KR20100128422A - 통신 시스템에서 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치 Download PDF

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KR20100128422A
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Abstract

본 발명은 스마트 안테나의 빔 패턴을 이용하여 특정 방향으로만 안전 메시지를 전송하는 차량간 정보 전달 방법에 관한 것이다. 상기 차량간 정보 전달 방법은 제 1 차량이 제 1 안전 메시지를 후방의 적어도 하나의 제 2 차량으로 포워딩하는 단계, 및 상기 제 2 차량이 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석하고, 분석 결과에 따른 특정 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 차량은 특정 방향으로만 빔 패턴을 형성하여 특정 영역의 제 2 차량으로만 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩한다.
스마트 안테나, 차량, 정보 전달, 안전 메시지

Description

통신 시스템에서 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치{METHOD OF DELIVERING INFORMATION BETWEEN VEHICLES IN A COMMUNICATION SYSTEM AND A COMMUNICATION DEVICE FOR THE SAME}
본 발명은 통신 시스템에서 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 안테나의 빔 패턴을 이용하여 특정 방향으로만 안전 메시지를 전송하는 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치에 관한 것이다.
최근, 능동형 차량 안전 시스템에서 애드 혹 네트워킹(ad-hoc networking)을 이용하여 차량들 사이에 안전 정보를 전달하는 방법이 사용되고 있다. 단일 홉(single hop) 통신을 사용하면 안전 정보할 때 통신 거리에 제약이 있으므로, 멀티 홉(multi hop) 통신을 이용하여 안전 정보의 전달 거리를 증가시킨다.
예를 들어 사고를 목격한 차량은 후방의 차량들로 상기 사고 사실을 알리는 안전 메시지를 전송하여 후속 사고를 미연에 방지한다. 이러한 통신 시스템의 구조는 아래의 도 1과 같다.
도 1은 종래의 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 특정 차량(100)이 사고 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하여 브로드캐스팅(broadcasting)한다. 즉, 상기 안전 메시지가 차량(100)의 주변에 있는 모든 차량들로 전송된다. 결과적으로, 상기 안전 메시지를 수신하지 않아도 되는 영역, 예를 들어 반대 차선의 차량들에게도 상기 안전 메시지가 전달되어 상기 통신 시스템의 네트워크 부하를 증가시킬 수 있다. 특히, 교통이 밀집된 지역에서는 각 차량들이 브로드캐스팅 방법으로 해당 메시지를 출력하면, 네트워크 부하가 급격히 증가되어 도 1에 도시된 바와 같이 통신 장애가 발생할 수 있다. 따라서, 안전 메시지를 수신하여야 할 차량도 상기 안전 메시지를 수신하지 못할 경우도 발생할 수 있다.
또한, 상기 브로드캐스팅 방법은 사방으로 안전 메시지를 출력시켜야 하므로 전력의 낭비를 초래하고, 이로 인하여 짧은 거리만 전송 가능하다. 결과적으로, 상기 안전 메시지를 후방 차량들로 전송시 많은 멀티 홉을 거쳐야 하는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 교통 밀집 지역에서도 네트워크 부하를 감소시켜서 안전 메시지를 원활하게 전송할 수 있는 차량간 정보 전달 방범 및 이를 위한 통신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 특정 방향으로만 빔 패턴을 출력하여 전력 소비를 감소시키는 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량간 정보 전달 방법은 제 1 차량이 제 1 안전 메시지를 후방의 적어도 하나의 제 2 차량으로 포워딩하는 단계; 및 상기 제 2 차량이 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석하고, 분석 결과에 따른 특정 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 차량은 특정 방향으로만 빔 패턴을 형성하여 특정 영역의 제 2 차량으로만 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량간 정보 전달 방법은 제 1 차량이 그의 위치 정보를 이용하여 수신 영역을 설정하는 단계; 상기 제 1 차량은 상기 수신 영역에 대한 정보를 가지는 제 1 안전 메시지를 후방의 적어도 하나의 제 2 차량으로 포워딩하는 단계; 및 상기 제 2 차량은 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석하여 상기 수신 영역에 해당하면 상기 제 1 안전 메시지를 유효한 메시지로서 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 안전 메시지를 출력하는 차량에 설치된 통신 장치는 특정 방향으로 빔 패턴을 출력하는 스마트 안테나; GPS 위성으로부터 위치 정보를 획득하여 수신 영역을 설정하는 수신 영역 설정부; 및 상기 설정된 수신 영역에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 안전 메시지를 후방의 차량들로 포워딩하는 메시지부를 포함한다. 여기서, 상기 차량은 상기 안전 메시지를 상기 빔 패턴이 형성된 방향으로만 포워딩한다.
본 발명에 따른 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치는 스마트 안테나를 이용하여 특정 방향으로만 안전 메시지를 포워딩하므로, 통신 시스템의 네트워크 부하를 감소시킬 수 있으며, 그 결과 통신 장애가 발생하지 않아서 상기 안전 메시지가 전달되고자 하는 차량으로 원활하게 전달될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량간 정보 전달 방법 및 이를 위한 통신 장치가 특정 방향으로만 안전 메시지를 전송하므로, 전력 소비가 감소할 수 있는 장점이 있다.
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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 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 출원에서, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명의 통신 시스템은 차량들 사이에 정보를 전달하며, 예를 들어 차선 변경을 하고자 하는 차량 또는 사고 및 기타 위험 요소(혼잡, 결빙, 낙석 등)를 목격한 차량 등은 이러한 사실을 알리는 안전 메시지를 특정 방향의 차량들로 전송시킨다. 여기서, 상기 차량들은 DSRC, IEEE 802.11p, 무선 랜 등과 같은 다양한 통신 방법을 통하여 교신한다. 또한, 상기 차량은 이동 가능하고 교신 가능하는 한 특별 하게 제한되지 않는다.
차량이 급브레이크 제동을 걸고자 경우 또는 차선 변경을 하고자 하는 경우 등에는 안전 메시지를 원거리까지 전송할 필요가 없으므로, 상기 차량은 단입 홉(single hop) 방식을 이용하여 이웃하는 차량 또는 직후방의 차량에만 상기 안전 메시지를 전달시킨다.
반면에, 사고 등을 목격한 차량은 후발 사고를 미연에 방지하기 위하여 원거리에 있는 후방 차량들까지 안전 메시지를 전달하여야 하므로, 단일 홉 방식이 아닌 멀티 홉(multi hop) 방식, 대표적으로는 애드 혹(ad-hoc) 방식을 통하여 안전 메시지를 후방 차량들로 전송한다.
다만, 차량이 안전 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식을 통하여 전송하면, 상기 안전 메시지들을 수신하지 않아도 되는 차량들에게까지 전송되어서 통신 장애를 일으킬 수 있다. 특히, 차량이 밀집된 지역에서는 통신 장애가 빈번하게 일어날 수 있다.
따라서, 본 실시예의 차량간 통신 시스템은 후술하는 바와 같이 특정 방향으로만 안전 메시지를 포워딩(forwarding)하여 차량의 통신 장애를 해소시키며, 즉 네트워크 부하를 감소시킨다.
이하, 차량간 통신 시스템에서 상기 통신 장애를 해소하기 위한 차량간 정보 전달 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 차량간 통신 시스템에서 사고를 목격하거나 사고가 발생한 제 1 차량(200)은 이러한 사고 사실을 알리는 제 1 안전 메시지를 생성하여 후방의 제 2 차량들(204)로 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 차량(200)은 스마트 안테나를 이용하여 특정 방향으로의 빔 패턴(202)을 형성하고, 상기 제 1 안전 메시지를 빔 패턴(202)을 통하여 포워딩한다. 결과적으로, 상기 제 1 안전 메시지가 빔 패턴(202)에 포함된 제 2 차량들(204)로만 포워딩한다. 일반적으로, 사고시에는 상당히 먼 위치에 있는 제 2 차량들(204)에도 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩해야 하므로, 제 1 차량(200)은 높은 이득(gain)을 가지고 상기 스마트 안테나를 동작시켜 빔 패턴(202)을 도 2에 도시된 바와 같이 길게 출력시킨다. 바람직하게는, 제 1 차량(200)은 동일 방향으로 주행하는 제 2 차량들(204)에만 상기 제 1 안전 메시지가 포워딩되도록 빔 패턴(202)을 형성한다. 결과적으로, 예를 들어 반대 차선에 존재하는 차량들(210 및 214)로는 상기 안전 메시지가 포워딩되지 않으므로, 차량들(210 및 214)은 통신 장애 없이 원활하게 다른 차량들과 교신할 수 있다.
본 실시예의 차량간 통신 시스템에서 예를 들어 차선을 변경하고자 하는 제 3 차량(210)은 사고를 목격한 제 1 차량(200)과는 달리 도 2에 도시된 바와 같이 이웃하는 제 4 차량들(214)로만 차선 변경을 알리는 제 2 안전 메시지를 전송하면 된다. 따라서, 제 3 차량(210)은 그의 스마트 안테나를 이용하여 작은 빔 패턴(212)을 형성한 후 단일 홉 방식을 통하여 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩한다.
요컨대, 본 실시예의 통신 시스템은 스마트 안테나를 이용하여 특정 방향으 로만 빔 패턴을 형성한 후 해당 안전 메시지를 전송한다. 특히, 안전 메시지를 원거리에 있는 차량으로 전송하여야 할 경우에는 폭이 좁고 길이가 긴 빔 패턴을 형성하고, 안전 메시지를 가까운 차량에 전송하여야 할 경우에는 폭이 넓고 길이가 작은 빔 패턴을 형성한다. 즉, 상기 통신 시스템의 차량은 해당 빔 패턴의 방향 및 형태를 임의로 조정하여 원하는 영역으로만 안전 메시지를 전송한다.
종래의 통신 시스템에서는 브로드캐스팅을 위하여 전방향성의 빔 패턴을 사용하였으며, 그로 인하여 통신 장애 및 전력의 낭비를 초래하였다.
그러나, 본 발명의 통신 시스템에서는 특정 방향으로만 빔 패턴을 형성하여 사용하므로, 통신 장애가 발생하지 않을 뿐만 아니라 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 통신 시스템이 동일한 전력으로 더 먼 거리의 차량들까지 안전 메시지를 전송할 수 있으므로, 멀티홉 전달시 적은 홉 수로 안전 메시지가 전달될 수 있어서 더 효율적으로 사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
위에서 설명하지는 않았지만, 상기 스마트 안테나는 복수의 방사체들로 구성될 수 있으며, 상기 방사체들로 급전되는 전력의 양을 가변시킴에 의해 빔 패턴의 방향 및 크기를 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 통신 시스템의 차량은 사고 발생한 경우 등에 운전자가 수동으로 조작함에 의해 안전 메시지를 포워딩하거나 자동으로 상기 안전 메시지를 포워딩할 수도 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 차량간 통신 시스템에서 제 1 차량(300)은 그의 위치 정보를 예를 들어 GPS 위성을 이용하여 파악하고, 주행 방향 및 상기 위치 정보를 고려하여 특정 수신 영역(302)을 설정한다.
이어서, 제 1 차량(300)은 수신 영역(302)에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 후방의 제 2 차량들(304)로 포워딩한다. 여기서, 상기 포워딩 방법으로는 다양한 방법이 존재할 수 있지만 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 빔 패턴(400)을 이용하여 안전 메시지를 포워딩한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 빔 패턴(400)은 수신 영역(302)을 전부 포함할 수 있도록 구현될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 수신 영역(302) 보다 작게 구현될 수도 있다. 여기서, 수신 영역(302)은 빔 패턴(400)의 불안정을 보완하는 역할을 수행한다.
계속하여, 각 제 2 차량들(304)은 상기 포워딩된 안전 메시지를 분석하고, 상기 분석 결과와 자신의 위치 정보 및 주행 방향을 비교하여 자신이 수신 영역(302)에 위치해 있는 지의 여부를 파악한다.
제 2 차량(304)이 수신 영역(302)에 위치해 있는 경우 제 2 차량(304)은 상기 포워딩된 안전 메시지를 유효한 메시지로서 처리하고, 상기 안전 메시지에 따른 적절한 동작을 수행한다. 예를 들어, 사고가 발생하였음을 알리는 안전 메시지인 경우, 제 2 차량(304)은 전방에 사고가 발생하였음을 운전자에게 소리 및 영상으로 알리고, 자동으로 속도를 줄이는 동작을 수행할 수도 있다.
반면에, 제 2 차량(304)이 수신 영역(302)에 위치해 있지 않은 경우, 제 2 차량(304)은 상기 포워딩된 안전 메시지를 유효하지 않은 메시지로 파악하고 상기 안전 메시지를 폐기 또는 삭제 처리할 수 있다.
요컨대, 본 실시예의 차량간 통신 시스템에서 후방의 차량들 중 수신 영역에 위치하는 차량만이 전방의 차량으로부터 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신하고, 상기 수신된 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 그의 후방 차량들로 다시 포워딩할 수 있다. 즉, 상기 수신 영역에 위치해 있지 않은 차량이 상기 제 1 안전 메시지를 무시하고 더 이상의 통신을 수행하지 않으므로, 종래의 통신 시스템에 비하여 네트워크 부하가 상당히 감소할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 통신 시스템에서 통신 장애가 발생하지 않을 수 있다.
이하, 주행 방향을 판단하는 과정을 간략히 살펴보겠다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 방향을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 방향을 판단하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 방향은 9개의 방향들(정지된 상태, N, NE, E, SE, S, WS, W, NW)로 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 차량의 주행 방향은 9개의 방향들로 정해지지 않고 360°를 기준으로 실제 방위각 정보로 정해질 수도 있다. 이 경우, 상기 차량은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 위치 정보를 활용하여 얻은 이동방향 방위각을 기준으로 양쪽 방향 25°만큼(총 50°)의 방향을 동일한 주행 방향으로 판단할 수 있다. 예를 들어 상기 차량의 이동 방위각 27°일 경우 후방 차량중 자 신의 방위각이 (27° ± 25°)에 속하는 차량만이 동일한 방향으로 주행하고 있다고 판단할 수 있다. 물론, 25°로 제한되지는 않으며, 이러한 주행 방향 판단의 기준이 되는 각도는 상기 차량의 속도 및 도로의 상황에 따라 달라질 것이다.
멀티 홉 전송시, 제 1 안전 메시지를 수신한 차량은 상기 제 1 안전 메시지에 포함된 전방 차량의 위치 정보를 자신의 위치 정보로 대체한 후 그의 후방 차량들로 해당 안전 메시지를 포워딩한다. 따라서, 커브길 및 교차로의 경우에도 차량은 안전 메시지의 전달 방향을 유연하게 변화시켜 안전 메시지를 포워딩할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 차량간 통신 시스템에서 멀티 홉에 따른 차량간 정보 전송 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 홉 전송시 차량간 정보 전송 과정을 도시한 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 메시지의 포맷을 도시한 블록도이다. 도 9는 전송 거리에 따른 안전 메시지 수신 확률을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 예를 들어 사고를 목격한 제 1 차량은 자동으로 또는 수동으로 제 1 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 스마트 안테나로부터 출력된 빔 패턴을 통하여 포워딩한다(S700).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 8에 도시된 바와 같이 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Area Info 필드, Time Stamp 필드, Sequence number 필드 및 data 필드를 포함할 수 있 다.
상기 Sender ID 필드는 최초로 안전 메시지를 포워딩하는 차량, 즉 상기 제 1 차량의 식별자 정보를 가지며, 상기 Type 필드는 어플리케이션(application)에 따라 달라질 수 있는 안전 메시지의 종류를 구별하기 위한 필드이다. 상기 Sender 방향 필드는 상기 안전 메시지를 포워딩한 제 1 차량 또는 포워더의 주행 방향 정보를 포함하고, 상기 Sender 위치 필드는 상기 제 1 차량의 위치 또는 포워더의 위치(예를 들어, 경도 및 위도 좌표) 정보를 가진다. 상기 Area Info 필드는 수신 영역에 대한 정보를 포함하고, 상기 Time stamp 필드는 상기 안전 메시지의 송신시의 시간 정보를 포함한다. 상기 Sequence number 필드는 안전 메시지 발생시마다 1씩 카운팅하여 해당 안전 메시지를 식별하는 역할을 수행하며, 상기 data 필드는 각종 데이터, 특히 사고 정보를 가진다.
이어서, 상기 제 1 차량의 후방 차량인 제 2 차량은 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석한다(S702). 상세하게는, 상기 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지를 분석하여 상기 제 1 차량의 위치 정보, 주행 정보 및 수신 영역에 대한 정보를 검출하고, 상기 제 1 차량의 정보들과 자신의 해당 정보들을 비교하여 자신이 상기 수신 영역에 위치해 있는 지의 여부, 동일한 방향으로 주행하는 지의 여부 등을 파악한다.
계속하여, 상기 제 2 차량은 예를 들어 아래의 표 1에 보여지는 바와 같은 재전송 확률에 따라 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 그의 후방에 있는 제 3 차량들로 포워딩한다(S704). 물론, 상기 제 2 차량도 그의 스마 트 안테나를 이용하여 특정 방향으로만 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩한다.
상대
거리(m)		 100이하 100-120 120-140 140-160 160-180 180-200 200-220 220이상
재전송
확률(p)		 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0
우선 도 9를 참조하면, 거리에 따라 안전 메시지의 수신 확률이 달라진다. 도 9는 1대의 차량만이 도로 위를 주행할 경우의 메시지 수신 확률 곡선(900)과 4대의 차량들이 도로 위로 주행할 경우의 메시지 수신 확률 곡선(902)을 도시하였다.
4대의 차량이 주행한다고 가정할 때, 제 2 차량이 제 1 차량으로부터 220m 이상으로 떨어져 있을 경우, 상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신할 확률은 80% 이하가 된다.
따라서, 본 실시예의 차량간 정보 전달 방법은 수신 확률이 떨어지는 지점에 있는 차량들, 예를 들어 220m 이상 떨어진 제 2 차량들은 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않는 것으로 가정한다. 또한, 멀티 홉 전송을 고려할 때 상기 제 1 차량으로부터 원거리에 있는 제 2 차량이 그의 후방에 있는 제 3 차량들로 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 것이 멀티 홉 수를 줄이는 등 다양한 잇점이 있으므로, 상기 제 1 차량으로부터 근거리에 있는 제 2 차량, 예를 들어 100m 이하로 떨어진 제 2 차량들은 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않는 것으로 가정한다.
그런 후, 위 표 1에 보여지는 바와 같이 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어진 제 2 차량일 수록 재전송 확률을 높게 설정한다. 결과적으로, 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어진 제 2 차량일 수록 해당 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩할 확률이 높아진다. 상세하게는, 예를 들어 사고를 목격한 제 1 차량은 동일한 제 1 안전 메시지를 예를 들어 1초 간격으로 반복적으로 포워딩할 수 있으며, 이 경우 상기 제 2 차량들은 상기 제 1 안전 메시지가 수신된 경우 그에 설정된 재전송 확률에 따라 해당 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩한다. 예를 들어, 140-160m에 위치한 제 2 차량은 10번의 제 1 안전 메시지가 수신된 경우, 7번만 제 2 안전 메시지를 후방의 차량들로 포워딩한다.
요컨대, 본 실시예의 차량간 정보 전달 방법에서는 모든 제 2 차량들에 대하여 안전 메시지를 재전송하도록 요구하지는 않으며, 유효 수신 확률 범위(예를 들어, 80% 이상의 수신 확률)에 있는 제 2 차량들에 대하여만 재전송 확률을 설정한다. 특히, 상기 유효 수신 확률 범위에 있는 제 2 차량들에 대하여는 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어질 수록 재전송 확률을 높게 설정하여 정보 전달의 효율성을 향상시킨다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴의 형태를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 예를 들어 사고를 목격한 제 1 차량은 자동 또는 수동으로 제 1 안전 메시지를 생성하고(S1000), 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 포워딩한다(S1002).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 8에 도시된 바와 같이 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Area Info 필드, Time Stamp 필드, Sequence number 필드 및 data 필드를 포함할 수 있다.
이어서, 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신한 적어도 하나의 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지를 분석하여 자신이 상기 제 1 차량의 후방에 있는 지의 여부, 상기 제 1 차량과 동일 방향으로 주행하는 지의 여부, 수신 영역에 위치하는 지의 여부 등을 검출한다(S1004). 상세하게는, 상기 제 2 차량은 상기 Sender ID 필드를 통하여 최초로 안전 메시지를 포워딩한 차량이 상기 제 1 차량임을 파악하고, 상기 Sender 방향 필드와 상기 Sender 위치 필드를 자신이 GPS 위성으로부터 획득한 위치 정보와 비교하여 동일한 진행 방향으로 진행하는 지의 여부 및 상기 제 1 차량의 후방에 위치하는 지의 여부를 검출하며, 상기 Area Info 필드를 자신의 위치 정보와 비교하여 자신이 상기 수신 영역에 위치하는 지의 여부를 파악한다. 다만, 도 10에서는 상기 제 2 차량들이 상기 제 1 차량의 후방에 위치하고 상기 수신 영역에 위치한다고 가정한다.
계속하여, 상기 제 2 차량들은 해당 지연 시간을 검출하고, 상기 계산된 지연 시간이 경과하였는 지의 여부를 판단한다(S1006).
예를 들어, 아래의 표 2에 도시된 바와 같이 지연 시간이 설정되었다고 가정하자.
상대
거리(m)		 120 이하 120-160 160-200 200-240 240-280 280-320 320 이상
지연
시간(ms)		 10 8 6 4 2 0 전송
안함
위 표 2에 보여지는 바와 같이, 상기 제 2 차량들에 대한 지연 시간을 각기 다르게 설정한다. 바람직하게는, 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어진 제 2 차량일 수록 지연 시간을 짧게 설정한다. 다만, 도 9에 도시된 바와 같이 320m 이상에서는 메시지 수신 확률이 50% 이하가 되므로, 320m 이상 떨어진 제 2 차량이 그의 후방 차량들로 해당 안전 메시지를 포워딩할 경우 후방 차량들로의 메시지 전달 확률이 오히려 더 저하될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 차량으로부터 320m 이상 떨어진 제 2 차량은 해당 안전 메시지를 재전송하지 않는 것으로 설정한다. 또한, 320m 이하의 범위에서 멀리 떨어진 제 2 차량일 수록 지연 시간을 짧게 설정하여 상기 제 1 차량으로부터 가장 먼 거리에 있는 제 2 차량이 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩하도록 한다.
상기 제 2 차량들 중 해당 지연 시간이 경과한 제 2 차량은 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩한다(S1008). 표 2의 지연 시간을 고려할 때, 320m 이내의 제 2 차량들 중 상기 제 1 차량으로부터 가장 먼 거리(280-320m)에 있는 제 2 차량이 가장 빠르게(제 1 안전 메시지 수신 후 즉시) 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 안전 메시지는 도 8에 도시된 바와 같이 Sender ID 필드, Type 필드, Sender 방향 필드, Sender 위치 필드, Area Info 필드, Time Stamp 필드, Sequence number 필드 및 data 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드, Type 필드, Sequence number 필드 및 data 필드는 상기 제 1 안전 메시지와 동일하게 유지되는 반면에, Sender 방향 필드는 상기 제 2 차량의 주행 방향 정보로 대체되고, 상기 Sender 위치 필드는 상기 제 2 차량의 위치 정보로 대체된다. 또한, 상기 Area Info 필드의 수신 영역 정보는 상기 제 2 차량의 위치와 주행 방향 정보에 따라 교체된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 해당 지연 시간이 경과한 제 2 차량은 도 11에 도시된 바와 같이 후방으로의 빔 패턴(1104) 및 전방으로의 빔 패턴(1106)을 출력할 수 있다. 결과적으로, 상기 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 빔 패턴들(1104 및 1106)이 형성된 후방 영역 및 전방 영역으로 동시에 포워딩할 수 있다. 여기서, 빔 패턴들(1104 및 1106)은 동일한 패턴일 수도 있고, 서로 다른 패턴일 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 2 차량은 빔 패턴(1104)을 형성하여 상기 제 2 안전 메시지를 후방으로 포워딩하고, 그런 후 빔 패턴(1106)을 형성하여 상기 제 2 안전 메시지를 전방으로 포워딩할 수 있다. 여기서, 빔 패턴들(1104 및 1106)은 동일한 패턴일 수도 있고, 서로 다른 패턴일 수도 있다.
상기 제 2 차량들 중 해당 지연 시간이 경과하지 않은 제 2 차량들은 해당 지연 시간이 경과하기 전에 상기 포워딩된 제 2 안전 메시지를 수신하게 된다(S1010).
이어서, 상기 제 2 안전 메시지를 수신한 제 2 차량들은 상기 제 2 안전 메시지가 중복 메시지인 지의 여부를 판단한다(S1012). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 차량들은 수신된 제 1 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드와 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드를 비교하여 중복 메시지인 지의 여부를 판단한다.
상기 제 1 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드와 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드가 일치하지 않으면, 상기 제 1 안전 메시지와 상기 제 2 안전 메시지가 서로 다른 메시지이므로 해당 지연 시간을 계속하여 대기한다.
반면에, 상기 제 1 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드와 상기 제 2 안전 메시지의 Sender ID 필드 및 Sequence number 필드가 일치하면, 상기 제 2 안전 메시지가 상기 제 1 안전 메시지와 동일한 메시지라 판단하여 상기 제 1 안전 메시지를 무시(폐기)한다(S1014). 즉, 상기 제 2 차량들은 중복 메시지가 수신됨에 따라 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩하지 않는다.
요컨대, 본 실시예의 차량간 정보 전달 방법은 거리를 기반으로 하여 상기 제 1 차량으로부터 먼 거리에 위치하는 제 2 차량이 해당 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩시키도록 제어한다. 다만, 메시지 수신 확률이 기준치보다 낮은 영역, 예를 들어 320m 이상 떨어진 거리에 있는 제 2 차량들은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않도록 설정된다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 순서도이다.
본 실시예의 차량간 정보 전달 방법의 전체적인 과정은 제 2 실시예(도 11)의 과정과 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하고 차이점만 설명하겠다.
거리만을 기반으로 설정된 지연 시간을 고려하여 안전 메시지를 포워딩했던 제 2 실시예에서와 달리, 본 실시예의 차량간 정보 전달 방법에서는 제 2 차량이 아래의 표 3과 같이 거리에 따른 지연 시간과 재전송 확률을 고려하여 제 2 안전 메시지를 포워딩한다.
상대
거리(m)		 100 이하 100-140 140-180 180-220 220-260 260-30 300 이상
재전송
확률		 0 0.7 0.8 0.9 1 1 0
지연
시간(ms)		 10 8 6 4 2 0 전송
안함
즉, 상기 제 2 차량은 거리 기반으로 하여 설정된 지연 시간이 경과되었는 지의 여부를 판단하고(S1206), 상기 지연 시간이 경과한 경우 재전송 확률에 따라 상기 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들 및 전방의 제 2 차량들로 포워딩한다(S1208).
도 13 및 도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 도면들이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬로우 메시지, 안전 메시지, 네이버 테이블 및 포워딩 테이블의 구조를 도시한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예의 통신 시스템에서 예를 들어 사고를 목격한 제 1 차량(1300)은 후방의 제 2 차량들(1304)로부터 각기 헬로우 메시지(Hello message)를 수신하고, 상기 수신된 헬로우 메시지들을 이용하여 제 1 안내 메시지를 제 2 차량들(1304)로 포워딩한다. 여기서, 제 2 차량들(1304)은 수신 영역에 위치하는 차량들 또는 빔 패턴이 형성된 영역에 위치하는 차량들이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지에는 제 2 차량들(1304) 중 포워딩하도록 지정된 차량(이하, 포워딩 차량이라 함)에 대한 정보가 포함된다. 이 경우, 제 2 차량들(1304) 중 포워딩 차량은 예를 들어 지연 시간이 경과한 후 후방의 제 3 차량들로 제 2 안전 메시지를 포워딩한다. 그러나, 제 2 차량들(1304) 중 포워딩 차량으로 지정되지 않은 차량들은 상기 수신된 제 1 안내 메시지를 무시한다.
요컨대, 경쟁적으로 안내 메지시를 후방의 차량들로 포워딩하는 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서와 달리, 본 실시예의 통신 시스템에서는 포워딩 차량으로 지정된 제 2 차량(1304)만이 후방의 제 3 차량들로 상기 제 2 안내 메시지를 포워딩한다. 여기서, 1대의 제 2 차량이 포워딩 차량으로서 설정될 수도 있고, 복수의 제 2 차량들이 포워딩 차량으로서 설정될 수도 있다. 다만, 상기 통신 시스템의 효율을 고려하여 3대 이상의 제 2 차량들이 포워딩 차량으로서 설정되지 않는 것이 바람직하다.
이하, 이러한 비경쟁적 방식의 정보 전달 과정을 상세하게 살펴보겠다.
도 14를 참조하면, 제 1 차량(1300)은 제 2 차량들(1304)로부터 각기 출력된 헬로우 메시지들을 수신한다(S1400). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헬로우 메시지는 도 15(A)에 도시된 바와 같이 type 필드, ttl 필드, protocol 필드, numfwd 필드, seq 필드, src 필드, dst 필드, loc 필드, dir 필드, 속도 필드, interval 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 type 필드는 헬로우 메시지인지 다른 메시지인 지의 여부를 나타내고, 상기 ttl 필드는 생존 시간(time to live)을 표시하며, 상기 protocol 필드는 브로드캐스팅인지 유니캐스팅인지의 여부를 나타낸다. 상기 numfwd 필드는 상기 헬로우 메시지를 포워딩한 포워더(forwarder)의 번호를 표시하고, 상기 seq 필드는 패킷 시퀀스(packet sequence)를 나타내며, 상기 src 필드는 상기 헬로우 메시지를 포워딩한 포워더의 식별자(ID)를 표시한다. 상기 dst 필드는 목적지의 식별자를 나타내고, 상기 loc 필드는 상기 포워더의 위치를 표시하며, 상기 dir 필드는 상기 포워더의 이동 방향을 나타내고, 상기 interval 필드는 상기 헬로우 메시지 전송 interval을 표시한다. 물론, 상기 헬로우 메시지는 도 15(A)의 구조로 한정되지는 않는다.
이어서, 제 1 차량(1300)은 상기 수신된 헬로우 메시지들을 이용하여 네이버 테이블(Neighbor table)을 생성하고, 상기 생성된 네이버 테이블을 이용하여 포워딩 테이블(Forwarding table)을 생성한다(S1402). 여기서, 상기 네이버 테이블은 상기 헬로우 메시지들을 전송한 제 2 차량들(1304)에 대한 정보를 가지며, 상기 포워딩 테이블은 예를 들어 도 15(D)에 도시된 바와 같이 상기 네이버 테이블에 등록된 제 2 차량들(1304) 중 후방으로 안전 메시지를 전송할 차량들에 대한 정보를 저장한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 네이버 테이블은 도 15(C)에 도시된 바와 같이 ID 필드, Seq 필드, Pos 필드, Speed 필드, dir 필드, dis 필드 및 Ift 필드를 포함할 수 있다. 즉, 차량별로 그의 ID, 번호, 위치, 속도, 방향, 거리 및 노드 삭제 여부를 결정하는 링크 지속 시간이 상기 네이버 테이블에 기록된다.
또한, 상기 포워딩 테이블은 fwd ID 필드 및 cost 필드를 포함한다. 즉, 차량별로 그의 ID 및 비용 함수가 상기 포워딩 테이블에 기록된다. 예를 들어, cost는 제 1 차량(1300)과 제 2 차량(1304) 사이의 거리일 수 있으며, 이 경우 거리가 먼 제 2 차량(1304)에 대한 정보가 상기 포워딩 테이블의 상위 레벨에 위치하게 된다.
계속하여, 제 1 차량(1300)은 제 1 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 제 1 안전 메시지를 스마트 안테나로부터 출력된 빔 패턴 영역으로 포워딩한다(S1404). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안전 메시지는 도 15(B)에 도시된 바와 같이 type 필드, ttl 필드, protocol 필드, numfwd 필드, seq 필드, src 필드, dst 필드, loc 필드, dir 필드, 후방으로 안전 메시지를 포워딩할 차량에 대한 정보를 가지는 필드(f1 및 f2) 및 데이터 필드를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 안전 메시지는 포워딩 차량으로서 하나 이상의 제 2 차량(1304)에 대한 정보를 가진다. 여기서, 포워딩 차량인 제 2 차량(1304)에 대한 정보는 상기 포워딩 테이블의 차량들에 대한 정보 중 비용 함수(cost)가 높은 적어도 하나의 제 2 차량(1304)에 대한 정보이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비용 함수(cost)가 거리의 함수인 경우, 제 1 차량(1300)으로부터 먼 거리에 있는 제 2 차량들(1304)이 포워딩 차량으로서 지정된다. 다만, 도 9에 도시된 바와 같이 320m 이상 떨어진 제 2 차량(1304)은 메시지 수신 확률이 50% 이하로 낮아지므로, 아래의 표 4와 같이 320m 이내의 거리에서 제 1 차량(1300)으로부터 먼 거리에 있는 제 2 차량(1304)이 포워딩 차량으로서 지정된다.
우선 순위 노드 번호 상대 거리(m) 지연 시간(ms)
1 29 297 1
2 27 281 3
위 표 4에 보여지는 바와 같이, 제 1 차량은 320m 이내의 거리에서 먼 거리에 있는 제 2 차량들(1304)을 포워딩 차량으로서 지정한다. 다만, 포워딩 차량들(1304)에 대한 우선 순위를 설정하며, 상기 우선 순위는 지연 시간으로서 조정한다. 바람직하게는, 제 1 차량(1300)으로부터 더 멀리 떨어진 제 2 차량(1304)을 최우선 순위의 포워딩 차량으로 지정하고, 다른 제 2 차량(1304)을 차순위 포워딩 차량으로서 지정한다. 물론, 297m 거리에 있는 제 2 차량(1304)만이 포워딩 차량으로서 지정될 수도 있지만, 최우선 순위를 가지는 제 2 차량(1304)이 제 1 안전 메시지를 수신하지 못할 경우가 생기므로, 차순위 포워딩 차량을 설정하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 제 1 안전 메시지를 수신한 제 2 차량들(1304)은 자신의 네이버 테이블 및 포워딩 테이블을 생성한다(S1406). 물론, 상기 제 1 안전 메시지의 분석을 통하여 포워딩 차량으로서 지정된 제 2 차량들(1304)만이 상기 네이버 테이블 및 상기 포워딩 테이블을 생성할 수도 있다. 여기서, 상기 네이버 테이블 및 상기 포워딩 테이블 생성 과정은 단계 S1402에서와 동일하게 수행된다.
계속하여, 제 2 차량(1304)은 다른 제 2 차량(1304)으로부터 안전 메시지를 수신하였는 지의 여부를 판단한다(S1408). 상세하게는, 최우선 포워딩 차량이 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 해당 지연 시간만큼 대기한 후 포워딩한 경우, 차순위 포워딩 차량이 상기 제 2 안전 메시지를 수신할 것이다. 물론, 이 경우는 상기 최우선 포워딩 차량이 후방으로의 빔 패턴 및 전방으로의 빔 패턴을 형성한 후 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩할 것이다.
다른 제 2 차량(1304)으로부터 안전 메시지를 수신하지 않은 경우, 기설정된 지연 시간이 경과하였는 지의 여부가 판단된다(S1410).
상기 지연 시간이 경과되지 않은 경우에는 다른 제 2 차량(1304)으로부터 안전 메시지가 수신되는 지의 여부를 다시 판단한다(S1408).
반면에, 상기 지연 시간이 경과된 경우에는, 해당 제 2 차량(1304)은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩한다(S1412). 물론, 이 경우에는 다른 제 2 차량들(1304)은 상기 제 2 안전 메시지를 수신할 것이기 때문에 후방으로 해당 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않을 것이다.
단계 S1408로 다시 살펴보면, 다른 제 2 차량(1304)으로부터 안전 메시지를 수신한 경우, 해당 제 2 차량(1304)은 상기 제 2 안전 메시지가 상기 제 1 안전 메시지와 동일한 내용의 메시지인지, 즉 중복 메시지인 지의 여부를 판단한다(S1414).
상기 수신된 안전 메시지가 중복 메시지가 아닌 경우, 단계 S1410이 수행된다.
반면에, 상기 수신된 안전 메시지가 중복 메시지인 경우, 제 2 차량(1304)은 상기 제 1 안전 메시지를 무시하거나 삭제한다(S1416).
요컨대, 본 실시예의 제 1 차량(1300)은 상기 헬로우 메시지들의 분석을 통하여 포워딩할 제 2 차량(1304)을 지정하고 이에 대한 정보를 가지는 제 1 안전 메시지를 제 2 차량(1304)으로 포워딩한다. 이어서, 포워딩 차량으로 지정된 제 2 차량들(1304) 중 하나만이 해당 지연 시간을 대기한 후 상기 제 2 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 포워딩한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 최우선 포워딩 차량은 후방으로만 빔 패턴을 형성한 후 제 2 안전 메시지를 포워딩할 수 있다. 이 경우에는, 차순위 포워딩 차량이 상기 최우선 포워딩 차량으로부터 전송된 제 2 안전 메시지를 수신하지 못하기 때문에, 상기 차순위 포워딩 차량 또한 해당 지연 시간을 대기한 후 해당 제 2 안전 메시지를 전송할 것이다. 물론, 이 경우 네트워크 부하가 증가될 수는 있지만, 2대 정도의 제 2 차량들(1304)만이 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하므로 상기 네트워크의 부하를 거의 증가시키지 않을 것이다.
도 16은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 도면들이다.
본 실시예의 차량간 정보 전달 방법의 전체적인 과정은 제 2 실시예(도 11)의 과정과 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하고 차이점만 설명하겠다.
거리로부터 계산된 지연 시간만을 기반으로 하여 안전 메시지를 포워딩했던 제 2 실시예에서와 달리, 본 실시예의 차량간 정보 전달 방법에서는 제 2 차량이 아래의 표 5와 같이 거리에 따른 지연 시간과 백오프 시간(Backoff Time)을 기반으로 하여 제 2 안전 메시지를 포워딩한다. 여기서, 상기 백오프 시간은 802.11a 표준에서 정의된 지표로서, 경쟁적 데이터 전송 방식에서 충돌 회피를 의해 설정된 시간이다.
다만, 802.11a에서는 상기 백오프 시간이 거리 등에 관계없이 랜덤(random)하게 설정되었으나, 본 실시예의 차량간 통신 시스템에서는 제 2 차량이 제 1 차량으로부터 멀리 떨어질 수록 CWmin값을 작게 설정한다. 상세하게는, 상기 백오프 시간은 [0, CWmin] 사이의 랜덤값으로 설정되며, 이 경우 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어질 수록 CWmin값을 작게 설정한다. 결과적으로, 상기 제 1 차량으로 멀리 떨어질 수록 상기 백오프 시간으로 작은 값이 설정될 가능성이 높으므로, 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어질 수록 안전 메시지가 후방의 제 3 차량들로 먼저 포워딩될 가능성이 높다.
다만, 상기 백오프 시간을 거리에 따라 설정하여도 상기 백오프 시간이 랜덤하게 발생하므로, 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어진다 하여도 안전 메시지가 먼저 포워딩되지 않을 수도 있다. 따라서, 본 발명의 통신 시스템에서는 아래의 표 5와 같이 백오프 시간과 지연 시간을 동시에 사용하여 위의 문제를 보완한다.
상대
거리(m)		 200 이하 200-210 210-240 240-270 270-300 300-330 330-360 360 이상
지연
시간(ms)		 전달안함 8 6 4 2 1 0 전달안함
CWmin 15 13 11 9 7 5
위 표 5에 보여지는 바와 같이, CWmin값이 상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어질 수록 작아질 뿐만 아니라 지연 시간 또한 상기 제 2 차량이 멀어질 수록 작게 설정된다. 결과적으로, 상기 백오프 시간만 설정될 때에 비하여, 상기 제 1 차량으로부터 멀리 떨어진 제 2 차량이 해당 안전 메시지를 후방의 제 3 차량들로 먼저 포워딩할 확률이 높아진다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치를 도시한 블록도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예의 차량에 설치된 통신 장치는 제어부(1700), 무선 송수신부(1702), 스마트 안테나(1704), 방사 패턴 제어부(1706), GPS 수신부(1708), 주행 정보 처리부(1710), 수신 영역 설정부(1712), 테이블 관리부(1714), 메시지부(1716), 전송 판단부(1718) 및 타이밍부(1720)를 포함한다.
무선 송수신부(1704)는 다른 차량과 무선 송수신하는 통로로서, 차량들은 예를 들어 WDSRC, IEEE 802.11p, 무선 랜 등을 통하여 정보를 교환한다.
스마트 안테나(1704)는 특정 방향의 빔 패턴을 출력시키며, 특정 구조로 제한되지 않는다.
방사 패턴 제어부(1706)는 스마트 안테나(1704)의 빔 패턴을 자동으로 또는 수동으로 제어하여 적절하게 가변시킨다.
GPS 수신부(1708)는 GPS 위성으로부터 차량의 위치 정보를 획득한다.
주행 정보 처리부(1710)는 차량의 주행 정보를 처리하는 부분으로서, GPS 정보부(1730), 주행 방향 판단부(1732) 및 위치 정보 처리부(1734)를 포함한다.
GPS 정보부(1730)는 GPS 수신부(1708)를 통하여 전송되는 위치 정보를 관리한다.
위치 정보 처리부(1732)는 GPS 정보부(1730)로 전송된 위치 정보를 적절한 방식으로 처리하며, 주행 방향 판단부(1732)는 상기 위치 정보를 통하여 현재 차량의 주행 방향 및 주행 속도를 판단한다. 물론, 주행 방향 판단부(1732)는 별도의 지도를 포함하고 있어 상기 위치 정보와 상기 지도를 이용하여 상기 차량의 주행 방향 및 주행 속도 등을 판단할 수도 있다.
수신 영역 설정부(1712)는 GPS 수신부(1708)를 통하여 전송된 위치 정보, 헬로우 메시지 등을 이용하여 수신 영역을 설정한다. 여기서, 상기 수신 영역은 후방 차량의 속도, 거리차 및 주행 방향을 고려하여 설정된다.
테이블 관리부(1714)는 네이버 테이블 및 포워딩 테이블을 관리(생성, 갱신, 저장 등)한다.
메시지부(1716)는 헬로우 메시지 및 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 메시지들을 무선 송수신부(1702)를 통하여 다른 차량으로 포워딩한다.
전송 판단부(1718)는 지연 시간 등을 계산하고, 중복 메시지 여부를 판단하며, 상기 안전 메시지를 포워딩할 지의 여부를 결정한다.
타이밍부(1720)는 상기 지연 시간이 경과하는 지를 체크한다.
제어부(1700)는 상기 통신 장치의 구성 요소들의 동작을 전반적으로 제어한다.
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.
도 1은 종래의 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 방향을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 방향을 판단하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 홉 전송시 차량간 정보 전송 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 메시지의 포맷을 도시한 블록도이다.
도 9는 전송 거리에 따른 안전 메시지 수신 확률을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴의 형태를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 순서도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 도면들이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬로우 메시지, 안전 메시지, 네이버 테이블 및 포워딩 테이블의 구조를 도시한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량간 정보 전달 과정을 도시한 도면들이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에 사용되는 차량에 설치된 통신 장치를 도시한 블록도이다.

Claims (17)

  1. 제 1 차량이 제 1 안전 메시지를 후방의 적어도 하나의 제 2 차량으로 포워딩하는 단계; 및
    상기 제 2 차량이 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석하고, 분석 결과에 따른 특정 동작을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 차량은 특정 방향으로만 빔 패턴을 형성하여 특정 영역의 제 2 차량으로만 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차량은 스마트 안테나를 이용하여 특정 방향으로만 상기 빔 패턴을 출력시키는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 1 차량은 후방 영역 중 상기 제 1 안전 메시지를 수신할 제 2 차량들의 영역인 수신 영역을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 차량은 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석하여 상기 수신 영역에 해당하면 상기 제 1 안전 메시지를 유효한 메시지로서 처리하고 상기 수신 영역에 해당하지 않으면 상기 제 1 안전 메시지를 무시하는 단계를 더 포함하는 차량간 정보 전달 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 2 차량들에 재전송 확률을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 차량들은 상기 재전송 확률에 따라 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 그의 후방의 제 3 차량들로 포워딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 2 차량들 각각에 거리에 따른 지연 시간을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 차량들은 상기 제 1 안전 메시지를 수신한 때로터 자신에 설정된 지연 시간이 경과된 후에 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 그의 후방의 제 3 차량들로 포워딩하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 멀리 위치할 수록 상기 지연 시간은 짧아지나, 특정 수신율 이하의 영역에 위치한 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩할 차량으로 지정되지 않는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 특정 제 2 차량은 해당 지연 시간이 경과한 후에 상기 제 2 안전 메시지를 스마트 안테나를 이용하여 상기 제 3 차량들로 포워딩할 뿐만 아니라 상기 스마트 안테나를 이용하여 전방 영역으로 상기 제 2 안전 메시지를 포워 딩하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 2 차량들 각각에 지연 시간 및 재전송 확률을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 차량들은 상기 제 1 안전 메시지를 수신한 때로터 자신에 설정된 지연 시간이 경과된 후에 상기 설정된 재전송 확률에 따라 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 그의 후방의 제 3 차량들로 포워딩하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 멀리 위치할 수록 상기 지연 시간은 짧아지고 상기 재전송 확률은 높아지는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 1 차량은 후방의 제 2 차량들로부터 각기 헬로우 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 차량이 상기 수신된 헬로우 메시지들을 통하여 포워딩할 적어도 하나의 제 2 차량을 선정하는 단계;
    상기 제 1 차량은 상기 선정된 제 2 차량에 대한 정보를 가지는 상기 제 1 안전 메시지를 스마트 안테나를 이용하여 포워딩하는 단계; 및
    상기 선정된 제 2 차량만이 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메 시지를 그의 후방의 제 3 차량들로 포워딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 2 차량들 각각에 지연 시간을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 차량들은 상기 제 1 안전 메시지를 수신한 때로터 자신에 설정된 지연 시간 및 백오프 시간이 경과된 후에 상기 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 그의 후방의 제 3 차량들로 포워딩하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 멀리 위치할 수록 상기 지연 시간은 짧아지고 상기 백오프 시간을 위한 CWmin값이 작아지는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 차량이 상기 제 1 차량으로부터 포워딩된 제 1 안전 메시지를 수신할 확률이 소정 값 이하의 거리에 위치하는 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않으며, 상기 제 2 안전 메시지를 상기 제 3 차량들로 포워딩하는 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 스마트 안테나를 이용하여 상기 제 3 차량들로 포워딩할 뿐만 아니라 상기 스마트 안테나를 이용하여 전방 영역으로 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  11. 제 1 차량이 그의 위치 정보를 이용하여 수신 영역을 설정하는 단계;
    상기 제 1 차량은 상기 수신 영역에 대한 정보를 가지는 제 1 안전 메시지를 후방의 적어도 하나의 제 2 차량으로 포워딩하는 단계; 및
    상기 제 2 차량은 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지를 분석하여 상기 수신 영역에 해당하면 상기 제 1 안전 메시지를 유효한 메시지로서 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 차량은 특정 방향의 빔 패턴을 출력하는 스마트 안테나를 이용하여 상기 특정 방향으로만 상기 제 1 안전 메시지를 포워딩하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 차량간 정보 전달 방법은,
    상기 제 2 차량은 상기 포워딩된 제 1 안전 메시지에 상응하는 제 2 안전 메시지를 생성하는 단계;
    상기 제 2 차량은 상기 생성된 제 2 안전 메시지를 그의 스마트 안테나를 이용하여 후방의 제 3 차량들로 포워딩하는 단계; 및
    상기 제 2 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 상기 스마트 안테나를 이용하여 전방의 차량들로 포워딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 차량들은 상기 제 2 안전 메시지를 재전송 확률 기반, 거리 기반, 헬로우 메시지에 따른 비경쟁적 전송 기반 또는 백오프 시간 기반으로 하여 후방의 제 3 차량들로 포워딩하되,
    상기 제 2 차량들 중 상기 제 1 차량으로부터 상기 제 1 안전 메시지를 수신할 확률이 기준치 이하인 차량은 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩하지 않는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 안전 메시지를 포워딩할 수 있는 제 2 차량이 제 1 차량으로부터 멀리 위치할 수록 지연 시간 및 상기 백오프 시간을 위한 CWmin값이 작아지는 것을 특징으로 하는 차량간 정보 전달 방법.
  16. 통신 시스템에서 안전 메시지를 출력하는 차량에 설치된 통신 장치에 있어서,
    특정 방향으로 빔 패턴을 출력하는 스마트 안테나;
    GPS 위성으로부터 위치 정보를 획득하여 수신 영역을 설정하는 수신 영역 설정부; 및
    상기 설정된 수신 영역에 대한 정보를 가지는 안전 메시지를 생성하고, 상기 생성된 안전 메시지를 후방의 차량들로 포워딩하는 메시지부를 포함하되,
    상기 차량은 상기 안전 메시지를 상기 빔 패턴이 형성된 방향으로만 포워딩하는 것을 특징으로 하는 차량에 설치된 통신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 포워딩된 안전 메시지를 수신한 차량은 상기 안전 메시지를 분석하여 상기 수신 영역에 위치한 경우 상기 안전 메시지를 유효한 메시지로서 처리하고, 상기 수신 영역에 위치하지 않는 경우 상기 안전 메시지를 무시하는 것을 특징으로 하는 차량에 설치된 통신 장치.
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