KR20090056070A - 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드선정방법 - Google Patents

차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드선정방법 Download PDF

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KR20090056070A KR1020070123052A KR20070123052A KR20090056070A KR 20090056070 A KR20090056070 A KR 20090056070A KR 1020070123052 A KR1020070123052 A KR 1020070123052A KR 20070123052 A KR20070123052 A KR 20070123052A KR 20090056070 A KR20090056070 A KR 20090056070A
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홍원기
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Abstract

본 발명은 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 관한 것으로, 차량들이 각각 노드로 정의되는 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 있어서, 소스노드로부터 d i 거리에 노드 N i 가 위치해 있다고 가정하고, 각 노드 N i 는 소스노드로부터 거리에 반비례하는 시간 t i 를 최대 크기로 하는 경쟁윈도우 cw i [0:ti]를 계산하는 제1 단계; 여기서, 최초 계산된 노드 N i 의 경쟁윈도우 크기는 0보다 크거나 같고 t i 보다 작고, 릴레이 노드 선정을 위한 노드들 간의 경쟁을 위해 각 노드들은 주어진 경쟁윈도우 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택하는 제2 단계; 및 가장 먼저 메시지 전달 대기시간이 만료된 노드가 릴레이 노드로 선정되는 제 3 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 제 2 단계에 의해 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노드가 릴레이 노드로 선정되며, 릴레이 노드로 선정된 노드는 소스노드로부터 거리에 상관없이 가능한 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖도록 된 것을 특징으로 한다.
차량 애드혹 네트워크, 멀티-홉 브로드캐스트, 메시지 전파, 중계 노드, 거리기반 브로드캐스트 기법

Description

차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법{Message Broadcast Method using Contension Window in Vehicular Ad-hoc Network}
본 발명은 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 애드혹 네트워크에서 효율적으로 메시지를 전파하기 위한 경쟁윈도우 기반 멀티-홉 브로드캐스트 기법을 이용하여 각 노드가 최적화된 경쟁윈도우를 계산하고 노드들 간의 경쟁을 통해 최적의 릴레이 노드가 선정되도록 함으로써, 기존의 거리기반 결정적 멀티-홉 브로드캐스트 기법에 비하여 종단간 메시지 전파 지연시간과 네트워크 부하 면에서 우수한 성능을 가지는 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 관한 것이다.
차량 애드혹 네트워크는 이동 애드혹 네트워크의 한 종류로서 ITS(Intelligent Transportation System)를 위한 핵심 기술이다. 차량 애드혹 네트워크는 기반시설의 도움 없이 차량 간의 무선통신을 통해 임시적으로 구성되며 메시지 중계 노드로 선정된 차량들을 통해 메시지가 전파된다. 그러나 차량 애드혹 네트워크는 기존의 이동 애드혹 네트워크 보다 네트워크 토폴로지와 노드밀도의 변 화가 아주 심하다. 따라서, 멀티-홉 브로드캐스트를 통해 메시지를 신속히 전파하기 위해서는 효과적인 릴레이 노드 선정기법이 요구된다.
지능형 자동차를 위한 ITS (Intelligent Transportation System)의 핵심 기술로 부상하고 있는 VANET (Vehicular Ad-hoc Network, VANET)은 차량간 무선통신을 기반으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크 (Mobile Ad-hoc Network, MANET)의 일종이다. VANET은 도로 주변의 기지국과 같은 기반시설의 도움 없이 차량 간의 자율적인 무선 통신을 통해 임시적인 네트워크를 구성한다. 이를 통해 원활한 교통흐름제어, 운전자의 안전 및 편의 그리고 자동차의 연비 및 성능 개선을 가져올 수 있다.
VANET (vehicular ad-hoc network)은 ITS (intelligent transportation system)을 위한 기술로서 이동 애드혹 네트워크(mobile ad-hoc network)와 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)가 결합된 또 다른 형태의 네트워크이다. 정보통신 기술의 발달로 자동차는 이동 수단으로서의 기능을 벗어나 점차 전자 시스템화 되어가고 있다. 지능화된 자동차는 센서를 통해 자동차 내부의 이상 유무뿐만 아니라 주행 중인 도로상황 정보까지 인지할 수 있다. 수집된 차량상태 정보 및 주행상황 정보는 차량들 간의 무선통신을 통해 운전자의 안전개선을 위한 정보로 이용된다(본 발명에서 차량은 노드로서 설명된다). 이렇듯, VANET에서 자동차는 지능과 무선통신 능력을 가진 하나의 센서 노드로서의 기능을 담당한다. VANET은 차량 응급 상황 경고, 차선 변경 보조, 교차로 주행 보조, 도로 상태 경고 및 연쇄 충돌 경고 등 운전자의 안전운전을 위한 경고서비스에 이용될 수 있다. VANET은 기지국 이나 액세스 포인트와 같은 기반시설을 이용하지 않고 차량들 간의 자율적인 무선통신을 통해 임시적으로 구성되는 네트워크이다. 운전자는 VANET을 통해 운전자의 안전과 관련된 시야를 확장할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 교통정보를 제공받을 수 있다. 따라서 VANET은 차량의 안전과 효율성뿐만 아니라 교통흐름을 크게 개선할 수 있다.
위험지역 내에 있는 모든 노드들에게 경고 메시지를 전파하기 위해서는 멀티-홉 브로드캐스트가 요구된다. 애드혹 무선 네트워크에서 브로드캐스트는 주로 소스노드의 단일 홉 거리 내에 있는 모든 노드에게 동시에 동일한 메시지를 전달하기 위한 일대다 통신기법이다. 그러나 VANET에서 노드의 통신거리는 네트워크 내의 모든 노드와 통신이 가능할 만큼 충분히 길지 않다. 따라서 위험지역에 관련되어지는 모든 노드들에게 긴급 메시지를 전파하기 위해서는 네트워크 내의 노드들 중 선택된 몇몇 노드들을 통해 메시지를 전달하는 멀티-홉 브로드캐스트가 필요하다. 그러나 VANET은 MANET과 달리 빠른 노드 이동, 네트워크 토폴로지와 노드밀도의 빈번한 변화, 잦은 네트워크 단절 등의 특징을 갖는다. 더욱이 VANET에서 긴급 메시지는 운전자의 안전과 밀접히 관련되어 있기 때문에 신속히 위험지역 내의 노드들에게 전파되어야 하며, 메시지 전파에 따른 네트워크 부하를 최소화 할 수 있어야 한다.
VANET을 위해 제안된 대표적인 멀티-홉 브로드캐스트 기법에는 플러딩 기반, 테이블 기반, 클러스터 기반, 거리기반 브로드캐스트 기법들이 있다. 플러딩 기반 브로드캐스트기법은 노드의 높은 이동성에도 불구하고 우수한 메시지 도착율을 보이지만 노드의 밀도가 높을 경우에는 급격한 대역폭 낭비를 초래한다. 테이블 기반과 클러스터 기반 브로드캐스트 기법은 노드의 이동성과 네트워크 토폴로지가 빈번히 변할 경우에 제어메시지 교환의 증가에 따른 성능저하를 가져온다. 거리기반 브로드캐스트는 네트워크 부하가 낮고 메시지 전파 지연시간이 짧기 때문에 VANET에서 비교적 우수한 성능을 보인다. 그러나 네트워크 내의 노드밀도가 낮을 경우 메시지 전달 지연시간이 증가하는 단점을 가지고 있다.
VANET 에서의 브로드캐스트
VANET에서 브로드캐스트는 주로 VANET의 응용 서비스 중 하나인 응급상황 경고 서비스 (emergency warning service)에 이용된다. 응급상황 경고서비스는 위험상황을 인지한 차량이 뒤따르는 차량들에게 경고 메시지를 신속하게 전달하여 위험지역의 차량들이 사전에 위험상황에 대처하도록 하는 서비스이다.
도 1은 종래기술에 따른 VANET의 긴급 메시지 전파과정을 도식적으로 나타낸 도면이다. 도1 을 참조하면, 멀티-홉 브로드캐스트에서 전파할 메시지와 메시지 전달 권한을 가진 노드를 소스노드라 하고, 소스노드가 전송한 메시지를 수신하여 이를 재전송하는 노드를 릴레이 노드라 한다. 따라서 메시지는 릴레이 노드로 선택된 R 1 - R 2 - R 3 - R 4 노드를 통해 뒤따르는 노드들에게 브로드캐스트 된다. VANET의 멀티-홉 브로드캐스트에서 어떤 노드가 릴레이 노드로 선택 되느냐에 따라 메시지 전파 지 연시간과 네트워크 부하 등의 성능이 큰 영향을 받는다. 표 1은 VANET을 위해 제안된 기존의 여러 멀티-홉 브로드캐스트 프로토콜들의 릴레이 노드 선정방법에 따른 분류와 특징들을 보여준다. 표 1과 같이 브로드캐스트 기법들은 플러딩 기반, 클러스터 기반, 테이블 기반, 거리기반 브로드캐스트 기법으로 나눌 수 있다.
Figure 112007086260159-PAT00001
기존의 플러딩은 구현이 용이하고 노드밀도와 이동성이 높을 때에도 우수한 메시지 도착율을 보이기 때문에 MANET에서 브로드캐스트 기법으로 많이 이용된다. 그러나 플러딩은 네트워크 내의 모든 노드가 메시지 전달에 참여하기 때문에 노드밀도가 증가함에 따라 대역폭과 메시지 전파 지연시간이 급격히 증가한다. VANET에서 플러딩 기반 브로드캐스트 기법은 플러딩에서 메시지 전달에 참여하는 노드의 메시지 재전송 횟수를 제한하여 네트워크 부하를 줄이는 방법을 제안하였으나, 플러딩의 브로드캐스트 스톰(S. Ni, Y. Tseng, Y. Chen and J. Sheu., "The Broadcast Storm Problem in a Mobile Ad Hoc Network," In ACM MOBICOM '99, pp. 151-162, Aug. 1999.)문제로 인하여 메시지 중복(redundant re-broadcast), 충돌(collision), 경쟁(contention) 등의 오버헤드는 크게 개선하지 못하였다. 플러딩 기반 브로드캐스트에는 NB, DOLPHIN등이 있다.
테이블 기반 브로드캐스트 기법은 각 노드들이 이웃 노드들과 주기적 혹은 전달 메시지 발생 시에 이웃 노드와 제어메시지 교환을 통해 이웃 노드 정보 리스트를 관리한다. 제어메시지에는 노드의 식별자, 노드의 위치, 주행방향, 속도 등의 정보가 포함되어 있어 각 노드들이 자신의 주변에 있는 노드들을 알 수 있다. 소스노드는 자신이 보유하고 있는 이웃 노드 정보를 검색하여 가장 최적의 위치에 있는 노드를 다음 릴레이 노드로 선택한다. 테이블 기반 브로드캐스트 기법은 노드의 이동성과 노드밀도가 비교적 낮을 때는 이웃 노드 정보 리스트의 유지비용이 낮기 때문에 비교적 우수한 성능을 보인다. 그러나 노드의 이동성 증가에 따른 네트워크 토폴로지가 빈번히 변할 경우에 이웃 노드의 위치정보 리스트 갱신을 위한 노드간의 제어메시지 교환이 빈번해 진다. 따라서 네트워크 부하뿐만 아니라 메시지 전파 지연시간이 증가하는 단점을 갖는다. 대표적인 테이블 기반 브로드캐스트 프로토콜에는 TRADE, OAPB, UMB, FONIAN 등이 있다.
클러스터 기반 브로드캐스트 기법은 도로를 일정한 영역의 클러스터로 구분하고, 클러스터 헤더 노드를 통해 메시지를 전파하는 방식이다. 클러스터 헤더는 자신의 클러스터에 속해 있는 노드들의 식별자정보와 위치정보 등을 유지하고 관리한다. 이 기법 역시 네트워크 토폴로지와 노드밀도의 변화가 작을 때는 비교적 우수한 성능을 보인다. 그러나 노드의 이동성이 증가하여 네트워크 토폴로지 변화가 빈번해 짐에 따라 클러스터 멤버 재구성과 클러스터 헤더 선정을 위한 제어메시지 교환이 증가하기 때문에 성능이 급격히 감소되는 단점을 갖는다. 또한, 계층적 토폴로지 구조이기 때문에 클러스터 헤더는 클러스터 내로 유입 및 유출 되는 노드를 항상 감시하고 관리하여야 하기 때문에 클러스터 헤더 노드에게 부하가 집중되는 문제점이 있다. 클러스터 기반 브로드캐스트 프로토콜에는 SIMCOMM, CBLR 등이 있다.
거리기반 브로드캐스트 기법은 이웃 노드와 제어메시지 교환이 필요 없고, 모든 노드들이 동등한 권한을 가지고 릴레이 노드 선출에 참여한다. 소스노드는 메시지를 전송하기 전에 메시지 내에 자신의 위치정보를 포함하여 전송한다. 메시지를 수신한 노드들은 소스노드로부터 거리를 기반으로 메시지 전달 대기시간을 계산한다. 따라서 메시지 전달 대기시간이 가장 먼저 만료된 노드가 릴레이 노드로 선정되는 방식이다. 이 기법은 메시지 전파를 위한 추가적인 오버헤드가 필요 없고 네트워크 토폴로지 변화에 크게 영향을 받지 않기 때문에 다른 기법에 비하여 낮은 네트워크 부하와 짧은 메시지 전파 지연시간을 갖는다. 거리기반 브로드캐스트 프로토콜에는 DDT, RBM, ODAM, SNB 등이 있다.
거리기반 멀티-홉 브로드캐스트
거리기반 멀티-홉 브로드캐스트 기법은 VANET의 네트워크 토폴로지의 빈번한 변화에도 우수한 메시지 도착율, 짧은 메시지 전파 지연시간, 낮은 네트워크 부하 등의 이점을 갖는다. 이 기법은 소스노드 혹은 사전에 정의된 특정 위치로 부터의 거리에 따라 정적인 메시지 전달 대기시간을 갖는 결정적 브로드캐스트 방식이다. 따라서 노드밀도가 높을 경우에는 짧은 메시지 전파 지연시간이 보장 되지만, 노드밀도가 낮을 경우에는 메시지 전파 지연시간이 증가하는 단점을 갖는다.
도 2는 대표적인 거리기반 브로드캐스트 프로토콜의 하나인 DDT(S. Min-Te, F. Wu-Chi, L. Ten-Hwang, K. Yamada, H. Okada, and K. Fujimura, "GPS-based message broadcast for adaptive inter-vehicle communications," 2000 IEEE 52 nd Vehicular Technology Conference , Vol . 6, pp. 2685-2692, Sep. 2000. )의 릴레이 노드 선정기법을 나타내었다. 소스노드로부터 d i 의 거리에 있는 각 노드 N i 는 소스노드로부터 거리에 반비례하는 메시지 전달 대기시간 t i 를 갖는다. 따라서 소스노드로부터 가장 멀리 있는 노드 N 3 이 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖게 되며, 메시지 전달 대기시간이 가장 먼저 만료되기 때문에 노드 N 3 이 릴레이 노드로 선정된다. 노드 N 1 과 N 2 는 자신 보다 뒤쪽에 있는 노드 N 3 로부터 메시지를 수신하게 되면 더 이상 메시지 재전송을 시도하지 않는다. DDT는 소스노드의 통신영역 가장자리에 근접한 노드일수록 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖는다.만약, 노드밀도가 낮아서 소스노드의 통신영역 가장자리와 가까운 위치에 노드들이 존재하지 않는다면 메시지 전파 지연시간은 그만큼 길어지게 된다. 또한, 소스노드의 최대 통신거리는 주위 환경에 많은 영향을 받기 때문에 최적의 메지지 전달 대기시간을 계산하기 어려운 단점이 있다.
도 3은 종래기술에 따른 SNB의 릴레이 노드선정방법을 도식적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서, SNB(S. D. Yu and G. W. Cho, "An Effective Message Flooding Method for Vehicle Safety Communication," Springer - Verlog , LNCS , Vol . 4159, pp. 219-228, May. 2006.)는 DDT의 통신거리 변화에 따른 성능 저하를 개선하기 위해 제안된 기법이다. 도 3과 같이 DDT는 소스노드가 통신영역 내의 노드들과 안정적으로 통신할 수 있는 위치 DP(designated position)를 설정하고, 각 노드들은 이 위치로부터의 거리를 기반으로 메시지 전달 대기시간을 결정한다. 소스노드의 통신영역 내의 노드 N i 는 DP로부터의 거리에 비례하는 메시지 대기시간 t i 를 갖는다.로부터 가장 가까운 노드 N 3 가 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖기 때문에 릴레이 노드로 선정된다. SNB는 DP 설정을 통해 DDT보다 안정적으로 보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 가질 수 있으며, 소스노드의 최대 통신거리의 변화에도 영향을 받지 않는 이점이 있다. 그러나 SNB도 DDT과 같이 노드밀도에 따라 메시지 전파 지연시간이 의존되며, 최적의 DP를 선정하기 어려운 단점이 있다. 또한, 각 릴레이 노드의 소스노드로부터 거리가 DDT 보다 짧기 때문에 브로드캐스트 영역의 중복으로 인한 네트워크 부하가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로, 경쟁윈도우의 최적화를 통해 가장자리에 위치한 노드의 메시지 전달 대기시간에 근접한 짧은 대기시간을 선택할 수 있고, 따라서 노드밀도가 낮더라도 메시지 전파 지연시간을 최소화할 수 있으며, 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노드가 릴레이 노드로 선택될 확률이 가장 높기 때문에 브로드캐스트 영역 중복으로 인한 네트워크부하를 줄일 수 있도록 하는 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법은 소스노드로부터 d i 거리에 노드 N i 가 위치해 있다고 가정하고, 각 노드 N i 는 소스노드로부터 거리에 반비례하는 시간 t i 를 최대 크기로 하는 경쟁윈도우 cw i [0:ti]를 계산하는 제1 단계; 여기서, 최초 계산된 노드 N i 의 경쟁윈도우 크기는 0보다 크거나 같고 t i 보다 작고, 릴레이 노드 선정을 위한 노드들 간의 경쟁을 위해 각 노드들은 주어진 경쟁윈도우 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택하는 제2 단계; 및 가장 먼저 메시지 전달 대기시간이 만료된 노드가 릴레이 노드로 선정되는 제 3 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 제 2 단계에 의해 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노 드가 릴레이 노드로 선정되며, 릴레이 노드로 선정된 노드는 소스노드로부터 거리에 상관없이 가능한 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖도록 된 것을 특징으로 한다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 의하면, 소스노드로부터의 거리를 기반으로 최적화된 경쟁윈도우의 크기를 계산하고, 메시지 전달을 담당할 릴레이 노드를 선정하기 위해 각 노드는 주어진 경쟁윈도우 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택함으로써, 가장 짧은 메시지 전달 대기시간과 네트워크 부하를 최소화하는 노드가 경쟁에서 이기게 되며, 이 노드가 릴레이 노드로 선정되어 브로드캐스트 메시지를 전파하게 된다. 따라서, 노드밀도가 변할 경우에도 메시지 전파 지연시간과 네트워크 부하를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 CMB의 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법을 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 CMB의 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에서 최적화상수 h값에 따른 경쟁윈도우 크기의 변화를 도식적으로 나타낸 도면이다.
경쟁윈도우를 이용한 릴레이 노드 선정
본 발명에서는 거리기반 멀티-홉 브로드캐스트 프로토콜에서 노드밀도에 따른 메시지 전파 지연시간의 성능 의존도를 개선하기 위한 경쟁윈도우 기반 멀티-홉 브로드캐스트 (contention-window based multi-hop broadcast, CMB) 기법을 제안한다. 즉 본 발명에 따르면, 소스노드로부터 거리를 기반으로 각 노드들의 경쟁윈도우 크기를 계산한다. 그리고 주어진 경쟁윈도우 내에서 노드들 간의 경쟁을 통해 릴레이 노드를 선정한다. 소스노드로부터 거리가 먼 노드일수록 릴레이 노드 선정을 위한 경쟁에서 이길 가능성이 가장 높으며 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖는다.
CMB는 각 노드가 주어진 경쟁윈도우 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택하도록 한다. 즉, 도 4에서와 같이, 소스노드로부터 d i 거리에 노드 N i 가 위치해 있다고 가정하고, 각 노드 N i 는 소스노드로부터 거리에 반비례하는 시간 t i 를 최대 크기로 하는 경쟁윈도우 cw i [0: ti ]를 계산한다. 최초 계산된 노드 N i 의 경쟁윈도우 크기는 0보다 크거나 같고 t i 보다 작다. 경쟁윈도우의 크기는 소스노드로부터의 거리가 가까울수록 커지게 되고, 멀수록 작아지기 때문에 각 노드들은 소스노드의 거리에 따라 각기 다른 크기의 경쟁윈도우를 갖는다. 릴레이 노드 선정을 위한 노드들 간의 경쟁을 위해 각 노드들은 주어진 경쟁윈도우 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택한다. 가장 먼저 메시지 전달 대기시간이 만료된 노드가 릴레이 노드로 선정된다. 그러나 릴레이 노드 선정을 위한 경쟁에는 두 가지 조건이 있다. 첫째, 네트워크 내 노드들의 메시지 중복을 최소화하기 위해서는 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노드가 릴레이 노드로 선정되도록 해야 한다. 소스노드의 통신영역의 가장자리에 가장 가까운 노드가 릴레이 노드로 선정되면 새롭게 브로드캐스트 되는 영역이 최대가 된다. 따라서 노드들의 메시지 중복이 최소가 된다. 둘째, 릴레이 노드로 선정된 노드는 소스노드로부터 거리에 상관없이 가능한 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖도록 해야 한다. 이것은 릴레이 노드의 메시지 전달 지연시간이 짧은 수록 종단간 메시지 전파 지연시간도 함께 짧아지기 때문이다. 이 두 가지 조건을 만족하기 위해 CMB는 주어진 경쟁윈도우의 크기를 최적화한다. 즉, 소스노드로부터 먼 노드일수록 주어진 경쟁윈도우의 크기를 보다 작게 하여 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택 할 수 있도록 한다. 이것은 불필요한 메시지 전달 대기시간을 줄임으로써 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노드가 보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택하도록 하여 릴레이 노드 선정을 위한 경쟁에서 이기도록 한다. 또한, 노드밀도가 낮을 경우에 소스노드로부터 가장 먼 노드가 소스노드의 통신영역의 가장자리에 위치하지 않더라도 보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택할 수 있도록 해준다.
경쟁윈도우 크기의 최적화는 소스노드의 최대 통신반경에 대한 소스노드로 부터의 거리의 비에 따라 결정된다. 즉, 소스노드로부터 가까운 노드일수록 경쟁윈도우 크기의 최적화는 최소화가 되고 먼 노드일수록 최대가 된다. 도 4에서 h는 경쟁윈도우 최적화 상수이며, 각 노드는 h 값에 따라 경쟁윈도우의 크기를 조절한다. 모든 노드들은 동일한 h 값을 갖는다. 즉, h의 값이 0일 때 노드 N i 는 cw i [0:t i ]의 경쟁윈도우를 가지게 되며, h의 값이 증가함에 따라 소스노드의 최대 전송 거리에 대한 노드 N i 의 소스노드로부터 거리의 비에 의해 cw i [0:t i ]에서 cw i [0:t i ]로 경쟁윈도우의 크기가 줄어들게 된다. 따라서 소스노드로부터 멀리 떨어진 노드일수록 경쟁윈도우의 최적화가 최대가 된다. 각 노드는 최적화된 경쟁윈도우 범위 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택한다. 소스노드로부터 멀리 떨어진 노드는 보다 짧은 시간을 갖는 경쟁윈도우를 갖기 때문에 가까운 노드보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택 할 수 있다. 소스노드로부터 d i 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 임의의 노드 N i 의 메시지 전달 대기시간 wt i 는 다음의 수학식 1을 통해 구할 수 있다.
Figure 112007086260159-PAT00002
여기에서, K는 사전에 정의된 최대 메시지 전달 대기시간을 나타내며, d i 는 노드 N i 의 소스노드로부터의 거리, R은 소스노드의 최대 통신 반경, h는 경쟁윈도우 최적화 상수를 나타낸다.
도 5는 상기 수학식 1에서 최대 메시지 전달 대기시간 K와 소스노드의 최대 통신반경 R을 각각 1로 설정 하였을 경우 최적화 상수 h와 소스노드로부터의 거리에 따른 경쟁윈도우의 크기 변화를 보여준다. h의 값이 0일 때와 같이, 경쟁윈도우 의 최적화가 이루어지지 않았을 때는 소스노드로부터 거리에 따라 선형적인 경쟁윈도우 크기를 보인다.
반면, h의 값이 증가함에 따라 소스노드로부터 거리가 멀수록 가까운 거리에 비하여 경쟁윈도우 크기의 감소비율이 커짐을 알 수 있다. 그러나 h의 값이 증가함에 따라 가까운 거리의 경쟁윈도우 크기도 먼 거리의 경쟁윈도우 크기만큼 줄어든다. 따라서 경쟁윈도우의 최적화가 부족할 경우에는 각 노드들의 경쟁윈도우의 크기 감소폭이 작기 때문에 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택하기 어려우며, 소스노드로부터 먼 노드가 릴레이 노드 선정을 위한 경쟁에서 이길 가능성이 떨어진다. 반면, 경쟁윈도우의 최적화가 과도할 경우에는 각 노드들이 보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택할 수 있지만, 소스노드로부터 먼 거리에 노드가 위치해 있음에도 불구하고 가까운 노드가 보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택하여 릴레이 노드로 선택될 가능성이 높아진다. 따라서 적당한 경쟁윈도우 최적화 상수 h 값을 찾아야 한다. CMB에서 최적화 상수 h의 값은 실험을 통해 가장 우수한 성능을 보이는 값으로 결정하도록 한다.
도 4에서 수학식 1에 따라, 소스노드로부터 가장 가까이 위치한 노드 N 1 의 경쟁윈도우 감소 비율은 최소가 되고, 가장 멀리 있는 노드 N 3 는 최대가 된다. 따라서 경쟁윈도우의 크기가 가장 많이 줄어든 노드 N 3 가 노드 N 1 과 N 2 보다 짧은 메시지 전달 대기시간을 선택할 가능성이 높아지게 된다. 특히, 노드 N 3 는 소스노드의 통신영역의 가장자리에 위치하지 않음에도 불구하고 경쟁윈도우 최적화를 통해 가장자 리에 위치한 노드의 메시지 전달 대기시간에 근접한 짧은 대기시간을 선택할 수 있다. 따라서 CMB는 노드밀도가 낮더라도 메시지 전파 지연시간을 최소화 할 수 있다. 또한, 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노드가 릴레이 노드로 선택될 확률이 가장 높기 때문에 브로드캐스트 영역 중복으로 인한 네트워크 부하를 줄일 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에서는, 노드(즉, 차량)는 특정한 형식의 긴급 메시지가 저장되며 아울러 각종데이터를 저장하기 위한 데이터저장부와, 다른 이웃 노드들과의 데이터송수신을 수행하기 위한 통신 인터페이스(Interface)모듈 및 자기의 위치를 인식하기 위한 지피에스 모듈과, 본 발명에서 사용되는 경쟁윈도우기반 멀티-홉 브로드캐스트(CMB)의 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노도선택 알고리듬(프로그램) 및 기타 운영프로그램이 저장된 운영프로그램저장부와, 상기 장치전반을 제어하되 상기 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드선택 알고리듬을 통해 긴급메시지 수신, 이후 메시지 전달의 모든 과정을 수행하도록 제어하며 아울러 상기 데이터저장부의 긴급 메시지를 관리하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙제어부를 포함하여 이루어진다.
도 1은 종래기술에 따른 VANET의 긴급메시지 전파과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 DDT의 릴레이노드 선정방법을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 SNB의 릴레이노드 선정방법을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 CMB의 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 CMB의 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에서 최적화상수 h값에 따른 경쟁윈도우 크기의 변화를 도식적으로 나타낸 도면이다.

Claims (2)

  1. 차량들이 각각 노드로 정의되는 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법에 있어서,
    소스노드로부터 d i 거리에 노드 N i 가 위치해 있다고 가정하고, 각 노드 N i 는 소스노드로부터 거리에 반비례하는 시간 t i 를 최대 크기로 하는 경쟁윈도우 cw i [0:ti]를 계산하는 제1 단계; 여기서, 최초 계산된 노드 N i 의 경쟁윈도우 크기는 0보다 크거나 같고 t i 보다 작고,
    릴레이 노드 선정을 위한 노드들 간의 경쟁을 위해 각 노드들은 주어진 경쟁윈도우 내에서 임의의 메시지 전달 대기시간을 선택하는 제2 단계; 및
    가장 먼저 메시지 전달 대기시간이 만료된 노드가 릴레이 노드로 선정되는 제 3 단계;를 포함하여 이루어지며,
    상기 제 2 단계에 의해 소스노드로부터 가장 멀리 떨어진 노드가 릴레이 노드로 선정되며, 릴레이 노드로 선정된 노드는 소스노드로부터 거리에 상관없이 가능한 가장 짧은 메시지 전달 대기시간을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 임의의 메시지 전달 대기시간은 아래 수학식 1에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 차량 애드혹네트워크에서 경쟁윈도우를 이용한 릴레이노드 선정방법.
    수학식 1
    Figure 112007086260159-PAT00003
    여기에서, K는 사전에 정의된 최대 메시지 전달 대기시간을 나타내며, d i 는 노드 N i 의 소스노드로부터의 거리, R은 소스노드의 최대 통신 반경, h는 경쟁윈도우 최적화 상수를 나타낸다.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2437440A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for delay optimization of end-to-end data packet transmissions in wireless networks
CN103259741A (zh) * 2013-05-17 2013-08-21 南京邮电大学 车载网络中基于邻居节点数估计的最小竞争窗口调整方法
KR101333827B1 (ko) * 2012-03-30 2013-11-29 울산대학교 산학협력단 차량간 거리 기반 백오프 통신 방법
KR101601774B1 (ko) 2015-02-17 2016-03-10 서강대학교산학협력단 Ｖａｎｅｔ 환경을 위한 라우팅 방법
US10282994B2 (en) 2016-07-29 2019-05-07 Hyundai Motor Company Wireless communication apparatus and method for supporting vehicle-to-vehicle wireless communication
WO2021000338A1 (zh) * 2019-07-02 2021-01-07 长沙理工大学 应用于车联网弯道场景的中继节点最优位置的选取方法
CN115278553A (zh) * 2022-07-12 2022-11-01 南通大学 一种基于rsu协作的车联网安全消息广播方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2437440A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for delay optimization of end-to-end data packet transmissions in wireless networks
WO2012042411A1 (en) 2010-10-01 2012-04-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for delay optimization of end-to-end data packet transmissions in wireless networks
US9119142B2 (en) 2010-10-01 2015-08-25 Koninklijke Philips N.V. Device and method for delay optimization of end-to-end data packet transmissions in wireless networks
EP2622800B1 (en) 2010-10-01 2017-08-23 Philips Lighting Holding B.V. Device and method for delay optimization of end-to-end data packet transmissions in wireless networks
KR101333827B1 (ko) * 2012-03-30 2013-11-29 울산대학교 산학협력단 차량간 거리 기반 백오프 통신 방법
CN103259741A (zh) * 2013-05-17 2013-08-21 南京邮电大学 车载网络中基于邻居节点数估计的最小竞争窗口调整方法
CN103259741B (zh) * 2013-05-17 2016-03-09 南京邮电大学 车载网络中基于邻居节点数估计的最小竞争窗口调整方法
KR101601774B1 (ko) 2015-02-17 2016-03-10 서강대학교산학협력단 Ｖａｎｅｔ 환경을 위한 라우팅 방법
US10282994B2 (en) 2016-07-29 2019-05-07 Hyundai Motor Company Wireless communication apparatus and method for supporting vehicle-to-vehicle wireless communication
WO2021000338A1 (zh) * 2019-07-02 2021-01-07 长沙理工大学 应用于车联网弯道场景的中继节点最优位置的选取方法
CN115278553A (zh) * 2022-07-12 2022-11-01 南通大学 一种基于rsu协作的车联网安全消息广播方法
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