자원에 대해 0의 점수를 부여할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 가 될때까지 패킷 충돌이 발생하지 않는 제2 자원에 대해 무한대의 점수를 부여하며, 여기서, 이고, RC(Resource counter)는 0.5초에서 1.5초의 범위에서 제2 RRP로 전송할 수 있는 횟수이다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 감지한 모든 자원 각각의 S-RSSI(sidelink received signal strength indicator) 신호 세기를 통해 상기 센싱 윈도우 내에서 패킷 충돌이 발생하는 자원을 결정하고, 상기 패킷 충돌이 발생하는 자원을 상기 제2 자원들에서 제거할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 감지한 모든 자원 각각의 S-RSSI(sidelink received signal strength indicator) 신호 세기가 미리 설정된 기준치를 초과하는지 여부를 판단하여 패킷 충돌이 발생하는 자원인지 여부를 결정할 수 있다.
상기 제1 RRP는 상대 차량의 패킷 전송 주기이며, 상기 제2 RRP는 자기 차량의 패킷 전송 주기일 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 제1 RRP 및 제2 RRP를 통해 상기 제2 자원들 중 첫 번째 패킷 충돌이 발생하는 시점을 기반으로 상기 제2 자원들 각각에 대해 점수를 부여할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서, 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법으로서, 센싱 윈도우(sensing window)에서 감지한 모든 자원에 대해 SCI(Sidelink control information)가 디코딩되는지 여부 및 상기 감지한 모든 자원에서 수신된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 사용중인 제1 자원들을 제외한 제2자원들을 결정하는 단계; 선택 윈도우(selection window)에서부터 상기 제1 자원들 각각의 제1 RRP(Resource Reservation Period)와 상기 후보 자원들 각각에 대한 자신의 제2 RRP를 기반으로 상기 제1 자원들과 상기 제2 자원들 각각의 패킷 충돌 발생 시점을 계산하는 단계; 상기 패킷 충돌 발생 시점이 먼 순서대로 상기 후보 자원들 각각의 점수를 부여하여 상기 제2 자원들 중 미리 설정된 순위 이상의 점수를 갖는 후보 자원들을 결정하는 단계; 및 상기 후보 자원들 중 자기가 사용할 자원으로 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 무선 자원 할당 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명에 따르면, selection window 내에서 패킷 충돌이 발생하지 않더라도 window에 있는 자원을 세밀하게 분류하면서 더 패킷 충돌 가능성이 적은 자원을 후보로 선정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 세밀한 분류를 통해 첫 번째 패킷 충돌을 최대한 멀리 미룸으로써 재선택 전에 패킷 충돌 확률을 낮출 수 있고, 전송 주기의 유형 분류를 통해 메시지의 연속 패킷 충돌에 대한 위험을 낮출 수 있는 장점이 있다.
도 1은 자기 차량이 selection window의 범위를 벗어나서 패킷 충돌이 일어나는 자원을 선택하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 때 패킷 충돌 주기를 나타낸 도면이다.
도 3은 충돌이 selection window의 종료 시점으로부터 먼 순서로 자원들을 선택하는 알고리즘의 수도 코드를 나타낸다.
도 4는 j=2일 때 상대 차량이 전송한 패킷과 충돌이 발생하는 경우, 자원 의 점수를 나타낸 도면이다.
도 5는 selection window 내에서 패킷 충돌하는 자원에 점수 0을 부여하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 6은 이 될 때까지 패킷 충돌이 발생하지 않는 경우 자원에 무한대 점수를 부여하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 패킷 충돌 중인 자원 선택의 위험성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 SB-SPS에서의 충돌 횟수를 기준으로 각 유형별 패킷 충돌을 비교하여 관찰한 충돌 감소 효과를 나타낸 도면이다.
도 9는 각 유형별로 선택된 자원의 점수가 RC 값보다 높은 점수를 받은 횟수의 비율이다.
도 10은 “pre-collision” 문제 개선 효과를 나타낸 도면이다.
도 11은 SB-SPS에서의 연속 패킷 충돌 횟수를 기준으로 각 유형별 연속 패킷 충돌을 비교하여 관찰한 패킷 충돌 감소 효과를 나타낸 도면이다.
도 12는 selection window 200개의 자원 중에서 0점이 아닌 자원의 평균, 최대, 최소 개수에 대한 표이다.
도 13은 Type Ⅰ에서 표준 SB-SPS에 기반하여 무작위로 자원 후보 집합을 구성하는 것보다 제안하는 자원 점수 부여 방법에 기반하여 자원 후보 집합을 구성하였을 때 더 높은 점수의 자원들이 많이 포함되는 것을 실험적으로 증명한 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 Type Ⅲ에서 표준 SB-SPS에 기반하여 무작위로 자원 후보 집합을 구성하는 것보다 제안하는 자원 점수 부여 방법에 기반하여 자원 후보 집합을 구성하였을 때 무한 점수를 가진 자원으로만 이루어진 후보 집합이 더 많은 것을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
기존의 SB-SPS는 후보 자원을 무작위로 선택하는 방식이라고 한다면, 본 실시예에 따른 자원 선택 방식은 첫 충돌까지의 시간을 고려하는 “time to the first packet collision (TTPC)”에 기반한다고 할 수 있다.
본 실시예는 패킷 충돌이 나중에 발생하는 자원에 더 높은 점수를 부여한다.
이하에서는 SB-SPC 알고리즘은 간략하게 설명한 후, 본 실시예에 따른 무선 자원 선택 방법을 상세하게 설명한다.
C-V2X SB-SPS 알고리즘은 V2X의 기본적인 안전 응용을 지원하기 위한 것으로서, 사이드링크는 시간 축에서 transmission time interval(TTI)라는 단위를 사용하고, 하나의 TTI에서 최대 L개의 연속적인 서브채널을 사용한다. 사이드링크 제어 정보 (Sidelink control information, SCI)는 현재 사용중인 자원과 예약된 자원에 대한 정보를 포함한다.
차량은 일정 시간동안 채널을 모니터링한다. 이 모니터링된 sensing window동안 특정 자원에서 SCI가 디코딩 되고, 측정한 reference signal received power(RSRP) 값이 기준치 이상이면 해당 자원을 사용 중이라고 판단한다.
사용 가능한 후보 자원은 selection window에서 선택하게 되는데, selection window의 시작 시점은 자원 재선택 시점이 n일 때 n+T1, selection window의 종료 시점은 n+T2로 정해진다. 이때 T1은 15kHz의 서브 캐리어 간격을 사용하고 있을 때 0에서 3 사이의 값을 가진다.
T2는 T2min과 여분 패킷 지연 시간(remaining packet delay budget) 사이의 값으로 정해진다. 15kHz의 서브 캐리어 간격을 사용하고 있을 때 T2min은 1에서 8 사이의 값과 {1,5,10,20}의 값을 가진다.
이때, 사용 중이라고 판단한 자원에 대해 반이중 통신으로 인해 제외하는 과정과 예약된 자원을 개별적으로 제외하는 과정을 거친다.
예약된 자원의 개별적 제외 과정은 다음과 같다.
자원 은 시간 축에서 슬롯 m, 주파수 축에서 서브채널 a를 사용하는 것으로 가정한다.
Sensing window에서 감지한 전송 중 측정한 RSRP 값이 기준치 이상일때 수신한 SCI로 확인한 상대 차량의 Resource Reservation Period (RRP)를 라 하고, 자기 차량(ego vehicle)의 RRP는 라 한다.
여기서, RRP는 상대 차량 및 자기 차량의 패킷 전송 주기로 정의된다.
Selection window의 어떤 후보 자원 에 대하여 다음의 수학식을 만족하는 자원을 후보에서 제외한다.
단, 이다.
Q의 값은 로 정해진다. 이때, 은 selection window의 크기 T2를 ms 단위로 환산한 값이다. 즉, Q는 상대 차량이 selection window 범위에서 점유하는 자원을 나타낸다. 반면 이다.
Resource counter (RC)는 0.5초에서 1.5초의 범위로 정해지는 값이므로 전송자의 여분 패킷 지연 시간으로 정해지는 보다 큰 범위이다.
Release 14의 SB-SPS에서는 selection window를 설정하고, 자원 후보 리스트 에 selection window의 모든 자원을 포함하여 초기화한다.
센싱 윈도우에서 감지한 자원에 대하여 사용 여부를 판별하는 RSRP 기준값 Th를 설정한다. 이후 모든 제외 과정을 끝마치고 얻은 후보 자원 리스트 에 남아있는 자원의 개수가 selection window의 모든 자원의 개수 M의 X%를 넘지 않는다면 RSRP 기준값 Th를 3dB 증가시키고 초기화 과정부터 다시 시작한다. 이렇게 얻은 후보 자원 리스트 자원들에 대하여 해당 자원으로부터 100ms의 배수만큼 떨어져 있는 sensing window 자원들의 sidelink received signal strength indicator (S-RSSI)의 평균을 구한다. S-RSSI값을 정렬하여 값이 작은 것부터 후보 자원 리스트 에서 로 옮긴다.
Release 16 SB-SPS 절차는 Release 14 SB-SPS 절차와 적어도 세 가지 차이점이 있다.
첫 번째로, selection window의 전체 자원 중 20%를 선택하여 후보 자원 리스트 를 만들었던 Release 14 SB-SPS와 달리, Release 16에서는 전체 자원 중 선택할 자원의 비율 X를 20%, 35%, 50% 중에 선택할 수 있다. 두 번째로, 반이중 통신 제외 과정 이후에 후보 자원이 X%를 넘지 않으면 반이중 통신으로 제외했던 자원들을 모두 다시 후보로 되돌린다. 세번째로, 모든 제외 과정을 마친 이후에 S-RSSI 정렬 과정이 존재하지 않는다.
RC는 차량이 패킷을 전송할 수 있는 횟수를 나타낸다. 아래와 같이, RRP에 따라 RC의 interval이 달라진다.
패킷을 한 개 전송할 때마다 RC는 1씩 감소하고, RC가 0에 도달하면 차량은 의 확률로 사용하고 있는 자원을 유지하거나, 1-의 확률로 자원 재선택을 한다. 값은 0에서 0.8 사이이다.
상기한 바와 같이, 자원을 선택할 때, SB-SPS는 감지한 자원으로부터 Q 이내에 충돌이 발생하는 자원은 제외한다. Q라는 기준은 과 상이하다. Q는 selection window의 범위인 한편, 은 자기 차량이 선택한 자원을 사용할 수 있는 최댓값, RC * 10을 의미한다. Q값이 selection window로 한정되어 있기 때문에 도 1과 같이 자기 차량이 selection window의 범위를 벗어나서 패킷 충돌이 일어나는 자원을 선택할 수 있다.
여기서, 도 1은 일 때 selection window의 범위를 벗어나서 패킷 충돌이 발생하는 경우를 나타낸 도면이다.
패킷 충돌이 일어나는 자원을 선택하게 되면, 패킷 충돌 중인 차량 중 하나가 자원 재선택을 하여 다른 자원에 전송할 때까지 지속적으로 두 차량의 RRP의 최소공배수 주기로 패킷 충돌이 일어난다.
도 2는 일 때 패킷 충돌 주기를 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 지속적인 패킷 충돌의 시기를 늦추기 위해 자원 충돌 시기를 계산하여 후보 자원들의 점수를 부여하고, 패킷 충돌이 selection window의 종료 시점으로부터 먼 순서로 자원들을 선택하도록 한다.
본 실시예에 따른 점수 기반의 무선 자원 할당 과정은 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 수행될 수 있다.
여기서, 프로세서는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 CPU(central processing unit)나 그 밖에 가상 머신 등을 포함할 수 있다.
메모리는 고정식 하드 드라이브나 착탈식 저장 장치와 같은 불휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 착탈식 저장 장치는 컴팩트 플래시 유닛, USB 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 메모리는 각종 랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리도 포함할 수 있다.
본 실시예에 메모리에는 프로그램 명령어들이 저장되며, 프로그램 명령어들은, 센싱 윈도우(sensing window)에서 감지한 모든 자원에 대해 SCI(Sidelink control information)가 디코딩되는지 여부 및 상기 감지한 모든 자원에서 수신된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 사용중인 제1 자원들을 제외한 제2자원들을 결정하고, 선택 윈도우(selection window)에서부터 상기 제1 자원들 각각의 제1 RRP(Resource Reservation Period)와 상기 제2 자원들 각각에 대한 자신의 제2 RRP를 기반으로 상기 제1 자원들과 상기 제2 자원들 각각의 패킷 충돌 발생 시점을 계산하고, 상기 패킷 충돌 발생 시점이 먼 순서대로 상기 제2 자원들 각각의 점수를 부여하여 상기 제2 자원들 중 미리 설정된 순위 이상의 점수를 갖는 후보 자원들을 결정하고, 상기 후보 자원들 중 자기가 사용할 자원을 랜덤하게 선택한다.
본 실시예에 따른 장치는 상대 차량의 패킷 전송 주기(제1 RRP)와 자기 차량의 패킷 전송 주기(제2 RRP)를 통해 센싱 윈도우에서 사용중이지 않은 제2 자원들 중 첫 번째 패킷 충돌이 발생하는 시점을 기반으로 제2 자원들 각각에 대해 점수를 부여하고, 높은 점수를 갖는 제2 자원들을 후보 자원으로 결정한 후, 이 중 하나를 랜덤하게 선택하는 방식으로 무선 자원을 할당한다.
도 3은 충돌이 selection window의 종료 시점으로부터 먼 순서로 자원들을 선택하는 알고리즘의 수도 코드를 나타낸다.
Sensing window에서 감지한 모든 자원 에 대하여 자원 에서 수신한 SCI가 디코딩되고, 수신된 RSRP 측정값이 기준치 θ를 넘으면 해당 자원은 사용 중이라고 판단한다.
Selection window의 모든 후보 자원에 대하여 에 전송한 차량과 몇 번의 RRP 후에 패킷 충돌이 발생하는지를 계산한다. 도 4와 같이 j=2일 때 상대 차량이 전송한 패킷과 충돌이 발생하면, 자원 의 점수는 2이다.
또한, 도 5와 같이, 와 패킷 충돌하는 자원, 즉 selection window 내에서 패킷 충돌하는 자원은 점수를 0으로 설정한다.
만일 도 6과 같이, 가능한 모든 에 대하여, 다시 말해 이 될 때까지 패킷 충돌이 발생하지 않는다면 자원 에 무한대의 점수를 부여한다.
이렇게 모든 후보 자원 에 대하여 selection window의 후보 자원 는 점수를 가지게 되며, 최종적으로 의 점수는 에 대하여 계산된 모든 점수 중 최소값으로 결정한다.
그러나, 상기한 바와 같이 점수만을 이용하여 자원을 선택하는 경우, 한가지 문제점이 있다.
자기 차량은 어떤 자원에서 전송된 패킷이 올바르게 디코딩되었을 때에만 해당 자원이 사용 중이라고 판단한다. 이 경우 두 대 이상의 차량이 하나의 자원에서 패킷을 전송하고 있어서 자기 차량이 해당 자원에서 전송된 패킷을 디코딩하지 못하는 경우, 해당 자원을 어떤 차량도 사용 중이지 않는 것으로 판단한다.
이처럼 패킷 충돌이 일어나고 있지만, SB-SPS가 감지하지 못한 자원에 높은 점수가 부여될 수 있다.
도 7은 패킷 충돌 중인 자원 선택의 위험성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7과 같이, 이렇게 높은 점수를 얻은 자원을 자기 차량이 최종적으로 선택하게 된다면 자원 재선택을 할 때까지 자기 차량은 해당 자원에 패킷을 전송하는 차량들과 일정한 주기로 충돌을 하게 된다. 특히 자기 차량과 같은 주기를 가진 차량이 전송 중이라면 자기 차량의 모든 전송이 충돌이 난다. 이런 경우 오히려 성능이 악화될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 실시예에는 S-RSSI 신호 세기를 감지하여 기준치 이상인 자원은 패킷 충돌이 일어난 것으로 판단하고 해당 자원으로부터 자기 차량의 RRP만큼 떨어진 자원들은 사용하지 않는다. 아래와 같이, 서브채널이 k이고, 시간 슬롯이 m인 자원 에서 감지된 S-RSSI 세기 가 기준값 를 초과할 때 해당 자원에서 패킷 충돌이 발생한 것으로 판단한다. 이 방식을 +RSX라고 부른다.
예를 들어, 기준값은 로 설정될 수 있고, 실험에 사용된 채널 모델에서 수신자에게서 330m 떨어진 전송자가 전송했을 때 수신자가 감지하는 신호 세기의 약 두 배이다. 330m는 실험하는 채널 모델에서 RSRP 측정치가 기준치 θ를 넘어서는 최대 거리이다. 이는 SB-SPS가 자원을 사용 중이라고 판단하는 기준이다. 충돌 자원을 판별하기 위한 S-RSSI 기준 값과 SB-SPS의 판단 기준을 동일하게 유지하기 위해 330m를 기준으로 S-RSSI 기준값을 설정했다.
도 8은 SB-SPS에서의 충돌 횟수를 기준으로 각 유형별 패킷 충돌을 비교하여 관찰한 충돌 감소 효과를 나타낸 도면이다.
여기서, 각 유형(Type1 내지 3)은 두 차량의 전송 주기가 서로 소인 관계, 두 차량의 전송 주기가 배수인 관계 및 기타인 경우를 나나탠 것이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 점수 기반 방식 +score와 RSSI 활용 방식 +RSX 모두 효과가 있으며, 두 가지 향상 기법을 함께 사용했을 때 충돌 감소 효과가 극대화되는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 각 유형별로 선택된 자원의 점수가 RC 값보다 높은 점수를 받은 횟수의 비율이다.
도 10은 “pre-collision” 문제 개선 효과를 나타내며, 도 11은 SB-SPS에서의 연속 패킷 충돌 횟수를 기준으로 각 유형별 연속 패킷 충돌을 비교하여 관찰한 패킷 충돌 감소 효과이다.
도 11을 참조하면, 끊어지지 않고 연속적인 패킷 충돌을 하나의 패킷 충돌로 계산하였다. 연속 패킷 충돌의 감소는 대부분 +score에 의한 것임을 알 수 있다.
도 12는 selection window 200개의 자원 중에서 0점이 아닌 자원의 평균, 최대, 최소 개수에 대한 표이다.
도 12에서 Pe는 자기 차량, Pc는 상대 차량이다.
특히 10점 이상의 자원은 비교적 제한적이기 때문에 표준 SB-SPS에서 무작위로 선택하게 되면 selection window를 빠져나오고 빠른 시간 이내에 충돌이 일어남을 알 수 있다.
도 13은 Type Ⅰ에서 표준 SB-SPS에 기반하여 무작위로 자원 후보 집합을 구성하는 것보다 +score에 기반하여 자원 후보 집합을 구성하였을 때 더 높은 점수의 자원들이 많이 포함되는 것을 실험적으로 증명할 수 있다.
이는 본 실시예에 따른 방식이 더 높은 점수의 자원을 우선적으로 후보 집합에 포함시켰기 때문이다.
도 14는 Type Ⅲ에서 표준 SB-SPS에 기반하여 무작위로 자원 후보 집합을 구성하는 것보다 +score에 기반하여 자원 후보 집합을 구성하였을 때 무한 점수를 가진 자원으로만 이루어진 후보 집합이 더 많은 것을 알 수 있다. 그러므로 제안된 방식이 연속 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 장치로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되,
    상기 메모리는,
    센싱 윈도우(sensing window)에서 감지한 모든 자원에 대해 SCI(Sidelink control information)가 디코딩되는지 여부 및 상기 감지한 모든 자원에서 수신된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 사용중인 제1 자원들을 제외한 제2자원들을 결정하고,
    선택 윈도우(selection window)에서부터 상기 제1 자원들 각각의 제1 RRP(Resource Reservation Period)와 상기 제2 자원들 각각에 대한 자신의 제2 RRP를 기반으로 상기 제1 자원들과 상기 제2 자원들 각각의 패킷 충돌 발생 시점을 계산하고,
    상기 패킷 충돌 발생 시점이 먼 순서대로 상기 제2 자원들 각각의 점수를 부여하여 상기 제2 자원들 중 미리 설정된 순위 이상의 점수를 갖는 후보 자원들을 결정하고,
    상기 후보 자원들 중 자기가 사용할 자원을 랜덤하게 선택하도록,
    상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장한 무선 자원 할당 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 센싱 윈도우에서 감지한 모든 자원 중 상기 RSRP가 미리 설정된 기준치 이상인 자원을 사용중인 제1 자원으로 판단하는 무선 자원 할당 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 후보 자원들 중 상기 선택 윈도우에서 상기 사용중인 제1 자원들 중 하나와 패킷 충돌이 발생하는 제2 자원에 대해 0의 점수를 부여하는 무선 자원 할당 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    가 될때까지 패킷 충돌이 발생하지 않는 제2 자원에 대해 무한대의 점수를 부여하며,
    여기서, 이고, RC(Resource counter)는 0.5초에서 1.5초의 범위에서 상기 제2 RRP로 전송할 수 있는 횟수인 무선 자원 할당 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 감지한 모든 자원 각각의 S-RSSI(sidelink received signal strength indicator) 신호 세기를 통해 상기 센싱 윈도우 내에서 패킷 충돌이 발생하는 자원을 결정하고, 상기 패킷 충돌이 발생하는 자원을 상기 제2 자원들에서 제거하는 무선 자원 할당 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 감지한 모든 자원 각각의 S-RSSI(sidelink received signal strength indicator) 신호 세기가 미리 설정된 기준치를 초과하는지 여부를 판단하여 패킷 충돌이 발생하는 자원인지 여부를 결정하는 무선 자원 할당 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 RRP는 상대 차량의 패킷 전송 주기이며, 상기 제2 RRP는 자기 차량의 패킷 전송 주기인 무선 자원 할당 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 제1 RRP 및 제2 RRP를 통해 상기 제2 자원들 중 첫 번째 패킷 충돌이 발생하는 시점을 기반으로 상기 제2 자원들 각각에 대해 점수를 부여하는 무선 자원 할당 장치.
  9. 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서, 패킷 충돌 방지를 위한 무선 자원 할당 방법으로서,
    센싱 윈도우(sensing window)에서 감지한 모든 자원에 대해 SCI(Sidelink control information)가 디코딩되는지 여부 및 상기 감지한 모든 자원에서 수신된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 사용중인 제1 자원들을 제외한 제2자원들을 결정하는 단계;
    선택 윈도우(selection window)에서부터 상기 제1 자원들 각각의 제1 RRP(Resource Reservation Period)와 상기 제2 자원들 각각에 대한 자신의 제2 RRP를 기반으로 상기 제1 자원들과 상기 제2 자원들 각각의 패킷 충돌 발생 시점을 계산하는 단계;
    상기 패킷 충돌 발생 시점이 먼 순서대로 상기 제2 자원들 각각의 점수를 부여하여 상기 제2 자원들 중 미리 설정된 순위 이상의 점수를 갖는 후보 자원들을 결정하는 단계; 및
    상기 후보 자원들 중 자기가 사용할 자원을 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 무선 자원 할당 방법.
  10. 제9항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램.
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