KR20120040469A - 차량 통신 네트워크에서 무선 자원을 할당하기 위한 방법 - Google Patents

차량 통신 네트워크에서 무선 자원을 할당하기 위한 방법 Download PDF

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KR20120040469A
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Abstract

차량 통신 네트워크에서 위험 차량에게 무선 자원을 우선적으로 할당하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명에 의한 무선 자원 할당 방법은 차량 유닛으로부터 차량의 현재 위치, 이동 속도, 및 이동 방향을 포함하는 운행 정보를 획득하는 운행 정보 획득 단계, 차량별 운행 정보에 기반하여 차량들 간의 충돌 가능성을 연산하는 충돌 가능성 연산 단계, 충돌 가능성이 높은 위험 차량들을 검출하는 위험 차량 검출 단계, 위험 차량에 대해서 차량 통신 네트워크의 통신용 무선 자원을 우선적으로 할당함으로써, 위험 차량이 사고 발생시 사고 관련 정보를 신뢰성있게 송신할 수 있도록 허용하는 무선 자원 할당 단계, 및 사고 관련 정보를 할당된 무선 자원을 이용하여 송신하는 사고 관련 정보 송신 단계를 포함한다. 본 발명에 의하여 차량 통신 네트워크가 어떠한 통신 방식에서 동작하는지와 무관하게 사고 차량으로부터 사고 관련 정보를 안정적으로 수신할 수 있다.

Description

차량 통신 네트워크에서 무선 자원을 할당하기 위한 방법{Method of allocating wireless resources in vehicle communication network}
본 발명은 차량용 통신 분야에 관련된 것이며, 특히, 사고시 차량에 설치된 차량용 유닛(vehicle unit)에 고장이 발생하여 중요한 사고 관련 정보를 송신하지 못하는 상황이 생기는 것을 방지하기 위하여, 운행 중인 차량들의 충돌 가능성에 따라 위험 차량을 식별하고, 식별된 위험 차량에 우선적으로 무선 자원을 할당함으로써 사고 관련 정보를 신뢰성있게 송수신할 수 있게 하는 기술에 관련된다.
일반적으로 차량의 충돌을 방지하기 위한 선행 차량과의 안전 거리는 각 차량의 속도에 따라 규정되어 있다. 차량의 속도가 낮은 경우는 짧은 거리의 제동 거리가 필요하지만, 고속으로 운행하는 차량에서는 보다 긴 제동 거리가 필요하다. 된다. 그러나, 운행 중 선행 차량의 위치를 확인하기 어려운 상황에서는 이러한 안전 거리를 운전자가 유지하며 운전하기란 쉽지 않다. 즉, 선행차량과의 충돌 직전에 갑자기 브레이크를 밟는 동작에도 불구하고 차량 간격이 제동 거리만큼 유지되어 있지 않을 경우에는 충돌을 피할 수 없게 된다. 따라서, 차량의 충돌 방지 및 안전 운행을 위해서는 선행 차량의 돌발적 상황에 대처하기 위한 안전 거리 확보가 필연적으로 필요하게 된다.
근래 들어, 차량의 주행 중에 발생할 수 있는 각종 안전 사고를 미연에 방지하기 위한 시스템이 개발되어 차량에 탑재되고 있으며, 이와 관련된 종래 기술로는 자차와 선행 차량과의 충돌 위험성을 경보하는 전방 출동 방지 경보 장치와, 자차와 측방 물체와의 충돌 위험성을 경보하는 측방 충돌 방지 경보 장치가 있다. 이러한 충돌 방지 경보장치는 차량의 주행차선 변경시나 주차시 또는 주행시에 운전자의 시야가 미치지 못하는 사각 지대에서의 차량 및 운전자의 안전성을 확보하기 위한 장치로서, 초음파 센서 혹은 레이저 레이더 등을 사용하여 충돌 가능성이 있는 장애물의 유무를 감지하게 된다.
이러한 차량 통신 시스템을 이용할 경우, 차량에 사고 발생시 사고 관련 정보를 주위 차량에 전달함으로써 후속 차량들에게 주의 메시지를 제공할 수 있다. 또한, 사고 관련 정보를 통하여 이동 통신을 통해 차량 수리 업체나 보험회사, 차량 사고 담당 경찰 서버 등에 전송함으로써 신속한 사후 처리가 가능해진다. 다만, 종래 기술에 의하면 차량에 사고가 발생시 블랙 박스 등의 정보를 전송해서 처리하는 많은 연구가 진행되었지만 이를 위한 효율적인 통신 방안은 제안되지 못하였다. 차량의 사고가 심각한 경우, 차량의 송, 수신 모듈이 파손되어 이와 같은 정보를 전송하지 못할 수 있기 때문이다.
즉, 종래에 이용되는 차량 통신 시스템은 차량에 사고 발생시 이와 관련된 정보를 수집해서 이동 통신 시스템을 통해 전송한다. 그러나, 사고 관련 정보를 전송하기 위한 효율적인 통신 방안에 대한 연구는 부족하다. 다시 말하면, 차량이 사고가 발생한 경우, 그 정보를 신속히 전달해야 하는데도 불구하고, 사고가 중대한 경우 사고 발생 차량의 송수신 기능에 문제가 생겨 적절히 필요한 데이터를 전송하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
그러므로, 사고 결과 차량에 치명적인 손상이 발생하여 차량용 유닛(on-vehicle unit)이 차량 통신 네트워크와 송신할 수 없게 될 경우에도 사고 순간에 관련된 다양한 사고 관련 정보를 신뢰성있게 송수신할 수 있는 기술이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은 차량의 사고 발생 가능성을 체크하여 사고 발생 가능한 차량에 대해 미리 통신을 위한 자원을 할당하여 신속하고 정확히 사고 관련 정보를 전송할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 다양한 통신 프로토콜을 이용하는 차량 통신 네트워크에서 사고 관련 정보의 송수신 신뢰도를 향상시키는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 차량에 설치된 차량 유닛(on-vehicle unit)간의 통신이 수행되는 차량 통신 네트워크(vehicle communication network)에서 무선 자원을 할당하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 무선 자원 할당 방법은 차량 유닛으로부터 차량의 현재 위치, 이동 속도, 및 이동 방향을 포함하는 운행 정보(driving information)를 획득하는 운행 정보 획득 단계, 차량별 운행 정보에 기반하여 차량들 간의 충돌 가능성(collision possibility)을 연산하는 충돌 가능성 연산 단계, 충돌 가능성이 높은 위험 차량(dangerous vehicle)들을 검출하는 위험 차량 검출 단계, 위험 차량에 대해서 차량 통신 네트워크의 통신용 무선 자원을 우선적으로 할당함으로써, 위험 차량이 사고 발생시 사고 관련 정보를 신뢰성있게 송신할 수 있도록 허용하는 무선 자원 할당 단계, 및 사고 관련 정보를 할당된 무선 자원을 이용하여 송신하는 사고 관련 정보 송신 단계를 포함한다. 특히, 운행 정보 획득 단계는 차량 유닛에 설치된 GPS 센서로부터 차량의 현재 위치 정보를 수신하는 단계, 위치 정보에 기반하여 차량의 이동 속도 및 이동 방향을 연산하는 단계, 및 차량 통신 네트워크에 연결된 모든 차량에 대하여 동작을 반복하는 단계를 포함한다. 또한, 충돌 가능성 연산 단계는 차량들의 이동 속도 및 이동 방향에 기반하여 예상 주행 경로(estimated driving path)를 추정하는 단계, 추정 결과 예상 주행 경로가 중첩되는 차량들이 동일한 예상 주행 경로를 동시에 통과할 시간과 현재 시각과의 차이를 예상 충돌 시간(estimated collision time)으로서 연산하는 단계, 및 예상 충돌 시간이 임박할수록 충돌 가능성을 높게 설정하는 단계를 포함한다. 더 나아가, 위험 차량 검출 단계는 무선 자원을 할당하는데 소요되는 할당 시간(allocation time)을 결정하는 단계, 할당 시간에 소정의 여유 시간을 합산한 결과가 예상 충돌 시간보다 큰지 비교하는 단계, 및 비교 결과 예상 충돌 시간이 더 작을 경우 해당 차량들을 위험 차량으로 판단하는 단계를 포함하며, 여유 시간은 차량 통신 네트워크의 트래픽 부하(traffic load) 및 차량 통신 네트워크가 채택한 통신 방식에 따라서 조절된다.
만일 차량 통신 네트워크가 IEEE 802.11p 프로토콜의 DCF(distributed coordination function) 방식에서 동작한다면, 무선 자원 할당 단계는, 위험 차량에 대하여 DIFS(DCF interframe space) 및 CW(contention window)를 최소화하는 단계를 포함하고, 사고 관련 정보 송신 단계는, 위험 차량이 사고 관련 정보를 다른 차량으로 송신하고, 사고 관련 정보를 수신한 차량이 사고 관련 정보를 AP(access point)로 전달하는 단계를 포함한다.
또는, 만일 차량 통신 네트워크가 IEEE 802.11p 프로토콜의 PCF(point coordination function) 방식에서 동작한다면, 무선 자원 할당 단계는 차량 통신 네트워크의 AP가 위험 차량에 대하여 CF poll 프레임을 전송하는 단계, 및 위험 차량이 수신한 CF poll 프레임에 상응하는 CF ACK 프레임을 AP로 전송하여 무선 자원을 할당받는 단계를 포함한다. 이 경우, 사고 관련 정보 송신 단계는, 무선 자원이 할당되자마자 위험 차량이 사고 관련 정보를 AP로 송신하는 단계, AP가 사고 관련 정보를 수신한 이후 위험 차량을 호출하는 단계, 및 위험 차량이 호출에 응답할 경우 위험 차량에 사고가 발생하지 않은 것으로 간주하고 수신된 사고 관련 정보를 폐기하는 단계를 포함할 수 있다. 또는, 사고 관련 정보 송신 단계는 무선 자원이 할당된 후 사고 발생시까지 대기하는 단계, 사고가 발생될 경우 사고 관련 정보를 AP로 송신하는 단계, 및 사고가 발생되지 않으면 사고 관련 정보를 폐기하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하여 사고의 경중과 차량 통신 네트워크가 채택하는 통신 방식과 무관하게 안정적으로 사고 관련 정보를 확보할 수 있다.
본 발명에 의한 무선 자원 할당 방법에 따르면, 차량의 사고 발생 가능성을 체크하여 사고 발생 가능한 차량에 대해 미리 통신을 위한 자원을 할당할 수 있기 때문에 사고 발생시 신속하고 정확히 사고 관련 정보를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 방법에 따르면 차량 통신 네트워크가 801.11p의 PCF 방식 및 DCF 방식 중 어느 방식을 통해서 통신을 수행하는지와 무관하게 사고 관련 정보를 확실하게 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 무선 자원 확보 방법을 개념적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 차량의 충돌 가능성을 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 IEEE 802.11p에서 무선 채널의 접근하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 4는 IEEE 802.11p의 PCF 방식에서 자원 할당 및 데이터 전송 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 IEEE 802.11p 프로토콜에서 PCF와 DCF의 수퍼프레임 구조를 도시하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 차량 통신 네트워크가 PCF 방식에 따라 동작할 경우에 무선 자원을 할당하기 위한 과정을 설명하는 도면들이다.
도 8은 차량 통신 네트워크가 DCF 방식에 따라 동작할 경우에 무선 자원을 할당하기 위한 과정을 설명하는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 무선 자원 확보 방법을 개념적으로 나타내는 흐름도이다.
우선, 차량 통신 네트워크를 통하여 통신하는 차량들에 설치된 차량 유닛으로부터 차량의 현재 위치, 이동 속도, 및 이동 방향을 포함하는 운행 정보(driving information)를 획득한다(S110). 본 명세서에서 차량 통신 네트워크는 차량에 설치된 차량 유닛(on-vehicle unit)간의 통신이 수행되는 다양한 네트워크를 포함하는 의미로 이용된다. 또한, 본 명세서에서 차량용 유닛이란 GPS 센서 및 G 센서와 같이 차량의 현재 위치나 현재 방위각 등을 측정하기 위한 다양한 측정 장치, 차량에 설치된 충격 감지 센서, 차량의 MCU와 통신하여 차량의 운행 상태에 대한 정보를 획득하기 위한 다양한 전자 장치들은 물론, 다양한 네트워크와 통신할 수 있는 네트워크 모듈을 모두 총칭하는 개념으로 이용된다.
이때, 운행 정보는 그 자체로서 차량용 유닛으로부터 수신될 수도 있고, 차량 유닛으로부터 수신된 정보를 이용하여 추가적으로 다른 운행 정보를 연산할 수 있다. 예를 들어, 차량용 유닛에 GPS 센서가 설치되어 있을 경우, GPS 센서로부터 차량의 현재 위치 정보를 수신한다. 그러면, 수신된 위치 정보에 기반하여 차량의 이동 속도 및 이동 방향을 연산할 수 있다.
차량의 운행 정보가 수신되면, 차량들 간의 충돌 가능성(collision possibility)을 연산하는 충돌 가능성을 연산한다(S130).
충돌 가능성을 연산하기 위하여, 먼저 차량 통신 네트워크에 접속한 차량들의 이동 속도 및 이동 방향에 기반하여 각 차량별 예상 주행 경로(estimated driving path)를 추정한다. 차량별 예상 주행 경로는 차량들의 속도 및 이동 방향에 따라서 실시간으로 변경될 수 있다.
각 차량별 예상 주행 경로가 결정되면, 동일한 예상 주행 경로를 동일한 시각에 지나갈 것으로 예상되는 차량들을 검출한다. 이러한 차량들이 위험 차량이라고 판단된다. 그러면, 위험 차량들이 동일한 예상 주행 경로를 동시에 통과할 시간(예상 사고 시각)과 현재 시각과의 차이를 연산하는데, 이 시간이 앞으로 얼마 후에 사고가 발생할지를 나타내는 예상 충돌 시간(estimated collision time)에 해당한다. 그러면, 본 발명에 의한 무선 자원 할당 방법은 예상 충돌 시간이 임박할수록 충돌 가능성을 높게 설정한다. 예를 들어, 예상 충돌 시간이 1분인 차량들은 그 사이에 차량들 중 하나라도 이동 속도 또는 이동 방향이 변경될 경우 사고가 발생되지 않을 가능성이 높다. 그러므로 이러한 차량들의 충돌 가능성은 낮게 설정된다. 반면에, 예상 충돌 시간이 5초인 차량들의 경우, 5초라는 사고가 발생할 가능성이 높으므로 이러한 차량들에 대해서는 충돌 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있다.
이하, 본 발명에 따라서 차량의 충돌 가능성을 판단하는 과정을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 차량의 충돌 가능성을 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, INFRA는 차량간 통신이 수행되는 차량 통신 네트워크를 의미하며, RSU(road side unit)은 차량 통신 네트워크의 구성 요소로서 차량용 유닛과 통신하는 장치이다. 동일한 예상 주행 경로를 가지는 차량을 C1 및 C2라고 한다. 또한, C1의 속도를 v1, 위치를 g1이라고 하고 인접해 있는 차량 C2의 속도를 v2, 위치를 g2라고 가정하면 두 차량의 상대 속도와 거리를 이용해서 차량 간의 충돌 가능성을 판별한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 C1 차량이 앞에서 진행 중이고 C2 차량이 뒤에서 진행하고 있다고 할 경우, 두 차량의 거리와 상대 속도를 이용해서 충돌까지 가능한 시간 t1-2는 다음 수학식 1과 같이 구해질 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, g1, g2, v1, v2는 모두 벡터량이다.
그러면, 차량이 무선 자원을 할당받는데 필요한 최대 시간 tmax를 기준으로 해서 tmax + tmargin 을 t1-2와 비교한다. 만일 비교 결과 t1-2가 더 크다면 예상 충돌 시간이 아직은 여유가 있다는 것을 의미하기 때문에 충돌 가능성을 낮게 판단한다. 반면에, 비교 결과 t1-2가 더 작다면 충돌이 임박한 것을 의미하기 때문에 충돌 가능성을 높게 판단한다. 그러면, 충돌 가능성이 높은 차량들을 위험 차량으로 판단한다(S150). 이 때, tmargin 값은 충분히 자원 할당이 이루어질 수 있도록 하는 마진 값이며 이 값은 차량 통신 네트워크의 트래픽 부하(traffic load) 및 차량 통신 네트워크가 채택한 통신 방식에 따라서 최적화 되어 적용될 수 있다.
이와 같이 위험 차량이 판단되면 해당 차량에 대해서 차량 통신 네트워크의 통신용 무선 자원을 우선적으로 할당함으로써, 위험 차량이 사고 발생시 사고 관련 정보를 신뢰성있게 송신할 수 있도록 한다(S170).
위험 차량이 검출될 경우 무선 자원을 할당받는 방법은 시스템에 달라질 수 있다. 본 명세서에서는 이해의 편의를 위하여 차량과 인프라 간의 통신의 국제 표준 규격인 IEEE 802.11p에 대해서 설명한다. 하지만, 이는 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안된다.
IEEE 802.11p란 WAVE(wireless access in vehicular environment)를 위한 국제 통신 규격이며, 특히, 지능형 교통정보 시스템(Intelligent Transportation Systems, ITS)의 어플리케이션을 지원하기 위해 지정된 것이다. IEEE 802.11p에서는 5.9Ghz 대역(5.85Ghz ~ 5.925Ghz의 높은 주파수를 이용하여 통신하며, IEEE 802.11p의 상위 규격으로 IEEE1609가 존재한다. 현재 IEEE 802.11p는 차량 통신 네트워크와 통행료 자동 징수 시스템, 차량 안전용 서비스, 및 차량 간 정보 이동에 널리 이용된다.
도 3은 IEEE 802.11p에서 무선 채널의 접근하는 방식을 설명하는 도면이다.
IEEE 802.11p에서는 두 가지 채널 접속 방식을 사용하며, 이것은 DCF(distributed coordination function)와 PCF(point coordination function) 방식이다.
먼저 DCF 방식은 기본적인 채널 접속 방식이며 CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance) 프로토콜을 사용해서 무선 자원을 공유하는 방식이다. 이 방식에서 먼저 전송할 패킷이 있는 노드는 데이터를 전송하기 전에 DIFS 동안 기다리며 채널이 idle 상태인지 확인한다. DIFS 동안 채널이 사용되고 있지 않으면 패킷을 전송하고 만약 DIFS 동안 채널이 BUSY 상태라고 하면 채널이 idle 상태가 될 때까지 기다린 후 다시 DIFS 만큼 기다린다. DIFS 동안 채널이 idle 상태임을 확인하면 random backoff 만큼 기다리고 전송한다.
이때 random backoff는 [0, CW]에서 랜덤하게 선택된다. 여기서 CW는 contention window값을 나타낸다. 이후 각 노드는 backoff 도중에 패킷 전송이 감지되면, backoff 과정을 중단하고 채널 상태를 확인하고 있다가 채널 상태가 idle하게 되면 DIFS 만큼 기다린 후, 남은 시간동안 backoff를 수행하여 전송한다. 여기서 노드가 backoff 과정이 끝나서 패킷 전송을 시도했는데 다시 패킷 전송 실패를 감지하게 되면 CW크기를 2(CW+1)-1로 변경해서 backoff를 수행한다.
또한, PCF 전송 방식은 PC(point coordinator)에 의해 제어되는 비경쟁 기반 전송 방식이다. 비경쟁 전송 서비스인 PCF는 엑세스 포인트(Access Point, AP) 내에 구현되어 있는 PC가 폴링 방식을 사용, 각 STA(station)이 자원을 사용하는 권한을 제어한다. PCF 방식에서, AP는 폴링 방식을 사용해서 각 스테이션으로의 전송을 제어한다. 이 방식에서 AP가 PIFS(PCF interframe space)을 사용해서 무선 자원을 대한 접속을 관리한다. 도 4는 PCF 방식에서 자원 할당 및 데이터 전송 과정을 보여준다.
또한, 도 5는 IEEE 802.11p 프로토콜에서 PCF와 DCF의 수퍼프레임 구조를 도시하는 도면이다.
이하, 차량 통신 네트워크가 PCF 방식을 채택할 경우에 무선 자원을 할당하는 방법에 대해서 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다.
도 6 및 도 7은 차량 통신 네트워크가 PCF 방식에 따라 동작할 경우에 무선 자원을 할당하기 위한 과정을 설명하는 도면들이다.
우선, 차량이 인프라(AP)의 서비스 내에 있는 경우 AP는 기본적으로 서비스 내에 있는 차량의 위치, 속도 정보를 알고 있다. 이후 AP는 이러한 정보를 바탕으로 위에서 정의된 차량의 사고 발생 가능성을 평가하여 사고 발생 가능성이 높은 경우 CF Poll을 우선적으로 해당 차에게 전송하여 사고 차량에서 사고 관련 데이터를 AP로 전송할 수 있도록 한다. 이때 PIFS는 가장 작은 값으로 해서 폴링한다.
즉, 도 6 및 도 7에서 AP는 차량 C1과 C2의 위치, 속력을 고려해서 두 차량의 사고 발생 가능성을 평가한 뒤, 사고 발생 가능성이 높다고 판단되면 차량 C1과, C2에 CF Poll 프레임을 전송한다. 그러면, CF Poll을 받은 차량은 사고 관련 정보를 인프라로 전송한다. 이 경우, 경우에 따라 C1, C2 둘 다에 CF Poll을 전송한 후, 사고 관련 정보를 전송받을 수도 있고, 이가 여의치 않는 경우 두 차량 중 한 가지 차량에서 사고 관련 정보를 전송할 수도 있다. 그러면, 인프라에서는 다른 차량의 위치, ID 정보를 가지고 있으므로 기본적인 사고 관련 처리를 위한 조치를 할 수 있다.
이때 사고 관련 정보를 전송하는 방식으로 두 가지가 있을 수 있는데 이것은 1) 사고 발생 가능성이 높다고 판단하고 관련 정보를 일단 전송하는 경우 및 2) 자원을 할당받은 후, 무선 자원을 계속해서 잡고 있다가 차량이 충돌을 감지한 후 이를 전송하는 경우이다.
사고 관련 정보를 미리 전송하는 경우에는 충돌까지 가능한 시간 t1-2가 지난 이후 즉 t1-2 + tmargin 시간이 지난 후에, 사고 관련 정보를 보낸 차량에 확인 메시지를 전송하여 이를 확인할 수 있다. 만약 차량이 사고 발생하여 송수신할 수 있는 상태가 없어 확인 메시지에 응답하지 못한다면 차량이 사고 발생 상태임을 알 수 있다.
그러면, 차량 통신 네트워크가 DCF 방식에서 동작할 경우 무선 자원을 할당하기 위한 방법을 도 8을 이용하여 설명한다.
도 8은 차량 통신 네트워크가 DCF 방식에 따라 동작할 경우에 무선 자원을 할당하기 위한 과정을 설명하는 도면이다.
도 8과 같이 AP가 존재하지 않는 경우(DCF 방식에서 통신하는 경우), 사고 발생을 감지한 차량은 최우선적으로 자원을 할당받기 위해서 DIFS 값 및 CW값을 최소값으로 설정한다. 그리고, 위험 차량은 사고 관련 정보를 인근 차량으로 전송한다. 그러면, 인근 차량은 사고 관련 정보를 수신한 후 유지한다. 추후에 인근 차량이 AP의 서비스 커버리지 안으로 이동하면, 인근 차량은 저장한 사고 관련 정보를 AP로 전송함으로써 사고 처리가 가능하도록 한다.
이와 같이 무선 자원이 할당되면, 사고 관련 정보를 할당된 무선 자원을 이용하여 송신한다(S190).
이와 같이, 본 발명은 유비쿼터스 컴퓨팅 기술과 텔레매틱스 기술이 융합된 것으로, 차량용 유닛의 네트워크 구성과 차량들의 실시간 위치 및 속도 정보를 수집하기 위한 기술은 유비쿼터스 컴퓨팅 분야라 할 수 있으며, 획득된 정보들을 분석하여 차량충돌 가능성을 예견하고 이에 따라 무선 자원을 할당하는 기술은 텔레매틱스 분야라 할 수 있다.
본 발명에 의한 무선 자원 할당 방법은 전술한 RSU나 지능형 교통 정보 시스템(ITS)의 서버에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 무선 자원 할당 방법이 ITS의 서버에 적용되면, 서버의 네트워크 송수신부가 차량 유닛으로부터 차량의 현재 위치, 이동 속도, 및 이동 방향과 같은 운행 정보를 수신한다. 또는, GPS 신호만을 수신하고 서버의 중앙 제어부가 이동 속도 및 이동 방향을 결정할 수 있음은 전술된 바와 같다. 그러면, 중앙 제어부는 차량별 운행 정보에 기반하여 차량들 간의 충돌 가능성(collision possibility)을 연산하고, 연산 결과를 이용하여 위험 차량을 검출한다. 위험 차량의 경우 별도로 관리하는 것이 바람직하다. 그러면, 서버의 스케줄러(scheduler)가 위험 차량에 대해서 차량 통신 네트워크의 통신용 무선 자원을 우선적으로 할당하여 사고 발생시 사고 관련 정보를 안전하게 수신한다.
즉, 본 발명이 ITS의 서버에 적용되면, 서버가 차량의 사고 발생 가능성을 체크하여 위험 차량에 대해 우선적으로 무선 자원을 할당하기 때문에 심각한 사고가 발생하여 차량의 차량용 유닛이 손상되었을 경우에도 사고 관련 정보를 안정적으로 수신할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 텔레메틱스 분야에 적용될 수 있으며, 이를 통하여 사고 차량의 사고 관련 정보를 안정적으로 수신하여 사후 처리를 신속하게 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 차량에 설치된 차량 유닛(on-vehicle unit)간의 통신이 수행되는 차량 통신 네트워크(vehicle communication network)에서 무선 자원을 할당하기 위한 방법에 있어서,
    상기 차량 유닛으로부터 상기 차량의 현재 위치, 이동 속도, 및 이동 방향을 포함하는 운행 정보(driving information)를 획득하는 운행 정보 획득 단계;
    차량별 운행 정보에 기반하여 차량들 간의 충돌 가능성(collision possibility)을 연산하는 충돌 가능성 연산 단계;
    상기 충돌 가능성이 높은 위험 차량(dangerous vehicle)들을 검출하는 위험 차량 검출 단계;
    상기 위험 차량에 대해서 상기 차량 통신 네트워크의 통신용 무선 자원을 우선적으로 할당함으로써, 상기 위험 차량이 사고 발생시 사고 관련 정보를 신뢰성있게 송신할 수 있도록 허용하는 무선 자원 할당 단계; 및
    상기 사고 관련 정보를 할당된 무선 자원을 이용하여 송신하는 사고 관련 정보 송신 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 운행 정보 획득 단계는,
    상기 차량 유닛에 설치된 GPS 센서로부터 상기 차량의 현재 위치 정보를 수신하는 단계;
    상기 위치 정보에 기반하여 상기 차량의 이동 속도 및 이동 방향을 연산하는 단계; 및
    상기 차량 통신 네트워크에 연결된 모든 차량에 대하여 상기 동작을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 충돌 가능성 연산 단계는,
    상기 차량들의 이동 속도 및 이동 방향에 기반하여 예상 주행 경로(estimated driving path)를 추정하는 단계;
    추정 결과 예상 주행 경로가 중첩되는 차량들이 동일한 예상 주행 경로를 동시에 통과할 시간과 현재 시각과의 차이를 예상 충돌 시간(estimated collision time)으로서 연산하는 단계; 및
    상기 예상 충돌 시간이 임박할수록 상기 충돌 가능성을 높게 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위험 차량 검출 단계는,
    무선 자원을 할당하는데 소요되는 할당 시간(allocation time)을 결정하는 단계;
    상기 할당 시간에 소정의 여유 시간을 합산한 결과가 상기 예상 충돌 시간보다 큰지 비교하는 단계; 및
    비교 결과 상기 예상 충돌 시간이 더 작을 경우 해당 차량들을 위험 차량으로 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 여유 시간은 상기 차량 통신 네트워크의 트래픽 부하(traffic load) 및 상기 차량 통신 네트워크가 채택한 통신 방식에 따라서 조절되는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차량 통신 네트워크는 IEEE 802.11p 프로토콜의 DCF(distributed coordination function) 방식을 채택하며,
    상기 무선 자원 할당 단계는, 상기 위험 차량에 대하여 DIFS(DCF interframe space) 및 CW(contention window)를 최소화하는 단계를 포함하고,
    상기 사고 관련 정보 송신 단계는, 상기 위험 차량이 상기 사고 관련 정보를 다른 차량으로 송신하고, 상기 사고 관련 정보를 수신한 차량이 상기 사고 관련 정보를 AP(access point)로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 차량 통신 네트워크는 IEEE 802.11p 프로토콜의 PCF(point coordination function) 방식을 채택하며, 상기 무선 자원 할당 단계는,
    상기 차량 통신 네트워크의 AP가 상기 위험 차량에 대하여 CF poll 프레임을 전송하는 단계; 및
    상기 위험 차량이 수신한 CF poll 프레임에 상응하는 CF ACK 프레임을 상기 AP로 전송하여 상기 무선 자원을 할당받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  7. 제6에 있어서, 상기 사고 관련 정보 송신 단계는,
    상기 무선 자원이 할당되자마자 상기 위험 차량이 상기 사고 관련 정보를 상기 AP로 송신하는 단계;
    상기 AP가 상기 사고 관련 정보를 수신한 이후 상기 위험 차량을 호출하는 단계; 및
    상기 위험 차량이 호출에 응답할 경우 상기 위험 차량에 사고가 발생하지 않은 것으로 간주하고 수신된 사고 관련 정보를 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 사고 관련 정보 송신 단계는,
    상기 무선 자원이 할당된 후 사고 발생시까지 대기하는 단계;
    사고가 발생될 경우 상기 사고 관련 정보를 상기 AP로 송신하는 단계; 및
    사고가 발생되지 않으면 상기 사고 관련 정보를 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신 네트워크의 무선 자원 할당 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9710976B2 (en) 2014-06-03 2017-07-18 Hyundai Motor Company System and method for transmitting data of a vehicle
WO2021040143A1 (ko) * 2019-08-27 2021-03-04 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 차량이 신호를 전송하는 방법 및 이를 위한 차량
KR20220112890A (ko) * 2021-02-04 2022-08-12 한양대학교 에리카산학협력단 비직교 다중 접속 방식 기반 차량 통신에서의 자원 할당 장치 및 방법

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