KR20110108521A

KR20110108521A - 유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 교통정보 제공방법

Info

Publication number: KR20110108521A
Application number: KR1020100027752A
Authority: KR
Inventors: 한동석; 배정규
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-06
Also published as: KR101103343B1

Abstract

본 발명은 지능형 교통 시스템(ITS)을 통한 교통정보의 수집 또는 제공방법에 관한 것으로, 차량의 통신 모듈(UVS)에 의해 교통정보를 수집하는 단계; 상기 수집한 교통정보를 상기 차량과 가장 근접한 노변장치(UIS)로 전송하는 단계; 상기 노변장치에서 수집한 상기 차량의 교통정보를 교통정보 센터(UTC)로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 교통정보의 전송은 소정의 슬롯의 시간 범위에서 임의 값을 시간 오프셋으로 선택하여, 상기 각 슬롯의 시간 오프셋에서 상기 교통정보를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 제공하면, 각 차량은 캐리어 센싱, 백오프, ACK 패킷의 생략, 시간옵셋, 차량속도에 따른 전송주기를 이용해 u-TSN 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족할 수 있다.
또한, 1m 이하의 차량이동 감지, 주기적인 메시지의 수신을 만족하면서 통신량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도로 상황을 시간에 따라 명확히 알 수 있어서, 교통 흐름을 입체적으로 파악할 수 있게 된다.

Description

유비쿼터스 교통 센서 네트워크의 교통정보 수집 또는 제공방법{collecting or providing method of traffic information in u-TSN}

본 발명은 지능형 교통 시스템(ITS)을 통한 교통정보의 수집 또는 제공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 u-TSN에서 교통정보의 수집 또는 제공에 있어서 효율적인 교통정보 전송방법에 관한 것이다.

최근 확산되고 있는 IT 융합 추세에 맞춰 자동차와 통신기술을 융합하는 차량용 통신 및 지능형 교통 시스템(ITS; Intelligent Transportation System)에 대한 연구가 전 세계적으로 활발하다. 각 국의 정부는 차량용 통신 및 ITS에 대한 연구를 통해 교통사고, 교통정체 등의 사회문제를 해결하고자 하며, 자동차 및 IT 업계는 이동 중인 차량에서의 통신기술 개발을 통해 새로운 시장을 창출하고 있다.

국제적으로 차량용 통신에 대한 연구는 대표적으로 CALM(Continuous Air Interface for Long and Medium Range)과 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)[1]의 표준화 작업과 차량 장치와 통신을 위한 인프라 구조, 안전주행 지원 시스템, 돌발 위험 경고 시스템 개발을 위한 SAFESPOT, CVIS, VSCC 등의 다양한 연구가 진행되고 있다. 국내에서도 차량용 통신 기술을 이용한 시스템의 연구가 활발하고 교통흐름 제어, 차량의 안전제어, 인포테인먼트 서비스 제공을 목표로 하는 u-TSN(ubiquitous-transportation sensor network) 시스템에 대한 연구가 진행 중이다[2].

u-TSN 시스템의 주요한 기능은 차량의 정보를 수집하고 수집된 정보를 분석, 가공하여 사용자에게 교통정보를 제공하는 것이다. 그러므로 u-TSN 교통정보 수집 시스템에서는 각 차량이 자신의 교통 정보를 노변장치로 신뢰성 있게 전송하기 위한 특별한 전송방법의 설계가 필요하다.

도 1은 종래의 u-TSN 시스템으 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, u-TSN의 교통정보 수집 시스템에서는 센터의 차량이동 추적, 교통흐름 제어 등의 목적으로 각 UVS의 위치정보, ID정보, MAC 주소 등을 수집한다.

그리고, 각 UVS는 위치를 포함한 100byte의 정보를 주기적으로 현재의 위치에서 가장 가까운 UIS로 전송하고, UIS에 수집된 UVS 정보는 유선망을 이용해 UTC로 전달된다.

그러나 현재의 u-TSN의 교통정보 수집 시스템은 네트워크의 UVS로부터 전송하는 교통정보로는 도로상황을 입체적이고 명확하게 파악할 수 없다는 문제점이 있고, UTC에서 차량의 이동 및 차선 변경을 감지하기 위해 1m 이하의 UVS 이동을 감지할 수 없다는 문제점이 있다.

도 2은 종래의 u-TSN 교통정보 수집 시스템을 위한 UVS에서의 전송방법의 모식도를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 UVS가 GPS 정보 획득 주기인 100ms의 슬롯 내에서 임의로 선택된 시간에 UVS 교통정보를 전송하는 것이다. 이러한 방법은 주기적으로 수신되어야하는 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족하지 못한다. 예를 들어 UVS 1은 100ms 보다 짧은 시간간격으로 UIS에 수신될 것이고, UVS 2는 100ms 보다 긴 시간 간격으로 UIS에 수신될 것이다.

도 3은 종래의 IEEE 802.11a 표준에 따른 UVS 교통정보의 전송방법의 모식도를 나타낸 도면이다. u-TSN 교통정보 수집 시스템에 적용되면 도 3과 같은 과정을 거쳐 패킷의 전송을 마치게 된다. UIS로 전송되는 UVS 정보는 IEEE 802.11a 표준의 RTSthreshold 변수값 보다 작기 때문에 RTS, CTS 패킷의 교환 없이 DATA가 전송되고, UIS로 부터 ACK 패킷을 수신해 하나의 UVS 교통정보 전송은 끝나게 된다. 그러나, 이와 같은 u-TSN 교통정보 수집 시스템에서는 각각의 UVS 교통정보의 신뢰성보다는 많은 UVS로부터 정보를 수신해 현재 도로에 구성된 네트워크 상황을 정확하게 파악해야 한다는 문제점이 있다.

상술한 문제를 해결하려는 본 발명의 과제는 u-TSN 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족할 수 있고, 1m 이하의 차량이동 감지, 주기적인 메시지의 수신을 만족하면서 통신량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도로 상황을 시간에 따라 명확히 알 수 있어서, 교통 흐름을 입체적으로 파악할 수 있는 교통정보 수집 또는 제공방법을 제공하고자 함이다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은 지능형 교통 시스템(ITS)을 통한 교통정보의 수집 또는 제공방법에 있어서, 차량의 통신 모듈(UVS)에 의해 교통정보를 수집하는 단계; 상기 수집한 교통정보를 상기 차량과 가장 근접한 노변장치(UIS)로 전송하는 단계; 상기 노변장치에서 수집한 상기 차량의 교통정보를 교통정보 센터(UTC)로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 교통정보의 전송은 소정의 슬롯의 시간 범위에서 임의 값을 시간 오프셋으로 선택하여, 상기 각 슬롯의 시간 오프셋에서 상기 차량정보를 주기적으로 전송하는 것이다.

여기서, 상기 교통정보는 GPS를 통한 상기 차량의 위치정보를 포함하고, 상기 소정의 슬롯의 시간 범위는 상기 GPS의 정보 획득 주기인 100ms로 하는 것이 바람직하고, 상기 차량정보의 전송주기는 상기 차량의 이동속도에 따라 소정의 범위내에서 변경하는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 전송주기의 변경은, 차량의 속도를 다수의 범위로 설정하고, 상기 각 범위내의 속도를 갖는 차량의 상기 교통정보 전송주기를 다르게 하되, 상기 차량의 속도가 저속일수록 상기 교통정보의 전송 주기를 길게 하는 것일 수 있다.

더하여, 상기 차량의 속도에 따른 교통정보의 전송주기가 변경되는 경우, 상기 교통정보에서 상기 슬롯내의 시간 오프셋을 변경해 전송시점을 분산시키는 것이 바람직하고, 상기 노변장치(UIS)에서 상기 차량의 통신 모듈(UVS)에 보내는 ACK 패킷 전송이 생략된 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명을 제공하면, 각 차량은 캐리어 센싱, 백오프, ACK 패킷의 생략, 시간옵셋, 차량속도에 따른 전송주기를 이용해 u-TSN 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족할 수 있다.

또한, 1m 이하의 차량이동 감지, 주기적인 메시지의 수신을 만족하면서 통신량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도로 상황을 시간에 따라 명확히 알 수 있어서, 교통 흐름을 입체적으로 파악할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 u-TSN 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 종래의 IEEE 802.11a 표준에 따른 UVS 교통정보의 전송방법의 모식도를 나타낸 도면,
도 3은 종래의 IEEE 802.11a 표준에 따른 UVS 교통정보의 전송방법의 모식도를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법의 흐름도를 예시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법에 적용되는 교통정보의 전송방법의 모식도를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법에 적용되는 교통정보의 전송방법의 성능을 평가한 시뮬레이션 토폴로지를 예시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 UVS 수에 따른 네트워크의 평균 수신율을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 이동 중인 UVS가 있는 경우의 수신율을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 수신된 메시지의 시간간격을 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 전송주기 당 UVS의 이동거리를 나타낸 그래프이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명이 적용되는 u-TSN 시스템과, 이를 통한 교통정보의 수집 및 제공의 방법을 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 이 적용되는 u-TSN 시스템의 구성은 도 1에 예시된 종래의 시스템과 동일하다. 즉, u-TSN 시스템은 차량장치(UVS : ubiquitous vehicle sensor), 노변장치(UIS : ubiquitous infra-structure sensor)와 UTC(ubiquitous transportation center)로 구성된다. u-TSN 시스템은 상술한 바와 같이 교통흐름 제어, 차량의 안전제어, 인포테인먼트 서비스 제공을 목표로 한다.

그러므로 차량 장치로부터의 주기적인 교통정보를 수집해야 하며, 수집된 정보는 센터로 전달되어야 한다. 또한 차량의 안전을 제어하기 위해 차량 간, 차량과 노변장치간의 긴급 메시지 교환이 필요하고, 인포테인먼트 서비스를 제공하기위해 인터넷망으로의 접속이 요구된다.

이러한 요구사항을 만족하기위해 UVS 간의 통신(V2I), UVS와 UIS 간의 통신(V2I)은 5.8GHz 대역의 IEEE 802.11a, UIS 간의 통신(I2I)은 2.4GHz 대역의 IEEE 802.11g 무선통신으로, UIS와 UTC간의 통신(I2C)은 이더넷 통신이 적용된다.

u-TSN 통신 모듈은 IEEE 802.11a와 g의 물리계층을 기반으로 WAVE 표준이 구현되었다. 상위 계층에서는 IP를 기반으로 한 스택과 Non-IP를 기반으로 한 스택을 동시에 가진다. Non-IP를 기반으로 한 스택은 교통정보 수집과 긴급 메시지 전송을 위한 것이고, WAVE에 정의되어 있는 WSMP(wave short message protocol)가 구현되었다. 그리고 IP를 기반으로 한 스택은 인포테인먼트 서비스 제공을 위해 TCP/IP 스택을 지원한다.

u-TSN 통신 모듈은 정지 상태에서 14.24Mbps, 40km/h의 속도에서는 13.51Mbps, 100km/h의 속도에서는 11.24Mbps의 최대 처리율이 측정되었고 고속의 이동상황에서도 u-TSN 서비스를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

따라서, 이와 같은 시스템 구성을 통하여 종래의 방법과 달리 본 발명은 도로의 교통상황 또는 각종 교통정보를 정확히 파악하고, 시스템의 구성간 효율적인 정보 교환을 위해 u-TSN 시스템에서의 교통정보 전송방법을 제안한다.

도 4는 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법의 흐름도를 예시한 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법은 지능형 교통 시스템(ITS)을 통한 교통정보의 수집 또는 제공방법에 있어서, 차량의 통신 모듈(UVS)에 의해 교통정보를 수집하는 단계(S100); 상기 수집한 교통정보를 상기 차량과 가장 근접한 노변장치(UIS)로 전송하는 단계; 상기 노변장치에서 수집한 상기 차량의 교통정보를 교통정보 센터(UTC)로 전송하는 단계(S150)를 포함하되, 상기 교통정보의 전송은 소정의 슬롯의 시간 범위에서 임의 값을 시간 오프셋으로 선택하여(S110), 상기 각 슬롯의 시간 오프셋에서 상기 차량정보를 주기적으로 전송하는 것(S130)을 특징으로 한다.

이처럼, 본 발명의 특징은 도로상의 다수의 차량에서 수집한 교통정보를 노변장치(UIS)에 특정 시간 범위 내의 주기를 갖는 신호로 전송하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 교통정보의 전송방법을 적용하게 되면, 종래의 비 주기적이고 불규칙한 교통정보에 비해 신뢰성 있는 정보를 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 도로 상황을 시간에 따라 명확히 알 수 있어서, 교통 흐름을 입체적으로 파악할 수 있다는 장점이 있다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 특징을 살펴보면, 첫째 u-TSN에서 주기적인 전송방법을 살펴보면, 주기적인 메시지 전송을 위해 각 UVS에서는 [0, 100ms] 범위에서 임의의 값을 시간옵셋으로 선택하여 매 100ms 슬롯의 시간옵셋에서 메시지를 전송하면(S130) 항상 일정한 주기로 UVS 교통정보를 전송한다.

일반적으로 네트워크상에서 데이터 전송이 성공적이었다면, 수신측에서 ACK 코드 값을 송신측에 되돌려 주는데, 만약 그 전송에서 에러가 발생하였다면, negative ACK를 의미하는 코드, 즉 NAK 코드값이 되돌려 지게하여, ACK 코드 값으 받지 못하거나, NAK 코드 값을 받은 경우에 원래의 데이터가 전송되도록 함으로써, 데이터의 안정적 교환 및 전송실패율을 줄이게 된다. 그러나, u-TSN에서는 보다 많은 교통정보의 전송을 필요로 하고, 주기를 갖고 계속적으로 전송해야 하므로, 상술한 NAK 코드 값은 서로의 경쟁으로 인한 데이터의 송수신 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.

그러므로, 본 발명에서는 둘째, UVS 및 UIS 간의 패킷 데이터의 전송에 있어서 u-TSN 교통정보 수집 시스템에서 더욱 많은 UVS로부터 교통정보를 수집하기 위해 UIS에서의 ACK 패킷 전송을 생략하여(S140) UVS 교통정보 전송 용량을 늘리고, 메시지 전송을 위해 채널에 접속하기 위한 ACK 패킷과의 경쟁을 감소시킨다.

셋째, u-TSN 시스템은 UTC에서 UVS 이동 및 차선변경을 감지하기 위해 1m 이하의 차량 이동을 감지해야 하는데, 차량이 정지해 있거나 저속으로 이동할 때 GPS 위치 정보의 획득 주기인 0.1초로 UVS의 위치정보를 전송하는 것은 시스템의 요구사항보다 과도한 규격이 되고 불필요하게 통신용량을 증가시키게 된다. 그러므로 본 발명에서는 UVS의 이동속도에 따라 교통정보 전송주기를 적절하게 조절하여(S120) 요구사항을 만족하면서 통신량의 감소시킬 수 있게 한다.

[표 1]은 교통정보의 전송주기와 속도에 따른 차량의 이동거리를 나타낸다. u-TSN 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 각 UVS는 이동속도에 따른 적절한 전송주기로(S120) 교통정보를 전송할 수 있다. UVS의 이동속도가 0 ~ 12km/h 일 때는 0.3초로, 13 ~ 18km/h 일 때는 0.2초로 전송할 수 있다. 19 ~ 36km/h 일 때는 0.1초로 전송이 가능하고 그 이상의 속도로 이동할 때는 속도에 맞는 주기로 전송을 해야 한다.

그러나 GPS 위치정보의 획득주기가 0.1초이므로 이것보다 짧은 주기로 전송을 하더라도 의미 있는 정보는 0.1초마다 UIS로 수신되므로 최단 UVS 정보 전송주기는 0.1초가 되어야하며, UVS의 이동속도가 19km/h 이상일 때는 0.1초로 전송을 한다.

UVS 속도 [km/h]	전송주기 당 이동거리 [m]
UVS 속도 [km/h]	0.1 [sec]	0.2 [sec]	0.3 [sec]
12	0.33	0.667	1
18	0.5	1	1.5
36	1	2	3

차량의 이동속도에 따라 메시지 전송주기가 0.2초 또는 0.3초가 되었을 때, 종래의 시간옵셋으로 메시지를 전송하게 되면 200ms 또는 300ms의 슬롯 내에서 초반의 0 ~ 100ms 구간에만 메시지가 전송된다. 그러므로 전송주기가 변하면 [표 2]와 같이 시간옵셋을 변경해 메시지 전송 시점을 분산시킴으로써 다른 차량과의 메시지 전송 충돌을 감소시킬 수 있다.

UVS 속도 [km/h]	시간 옵셋 갱신
0 ~ 12	초기 시간 옵셋 + 100ms random[0,2]
13 ~ 18	초기 시간 옵셋 + 100ms random[0,1]
19 ~	초기 시간 옵셋

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법에 적용되는 교통정보의 전송방법의 모식도를 나타낸 도면이다. u-TSN 교통정보 수집 시스템에서는 종래의 전송방법과는 달리 캐리어 센싱, 백오프, ACK 패킷의 생략, 시간옵셋, UVS의 이동속도에 따른 적응 주기 기법이 적용된 전송방법을 이용하여 도 5에 예시된 과정을 거쳐 UVS 정보를 UIS로 전송한다.

[표 3]은 각 UVS에서 전송하는 패킷간의 충돌이 없을 때, 100ms 동안 전송할 수 있는 최대 패킷의 개수를 계산한 것을 나타낸 것이고, ACK 패킷이 제거되면 이상적으로 36%의 전송 가능한 교통정보의 용량 개선이 가능하다.

IEEE 802.11a protocol

DIFS + SIFS + 2*Backoff + Data + ACK =

34㎲ + 16㎲ + 270㎲ + 133㎲ + 19㎲ = 472㎲

Maximum packet : 100ms/472㎲ = 211packets/100ms

IEEE 802.11a protocol without ACK

DIFS + Backoff + Data =

34㎲ + 135㎲ + 133㎲ = 302㎲

Maximum packet : 100ms/331packets/100ms

이하에서는 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법에 적용되는 교통정보의 전송방법의 성능을 평가한 시뮬레이션 데이터와 이에 대한 결과 및 분석을 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법에 적용되는 교통정보의 전송방법의 성능을 평가한 시뮬레이션 토폴로지를 예시한 도면이다. 본 발명에 따른 전송방법의 성능을 평가하기 위해 NS-2 시뮬레이터로 도 6에 예시된 것과 같은 교차로 상황을 가정하여 실험하였다.

교차로 중앙에 UIS가 있고 UIS 주위로 차량이 정지해있다. UIS 주변의 UVS가 100대까지는 앞뒤 간격이 5m, 100 ~ 200대까지는 10m, 그 이후로는 20m 이다. UIS로부터 400m에 떨어져 있는 10개의 UVS는 UIS로 접근하면서 100km/h, 50km/h, 30km/h, 15km/h, 5km/h로 차례대로 속도를 감소시키며 이동하고 각 속도를 5초 동안 유지한 후 속도를 바꾸게 된다. 채널 모델은 Nakagami (m=3, =1.9), 메시지의 크기는 100byte, 대역폭은 20MHz, 전송속도는 6Mbps로 설정하였다.

시뮬레이션에서는 제안된 적응주기 전송방법과 기존의 임의 전송방법의 결과를 비교하였고, 교차로 근처에 차량의 수에 따른 네트워크의 평균 수신율, 이동하는 각 UVS의 교통정보 수신율, UIS에서의 패킷 수신 주기, UVS 위치 이동 감지 수준를 측정해 u-TSN 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족하는지 확인하였다.

도 7은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 UVS 수에 따른 네트워크의 평균 수신율을 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, UIS 주변의 UVS가 증가함에 따라 평균 수신율은 감소한다. 기존의 임의 전송방법을 이용한 교통정보 수집 시스템에서는 불필요한 ACK 패킷의 전송 으로 알짜 교통정보를 전송할 수 있는 용량이 줄어들었고, 100대 이상의 UVS가 있을 때는 현재의 교통상황을 정확하게 반영하기 어려울 정도의 수신율이 측정되었다.

본 발명의 차량의 속도에 따른 적응주기 전송방법의 경우, 정지 또는 서행하고 있는 UVS가 0.2초, 0.3초로 메시지를 전송하기 때문에 통신량이 크게 감소하여 UVS 수가 증가하더라도 전체 네트워크의 수신율은 99% 이상의 수신율을 유지할 수 있어 수집된 교통정보로부터 교통상황을 정확하게 반영할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 이동 중인 UVS가 있는 경우의 수신율을 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, UIS 주변에 300개의 UVS가 있을 때 이동 중인 10개 UVS의 메시지 수신율을 나타낸다. UVS의 이동속도에 따른 적응주기 전송방법은 메시지 전송을 위한 UVS 간의 경쟁이 감소하고 시간옵셋이 적용되어 이동 중인 10개의 UVS는 거의 일정한 개수의 메시지를 전송할 수 있었다. 그리고 10개의 UVS가 모두 97% 이상의 메시지 수신율을 나타냈다.

임의 전송방법은 UVS 간의 경쟁이 많이 존재하고 각 UVS가 패킷을 전송하는 기회가 공평하지 않아 전송하는 메시지의 개수가 UVS마다 편차가 컸다. UIS에서의 수신율도 10개의 UVS 마다 큰 차이가 있었고 62 ~ 73%의 수신율을 나타냈다.

도 9는 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 수신된 메시지의 시간간격을 나타낸 그래프이다. UVS의 이동속도에 따라 다양한 주기로 교통정보를 전송하는 적응주기 전송방법에서는 처음 15초간은 0.1초의 주기로 전송하고 다음 5초간은 0.2초, 마지막 5초에서는 0.3초의 주기로 메시지를 전송한다.

이 결과 도 9에 나타낸 바와 같이, UIS에서도 거의 일정한 주기로 메시지를 수신할 수 있다. 그러나, 종래의 속도에 상관없이 100ms의 슬롯 내에서 임의로 선택된 시간에 메시지를 전송하는 임의 전송방식은 UIS에서의 메시지 수신주기가 일정하지 않고 패킷손실에 의해 슬롯시간인 0.1초보다 큰 값을 가지는 것이 많이 발생하기 때문에 UVS 교통정보를 이용함에 있어 효율이 떨어질 수밖에 없다.

도 10은 본 발명에 따른 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법 성능을 평가한 시뮬레이션에서 전송주기 당 UVS의 이동거리를 나타낸 그래프이다. UVS는 자신의 교통정보를 전송할 때, 현재의 위치정보를 메시지에 실어 보낸다. UVS로부터 차례로 수신된 2개의 메시지 위치정보를 이용해 UVS의 이동감지 수준을 측정하였다.

종래의 임의 전송방법은 패킷의 수신 간격이 일정하지 않고 패킷의 손실이 크기 때문에 UVS의 이동감지 수준이 일정하지 않다. 또한 저속으로 이동할 때에도 0.1초를 주기로 메시지를 전송하기 때문에 1m 이동감지 수준보다 낮게 차량의 이동을 감지하였고 불필요하게 과도한 규격이라 할 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 속도에 따른 주기 전송방법은 일정한 주기로 메시지가 송수신이 되기 때문에 일정하게 차량의 이동을 감지할 수 있고, 저속으로 이동할 때에도 1m 이동감지 수준을 만족하면서 통신량을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이, u-TSN 교통정보 수집 시스템에서는 많은 차량으로부터 교통정보를 수집해 현재 네트워크의 교통상황을 잘 파악할 수 있어야한다. 각 차량의 교통정보는 주기적으로 수신되어야하며, 주기적으로 수신하는 메시지를 이용해 1m 이하의 차량이동을 감지할 수 있어야 하는데, 본 발명에서는 u-TSN 교통정보 수집 또는 제공방법 및 이에 적용되는 메시지 전송방법을 제안한 것으로, 각 차량은 캐리어 센싱, 백오프, ACK 패킷의 생략, 시간옵셋, 적응 전송주기를 이용해 u-TSN 교통정보 수집 시스템의 요구사항을 만족할 수 있다. 이러한 방법을 이용하여 1m 이하의 차량이동 감지, 주기적인 메시지의 수신을 만족하면서 통신량을 감소시킬 수 있다.

Claims

지능형 교통 시스템(ITS)을 통한 교통정보의 수집 또는 제공방법에 있어서,
차량의 통신 모듈(UVS)에 의해 교통정보를 수집하는 단계;
상기 수집한 교통정보를 상기 차량과 가장 근접한 노변장치(UIS)로 전송하는 단계;
상기 노변장치에서 수집한 상기 차량의 교통정보를 교통정보 센터(UTC)로 전송하는 단계를 포함하되,
상기 교통정보의 전송은 소정의 슬롯의 시간 범위에서 임의 값을 시간 오프셋으로 선택하여, 상기 각 슬롯의 시간 오프셋에서 상기 교통정보를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법.
제1항에 있어서,
상기 교통정보는 GPS를 통한 상기 차량의 위치정보를 포함하고, 상기 소정의 슬롯의 시간 범위는 상기 GPS의 정보 획득 주기인 100ms로 하는 것을 특징으로 하는 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법.
제1항에 있어서,
상기 차량정보의 전송주기는 상기 차량의 이동속도에 따라 소정의 범위내에서 변경하는 것을 특징으로 하는 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법.
제3항에 있어서,
상기 전송주기의 변경은,
차량의 속도를 다수의 범위로 설정하고, 상기 각 범위내의 속도를 갖는 차량의 상기 교통정보 전송주기를 다르게 하되,
상기 차량의 속도가 저속일수록 상기 교통정보의 전송 주기를 길게 하는 것을 특징으로 하는 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법.
제4항에 있어서,
상기 차량의 속도에 따른 교통정보의 전송주기가 변경되는 경우, 상기 교통정보에서 상기 슬롯내의 시간 오프셋을 변경해 전송시점을 분산시키는 것을 특징으로 하는 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노변장치(UIS)에서 상기 차량의 통신 모듈(UVS)에 보내는 ACK 패킷 전송이 생략된 것을 특징으로 하는 u-TSN의 교통정보 수집 또는 제공방법.